糖原的分解与合成

1、糖原的结构与分布糖原的合成糖原的分解糖原合成与分解的调节糖原合成与分解的意义非还原端：非还原端：多个多个还原端还原端 非还原端非还原端形形 状：状：树枝状树枝状分子量：分子量：10010010001000万万还原端：还原端：一个一个返回 -1，4-糖苷键糖苷键 -1，6糖苷键糖苷键非还原性末端非还原性末端部位：部位： 肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中定义：定义： 由单糖合成糖原的过程称为糖原的合由单糖合成糖原的过程称为糖原的合 成成(glycogenesis)(glycogenesis)。单糖单糖: : 葡萄糖葡萄糖( (主要主要) )、果糖、半乳糖等、果糖、半乳糖等一

2、、糖原合成返回ATP 葡萄糖激酶葡萄糖激酶Mg2+葡萄糖葡萄糖(glucose)OHHHHOHOHHOHOHCH2OH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)OHHHHOHOHHOHOHCH2OPO3H2葡萄糖葡萄糖 + ATP ATP 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+ADPADP葡萄糖ADP6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖OHOHOPOHOCH2OHOHOHO1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶POOHOHOOCH2OHOHOHOH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphat

3、e)OHHHHOHOHHOHOCH2OHPOOHOH1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)UTPUTPOHHHHOHOHHOHOCH2OHPOOHO尿苷POOHO尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)(uridine diposphate glucose)PPiPPiUDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶UTP+1-UTP+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 UDPG+ PPiUDPG+ PPiH2O2Pi尿苷尿苷PPOHHHHOHOHHOHCH2OH尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)ROHOOHHHHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHCH2OH糖原引物

4、糖原引物(Gn)(glycogen primer)ROOOHHHHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHCH2OHOHHHHOHOHHOHCH2OH糖原合酶糖原合酶糖原糖原(Gn+1n+1)(glycogen)UDP返回返回尿苷糖原引物糖原引物糖原合酶糖原合酶分枝酶分枝酶糖原合成的限速酶糖原合成的限速酶1218G1 1 、 U D P - 葡 萄 糖 焦 磷 酸 化 酶葡 萄 糖 焦 磷 酸 化 酶 （ U D P - g l u c o s e pytophosphorylase） 催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形成时，提供糖基

5、和能量。动物细胞中糖元合成时需成时，提供糖基和能量。动物细胞中糖元合成时需UDPGUDPG；植物；植物细胞中蔗糖合成时需细胞中蔗糖合成时需UDPGUDPG，淀粉合成时需，淀粉合成时需ADPGADPG，纤维素合成时，纤维素合成时需需GDPGGDPG和和UDPGUDPG。2、糖原合成酶糖原合成酶（glycogen synthaseglycogen synthase） 催化催化 - -1 1，4-4-糖苷键合成糖苷键合成3.3. 糖原分支酶糖原分支酶 （ glycogenglycogen branching enzyme） 催化催化 - -1 1，6-6-糖苷键合成糖苷键合成 消耗能量消耗能量 需要

6、引物需要引物 非还原端非还原端糖基供体：糖基供体： UDPG葡萄糖葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原糖原(含含1,4和和1,6糖苷键糖苷键)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPATPADPADPUDPGUDPGUTPUTPPPiPPi直链糖原直链糖原(含含1，4糖苷键糖苷键)糖原引物糖原引物UDPUDP分支酶分支酶糖原合酶糖原合酶焦磷酸化酶焦磷酸化酶 部位：部位：肝脏肝脏产物：产物：葡萄糖葡萄糖糖原分解：糖原分解：指糖原分解为葡萄糖的过程。指糖原分解为葡萄糖的过程。返回 糖原的结构及其连接方式糖原的结构及其连接方式 磷酸化酶磷酸化酶a（催化（催化1.4-糖苷键糖苷键l磷酸解断裂磷酸解断裂） 三种酶协

7、同作用：三种酶协同作用： 转移酶转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）（催化寡聚葡萄糖片段转移） 脱枝酶脱枝酶（催化（催化1.6-糖苷键水解断裂糖苷键水解断裂） 糖原的磷酸解糖原的磷酸解 -1，4-糖苷键糖苷键 -1，6糖苷键糖苷键非还原性末端非还原性末端G-1-P磷酸化酶磷酸化酶 a非还原性末端非还原性末端磷酸磷酸+断键部位断键部位非还原端非还原端糖原核心糖原核心磷酸化酶磷酸化酶a转移酶转移酶脱枝酶脱枝酶（释放（释放1个葡萄糖个葡萄糖） G -1-PG G -6-PG (1) (1)糖原糖原磷酸解为磷酸解为1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸化酶磷酸化酶糖原分解的限速酶糖原分解的限速酶糖糖 原原G G

8、n n糖糖 原原G Gn-1n-1H H3 3POPO4 4OHOHOPOHOCH2OHOHOHO1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)G Gn n+ H+ H3 3POPO4 4 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + G Gn n-1-1G GG-1-PG-1-PPiPi脱支酶脱支酶: :专门水解专门水解 -1,6-1,6-糖苷键糖苷键磷酸化酶磷酸化酶脱支酶脱支酶G3转移酶转移酶OHOHOPOHOCH2OHOHOHO1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)POOHOHOOCH2OHOHOHOH磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄

9、糖(glucose-6-phosphate)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖(glucose)OHHHHOHOHHOHOHCH2OH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)OHHHHOHOHHOHOHCH2OPO3H2H H3 3POPO4 4H H2 2O O葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶（肝）（肝）肌肉中缺乏此酶肌肉中缺乏此酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+ H H2 2O O 葡萄糖葡萄糖 + H H3 3POPO4 4 葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADP糖的分解代谢糖的分解代谢已糖激酶已糖激酶H3PO4 H2O 糖

10、原的分解糖原的分解葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶肝肝糖原分解图1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖PiPiG Gn n磷酸化酶磷酸化酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖（血糖）葡萄糖（血糖）H H2 2O OPiPi葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶糖分解代谢糖分解代谢糖糖 原原 Gn+1肌肉肌肉肝脏肝脏 肝糖原肝糖原 肌糖原肌糖原贮贮 量量 90-100g 200-500g 5% 1-2%合成原料合成原料 单糖单糖/非糖物质非糖物质 葡萄糖葡萄糖分解产物分解产物 葡萄糖葡萄糖 乳乳 酸酸功功 能能 维持血糖浓度维持血糖浓度 满足剧烈运动时满足剧烈运动时 的相对恒定的相对恒定 肌肉

11、对能量的需要肌肉对能量的需要消消 耗耗 餐后餐后12-18h 剧烈运动后剧烈运动后变构激活剂：变构激活剂： 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖结论：结论： 当葡萄糖充足时，体内糖原合成当葡萄糖充足时，体内糖原合成加强，糖原分解减弱。加强，糖原分解减弱。 胰高血糖胰高血糖素和肾上腺素和肾上腺素对糖原合素对糖原合成与分解的成与分解的调节调节胰高血糖素、肾上腺素胰高血糖素、肾上腺素腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶+ATPATPcAMPcAMP+蛋白激酶蛋白激酶蛋白激酶蛋白激酶+高活性的高活性的糖原合酶糖原合酶低活性的低活性的糖原合酶糖原合酶+无活性的磷无活性的磷酸化酶酸化酶b b激酶激酶有

12、活性的磷有活性的磷酸化酶酸化酶b b激酶激酶+无活性的无活性的磷酸化酶磷酸化酶b b有活性的有活性的磷酸化酶磷酸化酶a a+糖原分解加强糖原分解加强糖原合成下降糖原合成下降级联放大效应级联放大效应 对维持血糖浓度的相对恒定和肌肉组织对对维持血糖浓度的相对恒定和肌肉组织对能量的需要起重要作用。能量的需要起重要作用。 糖原合成与分解是通过两条不同的代谢糖原合成与分解是通过两条不同的代谢途径，这是生化物质代谢的共同特点。途径，这是生化物质代谢的共同特点。 激素介导对糖原合成与分解的调节在生物激素介导对糖原合成与分解的调节在生物体内具有普遍的意义。体内具有普遍的意义。返回葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 Co