糖代谢-糖原的合成与分解

MetabolismofCarbohydrates第七章糖代谢内容提纲概述糖的消化吸收及糖代谢概况

糖的无氧酵解糖的有氧氧化磷酸戊糖途径糖原的合成与分解糖异生

血糖及其调节第六节

糖原的合成与分解GlycogenesisandGlycogenolysis糖原的合成代谢糖原的分解代谢糖原合成与分解的调节糖原积累症是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70~100g，维持血糖水平糖原(glycogen)糖原储存的主要器官及其生理意义1.葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键形成长链。2.约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。3.每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其被酶分解。糖原的结构特点及其意义一、糖原合成（二）合成部位（一）定义糖原合成(glycogenesis)

指由葡萄糖合成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆（三）糖

原

的

合

成

途

径葡萄糖（G）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖己糖（葡萄糖）激酶ATPADPUTPPPiUDPG糖原引物（Gn）糖原（Gn+1）糖原合酶(glycogensynthase)UDP糖原分枝的形成

分支酶

(branchingenzyme)

α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键糖原合成反应的特点糖原合酶为过程的关键酶糖原合酶只能延长糖链，不能形成分支。分支时需要分支酶的作用。合成时不能从头开始，需要至少4个葡萄糖残基作为引物

UDPG是活性葡萄糖基的供体，其生成过程消耗ATP和UTP，因此，糖原引物上每加上一个葡萄糖，需要消耗两个高能磷酸键。近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为glycogenin的蛋白质。Glycogenin可对其自身进行共价修饰，将UDP-葡萄糖分子的C1结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？二、糖原分解*定义*亚细胞定位：胞浆

糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。糖原的分解代谢葡萄糖（肝、肾）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖糖原（Gn）糖酵解或有氧氧化（肌肉）葡萄糖-6-磷酸酶PiPi糖原磷酸化酶脱枝酶

(debranchingenzyme)脱枝酶的作用①转移葡萄糖残基②水解-1,6-糖苷键磷酸化酶①转移酶活性②α-1,6糖苷酶活性糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶

G-1-PUTPUDPGPPi

糖原n+1UDPG-6-PG糖原合酶

磷酸葡萄糖变位酶己糖(葡萄糖)激酶

糖原nPi磷酸化酶

葡萄糖-6-磷酸酶（肝）

糖原n三、糖原合成与分解的调节关键酶

①糖原合成：糖原合酶

②糖原分解：糖原磷酸化酶

这两种关键酶的重要特点：*它们的快速调节有化学修饰和变构调节二种方式。*它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。化学修饰调节③调节有级联放大作用，效率高；①两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；②此调节为酶促反应，调节速度快；④受激素调节。糖原磷酸化酶的化学修饰调节磷酸化酶b激酶磷酸化酶b（活性低）磷酸化酶b激酶-磷酸化酶a-（活性高）ＰＰ糖原合酶的化学修饰调节糖原合酶-Ｐ（活性低）糖原合酶（活性高）PKAPKA腺苷环化酶（无活性）腺苷环化酶（有活性）

激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体ATPcAMP

PKA(无活性)磷酸化酶b激酶糖原合酶a

糖原合酶b-P

PKA(有活性)

磷酸化酶b磷酸化酶a-P

磷酸化酶b激酶-P

Pi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1––

–磷蛋白磷酸酶抑制剂-P

磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）

变构调节磷酸化酶二种构像——紧密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于被磷蛋白磷酸酶-1去磷酸化而失活。*葡萄糖是磷酸化酶的变构抑制剂。磷酸化酶a(R)[疏松型]磷酸化酶a(T)[紧密型]葡萄糖肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同*在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而肌肉主要受肾上腺素调节。*肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMPATP及6-磷酸葡萄糖＋＋

Ca2+的作用钙调蛋白（CAM）（磷酸化酶b激酶的d亚基）Ca2+磷酸化酶b激酶磷酸化酶b

磷酸化酶a-P

激活肌糖原分解+调节小结②双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。③双重调节：变构调节和化学修饰调节。⑤肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要为肾上腺素。④关键酶调节上存在级联效应。①关键酶都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变四、糖原积累症糖原累积症(glycogenstoragediseases)是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。

型别缺陷的酶受害器官糖原结构Ⅰ葡萄糖-6-磷酸酶缺陷肝、肾正常Ⅱ溶酶体α1→4和1→6葡萄糖苷酶所有组织正常Ⅲ脱支酶缺失肝、肌肉分支多，外周糖链短Ⅳ分支酶缺失所有组织分支少，外周糖链特别长Ⅴ肌磷酸化酶缺失肌肉正常Ⅵ肝磷酸化酶缺陷肝正常Ⅶ肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷肌肉、红细胞正常Ⅷ肝脏磷酸化酶激酶缺陷脑、肝正常糖原积累症分型磷酸戊糖途径的关键酶和生理意义，NADPH的作用；肝糖原合成与分解的限速酶及其催化的反应