糖异生及糖原合成PPT参考课件.ppt

1、糖异生和糖的合成,1,一、单糖的合成P154 （一）糖异生概念： 主要指由非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程 （二）过程,2,糖异生主要途径和关键反应,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖激酶,果糖二磷酸(酯)酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,葡萄糖6-磷酸酶,6-磷酸葡萄糖,2草酰乙酸,PEP羧激酶,3,糖异生途径关键反应之一,4,糖异生途径关键反应之二,5,糖异生途径关键反应之三,6,PEP,7,糖酵解和葡萄糖异生的关系,A,B,C1,C2,A G-6-P磷酸酯酶 B F-1.6-P磷酸酯

2、酶 C1 丙酮酸羧化酶 C2 PEP羧激酶,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖,丙酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸,磷酸二羟丙酮,3-P-甘油醛,-酮戊二酸,乳酸,谷氨酸,丙氨酸,TCA循环,乙酰CoA,PEP,G-6-P,F-6-P,F-1.6-P,丙酮酸,草酰乙酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,3-P-甘油,甘油,苹果酸,苹果酸,8,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖代谢和 糖异生的关系,（PEP）,9,糖异生的调节： 1. 6-P-G与1.6-FBP： 促进异生，抑制酵解： 高浓度的6-P-G 、ATP 和柠檬酸， 促进酵解，抑制异生： AMP、 2.6-二磷酸果糖、ADP,10,二、糖异生的调节,果糖双磷

3、酸酶-1 fructose biphosphatase-1,11,12,三、糖异生的原料,1生糖氨基酸： Ala, Cys, Gly, Ser, Thr, Trp 丙酮酸 Pro，His，Gln，Arg Glu -酮戊二酸 Ile，Met，Ser，Thr，Val 琥珀酰CoA Phe，Tyr 延胡索酸 Asn，Asp 草酰乙酸,13,2甘油： 甘油三酯 甘油 -磷酸甘油 磷酸二羟丙酮。 3乳酸： 乳酸丙酮酸。,14,四、糖异生的生理意义,1在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。 2回收乳酸分子中的能量： 葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖的异生作用生成自由葡萄

4、糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori循环）。,15,部位： 肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中,定义： 由单糖合成糖原的过程称为糖原的合 成(glycogenesis)。,单糖: 葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等,二、糖原合成,16,2缩合： 在关键酶糖原合酶的催化下，以原有糖原分子为引物，添加新的葡萄糖单位。,17,糖原合酶的作用机制,18,3分支： 当直链长度达12个葡萄糖残基以上时，在分支酶(branching enzyme)的催化下，将距末端67个葡萄糖残基组成的寡糖链由-1,4-糖苷键转变为-1,6-糖苷键，使糖原出现分支。,19,20,糖原的合成与分解代谢,21

5、,ATP,葡萄糖激酶,Mg2+,葡萄糖 (glucose),（1）葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖,ADP,22,1-磷酸葡萄糖 (glucose-1-phosphate),6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate),（2）6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖,23,UDPG焦磷酸化酶,H2O,2Pi,（3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成,尿苷,24,尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG),糖原引物(Gn) (glycogen primer),糖原合酶,糖原(Gn+1) (glycogen),UDP,（4）UDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上,尿苷,25,(5) 分支酶催化糖原不断形成新分支链,糖

6、原合成的限速酶,1218G,26,肝糖原与肌糖原比较,肝糖原 肌糖原 贮 量 90-100g 200-500g 5% 1-2% 合成原料 单糖/非糖物质 葡萄糖 分解产物 葡萄糖 乳 酸 功 能 维持血糖浓度 满足剧烈运动时 的相对恒定 肌肉对能量的需要 消 耗 餐后12-18h 剧烈运动后,27,（二）糖原合成的特点：,必须以原有糖原分子作为引物； 合成反应在糖原的非还原端进行； 合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需消耗2个高能磷酸键（2分子ATP）； 关键酶是糖原合酶(glycogen synthase)，为一共价修饰酶； 需UTP参与（以UDP为载体）。,28,二、糖原的分解代谢,

7、糖原的分解代谢可分为三个阶段： 1水解：包括三步反应，循环交替进行。 磷酸解：由糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)催化对-1,4-糖苷键磷酸解，生成G-1-P。,（一）反应过程：,29, 转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四个葡萄糖残基时，由葡聚糖转移酶催化，将分支链上的三个葡萄糖残基转移到直链的非还原端，使分支点暴露。 脱枝：由-1,6-葡萄糖苷酶催化。将-1,6-糖苷键水解，生成一分子自由葡萄糖。,30,31,2异构：,3脱磷酸： 由葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化，生成自由葡萄糖。该酶只存在于肝及肾中。,32,（二）糖原分解的特

8、点：,水解反应在糖原的非还原端进行； 是一非耗能过程； 关键酶是糖原磷酸化酶(glycogen phosphory-lase)，为一共价修饰酶，其辅酶是磷酸吡哆醛。,33,三、糖原合成与分解的调节,激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体,34,四、糖原合成与分解的生理意义,1贮存能量。 2调节血糖浓度。 3利用乳酸：肝中可经糖异生途径利用糖无氧酵解产生的乳酸来合成糖原。这就是肝糖原合成的三碳途径或间接途径。,35,36,糖代谢的调节过程 一、无氧酵解的调节 二、TCA 的调节 三、磷酸戊糖途径调节 四、糖异生的调节 五、糖原代谢的调节 六、神经和激素对糖的调节,37,糖酵解过程的调节酶：,酶

9、的 名 称 已糖激酶 葡萄糖激酶(肝) 磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶,变构激活剂 Mg2+, Mn2+ Mg2+, Mn2+ Mg2+, AMP, ADP, F-1,6-2P, F-2,6-2P Mg2+, K+, F-1,6-2P,变构抑制剂 G-6-P - ATP，H+、柠檬酸， 长链脂肪酸 ATP,38,已糖激酶的分型 型 型,中文名称 已糖激酶(HK) 葡萄糖激酶(GK),存在范围 在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺 广泛存在 细胞存在,与葡萄糖亲和力 高 低 Km: 0.01mmol/L Km: 10100mmol/L,产物反馈抑制 有 无,激素调控受激素调控,葡萄糖激酶/已糖激酶,39,

10、变构抑制剂 ATP NADH ATP、NADH、 琥珀酰CoA,三羧酸循环的调节酶及其调节,酶 的 名 称 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系,变构激活剂 ADP、AMP,40,P,丙酮酸氧化和三羧酸循环的调节,琥珀酰CoA,草酰乙酸,苹果酸,琥珀酸,-酮戊二酸,异柠檬酸,柠檬酸,延胡索酸,乙酰辅酶A,丙酮酸,41,磷酸戊糖途径： 最重要的调节因素是：NADP+的水平 糖异生的调节： 1. 6-P-G与1.6-FBP： 促进异生，抑制酵解：高浓度的6-P-G 、ATP 和柠檬酸， 促进酵解，抑制异生： 2.6-二磷酸果糖,42,2.丙酮酸与PEP： 丙酮酸羧化酶 激活剂：乙酰辅酶A

11、 抑制剂：ADP 丙酮酸激酶：激活剂：ADP AMP 抑制剂：ATP NADH 丙氨酸,43,七、乙醛酸循环,1、乙醛酸循环的生化历程,3、乙醛酸循环的生理意义 植物种子萌发的脂肪转化为糖,2、乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系,44,CoASH,柠檬酸合成酶,顺乌头酸酶,乙醛酸循环反应历程,NAD +,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,CoASH,O CH3-CSCoA,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,O O H-C-C OH,乙醛酸,NAD+,草酰乙酸,45,CoASH,乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的 比较,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,草酰乙酸,苹果酸,延胡索酸,46,乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系,47,激素对肝糖原合成与分解的调控,意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。,肾上腺素或胰高血糖素,1、腺苷酸环