糖原的合成与分解(终极版)医学课件

糖原的合成与分解糖原的合成与分解目录CONTENTPART ONEPART TWOPART THREEPART FOURPART FIVEPART SIX糖原概述糖原合成糖原分解糖原合成与分解的总结糖原积累症习题及病例目录PART ONEPART TWOPART THREEPAPART ONE1.糖原概述PART ONE1.糖原概述1.糖糖 原原(glycogen)是以葡萄糖为基本单位是以葡萄糖为基本单位聚合而成的多糖（葡萄糖的多聚体）聚合而成的多糖（葡萄糖的多聚体）。1.1糖原的定义2.动物体内糖的储存形式之一动物体内糖的储存形式之一3.机体能迅速动用的能量储备。机体能迅速动用的能量储备。1.糖 原(glycogen)是以葡萄糖为基本单位聚合而成1.2糖原结构特点 非还原端非还原端还原端还原端 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：一个一个非还原端：非还原端：多个多个直链直链-1,4-1,4-糖苷键糖苷键分支分支-1,6-1,6-糖苷键糖苷键（约约10个葡萄糖单元处形个葡萄糖单元处形成分枝成分枝）分支增加，溶解分支增加，溶解度增加。度增加。注意：每条链都终止于一注意：每条链都终止于一个非还原端个非还原端.非还原端增多，非还原端增多，以利于其被酶分解。以利于其被酶分解。1.2糖原结构特点 非还原端还原端 形 状：树枝状分子量：1.3糖原储存器官肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩急需主要供肌肉收缩急需肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平，血糖的主要来源维持血糖水平，血糖的主要来源 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肝糖原与肌糖原比较肝糖原与肌糖原比较1.3糖原储存器官肌肉：肌糖原，180 300g，主要供PAR TWO2.糖原合成PAR TWO2.糖原合成部位：部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆定义：定义：由单糖合成糖原的过程称为由单糖合成糖原的过程称为糖原的合成糖原的合成(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2.1糖原合成概括8部位：定义：单糖:2.1糖原合成概括82.2糖原合成过程（一）葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖1.葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-6-磷酸ATP ADP己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖+ATP ATP 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+ADPADPMg2+2.2糖原合成过程（一）葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖1.葡萄葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡糖葡糖-6-磷酸磷酸2.2.葡糖-6-6-磷酸转变成葡萄糖-1-1-磷酸此此反反应应中中磷磷酸酸基基团团转转移移的的意意义义在在于于：由由于于延延长长形形成成-1,4-糖糖苷苷键键，所所以以葡葡萄萄糖糖分分子子C1上上的的半半缩缩醛醛羟羟基基必必须须活活化化，才才利利于于与与原原来来的的糖糖原原分分子子末末端端葡葡萄萄糖糖的的游游离离C4羟羟基基缩缩合合。半半缩缩醛醛羟羟基基与与磷磷酸酸基基之之间间形形成成的的O-P键键具具有有较较高高的能量。的能量。葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖变位酶葡糖-6-磷酸2.葡糖-6-3.3.葡糖-1-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内，在体内充作充作葡萄糖供体葡萄糖供体。UTP+1-UTP+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 UDPG+PPiUDPG+PPi3.葡糖-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖UDPG可看作“活性（二）尿苷二磷酸葡萄糖连接形成直链和支链4.UDPG4.UDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上糖原糖原n+UDPG糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，为原有的细胞内的较小糖原分子，称为称为糖原引物糖原引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄糖上葡萄糖基的接受体。基的接受体。4.-1,4-糖苷键式结合（二）尿苷二磷酸葡萄糖连接形成直链和支链4.UDPG中的葡萄5.分支酶催化糖原不断形成新分支链(branching enzyme)-1,4-糖苷键分支酶 -1,6-糖苷键 5.分支酶催化糖原不断形成新分支链(branching en 消耗能量消耗能量 需要引物需要引物 非还原端非还原端糖基供体：糖基供体：UDPG葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-1-磷酸磷酸糖原糖原(含含1,4糖苷键和糖苷键和1,6糖苷键糖苷键)葡糖葡糖-6-磷酸磷酸ATPATPADPADPUDPGUTPUTPPPiPPi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（合成起始）（尿苷二磷酸葡萄糖）（尿苷二磷酸葡萄糖）（尿苷三磷酸）（尿苷三磷酸）糖原合成图糖原合成图糖原合成图糖原合成图:14 消耗能量葡萄糖葡糖-1-磷酸糖原(含1,4糖苷键和糖原合成的特点：1.1.需糖原引物：原有的细胞内的较小糖原分子需糖原引物：原有的细胞内的较小糖原分子4.耗能：耗能：UDPG-葡萄糖供体（消耗葡萄糖供体（消耗2个高能磷酸键）个高能磷酸键）（每增加一个葡萄糖单位，消耗每增加一个葡萄糖单位，消耗1ATP，1UTP）2.2.调节酶调节酶糖原合成酶糖原合成酶：催化：催化-1 1，4-4-糖苷键（直链）合成（胰岛素激活）糖苷键（直链）合成（胰岛素激活）3.分支作用分支作用糖原分支酶：催化催化-1 1，6-6-糖苷键（分支）合成糖苷键（分支）合成15糖原合成的特点：1.需糖原引物：原有的细胞内的较小糖原分子PART THREE3.糖原分解PART THREE3.糖原分解2.2.部位：部位：肝脏肝脏 3.3.产物：产物：葡萄糖葡萄糖1.1.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。3.1糖原概述 亚细胞定位：亚细胞定位：胞胞 浆浆172.部位：肝脏 3.产物：葡萄糖1.糖原分解：指糖原分3.2糖原分解过程1.糖原磷酸化酶分解糖原磷酸化酶分解-1,4-糖苷键糖苷键1.1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原糖原n+1n+1糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase)糖原糖原n n+葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸（反应不可逆）（反应不可逆）糖原磷酸化酶：催化-1,4-糖苷键断裂，只作用与-1,4-糖苷键，因此只能分解糖原的直链183.2糖原分解过程1.糖原磷酸化酶分解-1,4-糖苷键1.葡糖葡糖-1-磷酸磷酸葡糖葡糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶变位酶2.葡糖-1-磷酸转变成葡糖-6-磷酸19葡糖-1-磷酸葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖变位酶2.葡糖-1-3.葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶（肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸酶酶只只存存在在于于肝肝、肾肾中中，而而不不存存在在于于肌肌中中。所所以以只只有有肝肝和和肾肾可可补补充充血血糖糖；而而肌肌糖糖原原不不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。203.葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖葡n肌糖原的分解肌糖原的分解肌糖原分解的前两步反应与肝糖原分解过程相肌糖原分解的前两步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成葡糖同，但是生成葡糖-6-磷酸之后，由于肌肉组织磷酸之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的葡糖磷酸酶，所以生成的葡糖-6-磷酸不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，磷酸不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。而只能进入酵解途径进一步代谢。肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。21肌糖原的分解肌糖原分解的前两步反应与肝糖原分解过程相同，但是糖糖原原分分解解图图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22糖原分解图1-磷酸葡萄糖PiGn磷酸化酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡PART FOUR4.糖原合成与分解的总结PART FOUR4.糖原合成与分解的总结UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝磷酸酶（肝）糖原糖原n n糖原的合成与分解总图注意：糖原分解不是糖原合成的逆反应！24UDPG焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG 4.1糖原合成与分解受到糖原合成与分解受到严格调控严格调控糖糖原原的的合合成成与与分分解解是是分分别别通通过过两两条条不不同同途途径径进进行行的的。这这种种合合成成与与分分解解循循两两条条不不同同途途径径进进行行的的现现象象，是是生生物物体体内内的的普普遍遍规规律律。这这样样才才能进行精细的调节。能进行精细的调节。当当糖糖原原合合成成途途径径活活跃跃时时，分分解解途途径径则则被被抑抑制制，才能有效地合成糖原；反之亦然。才能有效地合成糖原；反之亦然。254.1糖原合成与分解受到严格调控糖原的合成与分解是分别通过两关键酶关键酶 糖原合成：糖原合酶糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶糖原分解：糖原磷酸化酶n这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和别构调节别构调节二二种方式。种方式。它们都以活性、无（低）活性二种形式存它们都以活性、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在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。化而相互转变。26关键酶 糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶这两种4.1.1糖原磷酸化酶受化学修饰和别构调节糖原磷酸化酶受化学修饰和别构调节1.磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式 n糖原磷酸化酶的共价修饰调节糖原磷酸化酶的共价修饰调节磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化酶磷酸化酶b（活性低）（活性低）磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-磷酸化酶磷酸化酶a-（活性高）（活性高）274.1.1糖原磷酸化酶受化学修饰和别构调节1.磷酸化的糖原2.糖原磷酸化酶受别构调节葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。磷酸化酶磷酸化酶 a(R)疏松型疏松型磷酸化酶磷酸化酶 a (T)紧密型紧密型葡萄糖葡萄糖磷磷酸酸化化酶酶二二种种构构像像紧紧密密型型(T)和和疏疏松松型型(R)，其其中中T型型的的14位位Ser暴暴露露，便便于于接接受受前前述的共价修饰调节。述的共价修饰调节。282.糖原磷酸化酶受别构调节葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。磷4.1.2糖原合酶受化学修饰和别构调节糖原合酶受化学修饰和别构调节1.去磷酸化的糖原合酶是活性形式 n糖原合酶的共价修饰调节糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶-注：具体过程看教材P132图6-14294.1.2糖原合酶受化学修饰和别构调节1.去磷酸化的糖原合2.糖原合酶受别构调节在糖原分解代在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，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。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肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及葡糖及葡糖-6-磷酸。磷酸。糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及葡糖及葡糖-6-磷酸磷酸302.糖原合酶受别构调节在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的n糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快；调节有调节有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高；受激素调节。受激素调节。31糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：两种酶磷酸化或去磷4.2糖原合成与分解的意义糖原合成与分解的意义 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。糖供能充足：合成糖原储能糖供能充足：合成糖原储能 糖供能不足：糖原分解糖供能不足：糖原分解 324.2糖原合成与分解的意义 对维持血糖浓度的相对恒定和肌肉组PART FIVE5.糖原积累症PART FIVE5.糖原积累症 糖原积累症是由先天性酶缺陷所致糖糖原原累累积积症症(glycogen storage diseases)是是一一类类遗遗传传性性代代谢谢病病，其其特特点点为为体体内内某某些些器器官官组组织织中中有有大大量量糖糖原原堆堆积积。引引起起糖糖原原累累积积症症的的原原因因是是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。糖原积累症是由先天性酶缺陷所致糖原累积症(glycogenPART SIX6.习题及病例PART SIX6.习题及病例选择题（共六道）1.合成糖原时，葡萄糖基的直接供体是A.CDPGB.UDPGC.1-磷酸葡萄糖D.GDPGE.6-磷酸葡萄糖【解析】葡萄糖活化为鸟苷二磷酸葡萄糖（UDPG），“活性葡萄糖”UDPG提供葡萄糖基与糖原蛋白结合，形成糖基化的糖原蛋白，作为糖原合成的引物。B选择题（共六道）1.合成糖原时，葡萄糖基的直接供体是【解析】2.糖原分解所得到的初产物是：A.葡萄糖B.UDPGC.1-磷酸葡萄糖D.6-磷酸葡萄糖E.1-磷酸葡萄糖及葡萄糖E解析：糖原分解第一步，有糖原磷酸化酶催化分解1个葡萄糖基，生成1-磷酸葡萄糖第二步分支处在-1，6-葡萄糖苷酶作用下水解成游离葡萄糖2.糖原分解所得到的初产物是：E解析：糖原分解第一步，有糖原3.参与葡萄糖合成糖原的核苷酸有哪些A.GTP B.CTP C.ATP D.UTP E.TTPC D解析：葡萄糖在葡萄激酶作用下磷酸化成为葡糖-6-磷酸，后者在转变成葡糖-1-磷酸。这是为葡萄糖与糖原分子连接做准备。葡糖-1-磷酸与UTP反应生成尿苷二磷酸葡糖及焦磷酸。3.参与葡萄糖合成糖原的核苷酸有哪些C D解析：葡萄糖在4.肌糖原不能直接补充血糖的原因是A.缺乏葡萄糖6磷酸酶;B.缺乏磷酸化酶;C.缺乏脱支酶;D.缺乏己糖激酶;E.含肌糖原高,肝糖原低A解析：因为肌细胞缺乏葡萄糖6磷酸酶，所以不能直接补充血糖4.肌糖原不能直接补充血糖的原因是A解析：因为肌细胞缺乏葡5.糖原分子中1摩尔葡萄糖残基转变成2摩尔乳酸，可净产生多少摩尔ATP？A.1 B.2 C.3 D.4 E.5C解析：糖原在体内磷酸解得到的产物为葡萄糖-1-磷酸，经磷酸葡萄糖变位酶作用生成 葡萄糖-6-磷酸，它进入酵解途径先生成2摩尔丙酮酸、3摩尔ATP、2摩尔NADH+H+，2 摩尔丙酮酸随后在乳酸脱氢酶作用下还原成乳酸，使2摩尔NADH+H+转化为NAD+5.糖原分子中1摩尔葡萄糖残基转变成2摩尔乳酸，可净产生多 6.下列不能补充血糖的代谢过程是A.肝糖原分解B.肌糖原分解C.食物糖类的消化吸收D.糖异生作用E.肾小球的重吸收作用B肌糖原不能直接变成葡萄糖,必须先经过分解生乳酸,乳酸通过血液循环到达肝脏,在肝脏内转变成肝糖原或葡萄糖,以便补充血糖或被组织利用.糖原的分解,首先都要形成6-磷酸葡萄糖.6-磷酸葡萄糖的去向取决于它是在骨胳肌细胞内产生的,还是在肝细胞内产生的.若在骨胳肌细胞中,由肌糖原生产的6-磷酸葡萄糖将是入糖酵解途径,在肝细胞中,由肝糖原产生的6-磷酸葡萄糖既可以进入糖酵解途径,也可以被葡萄糖6-磷酸酶转化为葡萄糖.为何肌细胞不能将6-磷酸葡萄糖转化葡萄糖呢?因为在肌细胞中没有这种葡萄糖6-磷酸酶.通过以上的分析：就可以得出葡萄糖与肝糖原可以互相转变,而葡萄糖与肌糖原却只能从葡萄糖变成肌糖原,从肌糖原却不能直接变成葡萄糖的结论了.6.下列不能补充血糖的代谢过程是B肌糖原不能直接变成葡萄糖病例：患者女，46岁。主诉：反复肝功能异常5月余。病史：患者近5月来无明显诱因出现转氨酶升高，谷丙转氨酶(ALT)最高达298 uL，胆红素正常，无巩膜黄染，无恶心、呕吐，无腹痛、腹泻，曾在外院予以甘利欣等护肝降酶治疗后，谷丙转氨酶降为160 uL。否认既往有“肝炎”病史。体格检查：T 368，神志清楚，查体合作，皮肤巩膜无黄染，浅表淋巴结无肿大。心肺无异常。腹平软，无压痛，肝脾肋下未扪及。脊柱、四肢、神经系统均未发现异常。病例：患者女，46岁。主诉：反复肝功能异常5月余。病史：患者辅助检查：肝功能：ALT 143.6 uL，AST 72.6 uL，TBIL17.0 mmolL；三大常规、EAA，ESR，BUN，Cr，CEA，AFP，PT，FYI，FT，TSH，甘油三酯、胆固醇、血糖均正常；病毒全套(EB病毒-IgM、柯萨奇病毒-IgM、巨细胞病毒-IgM、单纯疱疹病毒-IgM、呼吸道合胞病毒-IgM)、抗HAV-IgM、抗HCV-IgM、抗HEV-IgM、HBsAg、结核抗体、自身抗体(抗SMA、AMA-2、抗LC、ALKM抗体、类风湿因子、抗核抗体、ENA抗体)均为阴性。B超示肝实质弥漫性病变，脾厚；肝组织活检光镜提示肝脏较广泛肝细胞水样变性，未见浆细胞浸润，免疫组化示HBsAg、HBcAg、HCV均阴性。电镜示：肝细胞轻度水肿，胞浆内可见大量散在分布的糖原颗粒贮积及囊泡形成，囊泡内也可见许多糖原颗粒，脂滴不多，未见纤维化，部分肝细胞膜面有轻度增厚。糖原的合成与分解(终极版)医学课件课后思考题：课后思考题：1.归纳归纳葡糖葡糖-6-磷酸磷酸在糖代谢中的来源与去路，并分在糖代谢中的来源与去路，并分析不同生理情况下如何选择不同的代谢途径。析不同生理情况下如何选择不同的代谢途径。2.百米短跑时，骨骼肌收缩产生大量乳酸，试述该百米短跑时，骨骼肌收缩产生大量乳酸，试述该乳酸的主要代谢去向。不同组织中的乳酸代谢具乳酸的主要代谢去向。不同组织中的乳酸代谢具有不同特点，这取决于什么生化机制？有不同特点，这取决于什么生化机制？3.营养不良的人饮酒，或者剧烈运动后饮酒，常出营养不良的人饮酒，或者剧烈运动后饮酒，常出现低血糖。试分析酒精干预了体内糖代谢的哪些现低血糖。试分析酒精干预了体内糖代谢的哪些环节？环节？4.列举几种临床上治疗糖尿病的药物，想一想它们列举几种临床上治疗糖尿病的药物，想一想它们为什么有降低血糖的作用？为什么有降低血糖的作用？课后思考题：归纳葡糖-6-磷酸在糖代谢中的来源与去路，并分THANK YOU FOR WATCHINGTHANK YOU FOR WATCHING