糖异生及糖原合成课件

糖异生和糖的合成糖异生和糖的合成整理ppt1糖异生和糖的合成整理ppt1一、一、单糖的合成糖的合成P154P154（一）糖异生概念：（一）糖异生概念：主要指由非糖物主要指由非糖物质转变成成葡萄糖葡萄糖或或糖原糖原的的过程程（二）（二）过程程整理ppt2一、单糖的合成P154整理ppt2 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油磷酸甘油醛磷酸二磷酸二羟丙丙酮2 磷酸磷酸烯醇丙醇丙酮酸酸2 丙丙酮酸酸葡萄糖葡萄糖己糖激己糖激酶果糖果糖激激酶果糖二磷酸果糖二磷酸(酯)酶丙丙酮酸酸激激酶丙丙酮酸酸羧化化酶葡萄糖6-磷酸酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 草草酰乙酸乙酸PEP羧激激酶整理ppt3糖异生主要途径和关键反应 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-+H2O+Pi葡萄糖葡萄糖-6-磷磷酸酸酶P6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖H葡萄糖葡萄糖整理ppt4糖异生途径关键反应之一+H2O+Pi葡萄糖-6-磷酸酶P6果糖二磷酸果糖二磷酸酶-1+H2O+Pi1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖磷酸果糖POH2COHOOHHHH整理ppt5糖异生途径关键反应之二果糖二磷酸酶-1+H2O+PEP羧激激酶ATP+H2O ADP+Pi丙丙酮酸酸羧化化酶P磷酸磷酸烯醇丙醇丙酮酸酸（PEP）GTPGDP丙丙酮酸酸草草酰乙酸乙酸CO2CO2整理ppt6糖异生途径关键反应之三PEP羧激酶ATP+H2O 苹果酸苹果酸/天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸/天冬氨酸天冬氨酸草草酰乙酸乙酸PEP丙丙酮酸酸丙丙酮酸酸胞液胞液线粒体粒体乙乙酰CoAGPEP 磷酸磷酸烯醇式丙醇式丙酮酸酸羧激激酶草草酰乙酸乙酸 丙丙酮酸酸羧化化酶整理ppt7苹果酸/天冬氨酸苹果酸/天冬氨酸草酰乙酸PEP丙酮酸丙酮酸胞ABC1C2A G-6-P磷酸磷酸酯酶B F-1.6-P磷酸磷酸酯酶C1 丙丙酮酸酸羧化化酶C2 PEP羧激激酶（胞液）（胞液）（线粒体）粒体）葡萄糖葡萄糖丙丙酮酸酸草草酰乙酸乙酸天冬氨酸天冬氨酸磷酸二磷酸二羟丙丙酮3-P-甘油甘油醛-酮戊二酸戊二酸乳酸乳酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸TCA循循环乙乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙丙酮酸酸草草酰乙酸乙酸谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸戊二酸天冬氨酸天冬氨酸3-P-甘油甘油甘油甘油苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸整理ppt8糖酵解和葡萄糖异生的关系ABC1C2A G-6-P磷酸酯酶（胞液）（胞液）（线粒体）粒体）（PEP）丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸（转氨基作用）氨基作用）整理ppt9（胞液）（线粒体）葡萄糖代谢和 糖异生的关系（PEP）丙氨酸糖异生的糖异生的调节：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整理ppt10糖异生的调节：整理ppt10AMPF-2,6-BP-ATP+果糖双磷酸果糖双磷酸酶-1fructose biphosphatase-1整理ppt11二、糖异生的调节AMP-ATP+果糖双磷酸酶-1整理ppt1乙乙酰CoA+丙丙酮酸酸羧化化酶pyruvate carboxylase整理ppt12乙酰CoA+丙酮酸羧化酶整理ppt121生糖氨基酸生糖氨基酸：Ala,Cys,Gly,Ser,Thr,Trp 丙丙酮酸酸Pro，His，Gln，Arg Glu -酮戊二酸戊二酸Ile，Met，Ser，Thr，Val 琥珀琥珀酰CoAPhe，Tyr 延胡索酸延胡索酸Asn，Asp 草草酰乙酸乙酸整理ppt13三、糖异生的原料1生糖氨基酸：整理ppt132甘油甘油：甘甘油油三三酯 甘甘油油 -磷磷酸酸甘甘油油 磷磷酸二酸二羟丙丙酮。3乳酸乳酸：乳酸乳酸丙丙酮酸。酸。整理ppt142甘油：整理ppt141在在饥饿情况下情况下维持血糖持血糖浓度的相度的相对恒定。恒定。2回收乳酸分子中的能量回收乳酸分子中的能量：葡萄糖在肌肉葡萄糖在肌肉组织中中经糖的无氧酵解糖的无氧酵解产生的生的乳酸，可乳酸，可经血循血循环转运至肝，再运至肝，再经糖的异生糖的异生作用生成自由葡萄糖后作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉运至肌肉组织加以加以利用，利用，这一循一循环过程就称程就称为乳酸循乳酸循环（Cori循循环）。整理ppt15四、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。部位：部位：肝肝脏、肌肉、肌肉组织等等细胞的胞胞的胞浆中中定定义：由由单糖合成糖原的糖合成糖原的过程称程称为糖原的合糖原的合 成成(glycogenesis)(glycogenesis)。单糖糖:葡萄糖葡萄糖(主要主要)、果糖、半乳糖等、果糖、半乳糖等二、糖原合成二、糖原合成整理ppt16部位：定义：单糖:二、糖原合成整理ppt162缩合：合：在在关关键酶糖糖原原合合酶的的催催化化下下，以以原原有有糖糖原原分子分子为引物，添加新的葡萄糖引物，添加新的葡萄糖单位。位。糖原合糖原合酶*UDPG+(G)n(G)n+1+UDP整理ppt172缩合：糖原合酶*UDPG+(G)n(G)n+1+整理ppt18糖原合酶的作用机制整理ppt183分支：分支：当直当直链长度达度达12个葡萄糖残基以上个葡萄糖残基以上时，在，在分支分支酶(branching enzyme)的催化下，将距的催化下，将距末端末端67个葡萄糖残基个葡萄糖残基组成的寡糖成的寡糖链由由-1,4-糖苷糖苷键转变为-1,6-糖苷糖苷键，使糖原出，使糖原出现分支。分支。整理ppt193分支：整理ppt19 分分 支支 酶 (branching enzyme)-1,4-糖苷糖苷键 整理ppt20 分 支 酶 (branching enzyme)-1糖原的合成与分解代糖原的合成与分解代谢G-6-P G 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激激酶 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位位酶 G-1-P UDPG焦磷酸化焦磷酸化酶 UTP UDPG PPi 糖原合糖原合酶 Gn+1 UDP Gn 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸酶（肝）（肝）糖原磷酸化糖原磷酸化酶 Pi Gn 整理ppt21糖原的合成与分解代谢G-6-P G 己糖(葡萄糖)激酶 ATP 葡萄糖激葡萄糖激酶Mg2+葡萄糖葡萄糖(glucose)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)葡萄糖葡萄糖+ATP ATP 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+ADPADP（1 1）葡萄糖葡萄糖磷酸化生成磷酸化生成 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ADP整理ppt22ATP 葡萄糖激酶Mg2+葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖+A6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位位酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)（2）6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖整理ppt236-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)UTPUTP尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)(uridine diposphate glucose)PPiPPiUDPGUDPG焦磷酸化焦磷酸化酶UTP+1-UTP+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 UDPG+PPiUDPG+PPiH2O2Pi（3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成尿苷整理ppt241-磷酸葡萄糖UTP尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)PPiUDP尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)糖原引物糖原引物(Gn)(glycogen primer)糖原合糖原合酶糖原糖原(Gn+1n+1)(glycogen)UDP（4）UDPGUDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上尿苷整理ppt25尿苷二磷酸葡萄糖糖原引物(Gn)糖原合酶糖原(Gn+1)UD(5)(5)分支分支酶酶催化糖原不断形成催化糖原不断形成新分支新分支链链糖原引物糖原引物糖原合糖原合酶分枝分枝酶糖原合成的限速糖原合成的限速酶1218G整理ppt26(5)分支酶催化糖原不断形成新分支链糖原引物糖原合酶分枝酶肝糖原与肌糖原比较 肝糖原肝糖原 肌糖原肌糖原贮 量量 90-100g 200-500g 5%1-2%合成原料合成原料 单糖糖/非糖物非糖物质 葡萄糖葡萄糖分解分解产物物 葡萄糖葡萄糖 乳乳 酸酸功功 能能 维持血糖持血糖浓度度 满足足剧烈运烈运动时 的相的相对恒定恒定 肌肉肌肉对能量的需要能量的需要消消 耗耗 餐后餐后12-18h 剧烈运烈运动后后整理ppt27肝糖原与肌糖原比较 肝糖原1.必必须以以原有糖原分子作原有糖原分子作为引物引物；2.合成反合成反应在糖原的在糖原的非非还原端原端进行行；3.合成合成为一耗能一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，程，每增加一个葡萄糖残基，需需消耗消耗2个高能磷酸个高能磷酸键（2分子分子ATP）；）；4.关关键酶是是糖原合糖原合酶(glycogen synthase)，为一一共价修共价修饰酶；5.需需UTP参与（以参与（以UDP为载体）。体）。整理ppt28（二）糖原合成的特点：必须以原有糖原分子作为引物；整理ppt糖原的分解代糖原的分解代谢可分可分为三个三个阶段：段：1水解：包括三步反水解：包括三步反应，循，循环交替交替进行。行。磷酸解：由磷酸解：由糖原磷酸化糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)催化催化对-1,4-糖苷糖苷键磷酸磷酸解，生成解，生成G-1-P。糖原磷酸化糖原磷酸化酶*(G)n+Pi(G)n-1+G-1-P（一）反（一）反应过程：程：整理ppt29二、糖原的分解代谢糖原的分解代谢可分为三个阶段：糖原磷酸化酶 转寡寡糖糖链：当当糖糖原原被被水水解解到到离离分分支支点点四四个个葡葡萄萄糖糖残残基基时，由由葡葡聚聚糖糖转移移酶催催化化，将将分分支支链上上的的三三个个葡葡萄萄糖糖残残基基转移移到到直直链的非的非还原端，使分支点暴露。原端，使分支点暴露。脱脱枝枝：由由-1,6-葡葡萄萄糖糖苷苷酶催催化化。将将-1,6-糖苷糖苷键水解，生成一分子自由葡萄糖。水解，生成一分子自由葡萄糖。-1,6-葡萄糖苷葡萄糖苷酶(G)n+H2O(G)n-1+G整理ppt30 转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四个葡萄糖残基时，由葡聚脱枝脱枝酶 (debranching enzyme)磷磷 酸酸 化化 酶 -1,6糖苷糖苷酶活性活性 转移移酶活性活性 整理ppt31脱枝酶 (debranching enzyme)磷 2异构：异构：磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位位酶G-1-PG-6-P3脱磷酸：脱磷酸：由由葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化，催化，生成自由葡萄糖。生成自由葡萄糖。该酶只存在于只存在于肝肝及及肾中。中。葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸酶G-6-P+H2OG+Pi 整理ppt322异构：磷酸葡萄糖变位酶G-1-PG-6-P3脱磷酸：葡1.水解反水解反应在糖原的在糖原的非非还原端原端进行；行；2.是一是一非耗能非耗能过程；程；3.关关键酶是是糖原磷酸化糖原磷酸化酶(glycogen phosphory-lase)，为一共价修一共价修饰酶，其，其辅酶是是磷酸吡哆磷酸吡哆醛。整理ppt33（二）糖原分解的特点：水解反应在糖原的非还原端进行；整理pp激素（胰高血糖素、激素（胰高血糖素、肾上腺素等）上腺素等）+受体受体 腺苷腺苷环化化酶 （无活性）（无活性）腺苷腺苷环化化酶（有活性）（有活性）ATP cAMP PKA(无活性无活性)PKA(有活性有活性)磷酸化磷酸化酶b激激酶 磷酸化磷酸化酶b激激酶-P Pi 磷蛋白磷酸磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸磷蛋白磷酸酶抑制抑制剂-P 糖原合糖原合酶 糖原合糖原合酶-P 磷酸化磷酸化酶b 磷酸化磷酸化酶a-P 整理ppt34三、糖原合成与分解的调节激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+1贮存能量存能量。2调节血糖血糖浓度度。3利利用用乳乳酸酸：肝肝中中可可经糖糖异异生生途途径径利利用用糖糖无无氧氧酵酵解解产生生的的乳乳酸酸来来合合成成糖糖原原。这就就是肝糖原合成的是肝糖原合成的三碳途径三碳途径或或间接途径接途径。整理ppt35四、糖原合成与分解的生理意义1贮存能量。整理ppt35整理ppt36整理ppt36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整理ppt37糖代谢的调节过程 整理ppt37酶 的的 名名 称称已糖激已糖激酶葡萄糖激葡萄糖激酶(肝肝)磷酸果糖激磷酸果糖激酶-1丙丙酮酸激酸激酶变构激活构激活剂Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P Mg2+,K+,F-1,6-2P变构抑制构抑制剂G-6-P-ATP，H+、柠檬酸，檬酸，长链脂肪酸脂肪酸ATP整理ppt38糖酵解过程的调节酶：酶 的 名 称变构激活剂变构抑制剂整理p已糖激已糖激酶的分型的分型 型型 型型 中文名称中文名称 已糖激已糖激酶(HKHK)葡萄糖激葡萄糖激酶(GKGK)存在范存在范围 在在组织细胞中胞中 仅在肝在肝脏和胰腺和胰腺 广泛存在广泛存在 细胞存在胞存在与葡萄糖与葡萄糖亲和力和力 高高 低低 Km:0.01mmol/L Km:10100mmol/L产物反物反馈抑制抑制 有有 无无 激素激素调控控受激素受激素调控控 葡萄糖激葡萄糖激酶/已糖激已糖激酶整理ppt39已糖激酶的分型 型 变构抑制构抑制剂ATPATPNADH NADH ATPATP、NADHNADH、琥珀琥珀酰CoACoA酶 的的 名名 称称柠檬酸合檬酸合酶异异柠檬酸脱檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶系系变构激活构激活剂ADPADP、AMPAMP整理ppt40变构抑制剂三羧酸循环的调节酶及其调节酶 的 名 称变构激活剂P丙丙酮酸氧化酸氧化和和三三羧酸循酸循环的的调节琥珀琥珀酰CoA草草酰乙酸乙酸苹果酸苹果酸琥珀酸琥珀酸-酮戊二酸戊二酸异异柠檬酸檬酸柠檬酸檬酸延胡索酸延胡索酸乙乙酰辅酶A A丙丙酮酸酸乙乙酰CoACoA、NADHNADH、ATPATPNADHNADH琥珀琥珀酰CoA、NADH、ATP整理ppt41P丙酮酸氧化和三羧酸循环的调节琥珀酰CoA草酰乙酸苹果酸磷酸戊糖途径：磷酸戊糖途径：最重要的调节因素是：NADP+的水平糖异生的糖异生的调节：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：2.6-二磷酸果糖整理ppt42磷酸戊糖途径：整理ppt422.丙酮酸与PEP：丙酮酸羧化酶 激活剂：乙酰辅酶A 抑制剂：ADP 丙酮酸激酶：激活剂：ADP AMP 抑制剂：ATP NADH 丙氨酸整理ppt432.丙酮酸与PEP：整理ppt431 1、乙、乙醛酸循酸循环的的生化生化历程程3 3、乙、乙醛酸循酸循环的生理意的生理意义 植物种子萌植物种子萌发的脂肪的脂肪转化化为糖糖2 2、乙乙醛酸循酸循环总反反应式及其糖异生的关系式及其糖异生的关系整理ppt44七、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CoASH柠檬酸合成檬酸合成酶顺乌头酸酸酶NAD+NADH苹果酸苹果酸脱脱氢酶草草酰乙酸乙酸 OCH3-CSCoACoASH OCH3-CSCoACOOCOO-CH2CH2CH2CH2COOCOO-琥珀酸琥珀酸异异柠檬酸檬酸裂解裂解酶苹果酸苹果酸合成合成酶 O OH-C-C OH乙乙醛酸酸NAD+草草酰乙酸乙酸整理ppt45CoASH柠檬酸合成酶顺乌头酸酶乙醛酸循环反应历程NAD+OCH3-C-SCoACoASH柠檬酸檬酸异异柠檬酸檬酸顺乌头酸酸 酮戊二酸戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀琥珀酰CoA草草酰乙酸乙酸 O OH-C-C OH乙乙醛酸酸 OCH3-C-SCoA苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸整理ppt46 OCoASH乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的 比草草酰乙酸乙酸糖异生途径糖异生途径+2CoASH+NADH+H+2CoASH+NADH+H+COOCOO-CH2CH2CH2CH2COOCOO-琥珀酸琥珀酸 OCH3-CSCoA+NAD+NAD+2 2整理ppt47乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系草酰乙酸糖异生途径+2意意义：由于由于酶的共价修的共价修饰反反应是是酶促反促反应，只要有少，只要有少量信号分子量信号分子（如激素）存（如激素）存在，即可通在，即可通过加速加速这种种酶促促反反应，而使大，而使大量的另一种量的另一种酶发生化学修生化学修饰，从而从而获得放大得放大效效应。这种种调节方式快速、方式快速、效率极高。效率极高。肾上腺素或上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸、腺苷酸环化化酶（无活性）（无活性）腺苷酸腺苷酸环化化酶（活性）（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激、蛋白激酶（无活性）（无活性）蛋白激蛋白激酶（活性）（活性）4、磷酸化、磷酸化酶激激酶（无活性）（无活性）磷酸化磷酸化酶激激酶（活性）（活性）5、磷酸化、磷酸化酶 b（无活性）（无活性）磷酸化磷酸化酶 a（活性）（活性）6、糖原、糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或上腺素或胰高血糖素胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖葡萄糖ATP ADPATP ADP456整理ppt48 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 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙丙酮酸酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 核糖核糖 +NADPH+H+磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 整理ppt49三、糖代谢概况 葡萄糖 酵解途径 丙酮酸 有氧 无