糖原的合成与分解(终极版)课件

糖原的合成与分解,贡献人：龙康,201650589,广西医科大学,目录,CONTENT,PART,ONE,PART,TWO,PART,THREE,PART,FOUR,PART,FIVE,PART,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,PART,ONE,1.,糖原概述,1.,糖 原,(glycogen),是以葡萄糖为基本单位聚合而成的多糖（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一,3.,机体能迅速动用的能量储备。,1.2,糖原结构特点,非还原端,还原端,形 状：,树枝状,分子量：,100,1000,万,还原端：,一个,非还原端：,多个,直链,-1,4-,糖苷键,分支,-1,6-,糖苷键,（,约,10,个葡萄糖单元处形成分枝,）,分支增加，溶解度增加。,注意：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。,1.3,糖原储存器官,肌肉：肌糖原，,180 300g,，,主要供肌肉收缩急需,肝脏：肝糖原，,70 100g,，,维持血糖水平，血糖的主要来源,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,12-18,h,剧烈运动后,肝糖原与肌糖原比较,PAR TWO,2.,糖原合成,部位：,组织定位：主要在肝脏、肌肉,细胞定位：胞浆,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,2.1,糖原合成概括,2.2,糖原合成过程,（一）葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖,1.,葡萄糖磷酸化生成葡糖,-6-,磷酸,ATP,ADP,己糖激酶,;,葡萄糖激酶（肝）,葡萄糖,葡糖,-6-,磷酸,葡萄糖,+,ATP,6-,磷酸葡萄糖,+,ADP,Mg,2,+,葡萄糖,-1-,磷酸,磷酸葡萄糖变位酶,葡糖,-6-,磷酸,2.,葡糖,-6-,磷酸转变成葡萄糖,-1-,磷酸,此反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成,-1,4-,糖苷键，所以,葡萄糖分子,C,1,上的半缩醛羟基必须活化,，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离,C,4,羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的,O-P,键具有较高的能量。,3.,葡糖,-1-,磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖,UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内,充作,葡萄糖供体,。,UTP+1-,磷酸葡萄糖,UDPG+PPi,（二）尿苷二磷酸葡萄糖连接形成直链和支链,4.UDPG,中的葡萄糖,连接到,糖原引物,上,糖原,n,+,UDPG,糖原,n+1,+,UDP,糖原合酶,(glycogen synthase),UDP,UTP,ADP,ATP,核苷二磷酸激酶,糖原,n,为原有的细胞内的较小糖原分子，称为,糖原引物,(primer),，作为,UDPG,上葡萄糖基的接受体。,4.-1,4-,糖苷键式结合,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,消耗能量,需要引物,非还原端,糖基供体：,UDPG,葡萄糖,葡糖,-1-,磷酸,糖原,(,含,1,4,糖苷键和,1,6,糖苷键,),葡糖,-6-,磷酸,ATP,ADP,UDPG,UTP,PPi,直链糖原,(,含,1,，,4,糖苷键,),糖原引物,UDP,分支酶,糖原合酶,焦磷酸化酶,（合成起始）,（尿苷二磷酸葡萄糖）,（尿苷三磷酸）,糖原合成图,:,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,4.,耗能：,UDPG-,葡萄糖供体（消耗,2,个高能磷酸键）,（,每增加一个葡萄糖单位，消耗,1ATP,，,1UTP,）,2.,调节酶,糖原合成酶,：催化,-,1,，,4-,糖苷键（直链）合成（胰岛素激活）,3,.,分支作用,糖原分支酶,：,催化,-,1,，,6-,糖苷键（分支）合成,PART,THREE,3.,糖原分解,2.,部位：,肝脏,3.,产物：,葡萄糖,1.,糖原分解：,指糖原分解为葡萄糖的过程。,3.1,糖原概述,亚细胞定位：,胞 浆,3.2,糖原分解过程,1.,糖原磷酸化酶分解,-1,4-,糖苷键,1.,糖原的磷酸解,糖原,n+1,糖原磷酸化酶,(,Glycogen phosphorylase),糖原,n,+,葡糖,-1-,磷酸,（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,葡糖,-1-,磷酸,葡糖,-6-,磷酸,磷酸葡萄糖变位酶,2.,葡糖,-1-,磷酸转变成葡糖,-6-,磷酸,3.,葡糖,-6-,磷酸水解生成葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸酶,（肝，肾）,葡萄糖,葡糖,-6-,磷酸,葡萄糖,-6-,磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在于肌中。所以只有肝和肾可补充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。,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，但是生成葡糖,-6-,磷酸之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖,-6-,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，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。,糖原分解图,1,-,磷酸葡萄糖,Pi,G,n,磷酸化酶,6-,磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,葡萄糖（血糖）,H,2,O,Pi,葡萄糖,-6-,磷酸酶,糖分解代谢,糖 原,G,n,+1,肌肉,肝脏,PART FOUR,4.,糖原合成与分解的总结,UDPG,焦磷酸化酶,G-1-P,UTP,UDPG,PPi,糖原,n+1,UDP,G-6-P,G,糖原合酶,磷酸葡萄糖变位酶,己糖,(,葡萄糖,),激酶,糖原,n,Pi,磷酸化酶,葡萄糖,-6-,磷酸酶（肝,）,糖原,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！,4.1,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条不同途径进行的。这种合成与分解循两条不同途径进行的现象，是生物体内的普遍规律。这样才能进行精细的调节。,当糖原合成途径活跃时，分解途径则被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。,关键酶,糖原合成：糖原合酶,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,共价修饰,和,别构调节,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。,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,糖原磷酸化酶的共价修饰调节,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）,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。,磷酸化酶,a(R),疏松型,磷酸化酶,a (T),紧密型,葡萄糖,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，便于接受前述的共价修饰调节。,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,糖原合酶的共价修饰调节,糖原合酶,糖原合酶,-,注：具体过程看教材,P132,图,6-14,2.,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,及葡糖,-6-,磷酸。,糖原合酶,磷酸化酶,a-P,磷酸化酶,b,AMP,ATP,及葡糖,-6-,磷酸,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；,此调节为酶促反应，调节速度快；,调节有,级联放大,作用，效率高；,受激素调节。,4.2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织对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体内具有普遍的意义。,糖供能充足：合成糖原储能,糖供能不足：糖原分解,PART FIVE,5.,糖原积累症,糖原积累症,是由先天性酶缺陷所致,糖原累积症,(glycogen storage diseases),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。,PART SIX,6.,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.CDPG,B.UDPG,C.1-磷酸葡萄糖,D.GDPG,E.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,2,.糖原分解所得到的初产物是：,A.葡萄糖,B.UDPG,C.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,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.TTP,C 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。,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,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.5,C,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+,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.,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。,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-I