糖原的合成與分解(終極)

糖原的合成與分解貢獻(xiàn)人：龍康201650589廣西醫(yī)科大學(xué)當(dāng)前1頁，總共45頁。目錄CONTENTPART

ONEPART

TWOPART

THREEPART

FOURPART

FIVEPART

SIX糖原概述糖原合成糖原分解糖原合成與分解的總結(jié)糖原積累癥習(xí)題及病例當(dāng)前2頁，總共45頁。PART

ONE1.糖原概述當(dāng)前3頁，總共45頁。1.糖原(glycogen)是以葡萄糖為基本單位聚合而成的多糖（葡萄糖的多聚體）。1.1糖原的定義2.動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一3.機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量儲(chǔ)備。當(dāng)前4頁，總共45頁。1.2糖原結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

非還原端還原端

形狀：樹枝狀分子量：100～1000萬還原端：一個(gè)非還原端：多個(gè)直鏈——α-1,4-糖苷鍵分支——α-1,6-糖苷鍵（約10個(gè)葡萄糖單元處形成分枝）分支增加，溶解度增加。注意：每條鏈都終止于一個(gè)非還原端.非還原端增多，以利于其被酶分解。當(dāng)前5頁，總共45頁。1.3糖原儲(chǔ)存器官肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收縮急需肝臟：肝糖原，70~100g，維持血糖水平，血糖的主要來源

肝糖原肌糖原貯量

90-100g200-500g≤5%1-2%合成原料單糖/非糖物質(zhì)葡萄糖分解產(chǎn)物葡萄糖乳酸功能維持血糖濃度滿足劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的相對(duì)恒定肌肉對(duì)能量的需要消耗餐后12-18h

劇烈運(yùn)動(dòng)后肝糖原與肌糖原比較當(dāng)前6頁，總共45頁。PARTWO2.糖原合成當(dāng)前7頁，總共45頁。部位：組織定位：主要在肝臟、肌肉細(xì)胞定位：胞漿定義：由單糖合成糖原的過程稱為糖原的合成(glycogenesis)。單糖:葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等2.1糖原合成概括當(dāng)前8頁，總共45頁。2.2糖原合成過程（一）葡萄糖活化為尿苷二磷酸葡萄糖1.葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸ATPADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖葡糖-6-磷酸葡萄糖+ATP6-磷酸葡萄糖+ADPMg2+當(dāng)前9頁，總共45頁。葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖變位酶葡糖-6-磷酸2.葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-1-磷酸此反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長形成α-1,4-糖苷鍵，所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合。半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O-P鍵具有較高的能量。當(dāng)前10頁，總共45頁。3.葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。UTP+1-磷酸葡萄糖UDPG+PPi當(dāng)前11頁，總共45頁。（二）尿苷二磷酸葡萄糖連接形成直鏈和支鏈4.UDPG中的葡萄糖連接到糖原引物上糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合酶(glycogensynthase)UDPUTPADP

ATP

核苷二磷酸激酶糖原n為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)，作為UDPG上葡萄糖基的接受體。4.α-1,4-糖苷鍵式結(jié)合當(dāng)前12頁，總共45頁。5.分支酶催化糖原不斷形成新分支鏈(branchingenzyme)α-1,4-糖苷鍵分支酶

α-1,6-糖苷鍵當(dāng)前13頁，總共45頁。

消耗能量需要引物非還原端糖基供體：

UDPG葡萄糖葡糖-1-磷酸糖原(含α—1,4糖苷鍵和α—1,6糖苷鍵)葡糖-6-磷酸ATPADPUDPGUTPPPi直鏈糖原(含α—1，4糖苷鍵)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）糖原合成圖:當(dāng)前14頁，總共45頁。糖原合成的特點(diǎn)：

1.需糖原引物：原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子4.耗能：UDPG----葡萄糖供體（消耗2個(gè)高能磷酸鍵）（每增加一個(gè)葡萄糖單位，消耗1ATP，1UTP）2.調(diào)節(jié)酶——糖原合成酶：催化-1，4-糖苷鍵（直鏈）合成（胰島素激活）3.分支作用——糖原分支酶

：催化-1，6-糖苷鍵（分支）合成當(dāng)前15頁，總共45頁。PART

THREE3.糖原分解當(dāng)前16頁，總共45頁。2.部位：肝臟3.產(chǎn)物：葡萄糖1.糖原分解：指糖原分解為葡萄糖的過程。3.1糖原概述

亞細(xì)胞定位：胞漿當(dāng)前17頁，總共45頁。3.2糖原分解過程1.糖原磷酸化酶分解α-1,4-糖苷鍵1.糖原的磷酸解糖原n+1糖原磷酸化酶(Glycogenphosphorylase)糖原n+葡糖-1-磷酸（反應(yīng)不可逆）

糖原磷酸化酶：催化α-1,4-糖苷鍵斷裂，只作用與α-1,4-糖苷鍵，因此只能分解糖原的直鏈當(dāng)前18頁，總共45頁。葡糖-1-磷酸葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖變位酶2.葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成葡糖-6-磷酸當(dāng)前19頁，總共45頁。3.葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝，腎）葡萄糖葡糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中，而不存在于肌中。所以只有肝和腎可補(bǔ)充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能進(jìn)行糖酵解或有氧氧化。當(dāng)前20頁，總共45頁。肌糖原的分解肌糖原分解的前兩步反應(yīng)與肝糖原分解過程相同，但是生成葡糖-6-磷酸之后，由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的葡糖-6-磷酸不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進(jìn)入酵解途徑進(jìn)一步代謝。肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關(guān)。當(dāng)前21頁，總共45頁。糖原分解圖1-磷酸葡萄糖PiGn磷酸化酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶葡萄糖（血糖）H2OPi葡萄糖-6-磷酸酶糖分解代謝糖原

Gn+1肌肉肝臟當(dāng)前22頁，總共45頁。PARTFOUR4.糖原合成與分解的總結(jié)當(dāng)前23頁，總共45頁。UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1

UDPG-6-PG糖原合酶磷酸葡萄糖變位酶己糖(葡萄糖)激酶糖原n

Pi磷酸化酶

葡萄糖-6-磷酸酶（肝）糖原n

糖原的合成與分解總圖注意：糖原分解不是糖原合成的逆反應(yīng)??！當(dāng)前24頁，總共45頁。4.1糖原合成與分解受到嚴(yán)格調(diào)控糖原的合成與分解是分別通過兩條不同途徑進(jìn)行的。這種合成與分解循兩條不同途徑進(jìn)行的現(xiàn)象，是生物體內(nèi)的普遍規(guī)律。這樣才能進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)。當(dāng)糖原合成途徑活躍時(shí)，分解途徑則被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。當(dāng)前25頁，總共45頁。關(guān)鍵酶①糖原合成：糖原合酶②糖原分解：糖原磷酸化酶這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。它們都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。當(dāng)前26頁，總共45頁。糖原磷酸化酶受化學(xué)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié)1.磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式

糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)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當(dāng)前27頁，總共45頁。2.糖原磷酸化酶受別構(gòu)調(diào)節(jié)葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。磷酸化酶a(R)[疏松型]磷酸化酶a(T)[緊密型]葡萄糖磷酸化酶二種構(gòu)像——緊密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。當(dāng)前28頁，總共45頁。糖原合酶受化學(xué)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié)1.去磷酸化的糖原合酶是活性形式

糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)糖原合酶糖原合酶-Ｐ注：具體過程看教材P132圖6-14當(dāng)前29頁，總共45頁。2.糖原合酶受別構(gòu)調(diào)節(jié)在糖原分解代謝時(shí)肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要為AMP、ATP及葡糖-6-磷酸。糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMPATP及葡糖-6-磷酸??當(dāng)前30頁，總共45頁。糖原磷酸化酶合糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)特點(diǎn)：兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快；調(diào)節(jié)有級(jí)聯(lián)放大作用，效率高；受激素調(diào)節(jié)。當(dāng)前31頁，總共45頁。4.2糖原合成與分解的意義

對(duì)維持血糖濃度的相對(duì)恒定和肌肉組織對(duì)能量的需要起重要作用。

糖原合成與分解是通過兩條不同的代謝途徑，這是生化物質(zhì)代謝的共同特點(diǎn)。

激素介導(dǎo)對(duì)糖原合成與分解的調(diào)節(jié)在生物體內(nèi)具有普遍的意義。糖供能充足：合成糖原儲(chǔ)能糖供能不足：糖原分解當(dāng)前32頁，總共45頁。PARTFIVE5.糖原積累癥當(dāng)前33頁，總共45頁。

糖原積累癥是由先天性酶缺陷所致糖原累積癥(glycogenstoragediseases)是一類遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些器官組織中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類。

當(dāng)前34頁，總共45頁。PARTSIX6.習(xí)題及病例當(dāng)前35頁，總共45頁。選擇題（共六道）1.合成糖原時(shí)，葡萄糖基的直接供體是A.CDPGB.UDPGC.1-磷酸葡萄糖D.GDPGE.6-磷酸葡萄糖【解析】葡萄糖活化為鳥苷二磷酸葡萄糖（UDPG），“活性葡萄糖”UDPG提供葡萄糖基與糖原蛋白結(jié)合，形成糖基化的糖原蛋白，作為糖原合成的引物。B當(dāng)前36頁，總共45頁。2.糖原分解所得到的初產(chǎn)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個(gè)葡萄糖基，生成1-磷酸葡萄糖第二步分支處在α-1，6-葡萄糖苷酶作用下水解成游離葡萄糖當(dāng)前37頁，總共45頁。3.參與葡萄糖合成糖原的核苷酸有哪些A.GTPB.CTPC.ATPD.UTPE.TTPCD解析：葡萄糖在葡萄激酶作用下磷酸化成為葡糖-6-磷酸，后者在轉(zhuǎn)變成葡糖-1-磷酸。這是為葡萄糖與糖原分子連接做準(zhǔn)備。葡糖-1-磷酸與UTP反應(yīng)生成尿苷二磷酸葡糖及焦磷酸。當(dāng)前38頁，總共45頁。4.肌糖原不能直接補(bǔ)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.缺乏脫支酶;D.缺乏己糖激酶;E.含肌糖原高,肝糖原低A解析：因?yàn)榧〖?xì)胞缺乏葡萄糖—6—磷酸酶，所以不能直接補(bǔ)充血糖當(dāng)前39頁，總共45頁。5.糖原分子中1摩爾葡萄糖殘基轉(zhuǎn)變成2摩爾乳酸，可凈產(chǎn)生多少摩爾ATP？A.1B.2C.3D.4E.5C解析：糖原在體內(nèi)磷酸解得到的產(chǎn)物為葡萄糖-1-磷酸，經(jīng)磷酸葡萄糖變位酶作用生成葡萄糖-6-磷酸，它進(jìn)入酵解途徑先生成2摩爾丙酮酸、3摩爾ATP、2摩爾NADH+H+，2摩爾丙酮酸隨后在乳酸脫氫酶作用下還原成乳酸，使2摩爾NADH+H+轉(zhuǎn)化為NAD+當(dāng)前40頁，總共45頁。6.下列不能補(bǔ)充血糖的代謝過程是A.肝糖原分解B.肌糖原分解C.食物糖類的消化吸收D.糖異生作用E.腎小球的重吸收作用B肌糖原不能直接變成葡萄糖,必須先經(jīng)過分解生乳酸,乳酸通過血液循環(huán)到達(dá)肝臟,在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)變成肝糖原或葡萄糖,以便補(bǔ)充血糖或被組織利用.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決于它是在骨胳肌細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的,還是在肝細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的.若在骨胳肌細(xì)胞中,由肌糖原生產(chǎn)的6-磷酸葡萄糖將是入糖酵解途徑,在肝細(xì)胞中,由肝糖原產(chǎn)生的6-磷酸葡萄糖既可以進(jìn)入糖酵解途徑,也可以被葡萄糖6-磷酸酶轉(zhuǎn)化為葡萄糖.為何肌細(xì)胞不能將6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)化葡萄糖呢?因?yàn)樵诩〖?xì)胞中沒有這種葡萄糖6-磷酸酶.通過以上的分析：就可以得出葡萄糖與肝糖原可以互相轉(zhuǎn)變,而葡萄糖與肌糖原卻只能從葡萄糖變成肌糖原,從肌糖原卻不能直接變成葡萄糖的結(jié)論了.當(dāng)前41頁，總共45頁。病例：患者女，46歲。主訴：反復(fù)肝功能異常5月余。病史：患者近5月來無明顯誘因出現(xiàn)轉(zhuǎn)氨酶升高，谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)最高達(dá)298u／L，膽紅素正常，無鞏膜黃染，無惡心、嘔吐，無腹痛、腹瀉，曾在外院予以甘利欣等護(hù)肝降酶治療后，谷丙轉(zhuǎn)氨酶降為160u／L。否認(rèn)既往有“肝炎”病史。體格檢查：T36．8℃，神志清楚，查體合作，皮膚鞏膜無黃染，淺表淋巴結(jié)無腫大。心肺無異常。腹平軟，無壓痛，肝脾肋下未捫及。脊柱、四肢、神經(jīng)系統(tǒng)均未發(fā)現(xiàn)異常。當(dāng)前42頁，總