糖原的合成与分解

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糖原合成与分解

Ⅰ复习提问：说出磷酸戊糖途径的概念和生理意义。

Ⅱ新授：第五节糖原的合成与分解※糖原的概念：葡萄糖在体内缩合而成的多糖，为多支的紧密结构。

※糖原储存的主要器官及其生理意义肌糖原：180 ∽300g，为肌肉收缩氧化供能肝糖原：70 ∽100g，维持血糖水平※糖原的结构特点及其意义（见幻灯94及课本P47）⑴糖原的主链由葡萄糖通过α-1，4糖苷键相连形成长链⑵支链是通过α-1，6糖苷键相连述：糖原是动物体内糖的贮存形式,摄入的糖类大部分转变成甘油三酯贮存在脂肪组织中，只有小部分以糖原形式贮存。

其意义在于当机体需要葡萄糖时它可以迅速被动用以供急需。

一、糖原的合成与分解过程※概念⑴糖原合成：由单糖合成糖原的过程⑵糖原分解：由糖原分解为葡萄糖的过程，习惯上指肝糖元的分解。

※主要部位：肝脏，肌肉是贮存糖原的主要组织器官。

（一）糖原合成过程述：糖原合成过程是一个耗能的过程。

合成部位：肝、肌肉细胞胞浆1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATP ADP葡萄糖6-磷酸葡萄糖己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖1- 磷酸葡萄糖+ P～P～P－尿苷（UTP）UDPG焦磷酸化酶PPi尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG ）4.α-1,4-糖苷键式结合——糖链延长述： UDPG的葡萄糖基转移给糖原引物的糖链末端，形成α-1，4糖苷键。

糖原合酶糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP糖原n：较小糖原分子，糖原引物，UDPG 上葡萄糖基的接受体。

UDP UTP核苷二磷酸激酶ATP ADP糖原合酶催化糖原糖链末端延长：（幻灯101）5.糖原分枝的形成（如幻灯102所示）述：当糖链长度达到12-18个葡萄糖基时，分枝酶将一段约6-7个葡萄糖基的糖链转移到邻近的糖链上，以α-1，6糖苷键相接，从而形成分枝。

这不仅增加了糖原的水溶性，也增加了非还原末端数目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原。

糖原的合成与分解

1.6-磷酸葡萄糖的生成葡萄糖进入细胞后，在ATP和Mg2+存在时，由己糖激酶（肌细胞等）或葡萄糖激酶（肝细胞）催化生成6-磷酸葡萄糖。此反应不可逆。
2.1-磷酸葡萄糖的生成在磷酸葡萄糖变位酶的催化下，6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖。
3.尿苷二磷酸葡萄糖的生成 1-磷酸葡萄糖与尿苷三磷酸（UTP）在尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）焦磷酸化酶的催化下生成UDPG，同时释放出焦磷酸（PPi）。
生物化学
糖原的合成与分解
糖原的合成与分解不是简单的可逆过程，而是由不同的酶体系催化的不同反应过程。
1.1糖原的合成
由单糖（主要是葡萄糖）合成糖原的过程称为糖原合成，如图1-6所示。
图1-6糖原合成与分解的过程
糖原合成是耗能过程，由ATP和UTP供能，每增加1个葡萄糖单位需消耗相当于2分子ATP的能量。糖原合成的关键酶是糖原合成酶，合成过程需要引物。

图1-9糖原合成酶与糖原磷酸化酶的共价修饰调节
糖原合成酶还可通过变构效应调节糖原的合成与分解，6-磷酸葡萄糖为其变构激活剂。
生物化学
图1-7糖原分支链形成
1.2糖原的分解
糖原分解是指糖原分解生成葡萄糖的过程，如图1-8所示。糖原分解的关键酶包括磷酸化酶、脱支酶、葡萄糖-6-磷酸酶，其中磷酸化酶是限速酶。
图1-8糖原分支链分解
1.1-磷酸葡萄糖的生成磷酸化酶识别了糖原的非还原性末端后，将葡萄糖残基之间的α-1，4-糖苷键磷酸化分解生成1-磷酸葡萄糖。由于磷酸化酶不能催化α-1，6-糖苷键断裂，所以磷酸化分解反应到距离分支点约4个葡萄糖残基时即停止。 2.6-磷酸葡萄糖的生成 1-磷酸葡萄糖在变位酶催化下转变成6-磷酸葡萄糖。 3.葡萄糖的生成 6-磷酸葡萄糖在葡萄糖-6-磷酸酶的催化下水解生成葡萄糖。葡萄糖-6-磷酸酶主要存在于肝，少量存在于肾，而肌肉及脑等组织中不含该酶，故只有肝、肾中的糖原可以分解为葡萄糖补充血糖，且肝脏是补充血糖的主要器官。

糖原分解和合成

糖原分解和合成（原创版）目录1.糖原分解和合成的定义2.糖原分解的过程3.糖原合成的过程4.糖原分解和合成在生物体内的作用5.糖原分解和合成的调节机制正文糖原分解和合成是生物体中重要的代谢过程。

糖原是一种多糖体，由许多葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键连接而成。

糖原分解和合成是维持生物体正常生理功能的关键过程，涉及到能量储备和供应、血糖调控等多个方面。

糖原分解是指在生物体内，糖原分子被水解为葡萄糖单元的过程。

这个过程主要发生在肝脏和肌肉中。

糖原分解的关键酶是糖原磷酸化酶，它能够将糖原分子从非还原端开始逐个水解，产生葡萄糖 -1-磷酸，然后进一步转化为葡萄糖。

在肝脏中，糖原分解产生的葡萄糖可以通过血液运输到全身各处供应能量，也可以转化为糖原或脂肪储存起来。

在肌肉中，糖原分解产生的葡萄糖主要用于肌肉收缩供能。

糖原合成是指在生物体内，葡萄糖单元通过糖原合成酶的作用，连接成糖原分子的过程。

糖原合成的关键酶是糖原合成酶，它能够将葡萄糖单元连接成糖原分子。

糖原合成主要发生在肝脏和肌肉中，其中肝脏的糖原合成能力最强。

在肝脏中，糖原合成可以消耗过多的葡萄糖，维持血糖稳定，同时也可以为身体储备能量。

在肌肉中，糖原合成主要用于肌肉收缩供能。

糖原分解和合成在生物体内起着重要的作用，包括能量储备和供应、血糖调控等。

当生物体需要能量时，糖原分解产生葡萄糖供应能量；当血糖浓度过高时，糖原合成可以消耗过多的葡萄糖，维持血糖稳定。

糖原分解和合成的调节机制包括激素调节、代谢物调节等。

例如，胰岛素能够促进糖原合成，抑制糖原分解；胰高血糖素则能够促进糖原分解，抑制糖原合成。

此外，代谢物如 ATP、ADP、NADPH 等也能够影响糖原分解和合成的速率。

总之，糖原分解和合成是生物体中重要的代谢过程，它们在能量储备和供应、血糖调控等方面发挥着重要作用。

糖原的合成与分解

糖原的分解合成代谢一、糖原的定义糖原(glycogen)是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。

糖原是由葡萄糖残基构成的含许多分支的大分子高聚物。

1、糖原储存的主要器官及其生理意义：a.肌肉：肌糖原，180—300g，主要供肌肉收缩所需。

b.肝脏：肝糖原，70—100g，维持血糖水平。

2、糖原的结构特点及其意义：a.葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键形成长链。

b.约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。

c.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。

二、糖原的分解代谢A.定义：糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程，反应部位在胞浆中进行。

B.肝糖原分解过程：1.糖原的磷酸解。

2.脱枝酶的作用。

a.转移葡萄糖残基；b.水解α-1,6-糖苷键；3.1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖。

4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖。

C.肌糖原的分解：肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖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Cori循环有关。

三、糖原的合成代谢1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖。

2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖。

3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖。

4.α-1,4-糖苷键式结合。

备注：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。

5、糖原分枝的形成。

糖原的合成与分解总图思维导图。

简述糖原的合成与分解过程

简述糖原的合成与分解过程糖原是一种重要的非结构性碳水化合物，在植物、动物和微生物的细胞内都有存在。

它是一种由葡萄糖和葡糖苷组成的复合物，是细胞内最重要的多糖，可以构成各类多糖聚合物，参与大量的生物学反应，为生命体提供能量，是构成有机物质和维持细胞与组织结构的重要物质。

一、糖原的合成糖原的合成一般涉及到三步：一是葡萄糖的合成，二是葡糖苷的合成，三是糖原的组装。

（1）葡萄糖的合成葡萄糖是糖原的组成成分，它的原料是碳水化合物。

它通过碳水化合物代谢的产物经过糖异生酶的催化，生成葡萄糖。

这一步的反应也称为碳水化合物分解，分子式为C6H12O6。

（2）葡糖苷的合成以葡萄糖为原料，新陈代谢发生反应，经由糖组蛋白催化，形成葡糖苷，葡糖苷也称为糖原糖苷或辅酶糖苷，它是一种由葡萄糖和苏氨酸组成的混合物，分子式为C6H10O7、C7H14O7。

（3）糖原的组装由于葡萄糖和苏氨酸经过糖组蛋白的催化作用，结合形成糖原，糖原是一种由葡萄糖和葡糖苷组成的复杂物质，糖原分子量大，可能高达数百万，结构十分复杂，它能够参与多种生物反应，促进生物体的代谢，维持细胞活力和组织结构稳定。

二、糖原的分解糖原的分解是指将糖原组成的葡萄糖和葡糖苷分开的过程，它的分解是分子量更小的一种分子构建。

糖原的分解涉及到三步：一是葡萄糖的解离，二是葡糖苷的分解，三是糖原的分解。

（1）葡萄糖的解离葡萄糖是糖原的组成成分，它经过水解酶的催化作用，分解为两个葡萄糖分子。

此时，葡萄糖的分子式为C6H12O6。

（2）葡糖苷的分解葡糖苷是一种由葡萄糖和苏氨酸组成的混合物，它也是糖原的组成成分，糖原分解酶的催化作用，将葡糖苷分解为葡萄糖和苏氨酸，其分子式分别为C6H10O7、C7H14O7。

（3）糖原的分解糖原是由葡萄糖和葡糖苷组成的复杂物质，糖原分解酶可以将其分解为葡萄糖和苏氨酸，以及少量其他物质。

此外，当糖原经过糖原水解酶的催化，也可以分解成葡萄糖，并释放出能量。

糖原的合成与分解

磷酸葡萄糖变位酶
6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate)
1-磷酸葡萄糖 (glucose-1-phosphate)
(3)尿苷二磷酸葡萄糖的生成
UDPG焦磷酸化酶 UTP
1-磷酸葡萄糖 (glucose-1-phosphate)
H2O
PPi 2Pi
尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)
(uridine diposphate glucose)
糖原分解加强
糖原合成下降返回
cAMP结构
(3)、激素对糖原
合成与分解的调控
肾上腺素或胰高血糖素
肾上腺素或胰高血糖素
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。
Pi 磷蛋白磷酸酶-1 H2O
(3)cAMP对糖原合成与分解的调节
胰高血糖素、肾上腺素
腺苷酸环化酶 + 腺苷酸环化酶
磷酸化酶b激酶 ATP +
cAMP
胰高血糖素和肾上腺素对糖原合成
与分解的调节
+
蛋白激酶 + 蛋白激酶
磷酸化酶b激酶磷酸化酶b + 磷酸化酶a
糖原合酶 + 糖原合酶
级联放大效应
葡萄糖 (glucose)
脑与肌肉中缺乏此酶
原糖
糖
Gn+1 Pi
磷酸化酶
原分
Gn
1-磷酸葡萄糖
解磷酸葡萄糖变位酶
图 6-磷酸葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸酶
H2O
Pi
葡萄糖

26糖原的分解与合成

糖尿病(Diabetes mellitus)
Insulin缺乏或其受体异常，不能对抗由肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素等引起的血糖升高作用，产生高血糖和糖尿。病人的代谢发生障碍，机体供能不足，表现出典型的多饮、多食、多尿及体重减少的“三多一少”症状。严重时还伴随酮血症及酸中毒。
三、糖原的分解
糖原分解需要三种酶参与，即糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase)，糖原脱支酶(glycogen debranching enzyme)和磷酸葡萄糖变位酶 (phosphoglucomutase)。分步反应：
（1）从糖链的非还原端开始
磷酸化酶
糖原(Gn)+ H3PO4
分步反应：
（1） G
G-1-P
HO CH2
H
H
OH OH
H
ATP ADP P O CH2
O H
H
H
H OH
Mg+
OH OH
OH 葡萄糖激酶
H
HO CH2
O H
H OH
HH
OH OH
OH 磷酸葡萄 H
O H
H OP
OH
G
G-6-P 糖转位酶 G-1-P
（2）尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）的合成
UDPG焦磷酸化酶
+
G
② G-1-P
磷酸葡萄糖转位酶
G-6-P
葡萄糖-6-磷酸
酶（肝、肾）
③ G-6-P
G + H3PO4
葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在于肌肉中，所以只有肝和肾可补充血糖，而肌糖原不能分解为葡萄糖，不能补充血糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。

生物化学糖原的分解及合成

如丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、精氨酸、组氨酸、苏氨酸、脯氨酸、谷胺酰胺、天冬酰胺、甲硫氨酸、缬氨酸等。
（3）脂肪水解产生的甘油转变为磷酸二羟丙酮后转变为葡萄糖，但动物体中脂肪氧化分解产生的乙酰CoA不能逆转为丙酮酸，故不能异生成葡萄糖；
6-磷酸葡萄糖。
磷酸葡萄糖变位酶
3、葡萄糖的生成 6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖酶的催化下
水解生成葡萄糖。
其中，6-磷酸葡萄糖酶主要存在于肝脏，少量存在于肾脏。肌肉和脑中无此酶，所以只有肝、肾中的糖原可以分解为葡萄糖补充血糖。
二、糖原的合成（一）概念
葡萄糖或其它单糖为原料，合成糖原的过程称为糖原合成(glycogenesis) 。（二）进行部位
糖原合成和分解与钾代谢有关
葡萄糖进入细胞合成糖原过程中，伴有K+转移入细胞，使血K+趋于降低，所以输注胰岛素和大量葡萄糖时，要注意防止低血钾。
四、糖原合成与分解的调节
糖原的分解和合成都是根据机体的需要由一系列的调控机制进行调控，其限速酶分别为磷酸化酶和糖原合成酶。
糖原合成的调节
主要受糖原合成酶影响
糖原的结构及其连接方式
非还原性末端
-1，6糖苷键
-1，4-糖苷键
糖原的磷酸解
磷酸化酶（催化1.4-糖苷键l磷酸解断裂）三种酶协同作用：转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）
脱枝酶（催化1.6-糖苷键水解断裂）
磷酸化酶
8分子G-1-P
转移酶
脱枝酶
1分子G
2、6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖在变位酶催化下转化为
四、糖原合成与分解的调节五、糖原的异生作用
第三章糖原的分解及合成（ Glycogenolysis and Glycogenesis ）一、糖原的分解

糖原合成及分解

糖原合成和糖原分解2009-10-27 09:14糖原是体内糖的储存形式，主要以肝糖原、肌糖原形式存在。

肝糖原的合成与分解主要是为了维持血糖浓度的相对恒定；肌糖原是肌肉糖酵解的主要来源。

糖原由许多葡萄糖通过α-1，4-糖苷键(直链)及α-1，6-糖苷键(分枝)相连而成的带有分枝的多糖(图6-11)，存在于细胞质中。

糖原合成(glycogenesis)是由葡萄糖合成糖原的过程。

反之，糖原分解(glycogenolysis)则是指肝糖原分解为葡萄糖的过程。

糖原合成及分解反应都是从糖原分支的非还原性末端开始，分别由两组不同的酶催化。

一、糖原合成糖原合成首先以葡萄糖为原料合成尿苷二磷酸葡萄糖（uridine diphosphate glucose，UDP-Glc），在限速酶糖原合酶(glycogen synthase)的作用下，将UDP-Glc转给肝、肌肉中的糖原蛋白(glycogenin)上，延长糖链合成糖原。

其次糖链在分支酶的作用下再分支合成多支的糖原。

反应可以分为二个阶段：第一阶段：糖链的延长游离的葡萄糖不能直接合成糖原，它必须先磷酸化为G-6-P再转变为G-1-P，后者与UTP作用形成UDP-Glc及焦磷酸(PPi)。

UDP-Glc是糖原合成的底物，葡萄糖残基的供体，称为活性葡萄糖。

UDP-Glc在糖原合酶催化下将葡萄糖残基转移到糖原蛋白中糖原的直链分子非还原端残基上，以α-1，4-糖苷键相连延长糖链。

第二阶段：糖链分支糖原合酶只能延长糖链，不能形成分支。

当直链部分不断加长到超过11个葡萄糖残基时，分支酶可将一段糖链(至少含有6个葡萄糖残基)转移到邻近糖链上，以α-1，6-糖苷键相连接，形成新的分支(图6-13)，分支以α-1，4-糖苷键继续延长糖链。

糖原蛋白是一个分子质量为37 kDa的蛋白质，它既是糖链延长的引物，又具有酶活性，在糖原合成起始中具有重要作用（图6-15）。

①UDP-Glc提供的一个葡萄糖残基和糖原蛋白上的酪氨酸残基进行共价连接，这一步是由糖原蛋白本身具有的糖基转移酶（glucosyltransferase）所催化的。

名词解释糖原的合成与分解

名词解释糖原的合成与分解糖原是一种在动植物体内广泛存在的多糖类物质，作为体内能量的储存形式之一，其合成与分解在维持生命活动和能量平衡方面发挥着重要的作用。

下面我们将从糖原的结构、合成与分解过程以及调控机制等方面来进行解释。

糖原由许多葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键连接而成，呈分支状结构。

这种分支结构不仅有利于糖原的合成和分解，还增加了其在细胞内的溶解度和储存效率。

糖原的合成过程又称为糖原的生物合成，主要发生在肝脏和肌肉细胞中。

合成的过程可以分为两个主要阶段：糖基链的合成和分支链的形成。

首先，糖基链的合成。

在细胞质中，葡萄糖通过糖原合成酶的作用，将葡萄糖转化为葡萄糖-1-磷酸（G1P），然后再经过糖原合成酶的作用，将G1P转化为UDP-葡萄糖，进而与已有的糖基链连接形成长链。

然后，分支链的形成。

在长链形成后，糖原分支酶通过切割长链，将一部分葡萄糖分子与长链的氧原子连接，形成分支链。

这种分支结构能够提高糖原的溶解度和储存效率，并且增加糖原的受磷酸化速率。

糖原的分解过程，也称为糖原的糖解，与合成相反，主要在需要能量的时候发生。

在分解过程中，糖原磷酸化酶能够将糖原分子上的磷酸基团切割下来，形成G1P，并进一步被磷酸解糖酶催化分解成葡萄糖-6-磷酸（G6P）。

G6P可以通过糖解途径进入糖酵解过程或者通过糖原糖解酶反应产生游离葡萄糖。

糖原的合成与分解过程是一个动态平衡的过程，受到多种因素的调控。

其中，胰岛素和糖原糖解酶是两个重要的调控因子。

胰岛素是一种由胰腺β细胞分泌的激素，其作用主要是降低血糖浓度，并促进糖原的合成。

胰岛素能够通过激活糖原合成酶的活性，增加葡萄糖向糖原的转化速度，从而促进糖原的合成。

另一个调控因子是糖原糖解酶。

糖原糖解酶是一种调控糖原分解的关键酶，通过磷酸化酶的调控，能够使糖原糖解酶活性发生变化，从而控制糖原的分解速率。

此外，一些激素如胰高血糖素和肾上腺素等也对糖原的合成与分解起调控作用。

糖原的合成与分解

糖原的合成与分解糖原是人体内重要的能量物质，它能够供给肝脏和肌肉组织所需的能量，以保持身体正常的生理功能。

在我们的日常生活中，食物中的碳水化合物会被分解成葡萄糖，随后再被合成成糖原存储在肝脏和骨骼肌里。

本文将对糖原的合成和分解进行探讨。

一、糖原的合成糖原的合成是通过糖异生途径完成的。

我们先来看一下这个过程的主要步骤：1.葡萄糖-6-磷酸酶催化下，葡萄糖形成葡糖醛酸。

2.葡糖醛酸先在核心蛋白质上形成个人工基底，然后再和UDP-葡萄糖结合，生成UDP-葡糖醛酸。

3. UDP-葡糖醛酸在磷酸醛酸转移酶的作用下，转化成为ATP-葡糖醛酸，并释放出UDP。

4. ATP-葡糖醛酸通过磷酸化作用，生成ATP-磷酸葡糖醛酸。

5. ATP-磷酸葡糖醛酸在支链酶的作用下，形成支链糖原。

通过上述步骤，我们可以得出一个结论：肝脏细胞和肌肉细胞能够自主地合成和分解糖原，并且维持一定的水平以供能量供给。

二、糖原的分解糖原的分解是通过糖异生途径完成的，也就是糖原通过一系列的反应转化成为葡萄糖。

关键酶是磷酸酯酶，主要控制糖原过程的速率。

具体步骤如下：1.肝脏或肌肉酶将糖原转化为葡萄糖-1-磷酸。

2.葡萄糖-1-磷酸酯酶的作用下，葡萄糖-1-磷酸转化为葡萄糖，并且释放出磷酸。

3.葡萄糖向到达全身各组织细胞的血液中流通，以为身体提供能量。

糖原在体内的分解一般分为糖原保护和糖原降解两种。

糖原保护指的是在饥饿、运动、压力等情况下，糖原会被分解为葡萄糖提供能量维持生理功能，但是人体会保留一定数量的糖原，以确保临界值的能量供给。

糖原降解指的是在糖尿病或酮症酸中毒的病人体内由于胰岛素水平偏低而导致身体无法充分利用葡萄糖，因此需要补充外源性胰岛素。

三、总结糖原的合成和分解是相辅相成的过程，它们保证了人类正常的生理功能和生存需要。

糖原在体内的含量是平衡而动态的，不同的环境因素（例如：节食、运动）都会影响糖原的合成和分解的速率，因此糖原作为人体内的重要储能物质需要人们高度重视和关注。

糖原分解和合成

糖原分解和合成糖原分解和合成是生物体内糖代谢的重要环节，它们在维持血糖稳定、调节能量代谢等方面起着关键作用。

本文将介绍糖原分解和合成的基本概念、过程及作用，并探讨调控因素以及在疾病和健康中的作用，最后给出提高糖原分解与合成能力的实践建议。

一、糖原分解与合成的基本概念糖原是一种多糖，由葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键连接而成。

糖原分解和合成是指在生物体内，通过酶的作用使糖原分子断裂和重新组合的过程。

糖原分解产生的葡萄糖分子可以补充血糖，为生物体提供能量；糖原合成则将多余的葡萄糖储存起来，以备后续使用。

二、糖原分解的过程及作用糖原分解主要通过糖原酶的作用进行，分为两个步骤。

首先，糖原酶使糖原分子中的α-1,4-糖苷键断裂，产生葡萄糖-1-磷酸；接着，葡萄糖-1-磷酸经过葡萄糖磷酸异构酶的催化，转化为葡萄糖-6-磷酸。

葡萄糖-6-磷酸可以通过酵解或糖异生途径生成丙酮酸，进一步分解为二氧化碳和水，释放能量。

糖原分解的作用主要有两点：一是为细胞提供能量，满足生命活动需求；二是维持血糖稳定，防止低血糖或高血糖的发生。

三、糖原合成的过程及作用糖原合成与糖原分解相反，是通过酶的作用将葡萄糖分子连接起来形成糖原分子。

糖原合成过程分为两个步骤：首先，葡萄糖-6-磷酸经过葡萄糖磷酸异构酶的催化，转化为葡萄糖-1-磷酸；接着，葡萄糖-1-磷酸通过糖原合酶的作用，与另一个葡萄糖分子连接，形成糖原分子。

糖原合成的作用主要有两点：一是将多余的葡萄糖储存起来，以备后续使用；二是维持血糖稳定，防止低血糖或高血糖的发生。

四、糖原分解与合成的生理意义糖原分解与合成在生物体内具有重要的生理意义。

首先，它们有助于维持血糖水平的稳定，满足生物体各种细胞的能量需求。

其次，糖原分解与合成参与调节胰岛素和胰高血糖素的作用，影响脂肪、蛋白质和核酸的合成。

最后，糖原分解与合成还与许多疾病的发生和发展密切相关，如糖尿病、肥胖症等。

五、调控糖原分解与合成的因素糖原分解与合成的调控受到多种因素的影响，包括激素、酶活性、基因表达等。

糖原的合成与分解

一、分解代谢（一)糖原磷酸化酶从非还原端水解α-1，4糖苷键，生成1-磷酸葡萄糖。

到分支点前4个残基停止，生成极限糊精。

可分解40%。

有a,b两种形式，b为二聚体，磷酸化后生成有活性的a型四聚体。

b也有一定活性，受AMP显著激活。

（二)去分支酶：有两个活性中心，一个是转移酶，将3个残基转移到另一条链，留下以α-1，6键相连的分支点。

另一个活性中心起脱支酶作用，水解分支点残基，生成游离葡萄糖。

（三)磷酸葡萄糖变位酶：催化1-磷酸葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖，经1，6-二磷酸葡萄糖中间物。

（四)肝脏、肾脏、小肠有葡萄糖6-磷酸酶，可水解生成葡萄糖，补充血糖。

肌肉和脑没有，只能氧化供能。

二、合成：与分解不同（一)在UDP-葡萄糖焦磷酸化酶作用下，1-磷酸葡萄糖生成UDP-葡萄糖，消耗一个UTP，生成焦磷酸（二)糖原合成酶将UDP-葡萄糖的糖基加在糖原引物的非还原端葡萄糖的C4羟基上。

引物至少要有4个糖基，由引发蛋白和糖原起始合成酶合成，将UDP-葡萄糖加在引发蛋白的酪氨酸羟基上。

糖原合成酶a磷酸化后活性降低，称为b，其活性依赖别构效应物6-磷酸葡萄糖激活。

（三)分支酶合成支链。

从至少11个残基的链上将非还原端7个残基转移到较内部的位置，形成1，6键分支。

新的分支必需与原有糖链有4个残基的距离。

分支可加快代谢速度，增加溶解度。

三、衍生糖的合成（一)GDP-岩藻糖Glc→Glc-6-P→Fru-6-P→Man-6-P→Man-1-P→GDP-Man→GDP-岩藻糖（二)UDP-葡萄糖胺Fru-6-P→葡萄糖胺-6-P→NacG-6-P→NAcG-1-P→UDP-NacG（三)CMP-唾液酸UDP-NAcG→N-乙酰神经氨酸-9-磷酸→N-乙酰神经氨酸（唾液酸）→CMP-唾液酸。

糖原的合成与分解

Pi
磷蛋白磷酸酶-1
–
糖原合酶
糖原合酶-P
磷酸化酶b 磷酸化酶a-P
Pi
磷蛋白磷酸酶-1
Pi
磷蛋白磷酸酶-1
–
–
磷蛋白磷酸酶抑制剂-P
PKA（有活性）
磷蛋白磷酸酶抑制剂
糖原合成与分解的调节
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体
腺苷环化酶
腺苷环化酶（有活性）
（无活性） ATP
cAMP
PKA
(无活性)
约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝出葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，溶解度增加。
形状：树枝状
分子量：100～1000万
3
糖原的结构特点
非还原端还原端
主链自还原端开始；
每条链都终止于一个非还原端。
还原端：一个
非还原端：多个
糖原合成或分解时，其葡萄糖残基的添加或去除，均在其非还原端进行；非还原端增多，利于其被酶分解。
H2O
葡萄糖-6-磷酸酶
Pi
CH2OH
H
OH
OH OH H
OH OH
G-6-P + H2O
葡萄糖-6-磷酸酶
G + Pi
葡萄糖6-磷酸酶主要存在于肝、肾细胞，肌肉组织中不含此酶，因此肌糖原不能分解为葡萄糖，只能进入糖酵解或有氧氧化。
* 肌糖原的分解
肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖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。
22
1．水解：
包括三步反应，循环交替进行。 ⑴ 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。

糖原的分解与合成

H
OH
H
OH
H OH H
H OH H
HO
OH 葡萄糖-6-磷酸酶 HO
OH
H
OH
（肝）
H
OH
6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate)
葡萄糖 (glucose)
肌肉中缺乏此酶
6-磷酸葡萄糖+ H2O
葡萄糖 + H3PO4
葡萄糖与6-磷酸葡萄糖的相互转换
ATP
已糖激酶
ADP
糖的分解代谢
葡萄糖 + ATP
6-磷酸葡萄糖+ADP
（2）6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖
OH
O P O CH2
OH
O
HO CH2 O OH
OH OH
OH 磷酸葡萄糖变位酶 OH OH
OP O
OH
OH HO
6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate)
1-磷酸葡萄糖 (glucose-1-phosphate)
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
糖原的分解
肝
葡萄糖-6-磷酸酶
H3PO4
H2O
糖
糖原 Gn+1
Pi
原
磷酸化酶
分
Gn 1-磷酸葡萄糖
解磷酸葡萄糖变位酶
图
6-磷酸葡萄糖肌肉糖分解代谢
葡萄糖-6-磷酸酶
H2O 肝脏
Pi
葡萄糖（血糖）
肝糖原与肌糖原比较
肝糖原
肌糖原
贮量 90-100g
200-500g
≤5%
1-2%
素对糖原合成与分解的
无活性的磷
ATP +

糖原合成与分解的异同

糖原合成与分解的异同一、糖原的合成与分解简介糖原是动物体内主要的储能物质，其合成与分解过程涉及到复杂的生物化学反应。

糖原的合成是指将葡萄糖逐步聚合形成糖原的过程，而糖原的分解则是将糖原逐步水解成葡萄糖的过程。

这两种过程在生物体内均具有重要意义，但在反应机制、调节因素以及功能上存在差异。

二、糖原的合成糖原的合成主要发生在肝脏和肌肉中。

合成糖原的葡萄糖单位称为葡萄糖-6-磷酸，来源于从肠道吸收的葡萄糖或从其他糖类物质转化而来的葡萄糖。

在糖原合成过程中，葡萄糖-6-磷酸先被转化为葡萄糖-1-磷酸，然后逐步聚合形成糖原。

糖原的合成需要消耗能量，并由一系列酶促反应完成。

三、糖原的分解糖原的分解主要发生在需要能量的时候，如运动、摄食后等情况。

糖原的分解过程与合成过程相反，首先是水解成葡萄糖-1-磷酸，然后逐步转化为葡萄糖-6-磷酸，最后释放出葡萄糖。

在这一过程中，能量以磷酸的形式被释放出来。

糖原分解的反应同样需要一系列酶的参与。

四、糖原合成与分解的异同点1.反应过程：糖原的合成和分解在反应过程上呈现出明显的差异。

合成过程是逐步聚合，而分解过程则是逐步水解。

在合成过程中，葡萄糖逐步聚合形成糖原分子，而在分解过程中，糖原分子被逐步水解成葡萄糖。

2.能量消耗与生成：糖原的合成需要消耗能量，主要是ATP，而分解过程中则会释放能量，主要以磷酸的形式释放。

这是糖原合成与分解在能量转换上的主要区别。

3.调节因素：糖原的合成与分解受到多种因素的调节。

合成主要受胰岛素和葡萄糖浓度的调节，而分解则受到激素敏感性脂肪酶、胰高血糖素和肾上腺素的调节。

此外，肌肉收缩和缺氧等生理条件也会影响糖原的合成与分解。

4.组织特异性：肝脏和肌肉是糖原合成与分解的主要场所，但它们在这两种过程中的作用有所不同。

肝脏主要负责糖原的合成与储存，而肌肉则主要负责糖原的分解和供能。

此外，脂肪组织也可以合成糖原，但主要用于供能而非储存。

5.生理意义：糖原的合成与分解在生理上具有重要意义。

糖原的合成与分解

肝脏：70 －100g，维持血糖水平
2021/4/9
1
一、糖原合成 (肝，骨骼肌)
概念：由葡萄糖合成糖原的过程
HK (GK) 过程：G
ATP
G-6-P
PG变位酶
G-1-P
1. G-6-P的生成 2. G-1-P的生成 3. UDPG的生成
UTP PPi
UDPG 焦磷酸化酶
UDPG G供体
4. 糖原增加一个葡萄糖单位
关键酶 2. 变构调节
1) 两种酶磷酸化或去磷
① 糖原合成：
酸化活性变化相反
P 糖原合酶
失活
2) 受激素调节
(+) G-6-P
肾上腺素，胰高血糖素
---- P 化
Insulin ---脱 P
2021/4/9
② 糖原分解：
P 糖原磷酸化酶 (+) AMP
激活
（—）G
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2021/4/9
§5 糖原的合成与分解
(Glycogenesis and Glycogenolysis)
糖原由葡萄糖聚合而成的多分支结构的大分子多糖，
是动物体内葡萄糖的储存形式。
糖原结构特点
糖原蛋白 α-1,4-糖苷键---直链
α-1,6-糖苷键---分枝(±10个葡萄糖基)储存器官源自肌肉:250 －400g，肌肉收缩
3.变位
（G-1-P→G-6-P ）
G-1-P
磷酸葡糖变位酶
G-6-P
4.水解
（G-6-P→G）
G-6-P （肌）
酵解途径
葡糖-6-磷酸酶（肝，肾）
G (血)
三、糖原合成与分解的生理意义

糖原的合成与分解

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α-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 D.UTP B.CTP E.TTP C.ATP
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。
原 Gn+1
Pi
Gn 1-磷酸葡萄糖
磷酸葡萄糖变位酶
肌肉糖分解代谢 6-磷酸葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸酶
H2 O Pi
肝脏
22
葡萄糖（血糖）
4.糖原合成与分解的
PART FOUR
总结
UDP 糖原n
糖原n+1
糖原合酶
磷酸化酶
Pi 糖原n

UDPG PPi
糖原的合成与分解总图
UDPG焦磷酸化酶
UTP
G-1-P
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
肝糖原与肌糖原比较肝糖原肌糖原 90-100g 200-500g ≤5% 1-2% 单糖/非糖物质葡萄糖葡萄糖乳酸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餐后12-18h 剧烈运动后
B.2
C.3
D.4
E.5
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+

糖原的分解与合成

2、糖原脱支酶具有两个酶的活性部位，一个是糖基转移酶，另一个是脱支酶。
糖基转移酶将极限分支点的前3~4个葡萄糖基转移到另一分支的非还原端的葡萄糖基上或转移到糖原的核心链上。
脱支酶催化极限糊精分支点的α-1，6-糖苷键水解。 3、磷酸葡萄糖变位酶：催化G-1-P转变为G-6-P，催化
的反应机制与3-磷酸甘油酸变位酶机制相似。
非还原端
极
限
糊
磷酸化酶
精
5
+
Pi
G-1-P
糖原
核心
糖基转移酶
脱支酶
+
H2O
G
α-1,4-糖苷
二、糖原的合成
（1）酶：UDPG焦磷酸化酶、糖原合酶、分支酶（2）原料：直接原料是UDPG，UDPG是由G-1-P在 UDPG焦磷酸化酶催化下生成的。（3）引物：糖原合酶不能从无到有合成糖原分子，只能在引物的葡萄糖残基上以1，4糖苷键的形式延长糖链。引物是糖原引物蛋白（生糖原蛋白），糖原引物蛋白上连接一个以α-1，4糖苷键相连的寡糖分子，该寡糖链至少的非还原端形成α-1,4-糖苷键。
一、糖原的降解一是糖原容易合成也容易降解，可以快速为机体提供能量；
一分子游离的葡萄糖掺入到糖原中,需消耗2ATP,在肝脏中再生成葡萄糖不消耗ATP 一是糖原容易合成也容易降解，可以快速为机体提供能量；
糖原和淀粉的降解有些类似，催化糖原降解的酶主要肝脏中的葡萄糖可使磷酸化酶a由有活性的R态转变为无活性的T态。
2ATP
2ADP
磷酸化酶b
（无活性）
磷酸化酶b激酶磷酸化酶b磷酸酶
磷酸化酶a
（有活性）
Pi
H2O
2、结构：由2个相同的亚基组成的二聚体，每个亚基含