第二十六章糖原的分解和生物合成
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
生物化学下册第26章 糖原的分解和生物合成课件PPT
P178
糖原降解采用磷酸解而不是水解的生 物学意义： ① 磷酸解使降解下的葡萄糖分子带上 磷酸基团，形成葡萄糖-1-磷酸，消 耗无机磷酸，不消耗ATP；葡萄糖1-磷酸不需能量转变为葡萄糖-6-磷 酸，进入糖酵解等途径代谢，如水 解则生成葡萄糖，消耗1个ATP分子 转变为葡萄糖-6-磷酸； ② 磷酸解在肌肉细胞生成的葡萄糖-1磷酸不扩散到细胞外。
糖原磷酸化酶 糖原脱支酶 游离葡萄糖
葡糖磷酸 变位酶 葡萄糖-6-磷酸 糖酵解
糖原磷酸化酶
葡糖-1-磷酸
第26章 糖原的分解和生物合成
二、糖原的降解 (glycogen breakdown)
糖原磷酸化酶
催化非还原末端的α(1→4)糖苷键的磷酸解； 可连续移去非还原末端葡萄糖残基；
非还原末端
肝糖原
葡萄糖
葡糖-6-磷酸
葡萄糖-6-磷酸酶
糖酵解
丙酮酸
净生成 2个ATP
葡萄糖 血液 糖酵解 三羧酸循环 电子传递 脑细胞 红细胞 脂肪细胞
糖原
分解
葡糖-6-磷酸 （90%）
糖酵解
丙酮酸
净生成 3个ATP
肌糖原分解不能直接补充血糖的原因是：
肌肉组织缺乏葡萄糖-6-磷酸酶
第26章 糖原的分解和生物合成
游离葡萄糖
糖原分解是分支减少，分子变小的过程， 但糖原不能完全分解。
糖原磷酸化酶
第26章 糖原的分解和生物合成
二、糖原的降解 (glycogen breakdown)
葡萄糖磷酸变位酶
葡萄糖磷 酸变位酶
The reaction begins with the enzyme phosphorylated on a Ser residue.
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。
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。
26糖原的分解与合成
糖 尿 病 的 代 谢 紊 乱
糖 尿 病 的 糖 代 谢 障 碍
糖尿病的用药 I
一、可选用的西药
1．胰岛素：用于Ⅰ型糖尿病。 2．双胍类降糖药： (1)苯乙双服(降糖灵)：本品常与格列齐特等磺酰服 类口服降糖药合用，但剂量应根据病情作适当调整。 (2)二甲双胍(降糖片) 。 3．磺脲类降糖药： (1)格列齐特(达美康，甲磺毗腮) (2)格列喹酮(糖适平) (3)格列本脲(优降糖)： (4)格列吡嗪(美毗达)： 4．拜糖平
非还原性末端
α-1,6O 糖苷键
CH2 O O CH2OH O OH
非还原性末端
α-1,4糖苷键
还原性末端
二、糖原的生物学意义
糖原是可以储藏能量和易于动员的多糖。肌体能 量不足时，及时动用糖原获得葡萄糖；肌体能量 充足时，能量以糖原形式储藏。 体内葡萄糖浓度过高会导致很多疾病（如糖尿 病），所以要以糖原的形式储藏。 葡萄糖以糖原形式储藏在分解时，几乎不消耗的 ATP，合成时也只消耗1分子ATP.所以以糖原形 式储藏效率很高。
（1）从糖链的非还原端开始
糖原(Gn)+ H3PO4
磷酸化酶
糖原(Gn-1) + G-1-P
（2）磷酸化酶只能分解α-1,4-糖苷键，对α1,6-糖苷键无作用。
4
3 2 1
脱分支：
9 8 7 6 5
4
3
2
1
转移酶
1
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
α-1,6-糖苷酶
+
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 G
NH2 N N N
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。
糖原分解和生物合成
2.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
问 答题
1、何谓三羧酸循环？它有何特点和生物学意义？ 2、磷酸戊糖途径有何特点？其生物学意义何在？ 3、何谓糖酵解？糖酵解与糖异生途径有那些差异？糖酵解 与糖的无氧氧化有何关系?
Q酶
（C4）O-O-O-O-O （C1） + O-O-O-O-O-O-O-O（C1） Q
O-O-O-O-O-O-O-O（C1）
+ Q酶
α -1.6糖苷键
O-O-O-O-O （C4）
在Q酶作用下的支链淀粉的合成
m
n
A
B
Q酶（1）
m
+
n
A
B
Q酶（2）
A
m n
B
2 多糖的酶促降解
多糖和寡聚糖只有分解成小分子后才 能被吸收利用，生产中常称为糖化。
乙酰辅酶A
ATP
草酰乙酸 柠檬酸
苹果酸
丙酮酸氧化
P和
异柠檬酸
延胡索酸
三羧酸循环 的调节
NADH
琥珀酸
α-酮戊二酸
琥珀酰CoA
琥珀酰CoA、 NADH、ATP
磷酸戊糖途径： 最重要的调节因素是：NADP+的水平
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
产物反馈抑制
有
激素调控
仅在肝脏和胰腺 β细胞存在
低
Km: 10～100mmol/L
无
受激素调控
生物化学第26章糖原的分解和生物合成
(Catabolism and biosynthesis of glycogen)
一、糖原的生物学意义 二、糖原的降解 三、糖原的生物合成 四、糖原代谢的调控
人对食物中淀粉或 糖原的消化吸收
人从食物中摄入大量的淀粉（ 人从食物中摄入大量的淀粉 （ starch） 和少量 ） 的糖原。 唾液和胰液中含有α－ 淀粉酶， 的糖原 。 唾液和胰液中含有 － 淀粉酶 ， 可以降解 摄入的淀粉或糖原，并在脱支酶和麦芽糖酶的参与 摄入的淀粉或糖原， 将这些多糖分子彻底降解成葡萄糖， 下，将这些多糖分子彻底降解成葡萄糖，葡萄糖被 小肠吸收。 小肠吸收。 β－淀粉酶只存在于植物和微生物中。 －淀粉酶只存在于植物和微生物中。 α－淀粉酶是内切酶，β－淀粉酶是外切酶。 －淀粉酶是内切酶， －淀粉酶是外切酶。
四、糖原代谢的调控
在糖原代谢中， 在糖原代谢中 ， 糖原磷酸化酶和糖原合酶的 活性受到严格的调控。 当磷酸化酶活性高时， 活性受到严格的调控 。 当磷酸化酶活性高时 ， 糖 原合酶几乎没有活性， 反之亦然。 原合酶几乎没有活性 ， 反之亦然 。 这两种酶都受 到效应物的别构调控， 这些别构效应物有ATP、 到效应物的别构调控 ， 这些别构效应物有 、 葡萄糖-6-磷酸、 葡萄糖 磷酸、AMP等。 在肌肉中 ， 糖原磷酸化 磷酸 等 在肌肉中， 酶受AMP的活化 ， 受 ATP和 G6P及葡萄糖的抑制 ； 的活化， 及葡萄糖的抑制； 酶受 的活化 和 及葡萄糖的抑制 而糖原合酶却受ATP和G6P的活化。 和 的活化。 而糖原合酶却受 的活化
糖原合成的前体UDPG的结构 的结构 糖原合成的前体
UDPG 的空间充填模型
葡萄糖Байду номын сангаас
糖原的分解和生物合成(讲座)
糖原磷酸 化酶激酶
糖原磷酸 化酶激酶 P
糖原磷酸
PP1：磷蛋 无活性 化酶 b
白磷酸酶1
医药资料
糖原磷酸 化酶 a
P高活性
PP1
18
激素的级联放大作用：信号分子（激素）结合 于特异性膜受体后，通过激酶级联事件，即： 一系列蛋白质（酶）的逐级磷酸化，籍此使信 号逐级传送和放大。
肾上腺素级联系统对糖原分解的调节：
葡萄糖尿苷二磷酸
医药资料
37
葡萄糖
G-1-P
核糖 尿嘧啶 UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（可逆）
葡萄糖
核糖 尿嘧啶
焦磷酸的迅速水解，使 反应在细胞内不可逆。
UDPG
葡萄糖参与糖原合成的活化形式
医药资料
38
3.3 糖原合酶及其催化的反应
糖原合酶：只能催化UDPG加在已有4个 （或 4个以上）糖基聚合的寡糖链非还原末端。
（3）血糖增高，不断刺激胰岛β-细胞分泌胰岛素，而 且长期的刺激可使β-细胞功能衰竭，而加重糖尿病病情。
（4）长期高血糖使脏器/组织病变,常见如:毛细血管管 壁增厚，管腔变细，红细胞不易通过，组织细胞缺氧； 肾小球硬化, 肾乳头坏死；神经细胞变性，神经纤维发 生节段性脱髓鞘病变；心、脑、下肢等多处动脉硬化等。
淀粉－植物体内葡萄糖贮存方式.
为何不是葡萄糖，而是以糖原形式贮存？ 为何是糖原，而不是脂类？
医药资料
3
1.1 高血糖对人体的主要危害
（1）产生高渗性,导致尿量显著增多，可致机体脱水， 甚至发生高渗性非酮症糖尿病性昏迷，危及生命。
（2）随着大量液体排出，体内电解质也随之排出，引起 水、电解质紊乱，极易并发各种急性病症。
糖原磷酸化酶的共价修饰调节与构象改变
Chapter 26 糖原的分解和生物合成
α －淀粉酶
β －淀粉酶
淀粉的磷酸解
淀粉+nH3PO4
淀粉磷酸化酶 脱支酶
nG-1-p+少量葡萄糖
在Q酶作用下的支链淀粉的合成
m n
A Q酶（1）
B
m
+
B Q酶（2） A
m n
n
A
B
糖原的生物合成
糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成过
程相似，但参与合成的引物、酶、糖基供体 等是不相同的。 引物：结合有一个寡糖链的多肽 酶：糖原合成酶，分支酶 糖基供体：UDPG
4ATP 4ADP
磷酸化酶b
Ser14-P
Ser14-OH
OH OH
P
P
O O
OH OH 4Pi
O O P P 4H2O
磷酸葡萄糖变位酶
磷酸葡萄糖变位酶-Ser-P 葡萄糖-1，6-二磷酸
葡萄糖-1-磷酸
葡萄糖-6-磷酸
二、糖原的生物合成
1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（ UDP -glucose pytophosphorylase） —— 催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形成 时，提供糖基和能量。动物细胞中糖元合成时需UDPG；植物细 胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时
ADP 直链淀粉(Gn+1)
A
2、淀粉的分解 淀粉的酶促水解解
α －淀粉酶：在淀粉
分子内部任意水解α -1.4 糖苷键。（内切酶） β －淀粉酶:从非还原 端开始，水解α －１.4糖 苷键，依次水解下一个β －麦芽糖单位（外切酶） 脱支酶（R酶）:水解 α －淀粉酶和β －淀粉酶 作用后留下的极限糊精中 的1.6 －糖苷键。
王镜岩-生物化学-第26章糖原的分解和生物合成教材
⑵ 糖原合酶的调控
糖原合酶a:活性
磷酸化酶 磷酸化酶a:活性
激酶
⑶激素对糖原代谢的调节和级联放大系统
胰岛素、肾上腺素和胰高血糖素 胰岛素：促进肝脏糖原的合成及细胞内葡萄糖的分
解供能。 肾上腺素和胰高血糖素：促进糖原的分解。
肾上腺素 —— 肌肉 胰高血糖素—— 肝脏 肾上腺素和胰高血糖素与细胞质膜结合 使腺苷酸环化酶活化，从而引起细胞内的级联反应， 达到调控目的，满足机体需求。
从非还原性端开始，至离分枝点还剩4个葡萄糖残基止。
水解α-1，4糖苷键
糖原
葡萄糖1-磷酸
糖原磷酸化酶
四聚体（B型）
PLP
（磷酸吡哆醛）
AMP
(别构激活剂）
②去分支酶
双功能酶：使糖原分子分支结构→线型结构 葡聚糖转移酶 淀粉1，6-葡糖苷酶
糖原磷酸化酶 糖基转移酶 α-1,6-糖苷酶
非还原性端
由两个相同的亚基组成，辅基是磷酸吡哆醛。
肌肉:糖原磷酸化酶
The a form
共价调节:
磷酸化酶a: 磷酸化—活性 磷酸化酶
激酶
磷酸化酶b :去磷酸化—失活
The b form
异构调节:
磷酸化酶a:不受影响 磷酸化酶b :
变构抑制剂：ATP和6-P-G 变构激活剂：AMP
肝脏：糖原磷酸化酶
a型+葡萄糖→失活
糖原合酶a 糖原合酶b
酶促酶的级联式机制：
磷酸化酶b转变为a型需要磷酸化酶激酶的催化,使磷酸化酶b每个亚 基的一个丝氨酸残基发生磷酸化；
磷酸化酶激酶只有在一种蛋白激酶催化下，经磷酸化后才从无活性 变为有活性；
蛋白激酶又只有与cAMP（环腺苷酸）结合后，才会引起变构从无 活性变为有活性；
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。
生物化学 第26章 糖原分解和生物合成
UTP
G-1-P
磷酸葡糖变位酶
葡糖-6-磷酸酶（肝）
G-6-P
G
己糖(葡萄糖)激酶
四、糖代谢的调节
1、糖酵解（EMP途径）的调节
三种关键酶
己糖激酶（入口） 二磷酸果糖激酶（限速酶，最重要）
丙酮酸激酶（出口）
四、糖代谢的调节
1、糖酵解（EMP途径）的调节
影响因素
（1）ATP和AMP的浓度比 （2）柠檬酸可增加ATP对酶的抑制作用 （3）磷酸果糖激酶的活性还可被H+抑制 （4）底物和产物的浓度关系对酶活性的影响
四、糖代谢的调节
4、糖原代谢的调节（187页）
重点了解激素对糖原代谢的调节和激素效应 的级联放大系统。
4、糖原代谢的调节
关键酶
① 糖原合成：糖原合酶 ② 糖原分解：糖原磷酸化酶
这两种关键酶的重要特点： 快速调节有共价修饰和 别构调节二种方式。 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n + UDPG
糖原合酶
糖原n+1 + UDP
( glycogen synthase )
UDP
UTP
核苷二磷酸激酶
ATP
ADP
糖原合成途径
4. α-1,4-糖苷n synthase)
糖原n + UDPG
糖原n+1 + UDP
* 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 上葡糖基的接 受体。
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
第二十六章糖原的分解和生物合成(共22张PPT)
磷 酸 解 ： 糖原脱支酶、糖基转移酶催化的反应 由 糖 原 磷 酸 化 酶 (glycogen
phosphorylase)催化对α-1,4-糖苷键磷酸解， —— 催化 -1，4-糖苷键合成
糖原脱支酶、糖基转移酶催化的反应 糖原脱支酶、糖基转移酶催化的反应
生成G-1-P。 1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（ UDP -glucose pytophosphorylase）
磷酸化酶（释放8个1-P-G）
水解终产物是葡萄糖-1-磷酸（90%）和葡 (G)n + Pi
(G)n-1 + G-1-P
*磷酸葡萄糖变位酶(phosphoglucomutase)的作用
植物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG。
萄糖（10%） 。 糖原分支酶 （ glycogen branching enzyme）
磷酸化酶） 1．活化：由葡萄糖生成UDPG(uridine diphosphate glucose)，是一耗能过程。
（二）、催化糖原合成的三种酶
• 糖原是一种无还原性的多糖。 1．活化：由葡萄糖生成UDPG(uridine diphosphate glucose)，是一耗能过程。
糖原分子的直链部分借α-1,4-糖苷键而将葡萄糖残基连接起来，其支链部分则是借α-1,6-糖苷键而形成分支。 磷酸解：由糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)催化对α-1,4-糖苷键磷酸解，生成G-1-P。
三、 糖原的生物合成
（一）、糖原生物合成的研究经历了缓慢的历程，直到
1957年，才发现糖原生物合成中，糖基的供体是 UDPG。
活化的单糖单位：核苷二磷酸糖
第26章 糖原的分解和生物合成
P188
（三）激素对糖原代谢的调节 和激素效应的级联放大系统
胰高血糖素 的氨基酸序列
P191
肾上腺素、胰高血糖素：促进糖原分解，升血糖。
胰高血糖素: 胰 细胞分泌，29肽。 主要作用于肝脏，不促进肌糖原分解。 肾上腺素及正肾上腺素：作用于肝脏，肌肉及其它组织。 OH HOOH （ X = CH3：肾上腺素 X = H：正肾上腺素） - CH – CH2 – NH2 – X
UTP
UDPG
糖原的生物合成特点
引物：糖原合酶不能催化糖原从头合成，需有一个至
少含4个葡萄糖残基的糖原引物。
生糖原蛋白, 结合有一个寡糖链的多肽
酶
UDP-葡萄糖焦磷酸化酶
糖原合酶 糖原分支酶
糖基供体：UDPG
四、糖原代谢的调控
（一）糖原磷酸化酶的调控机制 P187 图26-13
P188
（ 二 ） 对 糖 原 合 酶 的 调 控
第26章 糖原的分解和生物合成
一、糖原的生物学意义
糖原（glycogen）： 是动物细胞中葡萄糖的储存形式。易于动员的 葡萄糖储存和调用方式。 糖原是葡萄糖以-1,4-糖苷键和-1,6-糖苷键连接起 来的多糖。 糖原以颗粒状态存在，约10~40nm，主要储存于肝 脏（肝糖原）和肌肉组织（肌糖原）细胞质中。 糖原颗粒中包含： 糖原，催化糖原合成和降解酶类，调节蛋白。
H2O
三、糖原的生物合成
糖原生物合成的研究经历了缓慢的历程，直到1957 年，才发现糖原生物合成中，糖基的供体是UDPG。 P183
动物细胞：UDPG→糖原 植物细胞 UDPG →蔗糖 ADPG →淀粉Biblioteka GDPG→ 纤维素
糖原的分解和生物合成
第26章糖原的分解和生物合成26.1 本章主要内容1）糖原的结构2）糖原的分解代谢3）糖原的合成4）糖原代谢的调控5）血糖的概念与意义26.2 教学目的和要求：通过本章学习，使学生掌握大分子——糖原的代谢与合成、以及调控机理。
26.3 重点难点1.糖原的结构2.糖原的代谢3.糖原的生物合成26.4 教学方法与手段讲授与交流互动相结合，采用多媒体教学。
26.5授课内容一、糖原的结构糖原和淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的高聚物（葡聚糖）。
糖原是动物细胞中储存多糖的形式。
淀粉是植物细胞中储存多糖的形式。
二、糖原的生物学意义1．糖原是储存能量的、容易动员的多糖。
当机体细胞中能量充足时，细胞即合成糖原将能量储存；当能量供应不足时，储存的糖原即降解为葡萄糖从而提供ATP。
因此，糖原是生物体的能量储存库。
2.糖原降解：糖原＋磷酸→葡萄糖—1—磷酸（90%）→葡萄糖—6—磷酸→彻底氧化降解3.机体储存糖原的器官主要是肝脏和肌肉。
肌糖原（占肌肉组织的1-2%）和肝糖原（占肝组织7-10%）4.血糖水平的稳定对确保执行其正常功能具有重要意义。
血糖是指血液中的葡萄糖。
正常人血糖的水平为80mg %，相当于4.5mmol%。
肝糖原在维持血糖的水平的稳定中起着重要的作用。
人脑的代谢速度很快，在安静状态下它消耗的能量也占全身总能量消耗的20%以上。
三、糖原的降解糖原磷酸化酶糖原（n个残基）+Pi ←------- →糖原 (n-1个残基) + 葡萄糖—1—磷酸1.糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶催化糖原非还原性末端磷酸解，催化糖原1→4糖苷键磷酸解磷酸化酶的作用只作用到糖原的分支点前4个，葡萄糖残基处即不能再继续进行催化。
2. 磷酸化酶修饰磷酸化酶是两个相同的亚基构成的二聚体，Ser14的羟基磷酸化与否决定着该酶的活性。
四、糖原的生物合成1．催化糖原合成的三种酶1）UDP—葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖—1—磷酸 + UTP → UDP—葡萄糖(UDPG) + PPi2）糖原合酶UDP—1—葡萄糖 + 糖原（n个葡萄糖）→糖原（n+1，1→4）(非还原性末端)合成直链淀粉3）糖原分支酶即淀粉1，4 →1，6-转葡萄糖基酶五、糖原代谢的调控糖原磷酸化酶和糖原合酶的作用都受到严格的调控，两种酶都受到效应物的别构调控：磷酸化酶：受AMP的活化；受ATP和G-6-P和葡萄糖的抑制。
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四、糖原分解和合成的调控
糖原的分解和合成都是根据肌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。它们的活性是受磷酸化或去磷酸化的共 价修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其 效果相反。 糖原合成酶 a ( 有活性)
OH OH ATP
Pi
糖原磷酸化酶 b ( 无活性)
• 糖原有动物淀粉之称，细菌细胞中也有存 在，动物组织内主要的贮藏多糖。肝脏、
肌肉中含量多，分别称为肝糖元、肌糖元。
水解终产物是葡萄糖-1-磷酸（90%）和葡
萄糖（10%） 。
• 糖原是一种无还原性的多糖。
• 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。
二、糖原的降解
糖原的结构及其连接方式
第26章
糖原的分解
和生物合成
• 糖原（glycogen)是由许多葡萄糖分 子聚合而成的带有分支的高分子多 糖类化合物。 • 糖原分子的直链部分借α-1,4-糖苷键
而将葡萄糖残基连接起来，其支链
部分则是借α-1,6-糖苷键而形成分支。
糖原示意图
α-1,6-糖苷键
α-1,4-糖苷键
一、糖原的生物学意义
α-1,6-葡萄糖苷酶
(G)n + H2O
(G)n-1 + G
糖原 脱支 酶、 糖基 转移 酶催 化的 反应
还原端
糖 原 磷 酸 解 的 步 骤
非还原端
磷酸化酶（释放8个1-P-G）
糖基转移酶
糖原脱枝酶（释放1个葡萄糖）
*磷酸 葡萄 糖变 位酶 (phos phogl ucomu tase) 的作 用
*葡萄 糖-6磷酸 酶
葡萄糖-6-磷酸酶的反应机制
葡萄糖-6-磷酸酶定位内在内质网膜
总结糖原分解的特点：
1．水解反应在糖原的非还原端进行； 2．是一非耗能过程； 3．关键酶是糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)，为一共价修饰酶， 其辅酶是磷酸吡哆醛。
三、 糖原的生物合成3; G-1-P
(G)n + Pi
糖原磷酸化酶的作用位点及产物
断键部位
非还原性末端 磷酸化酶 a
磷酸
+
G-1-P
*转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四个 葡萄糖残基时，由葡聚糖转移酶催化，将 分支链上的三个葡萄糖残基转移到直链的 非还原端，使分支点暴露。 *脱支：由α-1,6-葡萄糖苷酶催化。将α-1,6糖苷键水解，生成一分子自由葡萄糖。
UDP
糖核苷酸的生成
+
1-磷酸葡萄糖
UTP
UDPG
+PPi
糖 原 合 成 酶 反 应
UDPG UDP
糖原（n个G分子）
糖原（n+1）
糖原新分支的形成
非还原性末端
糖原核心
糖原核心
-1，6 糖苷键
糖原分支酶
糖原核心
糖原核心 -1，4 糖苷键
*糖原的合成代谢反应过程总结
糖原合成的反应过程可分为三个阶段： 1 ． 活 化 ： 由 葡 萄 糖 生 成 UDPG(uridine diphosphate glucose)，是一耗能过程。 ⑴ 磷酸化：
己糖激酶(葡萄糖激酶)
G + ATP
G-6-P + ADP
⑵ 异构：G-6-P转变为G-1-P：
磷酸葡萄糖变位酶
G-6-P
G-1-P
⑶ 转 形 ： G-1-P 转 变 为 尿 苷 二 磷 酸 葡 萄 糖 （UDPG）：
UDPG焦磷酸化酶
G-1-P + UTP
UDPG + PPi
2．缩合：
糖原合酶
H2O
糖原合成酶 b ( 无活性) 糖原磷酸化酶 a ( 有活性)
P P
ADP
激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图
激素
受体 G蛋白 环化酶
细胞膜
ATP
R
cAMP+PPi
c
ATP
c
蛋白激酶 （无活性） 非磷酸化蛋白激酶
+
ADP
R
cAMP
蛋白激酶（有活性）
磷酸化蛋白激酶
内在蛋白质的磷酸化作用
改变细胞的生理过程
细胞膜
-1，6糖苷键
-1，4-糖苷键
糖原的磷酸解
磷酸化酶（催化1.4-糖苷键断裂） 三种酶协同作用： 糖基转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移） 糖原脱枝酶（催化1.6-糖苷键断裂）
磷 酸 解 ： 由 糖 原 磷 酸 化 酶 (glycogen phosphorylase)催化对α-1,4-糖苷键磷酸解， 生成G-1-P。
物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合
成时需GDPG和UDPG。 2、糖原合成酶（glycogen synthase） —— 催化-1，4-糖苷键合成 3. 糖原分支酶 （ glycogen branching enzyme）
—— 催化-1，6-糖苷键合成
UDPG的结构
G
*
(G)n+1 + UDP
UDPG + (G)n
3．分支： • 当直链长度达12个葡萄糖残基以上时，在 分支酶(branching enzyme)的催化下，将 距末端6～7个葡萄糖残基组成的寡糖链由 α-1,4-糖苷键转变为α-1,6-糖苷键，使糖原 出现分支。
*糖原合成的特点：
1．必须以原有糖原分子作为引物； 2．合成反应在糖原的非还原端进行； 3．合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖 残基，需消耗2个高能磷酸键（2分子 ATP）； 4 ． 其 关 键 酶 是 糖 原 合 酶 (glycogen synthase)，为一共价修饰酶； 5．需UTP参与（以UDP为载体）。
（一）、糖原生物合成的研究经历了缓慢的历程， 直到1957年，才发现糖原生物合成中，糖基的供 体是 UDPG。
活化的单糖单位：核苷二磷酸糖
（二）、催化糖原合成的三种酶
1 、 UDP- 葡 萄 糖 焦 磷 酸 化 酶 （ pytophosphorylase） —— 催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形 成时，提供糖基和能量。动物细胞中糖元合成时需UDPG；植 UDP -glucose