第3章 第四节糖原的分解和生物合成(总)

• 丝氨酸残基上带有一个磷酸基团
葡萄糖-1,6-二磷酸
葡萄糖-1-磷酸
磷酸葡萄
糖变位酶 葡萄糖-6-磷酸
• 需少量葡萄糖-1，6-二磷酸存在
（四）葡萄糖-6-磷酸酶
葡萄糖-6-磷酸酶
葡萄糖-6-磷酸 + H2O
葡萄糖 + Pi
• 存在于肝细胞、肾细胞及肠细胞光滑内质网膜
的内腔面，脑细胞和肌肉细胞都无此酶。
• 通过转运蛋白进出内质网腔
糖原的降解：
1.糖原磷酸化酶 2.糖原脱支酶 3.磷酸葡萄糖变位酶 4.葡萄糖-6-磷酸酶
三、糖原的生物合成
• 糖原的生物合成指由葡萄糖合成糖原的过程
（一）UDP-葡萄糖焦磷酸化酶
• UDPG是葡萄糖的活化形式，是糖基供体
UDP-葡萄糖
G-1-P + UTP 焦磷酸化酶 UDPG + PPi 2Pi
糖原分子结构： 糖原分子只有一个还原端。糖原的合成分解都是在 非还原端上进行的。
糖原
非还原性 末端
α -1,4-糖苷键
α -1,6-糖苷键
分支
二、糖原的降解
• 糖原降解习惯上指肝糖原分解成为葡萄 糖。
• 降解是从非还原端按顺序一个个地移去 葡萄糖残基。
Pi Gn-1 Gn 磷酸化酶 G-1-P
质功能低下等） ④ 肿瘤（胃癌等） ⑤ 饥饿或不能进食
糖 耐 量 曲 线
正常人：服糖后1/2~1h达到高峰，然后逐渐降低， 一般2h左右恢复正常值。
糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓 度急剧升高，2h后仍可高于正常。
第三章 糖代谢
第一节 糖酵解作用 第二节 柠檬酸循环 第三节 磷酸戊糖途径和糖的其他代谢途径 第四节 糖原的分解和生物合成
第四节 糖原的分解和生物合成
一、概述
糖原是动物体内葡萄糖的贮存形式。 肝和肌肉是贮存糖原的主要器官。
糖原的生物学意义： 肌糖原与能量供应有关，而肝糖原在维持血糖水平 的稳定中起着重要作用。
（四）肾上腺素
——强有力的升高血糖的激素
肾上腺素的作用机制 通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白
激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在 应激状态下发挥调节作用。
四、血糖水平异常 （一）高血糖及糖尿症 • 空腹血糖水平高于7.22-7.78mmol/L称为高 血糖。 • 当血糖浓度高于 8.89-10.00 mmol/L时， 可出现糖尿。此血糖值称为肾糖阈。 • 高血糖见于：糖尿病、肾脏疾病、情绪激 动等。
H2O Pi
G-6-P G-6-P酶
G
（一）糖原磷酸化酶
1. 催化特点： • 催化糖原1→4糖苷键磷酸解 • 催化糖原非还原性末端磷酸解
非还原性 末端
α -1,4-糖苷键
α -1,6-糖苷键
分支
还原末端 非还原末端 α-1，4糖苷键 α-1，6糖苷键
还原末端 非还原末端 α-1，4糖苷键 α-1，6糖苷键
非糖物质
脂肪、氨基酸
三、血糖水平的调节
器官调节 激素调节 神经在调节
（一）胰岛素：是唯一降血糖的激素。 （二）胰高血糖素：是体内主要升高血糖的 激素。 （三）糖皮质激素：升高血糖的激素。 （四）肾上腺素：是强有力的升高血糖激素。 主要在应急状态下发挥作用。
（一） 胰岛素
—— 体内唯一降低血糖水平的激素 胰岛素的作用机制:
AMP
磷酸化酶b
ATP
钝化的T态
2Pi 2H2O
2ATP 2ADP
P
磷酸化酶b 活化的R态
P
P
磷酸化酶a 钝化的T态
P
磷酸化酶a 活化的R态
2. 共价修饰调节 c-AMP
c-AMP依赖性蛋白激酶 c-AMP依赖性蛋白激酶
活性
无活性
其他激酶
P
磷酸化酶激酶b 磷酸化酶激酶a
无活性
活性 Ca2+
P
糖原磷酸化酶b 糖原磷酸化酶a
分支酶缺失
肌磷酸化酶缺失 肝磷酸化酶缺陷 肌肉和红细胞磷酸果 糖激酶缺陷
受害器官 肝、肾 所有组织
肝、肌肉
所有组织
肌肉 肝 肌肉、红 细胞
糖原结构 正常 正常
分支多，外 周糖链短 分支少，外 周糖链特别 长 正常 正常 正常
血糖
Blood Glucose
一、血糖水平恒定的生理意义
保证重要组织器官的能量供应，特别是某 些依赖葡萄糖供能的组织器官。
① 促进葡萄糖转运进入肝外细胞 ； ② 加速糖原合成，抑制糖原分解； ③ 加快糖的有氧氧化； ④ 抑制肝内糖异生； ⑤ 减少脂肪动员。
（二）胰高血糖素
—— 体内升高血糖水平的主要激素
胰高血糖素的作用机制： ① 促进肝糖原分解，抑制糖原合成； ② 抑制酵解途径，促进糖异生； ③ 促进脂肪动员。
* 此外，糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖， 肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。
（三）糖皮质激素
——引起血糖升高，肝糖原增加
糖皮质激素的作用机制可能有两方面： ① 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸
转移到肝进行糖异生。 ② 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点
为丙酮酸的氧化脱羧。
* 此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪 动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周 围组织摄取葡萄糖。
高血糖及糖尿的病理和生理原因
a. 持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病(diabetes mellitus, DM)。 糖尿病可分为二型: Ⅰ型（胰岛素依赖型） Ⅱ型（非胰岛素依赖型）
b. 血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合 征等引起肾对糖的吸收障碍。
c. 生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。
（二）低血糖 • 空腹血糖水平低于3.33-3.89mmol/L称为 低血糖。 • 低血糖可影响脑的正常功能。当血糖水平 过低时，可出现昏迷，称为低血糖休克。 • 低血糖病因：胰性、肝性、内分泌异常、 肿瘤和饥饿等。
低血糖的病因
① 胰性（胰岛β -细胞功能亢进、胰岛α 细胞功能低下等）
② 肝性（肝癌、糖原积累病等） ③ 内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮
旋受体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
特点：均有TPK活性
富 含 Cys 区 段
TPK EGF-R
IGF-I-R
免 疫 球 蛋 白 样 序 列
膜 激 酶 插 入 序 列 PDGF-R FGF-R
6. 糖原累积症
• 由于先天缺乏糖原代谢的有关 酶，造成某些组织器官糖原大量 堆积。
糖原积累症分型
型别 Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ Ⅵ Ⅶ
缺陷的酶 葡萄糖-6-磷酸酶缺陷 溶酶体α1→4和1→6葡 萄糖苷酶 脱支酶缺失
糖原合酶a 活性
P
糖原合酶 b 无活性
无活性
活性
磷蛋白磷酸酶 （PP1）活性
磷蛋白磷酸酶 抑制剂b
活性
P
磷蛋白磷酸酶 抑制剂a 无活性
· 【磷蛋白磷酸酶 磷蛋白磷酸酶】
无活性
抑制剂a
3. 肝脏中糖原代谢调控的特殊性 • 血糖浓度直接控制相关酶 •G---磷酸化酶a---PP1---糖原合酶b
4. 激素对糖原代谢的调节
2. 磷酸解意义： • 经济 • 防止扩散
G-1-P
3. 磷酸化酶的分子结构： • 有a、b两种形式 • 磷酸吡哆醛是辅助因子 • AMP是别构活化剂
（二）糖原脱支酶
• 存在两种酶： 糖基转移酶：转移葡萄糖残基 糖原脱支酶：水解α-1,6-糖苷键 产物是葡萄糖
脱支酶的作用：
（三）磷酸葡萄糖变位酶
5. G蛋白及其对激素信号的传递作用
G蛋白偶联受体——七个跨膜α螺旋受体
G蛋白：是一类和GTP 或 GDP 相结合、位于细胞 膜胞浆面的外周蛋白，由 α 、β 、γ 三个亚基组 成。有两种构象:
非活化型：α 、β 、γ 三聚体结合GDP 活化型：α 亚基结合GTP，与 β γ 亚基分离
一些生长因子及胰岛素受体——单个跨膜 α 螺
UDPG
糖原
G-1-P
6-磷酸葡萄糖
5-磷酸核酮糖
5-磷酸 木酮糖
5-磷酸 核糖
5-磷酸 木酮糖
7-磷酸景天糖 F-6-P
3-磷酸甘油醛 4-磷酸赤藓糖
柠
檬
草酰乙酸
酸
循
环
乙酰辅酶A
F-6-P 3-磷酸甘油醛
四、糖原代谢的调控
1. 别构调节
糖原合酶
糖原 AMP G-6-P ATP
葡萄糖
糖原磷酸化酶
AMP对磷酸化酶的别构调节机制
无机焦磷酸酶
• 不可逆焦磷酸水解推动UDPG的合成
（二）糖原合酶
• 只催化1→4糖苷键的形成 • 将UDPG上的G分子转移到已具有4个以上葡
萄糖残基的葡萄糖分子上 • 生糖原蛋白 • 未磷酸化的糖原合酶（a）是有活性的
（三）糖原分支酶
• 断开1→4糖苷键并形成1→6糖苷键
磷酸二 羟丙酮
甘油
G G-6-P F-6-P F-1,6-BP 3-磷酸甘油醛 1,3二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 PEP 丙酮酸 乳酸
脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄 糖供能；
红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能； 骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。
二、血糖来源和去路
食 物 糖 消化，
吸收
氧化 分解
CO2 + H2O
分解
肝糖原
糖异生
血 糖原合成 肝（肌）糖原 糖 磷酸戊糖途径等 其它糖
脂类、氨基酸合成代谢