第五章 糖代谢 第五~八节【生物化学与分子生物学 9版原版】

耗能：糖原分子每延长1个葡萄糖基，需消耗 2 个ATP
分支酶的作用
分支酶 (branching enzyme)
α-1,4-糖苷键
α-1,6-糖苷键
二、糖原分解（glycogenolysis）
概念： ➢ 糖原分子从非还原性末端进行磷酸解而被机体快速利用
➢ 分解产物主要为葡糖-1-磷酸，少量为游离葡萄糖
使糖原合酶去磷酸而活化 使糖原磷酸化酶b激酶、糖原磷酸化酶去磷酸而失活
PKA （有活性）
磷蛋白磷酸酶-1受负调节 磷蛋白磷酸酶抑制剂-P – 磷蛋白磷酸酶-1
磷蛋白磷酸酶抑制剂
➢ 抑制糖原合酶激酶，避免糖原合酶磷酸化，维持活化
（三）肝糖原和肌糖原分解受不同的别构剂调节
1. 肝糖原和肌糖原的合成受相同的别构剂调节
葡糖-1-磷酸
ATP
UTP
UDPG
CH 2OH
H H OH
OH H
+
HO
O
P
H OH
葡糖-1- 磷酸
UDPG焦磷酸化酶
P
PP
尿苷
UTP
CH 2OH
H H
OH
OH H
HO
O
P
P
2Pi+能量
PPi
H OH
尿苷二磷酸葡萄糖
（uridine diphosphate glucose, UDPG）
“活性葡萄糖”
UTP
G-1-P
磷酸葡萄糖变位酶
葡糖-6-磷酸酶（肝）
G-6-P
G
己糖(葡糖)激酶
三、糖原合成与分解的调节彼此相反
（一）磷酸化修饰对两个关键酶进行反向调节
1. 磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式
磷酸化酶b激酶 （活性低） 磷酸化酶b激酶- Ｐ （活性高）
磷酸化酶b （活性低） 磷蛋白磷酸酶-1
磷酸化酶a- Ｐ （活性高）
（一） 糖原磷酸化酶分解α-1,4-糖苷键释出葡糖-1-磷酸
糖原磷酸化酶
（glycogen phosphorylase）
糖原n+1
糖原n + 葡糖-1-磷酸
（二）脱支酶分解α-1,6-糖苷键释出游离葡萄糖
脱支酶具有两种酶活性
脱支酶
①
（debranching enzyme）
②
转移酶糖原合酶
合成肝糖原和肌糖原
2. 肝糖原和肌糖原的分解受不同的别构剂调节 ➢ 肝糖原磷酸化酶主要受葡萄糖的别构抑制 ➢ 肌糖原分解主要受能量和Ca2+的别构调节
能量调节磷酸化酶：受AMP激活；受ATP和葡糖-6-磷酸抑制 肌收缩Ca2+升高，别构激活磷酸化酶b激酶
四﹑糖原累积症(glycogen storage diseases)
糖原（glycogen）的概念：
动物体内的葡萄糖多聚体，是可迅速动用的能量储备
种类和功能：
➢ 肌糖原：180 ~ 300g，主要为肌收缩供能 ➢ 肝糖原：70 ~ 100g，维持血糖水平
糖原的结构特点：
➢ 多分支状，一个还原性末端和多个非还原性末端 ➢ 主要以α-1,4-糖苷键连接，分支处为α-1,6-糖苷键 ➢ 葡萄糖单元的增减发生于多个非还原端，效率高
熟悉 糖原合成与分解关键酶的调节；糖异生与糖酵解的底物循环 调节；乳酸循环的概念和生理意义；血糖调节激素及其作用 机制
了解 糖原累积症的发病机制；糖醛酸途径、多元醇途径的概念和 生理意义；血糖的来源和去路；糖代谢异常所致疾病
第五节
糖原的合成与分解
Glycogenesis and Glycogenolysis
（三）肝利用葡糖-6-磷酸生成葡萄糖而肌不能
葡糖-1-磷酸 磷酸葡萄糖变位酶 葡糖-6-磷酸
葡萄糖（肝） 丙酮酸 乳酸（肌）
➢ 肝糖原分解为葡萄糖，补充血糖 ➢ 肌糖原分解为乳酸，为肌收缩供能
糖原的合成与分解全过程
UDP 糖原n
糖原n+1
糖原合酶
UDPG
Pi
磷酸化酶
糖原n
PPi
UDPG焦磷酸化酶
尿苷
（二）糖原合成的起始需要引物
UDP
+ 糖原蛋白
UDP
UDP
（自身糖基化酶）
UDP 引物（α-1,4-糖苷键）
（三）UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链
糖原合酶
糖原引物 + UDPG （glycogen synthase） 糖原直链延伸 分支酶 支链形成
α-1,4-糖苷键
α-1,6-糖苷键
UDP
肌
正常
Ⅷ 肝磷酸化酶激酶
肝
正常
第六节
糖异生
Gluconeogenesis
糖异生的概念：
在肝、肾细胞的胞质及线粒体，由非糖化合物（乳酸、 甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程
一、糖异生不完全是糖酵解的逆反应
➢ 糖异生与糖酵解的大多数反应可逆 ➢ 糖酵解的3个关键酶反应不可逆，糖异生需由另外的酶催化
2. 去磷酸化的糖原合酶是活性形式
多种激酶
糖原合酶 （活性高）
糖原合酶- Ｐ （活性低）
磷蛋白磷酸酶-1
（二）激素反向调节糖原的合成与分解
1. 肝糖原分解主要受胰高血糖素调节；肌糖原分解主要受肾上腺素调节
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体
腺苷环化酶 （无活性）
腺苷环化酶（有活性）
ATP
cAMP
糖原的代谢概况：
葡萄糖 乳酸
葡糖-6-磷酸
葡糖-1-磷酸
糖原合成 UDPG
糖原分解
肝糖原 肌糖原
一、糖原合成（glycogenesis）
概念： 肝、肌的细胞质中，耗能将葡萄糖连接形成分支状多聚体 （一）葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖
葡糖/己糖激酶
磷酸葡萄糖变位酶
UDPG焦磷酸化酶
葡萄糖
葡糖-6-磷酸
第五章
糖代谢-2
Metabolism of Carbohydrates
作者 : 赵晶
单位 : 空军军医大学
第五节 糖原的合成与分解 第六节 糖异生 第七节 葡萄糖的其他代谢途径 第八节 血糖及其调节
重点难点
掌握 糖原合成与分解的主要步骤、关键酶和生理意义；糖异生的 原料、重要中间产物、关键酶和生理意义
PKA (无活性)
PKA (有活性)
磷酸化酶b激酶 磷酸化酶b激酶-P
Pi
磷蛋白磷酸酶-1 –
糖原合酶 Pi
糖原合酶-P
磷酸化酶b
磷酸化酶a-P
磷蛋白磷酸酶-1 –
Pi PKA（有活性）
磷蛋白磷酸酶-1 –
磷蛋白磷酸酶抑制剂-P
磷蛋白磷酸酶抑制剂
2. 肝糖原和肌糖原的合成主要受胰岛素调节
➢ 激活磷蛋白磷酸酶-1，催化广泛的去磷酸反应
遗传性代谢病，先天性酶缺陷导致某些组织堆积糖原
糖原累积症分型
型别
缺陷的酶
受害器官
糖原结构
Ⅰ 葡糖-6-磷酸酶
肝、肾
正常
Ⅱ 溶酶体α-1,4-和α-1,6-葡糖苷酶 所有组织 正常
Ⅲ 脱支酶
肝、肌
分支多，外周糖链短
Ⅳ 分支酶
肝、脾
分支少，外周糖链特别长
Ⅴ 肌磷酸化酶
肌
正常
Ⅵ 肝磷酸化酶
肝
正常
Ⅶ 肌磷酸果糖激酶