糖代謝-糖原的分解和生物合成.ppt

GlycogenBreakdownandSynthesis 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 掌握糖原的分解和生物合成途徑及其關鍵酶 掌握糖原代謝的調控因素 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 糖原的生物學意義糖原的分解 glycogenbreakdown 糖原的生物合成 glycogensynthesis 糖原代謝的調控 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 糖原 glycogen 是動物細胞中葡萄糖的儲存形式 易于動員的的能量貯存物質 糖原是葡萄糖以 1 4 糖苷鍵和 1 6 糖苷鍵連接起來的多糖 糖原以顆粒狀態(tài)存在 約10 40nm 主要儲存于肝臟 肝糖原 和肌肉組織 肌糖原 細胞質中 糖原顆粒中包含 糖原 催化糖原合成和降解酶類 調節(jié)蛋白 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 細胞溶膠 糖原的生物學意義是在肝臟和骨骼肌中作為容易動員的能量貯存物質 糖原是葡萄糖的一種高效的貯能形式 糖原 G 1 P G 6 P 31 33 個ATPG G 6 P G 1 P UDPG 糖原 貯能效益 97 選擇糖原作為不可缺少的貯能物質的三重意義 動員迅速 無氧分解 能分解成葡萄糖 維持血糖正常水平 二糖原分解代謝 需要三種酶參與 1 糖原磷酸化酶 glycogenphosphorylase 糖原 n個殘基 Pi磷酸化酶 磷酸吡哆醛 PLP 糖原 n 1個殘基 G 1 P2ATP2ADP磷酸化酶b磷酸化酶激酶磷酸化酶a 無活性 二聚體 磷蛋白 磷酸酶1 PP1 活性 二聚體 磷酸化部位 磷酸化酶每個亞基上的Ser14 glycogenolysis 極限糊精 limitdextrin 磷酸化酶對糖原磷酸解后形成的具有許多短分支鏈的多糖分子 糖原脫支酶 糖基轉移酶 轉移葡萄糖基 雙功能酶 脫支酶 催化 1 6糖苷鍵斷裂3 磷酸葡萄糖變位酶 phosphoglucomutase G 1 P磷酸葡萄糖變位酶G 6 PEMP等G 6 P葡萄糖 6 磷酸酶Glc Pi血液葡萄糖 6 磷酸酶 存在于肝 腎 小腸細胞光滑內質網膜內側 肌肉和腦中不存在 所以肝糖原可以調節(jié)血糖水平 而肌糖原不能調節(jié)血糖 2 糖原脫支酶 glycogendebranchingenzyme 產物為葡萄糖 一條肽鏈上具有兩種酶活力 1 6 糖苷酶 糖原分解圖示 G 6 P H2O 復習 課外閱讀 糖原 H3PO4 磷酸解 磷酸化酶 脫支酶 G 1 P G 6 P 糖酵解 少量G H2O 水解 肝細胞 復習 P182 PitransporterT2 GlctransporterT3 三糖原的生物合成 糖基的直接供體 UDPG 尿苷二磷酸葡萄糖 1 UDP 葡萄糖焦磷酸化酶 G 1 P UTPUDPG焦磷酸化酶UDPG PPi催化單糖基的活化 形成糖核苷二磷酸 為各種聚糖形成時 提供糖基和能量 動物細胞 UDPG 糖原植物細胞 UDPG 蔗糖ADPG 淀粉GDPGUDPG 2 糖原合酶 glycogensynthase 生糖原蛋白 糖原引物蛋白 glycogenin 自動催化 autocatalysis UDPG 生糖原蛋白 Tyr OH生糖原蛋白生糖原蛋白 Tyr 8個糖殘基的引物糖原合酶糖鏈催化 1 4 糖苷鍵合成生糖原蛋白形成了糖原分子的核心 core 糖原顆粒的數目取決于生糖原蛋白的分子數目3 糖原分支酶 glycogenbranchingenzyme 即淀粉1 4 1 6轉葡糖基酶 糖基4 6 轉移酶催化形成 1 6 糖苷鍵支鏈結構 生糖原蛋白 Tyr OH UDPG 糖核苷酸的生成 課外閱讀 糖原合酶催化的反應 UDPG UDP 糖原 n個Glc殘基 糖原 n 1 課外閱讀 課外閱讀 糖原新分支的形成 糖原核心 糖原核心 糖原核心 糖原核心 非還原性末端 1 4糖苷鍵 糖原分支酶 11個Glcresidues 4個Glcresidues 6 7個Glcresidues G 1 P UDP G 糖原 UTP PPi UDPG 焦磷酸化酶 引物 糖原合酶分支酶 糖原的生物合成 引物 生糖原蛋白 結合有一個寡糖鏈的多肽酶 UDP 葡萄糖焦磷酸化酶糖原合酶糖原分支酶糖基供體 UDPG UDPG G UTP PPi UDPG 焦磷酸化酶 引物 糖原合酶分支酶 糖原 磷酸化酶 脫支酶 G 1 P G 6 P H3PO4 EMP途徑 三糖原代謝的調節(jié) 一 糖原分解與合成的協調控制 1限速酶 磷酸化酶 糖原分解 糖原合酶 糖原合成 2調節(jié)方式 1 共價調節(jié) 磷酸化 去磷酸化 效果相反磷酸化酶b 非活性 磷酸化磷酸化酶a 活性 糖原合酶a 活性 去磷酸化糖原合酶b 非活性 激酶 磷蛋白磷酸酶1PP1 磷蛋白磷酸酶1phosphoproteinphosphatase1 PP1蛋白磷酸酶1proteinphosphatase 1 課外閱讀 2 受別構調節(jié) AMP 肌肉 ATP G 6 P 肌肉 Glc 肝臟 PP1 磷酸化酶b激酶 磷酸化酶a 鈍化的T態(tài) 磷酸化酶b 鈍化的T態(tài) 磷酸化酶b 活化的R態(tài) 磷酸化酶a 活化的R態(tài) 磷蛋白磷酸酶1 2 激素的調節(jié)作用 1 腎上腺素 胰高血糖素的調節(jié)作用 促進糖原分解 升血糖 胰高血糖素 胰島 細胞分泌 29肽 主要作用于肝臟 不促進肌糖原分解 腎上腺素及正腎上腺素 作用于肌肉及其它組織 OHHO CH CH2 NH2 XOH X CH3 腎上腺素X H 正腎上腺素 Ser Pi 糖原合成和分解有關酶的修飾 去修飾情況 激素對肝糖原合成與分解的調控 意義 由于酶的共價修飾反應是酶促反應 只要有少量信號分子 如激素 存在 即可通過加速這種酶促反應 而使大量的另一種酶發(fā)生化學修飾 從而獲得放大效應 這種調節(jié)方式快速 效率極高 腎上腺素或胰高血糖素 1 腺苷酸環(huán)化酶 無活性 腺苷酸環(huán)化酶 活性 2 ATP cAMP R cAMP 3 蛋白激酶 無活性 蛋白激酶 活性 4 磷酸化酶激酶 無活性 磷酸化酶激酶 活性 5 磷酸化酶b 無活性 磷酸化酶a 活性 6 糖原 6 磷酸葡萄糖 1 磷酸葡萄糖 葡萄糖 血液 腎上腺素或胰高血糖素 1 108 葡萄糖 4 5 6 課后復習 2 胰島素的調節(jié)作用 Insulin 胰島 細胞分泌的蛋白激素 刺激糖原合成 降血糖 缺乏時 出現糖尿病 是胰島素受體 2 2 的 亞基 也稱蛋白磷酸酶1或PP1 催化從酶上水解下磷酸基 CaseinkinaseII 糖原的分解和生物合成途徑及其關鍵酶 糖原代謝的調控因素 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 第七節(jié)寡糖合成和分解與糖醛酸途徑 一 乳糖的合成 UDPG Gal 1 P半乳糖 1 P尿苷酰轉移酶UDP Gal G 1 P正常組織 半乳糖基轉移酶UDP Gal N 乙酰 葡萄糖胺 D 半乳糖 N 乙酰 葡萄糖胺哺乳期乳腺組織 產生 乳清蛋白 乳清蛋白 半乳糖基轉移酶 乳糖合酶 UDP Gal D 葡萄糖 D 乳糖 UDP 自學 二乳糖的分解 乳糖酶附著于小腸上皮細胞的外表面乳糖乳糖酶D 半乳糖 D 葡萄糖H2O乳糖不耐癥 成年后乳糖酶活性下降或消失 乳糖不能被利用 而導致腹脹 腹瀉等臨床癥狀 自學 三糖蛋白的生物合成 一 糖蛋白糖鏈生物合成的特點 N 糖鏈的合成是和肽鏈的生物合成同時進行 O 糖鏈的合成是在肽鏈合成后 對肽鏈進行修飾加工時將糖基逐個連接上去的 糖基轉移酶催化 糖基供體 核苷二磷酸形式 UDPG UDP Man 長醇焦磷酸 dolicholpyrophosphate DPP 形式DPP Man DPP GlcNAc 肽鏈上 第一個 糖基接受位點 特定的氨基酸如 Asn Ser Thr Hyl Hyp Tyr 自學 二 糖蛋白寡糖鏈生物合成1N 連寡糖的生物合成開始合成是在內質網進行 隨后又在高爾基體內加工大約分4步合成 1 合成以酯鍵相連的寡糖前體 2 將前體轉移到正在增長著的肽鏈上 3 除去前體的某些糖單位 4 在剩余的寡糖核心上再加入另外的糖分子2O 連寡糖的生物合成先合成蛋白質的多肽鏈 然后合成寡糖鏈 即翻譯后加工形成 O 連寡糖部分在高爾基體合成 在相應肽鏈的Ser或Thr殘基上依次加入所需的單糖單位 Ser Thr在肽鏈中的位置與肽鏈的二 三級結構有關 自學 三 糖蛋白糖鏈的分解代謝在溶酶體中進行 蛋白水解酶和糖苷酶1N 連蛋白的水解先水解裸露在糖鏈外的肽鏈 水解糖鏈核心 當糖鏈和肽鏈分開后 兩部分則分別進行水解2O 連蛋白的水解根據糖鏈的密集程度不同 其多肽鏈和寡糖鏈水解的先后也不同 但也可同時進行 自學 四糖醛酸途徑 glucuronicacidcycle 一 糖醛酸途徑的生理意義 二 糖醛酸途徑 glucuronicacidcycle UTPPPiG 6 PG 1 PUDPG差向異構酶UDP 葡萄糖醛酸UDP 艾杜糖醛酸 L 古洛糖酸 L 抗壞血酸 5 P 木酮糖 HMS D 葡萄糖醛酸 合成多種粘多糖 如肝素 硫酸軟骨素 透明質酸等 與藥物或氨基 巰基異物結合 解毒作用 UDP 葡萄糖脫氫酶 2NADH 糖醛酸途徑 課外閱讀 第八節(jié)糖代謝紊亂 糖代謝紊亂 因糖代謝調節(jié)失常 或者先天性缺失某種糖代謝過程中的酶而導致的糖代謝異常 一 先天性糖代謝酶的缺陷病 1 半乳糖血癥 先天缺乏1 磷酸 半乳糖尿苷酰轉移酶 無法將半乳糖 1 P轉變?yōu)閁DP 半乳糖而進入EMP 血中半乳糖增多 出現半乳糖尿 患兒吃乳后嘔吐 腹瀉 肝腫大 生長遲緩 智力遲鈍 繼續(xù)攝入會中毒死亡 血液中毒物之一為半乳糖醇 可在眼晶狀體內積累 形成白內障 自學 2 丙酮酸激酶缺乏 不能正常的進行酵解 產物不能正常進入TCA循環(huán) ATP減少 離子泵不能正常工作 細胞不能維持正常離子濃度而腫脹 破裂 出現溶血性貧血 3 粘多糖過多癥 缺少 艾杜糖醛酸水解酶 粘多糖過量積聚 骨質缺損 角膜渾濁 面容奇異 智力遲鈍 4 糖原病 病人缺少糖原合成或分解的酶 至少發(fā)現12種 如 缺少肌肉糖原磷酸化酶 V型 血糖正常 肌糖原增加 肌肉痛不能劇烈運動 5 其它先天性糖代謝病 自學 糖原累積癥P194 自學 二 低血糖癥 hypoglycemia 1 病因 胰島素分泌過多或治療上胰島素使用過量腎上腺皮質或腦垂體機能衰退長期不能進食嚴重肝臟疾病2 癥狀 低血糖 血糖濃度低于60 70mg 100ml低血糖昏迷 休克 血糖濃度低于45mg 100ml 自學 1 高血糖及糖尿 空腹時血糖濃度超過7 22mmol L Folin 吳法 稱為高血糖 hyperglycemia 血糖超過腎糖閾8 89 9 99mmol L時則出現尿糖 正常人偶爾可以出現高血糖和糖尿 糖尿 尿中有明顯的葡萄糖或者其它糖類 2 生理性糖尿 生理上的暫時性變化引起 飲食性糖尿妊娠性糖尿腎上腺性糖尿病理性糖尿 三 糖尿病 diabetesmellitus 自學 3 真性糖尿病 胰島素缺乏或受體異常引起 先天性糖尿病后天病理性代謝失調 常見的糖尿病有兩類 即胰島素依賴型 I型 和非胰島素依賴型 II型 我國糖尿病患者以II型居多 糖尿病的病因 胰島 細胞功能減低 胰島素分泌量絕對或相對不足 或其靶細胞膜上胰島素受體數量不足 親和力降低或由于胰高血糖素分泌過量等 胰島 細胞功能減低的原因可能是多源性的 如基因遺傳缺陷 病毒感染和自身免疫反應等 其中胰島素受體基因缺陷已被證實是II型糖尿病的病因之一 自學 患糖尿病時 可出現下列糖代謝紊亂 糖酵解和有氧氧化減弱 糖原合成減少 糖原分解增加 糖異生作用加強 糖轉化為脂肪減少 5 檢測 糖耐量試驗人體處理所給予葡萄糖的能力稱為葡萄糖耐量 glucosetolerance 或耐糖現象 它是臨床上檢查糖代謝的常用方法 4 癥狀 糖尿病患者除表現出高血糖及糖尿外 尚有 三多一少 的癥狀 所謂 三多一少 即多食 多飲 多尿和體重減輕 嚴重糖尿病人還可出現酮血癥及酸中毒等 自學 自學 為什么說6 磷酸葡萄糖是各條糖代謝途徑的交叉點 從葡萄糖 6 磷酸合成糖原所需的能量是否等同于糖原降解為葡萄糖 6 磷酸需要的能量 3 從肝