糖類(lèi)的生物合成課件

1、第十二章 糖類(lèi)的生物合成.第十二章 糖類(lèi)的生物合成.特點(diǎn)：-1，4糖苷鍵 -1，6糖苷鍵（分枝點(diǎn)） 合成、分解速度受激素和別構(gòu)酶的精細(xì)調(diào)節(jié)，直接影響血糖水平糖原：葡萄糖分子聚合而成的帶有分支的高分子多糖類(lèi)化合物第一節(jié) 糖原的合成與分解.特點(diǎn)：-1，4糖苷鍵糖原：葡萄糖分子聚合而成的帶有分支的高血糖濃度是恒定的(3.89-6.11mmol/L)糖原是體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式可以迅速提供機(jī)體需要貯存于 肝：血糖的重要來(lái)源 肌肉：提供收縮時(shí)能量糖原合成酶 糖原合酶：直鏈糖原 分支酶：形成分支糖原分解酶 糖原磷酸化酶 脫支酶 葡萄糖-6-磷酸酶：只存在于肝腎.血糖濃度是恒定的(3.89-6.11mmol/L)

2、.游離的單糖不能參與雙糖或多糖的合成，延長(zhǎng)反應(yīng)中提供的單糖基必須是活化的糖供體糖與核苷酸結(jié)合的化合物。UDPG：蔗糖、糖原合成酶、纖維素合成酶ADPG：淀粉合成酶GDPG：纖維素合成酶.游離的單糖不能參與雙糖或多糖的合成，延長(zhǎng)反應(yīng)中提供的單糖基必（一）糖原的生物合成非分解途徑的逆轉(zhuǎn)1、活化：G UDPG （尿苷二磷酸葡萄糖）三個(gè)階段 磷酸化己糖激酶(葡萄糖激酶)G + ATPG-6-P + ADP 異構(gòu)：G-6-PG-1-P磷酸葡萄糖變位酶G-6-P G-1-P.（一）糖原的生物合成非分解途徑的逆轉(zhuǎn)1、活化：G UD 轉(zhuǎn)形：G-1-P UDPG尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶G-1-P + UTPU

3、DPG + PPi2、縮合：糖原合酶（關(guān)鍵酶），原有糖原分子為引物，添加新的G，形成1,4-糖苷鍵糖原合酶UDPG + (G)n(G)n+1 + UDP. 轉(zhuǎn)形：G-1-P UDPG尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶3、分支：合成1，6-糖苷鍵，分支糖原 直鏈長(zhǎng)度達(dá)11個(gè)G殘基以上時(shí)，分支酶(branching enzyme)的催化下，將距末端67個(gè)葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由-1,4-糖苷鍵-1,6-糖苷鍵，糖原出現(xiàn)分支.3、分支：合成1，6-糖苷鍵，分支糖原 直鏈長(zhǎng)度達(dá)11 分 支 酶 (branching enzyme)-1,4-糖苷鍵 -1,6-糖苷鍵. 分 支 酶 (branching enzy

4、me)-1（二）糖原分解代謝（glycogenolysis）肝腎、肌肉三個(gè)階段：1水解：三步，循環(huán)進(jìn)行1）解磷酸：糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase） 磷酸解-1,4-糖苷鍵 G-1-P糖原磷酸化酶*(G)n + Pi (G)n-1 + G-1-P磷酸吡哆醛：輔助因子.（二）糖原分解代謝（glycogenolysis）肝腎、肌肉2）轉(zhuǎn)移酶：將3個(gè)糖殘基從一個(gè)糖鏈轉(zhuǎn)移到另一個(gè)4糖殘基鏈3）脫支酶：糖原分支點(diǎn)的1，6-糖苷鍵水解，生成游離的G轉(zhuǎn)移酶、脫支酶：同一個(gè)酶上的兩個(gè)活性部位磷酸化酶： 當(dāng)糖鏈上的葡萄糖基磷酸解至分支點(diǎn)4個(gè)葡萄糖基時(shí),磷酸化酶不能發(fā)揮作用.2）轉(zhuǎn)移酶：

5、將3個(gè)糖殘基從一個(gè)糖鏈轉(zhuǎn)移到另一個(gè)4糖殘基鏈3）.多分支，提高水溶性，利于儲(chǔ)存;多處磷酸化酶作用點(diǎn)，提高效率，迅速提供能量.多分支，提高水溶性，利于儲(chǔ)存;.2、變位G-1-PG-6-P磷酸葡萄糖變位酶3、G的生成（只存在于肝、腎中，肌組織中沒(méi)有此步驟）G-6-PG葡萄糖-6-磷酸酶.2、變位G-1-PG-6-P磷酸葡萄糖變位酶3、G的生成（只糖原的合成與分解代謝G-6-P G 己糖(葡萄糖)激酶 磷酸葡萄糖變位酶 G-1-P UDPG焦磷酸化酶 UTP UDPG PPi 糖原合酶 分支酶 Gn+1 UDP Gn 葡萄糖-6-磷酸酶（肝） 糖原磷酸化酶 Pi Gn 脫支酶.糖原的合成與分解代謝G

6、-6-P G 己糖(葡萄糖)激酶 糖原代謝的調(diào)節(jié)糖原合成和分解代謝合成活躍時(shí)，分解被抑制，才能有效進(jìn)行調(diào)節(jié)；反之亦然糖原合酶、磷酸化酶共價(jià)修飾（磷酸化、去磷酸化） 變構(gòu)調(diào)節(jié).糖原代謝的調(diào)節(jié)糖原合成和分解代謝.糖異生糖異生是指從非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程。非糖物質(zhì)包括乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳動(dòng)物的肝臟中轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃?。這一過(guò)程基本上是糖酵解途徑的逆過(guò)程，但具體過(guò)程并不是完全相同，因?yàn)樵诮徒膺^(guò)程中有三步是不可逆的反應(yīng)，而在糖異生中要通過(guò)其它的旁路途徑來(lái)繞過(guò)這三步不可逆反應(yīng)，完成糖的異生過(guò)程。糖異生概念.糖異生糖異生是指從非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程。非糖物質(zhì)從丙酮酸生成葡

7、萄糖的具體反映過(guò)程稱(chēng)為糖異生途徑（gluconeogenic pathway)(一)糖異生的途徑.從丙酮酸生成葡萄糖的具體反映過(guò)程稱(chēng)為糖異生途徑（glucon酵解途徑與糖異生途徑多數(shù)反應(yīng)是共有的，除了酵解途徑中3個(gè)不可逆反應(yīng)。 糖異生方向1.丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸2.1,6-雙磷酸果糖 6-磷酸果糖3.6-磷酸葡萄糖 葡萄糖.酵解途徑與糖異生途徑多數(shù)反應(yīng)是共有的，除了酵解途徑中3個(gè)不可草酰乙酸丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2 ATP ADP+PiGTP GDP CO2 磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇式丙酮酸.草酰乙酸丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2 ATP ADP+蘋(píng)果酸/天冬氨酸蘋(píng)果酸/天冬氨酸草酰乙酸

8、PEP丙酮酸丙酮酸胞液線(xiàn)粒體乙酰CoAGPEP 磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶草酰乙酸 丙酮酸羧化酶(只存在于線(xiàn)粒體中).蘋(píng)果酸/天冬氨酸蘋(píng)果酸/天冬氨酸草酰乙酸PEP丙酮酸丙酮酸胞葡萄糖-6-磷酸酶.葡萄糖-6-磷酸酶.糖異生作用的總反應(yīng)式如下： 2丙酮酸 +4ATP +2GTP +2NADH +2H+ +4H2O 1葡萄糖 +2NAD+ +4ADP +2GDP +6Pi糖酵解途徑生成的能量？問(wèn)題：糖異生消耗的ATP比糖酵解產(chǎn)生的更多,是一種能量的浪費(fèi)嗎?長(zhǎng)期饑餓，肝腎糖異生作用活躍，糖異生生成的糖用于供給只能利于G的器官。.糖異生作用的總反應(yīng)式如下：?jiǎn)栴}：糖異生消耗的ATP比糖酵解產(chǎn)1.維持血糖

9、恒定 糖異生作用是一個(gè)十分重要的生物合成葡萄糖的途徑。紅細(xì)胞和腦是以葡萄糖為主要燃料的，成人每天約需要160克葡萄糖，其中120克用于腦代謝，而糖原的貯存量是很有限的，所以需要糖異生來(lái)補(bǔ)充糖的不足。主要原料：乳酸、氨基酸和甘油糖異生的生理意義.1.維持血糖恒定 糖異生的生理意義.乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）肌肉收縮通過(guò)糖酵解產(chǎn)生乳酸。乳酸通過(guò)細(xì)胞膜彌散進(jìn)入血循環(huán)，再入肝，在肝內(nèi)異生為葡萄糖。葡萄糖釋入血液又可被肌肉攝取，構(gòu)成乳酸循環(huán)。意義在于避免損失乳酸，防止因乳酸堆積引起酸中毒。葡萄糖丙酮酸糖異生途徑乳酸葡萄糖丙酮酸糖酵解途徑乳酸葡萄糖乳酸耗能過(guò)程,4個(gè)ATP.乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）肌肉收縮通

10、過(guò)糖酵解產(chǎn)生乳酸。乳酸通過(guò)饑餓早期：蛋白質(zhì)分解為氨基酸，每天生成90-120g葡萄糖甘油每天生成10-15g葡萄糖長(zhǎng)期饑餓：腦消耗葡萄糖減少，其余器官依賴(lài)酮體為主蛋白質(zhì)分解減少至35g甘油每天生成20g葡萄糖.饑餓早期：長(zhǎng)期饑餓：.2.補(bǔ)充肝糖原 肝臟在體內(nèi)不能直接利用葡萄糖合成糖原，攝入的相當(dāng)部分的葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再異生成糖原。合成糖原的這條途徑稱(chēng)為三碳途徑（間接途徑）。.2.補(bǔ)充肝糖原.3.調(diào)節(jié)酸堿平衡 長(zhǎng)期饑餓時(shí)，腎糖異生增加，排氫保鈉。有利于維持酸堿平衡。谷氨酰胺谷氨酸-酮戊二酸H2ONH3NH3糖異生+原尿H+NH4+.3.調(diào)節(jié)酸堿平衡谷氨酰胺谷氨酸-酮戊

11、二酸H2ONH3NH3糖異生的調(diào)節(jié)1.激素的調(diào)節(jié)作用6-磷酸果糖和1,6-雙磷酸果糖之間，糖酵解和糖異生之間.糖異生的調(diào)節(jié)1.激素的調(diào)節(jié)作用.肝臟:胰高血糖素腺苷酸環(huán)化酶（無(wú)活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）ATPcAMPR、cAMP蛋白激酶（無(wú)活性）蛋白激酶（活性）6-磷酸果糖激酶-2（活性）（無(wú)活性）2,6-二磷酸果糖水平降低抑制糖酵解,促進(jìn)糖異生ATP ADP糖分解和異生的主要信號(hào).腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶（活性）ATPcAMPR、cAMP蛋2.代謝物的調(diào)節(jié)作用饑餓情況，脂肪動(dòng)員、蛋白質(zhì)分解，甘油、氨基酸，促進(jìn)糖異生。3.乙酰CoA增多乙酰CoA抑制丙酮酸脫氫酶，使丙酮酸堆積，促進(jìn)糖異生。.2.

12、代謝物的調(diào)節(jié)作用.分解和合成代謝不是逆反應(yīng)分解和合成代謝可由同一種作用相反的方式調(diào)控，分解促進(jìn)則合成被抑制合成所消耗的能量要超過(guò)分解所產(chǎn)生的能量.分解和合成代謝不是逆反應(yīng).血糖水平的調(diào)節(jié)來(lái)源和去路：.血糖水平的調(diào)節(jié)來(lái)源和去路：.四種激素共同調(diào)節(jié)血糖1 胰島素，是惟一降血糖的激素，也是唯一同時(shí)促進(jìn)糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成的激素。受血糖調(diào)控，血糖升高胰島素分泌增加，血糖降低，分泌減少。2 胰高血糖素，主要的升血糖激素。3 糖皮質(zhì)激素，可引起血糖升高，肝糖原增加。4 腎上腺素，強(qiáng)有力的升血糖激素。.四種激素共同調(diào)節(jié)血糖.胰島素：降低血糖的唯一激素1、促進(jìn)G轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞，加強(qiáng)利用2、增強(qiáng)磷酸二酯酶的活性，

13、降低cAMP水平，激活糖原合酶，抑制磷酸化酶3、激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶活化丙酮酸脫氫酶4、抑制肝內(nèi)糖異生5、抑制激素敏感性脂肪酶，減少脂肪動(dòng)員.胰島素：降低血糖的唯一激素.胰高血糖素升血糖的機(jī)制1.激活蛋白激酶,抑制糖原合酶,激活磷酸化酶.2.通過(guò)抑制6-磷酸果糖激酶-2,激活果糖二磷酸酶-2,減少2,6-二磷酸果糖的合成.3.促進(jìn)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成,促進(jìn)糖異生.4.激活激素敏感性脂肪酶,加速脂肪動(dòng)員.胰高血糖素升血糖的機(jī)制.血糖水平異常：高血糖和糖尿病標(biāo)準(zhǔn)：空腹血糖高于7.28mmol/L:高血糖；高于8.96mmol/L:糖尿病。胰島功能異常、減退，導(dǎo)致胰島素分泌減少 葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)受阻，糖異生增加，乙酰CoA合成脂肪減少 組織可利用的糖減少饑餓感進(jìn)食增多血糖增多尿糖排出大量水分多尿口渴多飲 組織可利用的糖減少分解體內(nèi)脂肪和蛋白質(zhì),同時(shí)脂肪動(dòng)員增多消瘦三多一少癥狀.血糖水平異常：高血糖和糖尿病標(biāo)準(zhǔn)：空腹血糖高于7.28mmo糖酵解和糖異生途