糖异生及糖原合成课件.ppt

1、糖异生和糖的合成糖异生和糖的合成整理ppt1一、单糖的合成一、单糖的合成P154P154（一）糖异生概念：（一）糖异生概念：主要指由非糖物质转变成主要指由非糖物质转变成葡萄糖葡萄糖或或糖原糖原的过程的过程（二）过程（二）过程整理ppt2糖异生主糖异生主要途径和要途径和关键反应关键反应 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶果糖果糖激酶激酶果糖二磷酸果糖二磷酸(酯酯)酶酶丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化

2、酶葡萄糖6-磷酸酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 草酰乙酸草酰乙酸PEP羧激酶羧激酶整理ppt3糖异生途径关键反应之一糖异生途径关键反应之一+H2O+Pi葡萄糖葡萄糖-6-磷磷酸酶酸酶P6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖H葡萄糖葡萄糖整理ppt4糖异生途径关键反应之二糖异生途径关键反应之二果糖二磷酸果糖二磷酸酶酶-1+H2O+Pi1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖磷酸果糖POH2COHOOHHHH整理ppt5糖异生途径关键反应之三糖异生途径关键反应之三PEP羧激酶羧激酶ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮

3、酸（PEP）GTPGDP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸CO2CO2整理ppt6苹果酸苹果酸/天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸/天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸PEP丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸胞液胞液线粒体线粒体乙酰乙酰CoAGPEP 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶整理ppt7糖酵解和葡萄糖异糖酵解和葡萄糖异生的关系生的关系ABC1C2A G-6-P磷酸酯酶磷酸酯酶B F-1.6-P磷酸酯酶磷酸酯酶C1 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激酶羧激酶（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸磷酸二

4、羟丙酮磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛甘油醛-酮戊二酸酮戊二酸乳酸乳酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸TCA循环循环乙酰乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸3-P-甘油甘油甘油甘油苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸整理ppt8（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）葡萄糖代谢和葡萄糖代谢和 糖异生的关系糖异生的关系（PEP）丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸（转氨基作用）（转氨基作用）整理ppt9糖异生的调节：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 和柠檬酸，促进酵解，抑制异

5、生：AMP、2.6-二磷酸果糖、ADP整理ppt10二、糖异生的调节二、糖异生的调节AMPF-2,6-BP-ATP+果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1fructose biphosphatase-1整理ppt11乙酰乙酰CoA+丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶pyruvate carboxylase整理ppt12三、糖异生的原料三、糖异生的原料1生糖氨基酸生糖氨基酸：Ala,Cys,Gly,Ser,Thr,Trp 丙酮酸丙酮酸Pro，His，Gln，Arg Glu -酮戊二酸酮戊二酸Ile，Met，Ser，Thr，Val 琥珀酰琥珀酰CoAPhe，Tyr 延胡索酸延胡索酸Asn，Asp 草酰乙酸草酰乙酸整理

6、ppt132甘油甘油：甘油三酯甘油三酯 甘油甘油 -磷酸甘油磷酸甘油 磷磷酸二羟丙酮。酸二羟丙酮。3乳酸乳酸：乳酸乳酸丙酮酸。丙酮酸。整理ppt14四、糖异生的生理意义四、糖异生的生理意义1在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。2回收乳酸分子中的能量回收乳酸分子中的能量：葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖的异生乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为利用，这一循环过程就称为乳酸循环（乳酸循环

7、（Cori循环）循环）。整理ppt15部位：部位：肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中定义：定义：由单糖合成糖原的过程称为糖原的合由单糖合成糖原的过程称为糖原的合 成成(glycogenesis)(glycogenesis)。单糖单糖:葡萄糖葡萄糖(主要主要)、果糖、半乳糖等、果糖、半乳糖等二、糖原合成二、糖原合成整理ppt162缩合：缩合：在关键酶在关键酶糖原合酶糖原合酶的催化下，以原有糖原的催化下，以原有糖原分子为引物，添加新的葡萄糖单位。分子为引物，添加新的葡萄糖单位。糖原合酶糖原合酶*UDPG+(G)n(G)n+1+UDP整理ppt17糖原合酶的作用机制糖原合酶的作

8、用机制整理ppt183分支：分支：当直链长度达当直链长度达12个葡萄糖残基以上时，在个葡萄糖残基以上时，在分支酶分支酶(branching enzyme)的催化下，将距的催化下，将距末端末端67个葡萄糖残基组成的寡糖链由个葡萄糖残基组成的寡糖链由-1,4-糖苷键转变为糖苷键转变为-1,6-糖苷键，使糖原出糖苷键，使糖原出现分支。现分支。整理ppt19 分分 支支 酶酶 (branching enzyme)-1,4-糖苷键糖苷键 整理ppt20糖原的合成与分解代谢糖原的合成与分解代谢G-6-P G 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 G-1-P UDPG焦磷酸化酶

9、焦磷酸化酶 UTP UDPG PPi 糖原合酶糖原合酶 Gn+1 UDP Gn 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 Pi Gn 整理ppt21ATP 葡萄糖激酶葡萄糖激酶Mg2+葡萄糖葡萄糖(glucose)OHHHHOHOHHOHOHCH2OH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)OHHHHOHOHHOHOHCH2OPO3H2葡萄糖葡萄糖+ATP ATP 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+ADPADP葡萄糖ADP整理ppt226-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖OHOHOPOHOCH2OHOHOHO1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(g

10、lucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶POOHOHOOCH2OHOHOHOH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)整理ppt23OHHHHOHOHHOHOCH2OHPOOHOH1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)UTPUTPOHHHHOHOHHOHOCH2OHPOOHO尿苷POOHO尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)(uridine diposphate glucose)PPiPPiUDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶UTP+1-UTP+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 UDPG+PPiUDPG+PPi

11、H2O2Pi尿苷整理ppt24尿苷PPOHHHHOHOHHOHCH2OH尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)ROHOOHHHHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHCH2OH糖原引物糖原引物(Gn)(glycogen primer)ROOOHHHHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHCH2OHOHHHHOHOHHOHCH2OH糖原合酶糖原合酶糖原糖原(Gn+1n+1)(glycogen)UDP尿苷整理ppt25(5)分支酶催化糖原不断形成新分支链糖原引物糖原引物糖原合酶糖原合酶分枝酶分枝酶糖原合成的限速酶糖原合成的限速酶1218G整理ppt26 肝糖原肝糖原 肌糖原肌糖原贮贮

12、 量量 90-100g 200-500g 5%1-2%合成原料合成原料 单糖单糖/非糖物质非糖物质 葡萄糖葡萄糖分解产物分解产物 葡萄糖葡萄糖 乳乳 酸酸功功 能能 维持血糖浓度维持血糖浓度 满足剧烈运动时满足剧烈运动时 的相对恒定的相对恒定 肌肉对能量的需要肌肉对能量的需要消消 耗耗 餐后餐后12-18h 剧烈运动后剧烈运动后整理ppt27（二）糖原合成的特点：（二）糖原合成的特点：1.必须以必须以原有糖原分子作为引物原有糖原分子作为引物；2.合成反应在糖原的合成反应在糖原的非还原端非还原端进行进行；3.合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需需消耗

13、消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键（2分子分子ATP）；）；4.关键酶是关键酶是糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)，为，为一一共价修饰共价修饰酶；酶；5.需需UTP参与（以参与（以UDP为载体）。为载体）。整理ppt28二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢糖原的分解代谢可分为三个阶段：糖原的分解代谢可分为三个阶段：1水解：包括三步反应，循环交替进行。水解：包括三步反应，循环交替进行。磷酸解：由磷酸解：由糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)催化对催化对-1,4-糖苷键磷酸糖苷键磷酸解，生成解，生成G-1-P。糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶*(G)n+

14、Pi(G)n-1+G-1-P（一）反应过程：（一）反应过程：整理ppt29 转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四转寡糖链：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，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。链的非还原端，使分支点暴露。脱枝：由脱枝：由-1,6-葡萄糖苷酶催化。将葡萄糖苷酶催化。将-1,6-糖苷键水解，生成一分子自由葡萄糖。糖苷键水解，生成一分子自由葡萄糖。-1,6-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶(G)n+H2O(G)n-1+G整理ppt30脱枝酶脱枝酶 (debranching en

15、zyme)磷磷 酸酸 化化 酶酶 -1,6糖苷糖苷酶活性酶活性 转移酶活性转移酶活性 整理ppt312异构：异构：磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶G-1-PG-6-P3脱磷酸：脱磷酸：由由葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化，催化，生成自由葡萄糖。该酶只存在于生成自由葡萄糖。该酶只存在于肝肝及及肾肾中。中。葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶G-6-P+H2OG+Pi 整理ppt32（二）糖原分解的特点：（二）糖原分解的特点：1.水解反应在糖原的水解反应在糖原的非还原端非还原端进行；进行；2.是一是一非耗能非耗能过程；过程；3.关键酶是关键酶是糖原磷酸化酶

16、糖原磷酸化酶(glycogen phosphory-lase)，为一共价修饰酶，其辅，为一共价修饰酶，其辅酶是酶是磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛。整理ppt33三、糖原合成与分解的调节三、糖原合成与分解的调节激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体受体 腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）ATP cAMP PKA(无活性无活性)PKA(有活性有活性)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂

17、磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 整理ppt34四、糖原合成与分解的生理意义四、糖原合成与分解的生理意义1贮存能量贮存能量。2调节血糖浓度调节血糖浓度。3利用乳酸利用乳酸：肝中可经糖异生途径利用糖：肝中可经糖异生途径利用糖无氧酵解产生的乳酸来合成糖原。这就无氧酵解产生的乳酸来合成糖原。这就是肝糖原合成的是肝糖原合成的三碳途径三碳途径或或间接途径间接途径。整理ppt35整理ppt36糖代谢的调节过程 一、无氧酵解的调节 二、TCA 的调节三、磷酸戊糖途径调节四、糖异生的调节五、糖原代谢的调节六、神经和激素对糖的调节整理pp

18、t37糖酵解过程的调节酶：糖酵解过程的调节酶：酶酶 的的 名名 称称已糖激酶已糖激酶葡萄糖激酶葡萄糖激酶(肝肝)磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶变构激活剂变构激活剂Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P Mg2+,K+,F-1,6-2P变构抑制剂变构抑制剂G-6-P-ATP，H+、柠檬酸，、柠檬酸，长链脂肪酸长链脂肪酸ATP整理ppt38已糖激酶的分型已糖激酶的分型 型型 型型 中文名称中文名称 已糖激酶已糖激酶(HKHK)葡萄糖激酶葡萄糖激酶(GKGK)存在范围存在范围 在组织细胞中在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺仅在肝脏

19、和胰腺 广泛存在广泛存在 细胞存在细胞存在与葡萄糖亲和力与葡萄糖亲和力 高高 低低 Km:0.01mmol/L Km:10100mmol/L产物反馈抑制产物反馈抑制 有有 无无 激素调控激素调控受激素调控受激素调控 葡萄糖激酶葡萄糖激酶/已糖激酶已糖激酶整理ppt39变构抑制剂变构抑制剂ATPATPNADH NADH ATPATP、NADHNADH、琥珀酰琥珀酰CoACoA三羧酸循环的调节酶及其调节三羧酸循环的调节酶及其调节酶酶 的的 名名 称称柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂变构激活剂ADPADP、AMPAMP整理ppt40P丙酮酸

20、氧化丙酮酸氧化和和三羧酸循环三羧酸循环的调节的调节琥珀酰琥珀酰CoA草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸琥珀酸琥珀酸-酮酮戊二酸戊二酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸延胡索酸延胡索酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA、NADHNADH、ATPATPNADHNADH琥珀酰琥珀酰CoA、NADH、ATP整理ppt41磷酸戊糖途径：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：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 和柠檬酸，促进酵解，抑制异生：2.6-二磷酸果糖整理ppt422.丙酮酸与PEP：丙酮酸羧化酶 激活剂：乙

21、酰辅酶A 抑制剂：ADP 丙酮酸激酶：激活剂：ADP AMP 抑制剂：ATP NADH 丙氨酸整理ppt43七、乙醛酸循环1 1、乙醛酸循环的、乙醛酸循环的生化历程生化历程3 3、乙醛酸循环的生理意义、乙醛酸循环的生理意义 植物种子萌发的脂肪转化为糖植物种子萌发的脂肪转化为糖2 2、乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系整理ppt44CoASH柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶乙醛酸循环乙醛酸循环反应历程反应历程NAD+NADH苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-CSCoACoASH OCH3-CSCoACOOCOO-CH2CH2CH2C

22、H2COOCOO-琥珀酸琥珀酸异柠檬酸异柠檬酸裂解酶裂解酶苹果酸苹果酸合成酶合成酶 O OH-C-C OH乙醛酸乙醛酸NAD+草酰乙酸草酰乙酸整理ppt45 OCH3-C-SCoACoASH乙乙醛醛酸酸循循环环和和三三羧羧酸酸循循环环反反应应历历程程的的 比比较较柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA草酰乙酸草酰乙酸 O OH-C-C OH乙醛酸乙醛酸 OCH3-C-SCoA苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸整理ppt46乙醛酸循环总反应式及其与乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系糖异生的关系草酰乙酸草酰乙酸糖异生途径糖异生途径+2CoASH+N

23、ADH+H+2CoASH+NADH+H+COOCOO-CH2CH2CH2CH2COOCOO-琥珀酸琥珀酸 OCH3-CSCoA+NAD+NAD+2 2整理ppt47 激素对肝糖原合成激素对肝糖原合成与分解的调控与分解的调控意义意义：由于由于酶的共价修饰酶的共价修饰反应是酶促反反应是酶促反应，只要有少应，只要有少量信号分子量信号分子（如激素）存（如激素）存在，即可通过在，即可通过加速这种酶促加速这种酶促反应，而使大反应，而使大量的另一种酶量的另一种酶发生化学修饰，发生化学修饰，从而获得放大从而获得放大效应。这种调效应。这种调节方式快速、节方式快速、效率极高。效率极高。肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖

24、素胰高血糖素1、腺苷酸环化酶、腺苷酸环化酶（无活性）（无活性）腺苷酸环化酶（活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶、蛋白激酶（无活性）（无活性）蛋白激酶（活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶、磷酸化酶激酶（无活性）（无活性）磷酸化酶激酶（活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶、磷酸化酶 b（无活性）（无活性）磷酸化酶磷酸化酶 a（活性）（活性）6、糖原、糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖葡萄糖ATP ADPATP ADP456整理ppt48三、糖代谢概况三、糖代谢概况 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 核糖核糖 +NADPH+H+磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 整理ppt49