1、糖原的合成與分解,貢獻(xiàn)人：龍康 201650589,廣西醫(yī)科大學(xué),目錄 CONTENT,PART ONE,PART TWO,PART THREE,PART FOUR,PART FIVE,PART SIX,糖原概述,糖原合成,糖原分解,糖原合成與分解的總結(jié),糖原積累癥,習(xí)題及病例,PART ONE,1.糖原概述,1.糖 原 (glycogen)是以葡萄糖為基本單位聚合而成的多糖（葡萄糖的多聚體）,。,1.1糖原的定義,2.動物體內(nèi)糖的儲存形式之一,3.機(jī)體能迅速動用的能量儲備。,1.2糖原結(jié)構(gòu)特點(diǎn),非還原端,還原端,形 狀：樹枝狀,分子量：1001000萬,還原端：一個,非還原端：多個,直鏈-1

2、,4-糖苷鍵,分支-1,6-糖苷鍵 （約10個葡萄糖單元處形成分枝）分支增加，溶解度增加。 注意：每條鏈都終止于一個非還原端.非還原端增多，以利于其被酶分解。,1.3糖原儲存器官,肝糖原 肌糖原 貯 量 90-100g 200-500g 5% 1-2% 合成原料 單糖/非糖物質(zhì) 葡萄糖 分解產(chǎn)物 葡萄糖 乳 酸 功 能 維持血糖濃度 滿足劇烈運(yùn)動時 的相對恒定 肌肉對能量的需要 消 耗 餐后12-18h 劇烈運(yùn)動后,肝糖原與肌糖原比較,PAR TWO,2.糖原合成,部位： 組織定位：主要在肝臟、肌肉 細(xì)胞定位：胞漿,定義： 由單糖合成糖原的過程稱為糖原的合成(glycogenesis)。,單糖

3、: 葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等,2.1糖原合成概括,2.2糖原合成過程,（一）葡萄糖活化為尿苷二磷酸葡萄糖,1.葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,Mg2+,2.葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-1-磷酸,此反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長形成-1,4-糖苷鍵，所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合。半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O-P鍵具有較高的能量。,3.葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖,UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。,（二）尿苷二磷酸葡萄糖連接形成直鏈和支鏈,4.UDPG中的葡萄糖連接到

4、糖原引物上,糖原n 為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)， 作為UDPG 上葡萄糖基的接受體。,4.-1,4-糖苷鍵式結(jié)合,5.分支酶催化糖原不斷形成新分支鏈,(branching enzyme),分支酶,-1,6-糖苷鍵,消耗能量 需要引物 非還原端 糖基供體： UDPG,葡萄糖,分支酶,糖原合酶,焦磷酸化酶,（合成起始）,（尿苷二磷酸葡萄糖）,（尿苷三磷酸）,糖原合成圖:,糖原合成的特點(diǎn)：,1.需糖原引物：原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子,4. 耗能：UDPG-葡萄糖供體（消耗2個高能磷酸鍵） （每增加一個葡萄糖單位，消耗1ATP，1UTP）,2.調(diào)節(jié)酶糖原合成酶：催化-1

5、，4-糖苷鍵（直鏈）合成（胰島素激活）,3.分支作用糖原分支酶 ：催化-1，6-糖苷鍵（分支）合成,PART THREE,3.糖原分解,2.部位：肝臟,3.產(chǎn)物：葡萄糖,1.糖原分解：指糖原分解為葡萄糖的過程。,3.1糖原概述,亞細(xì)胞定位：胞 漿,3.2糖原分解過程,1.糖原磷酸化酶分解-1,4-糖苷鍵,1. 糖原的磷酸解,糖原n+1,糖原磷酸化酶 (Glycogen phosphorylase),糖原n +葡糖-1-磷酸,（反應(yīng)不可逆）,糖原磷酸化酶：催化-1,4-糖苷鍵斷裂，只作用與-1,4-糖苷鍵，因此只能分解糖原的直鏈,2. 葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成葡糖-6-磷酸,3. 葡糖-6-磷酸水解

6、生成葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中，而不存在于肌中。所以只有肝和腎可補(bǔ)充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能進(jìn)行糖酵解或有氧氧化。,肌糖原的分解,肌糖原分解的前兩步反應(yīng)與肝糖原分解過程相同，但是生成葡糖-6-磷酸之后，由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的葡糖-6-磷酸不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進(jìn)入酵解途徑進(jìn)一步代謝。 肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關(guān)。,糖原分解圖,糖 原 Gn+1,肌肉,肝臟,PART FOUR,4.糖原合成與分解的總結(jié),糖原的合成與分解總圖,注意：糖原分解不是糖原合成的逆反應(yīng)！,4.1糖原合成與分解受到嚴(yán)格調(diào)控,糖原的合成與分解是分

7、別通過兩條不同途徑進(jìn)行的。這種合成與分解循兩條不同途徑進(jìn)行的現(xiàn)象，是生物體內(nèi)的普遍規(guī)律。這樣才能進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)。 當(dāng)糖原合成途徑活躍時，分解途徑則被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。,這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：,它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。 它們都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。,4.1.1糖原磷酸化酶受化學(xué)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié),1. 磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式,糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),2. 糖原磷酸化酶受別構(gòu)調(diào)節(jié),葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。,磷酸化酶二種構(gòu)像緊密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前

8、述的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。,4.1.2糖原合酶受化學(xué)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié),1. 去磷酸化的糖原合酶是活性形式,糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),注：具體過程看教材P132圖6-14,2. 糖原合酶受別構(gòu)調(diào)節(jié),在糖原分解代謝時肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。 肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要為AMP、ATP及葡糖-6-磷酸。,糖原磷酸化酶合糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)特點(diǎn)：,兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反； 此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快； 調(diào)節(jié)有級聯(lián)放大作用，效率高； 受激素調(diào)節(jié)。,4.2糖原合成與分解的意義,對維持血糖濃度的相對恒定和肌肉組織對能量的需要起重要作用。,糖原合成與分解是通過兩

9、條不同的代謝途徑，這是生化物質(zhì)代謝的共同特點(diǎn)。,激素介導(dǎo)對糖原合成與分解的調(diào)節(jié)在生物體內(nèi)具有普遍的意義。,糖供能充足：合成糖原儲能 糖供能不足：糖原分解,PART FIVE,5.糖原積累癥,糖原積累癥是由先天性酶缺陷所致,糖原累積癥(glycogen storage diseases)是一類遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些器官組織中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類。,PART SIX,6.習(xí)題及病例,選擇題（共六道）,1.合成糖原時，葡萄糖基的直接供體是 A. CDPG B. UDPG C. 1-磷酸葡萄糖 D. GDPG E. 6-磷酸葡萄糖,【解析】

10、葡萄糖活化為鳥苷二磷酸葡萄糖（UDPG），“活性葡萄糖”UDPG提供葡萄糖基與糖原蛋白結(jié)合，形成糖基化的糖原蛋白，作為糖原合成的引物。,B,2.糖原分解所得到的初產(chǎn)物是： A. 葡萄糖 B. UDPG C. 1-磷酸葡萄糖 D. 6-磷酸葡萄糖 E. 1-磷酸葡萄糖及葡萄糖,E,解析：糖原分解第一步，有糖原磷酸化酶催化分解1個葡萄糖基，生成1-磷酸葡萄糖 第二步分支處在-1，6-葡萄糖苷酶作用下水解成游離葡萄糖,3. 參與葡萄糖合成糖原的核苷酸有哪些 A.GTP B.CTP C.ATP D.UTP E.TTP,C D,解析：葡萄糖在葡萄激酶作用下磷酸化成為葡糖-6-磷酸，后者在轉(zhuǎn)變成葡糖-1-

11、磷酸。這是為葡萄糖與糖原分子連接做準(zhǔn)備。葡糖-1-磷酸與UTP反應(yīng)生成尿苷二磷酸葡糖及焦磷酸。,4. 肌糖原不能直接補(bǔ)充血糖的原因是 A.缺乏葡萄糖6磷酸酶; B.缺乏磷酸化酶; C.缺乏脫支酶; D.缺乏己糖激酶;E.含肌糖原高,肝糖原低,A,解析：因?yàn)榧〖?xì)胞缺乏葡萄糖6磷酸酶，所以不能直接補(bǔ)充血糖,5. 糖原分子中1摩爾葡萄糖殘基轉(zhuǎn)變成2摩爾乳酸，可凈產(chǎn)生多少摩爾ATP？ A.1 B.2 C.3 D.4 E.5,C,解析：糖原在體內(nèi)磷酸解得到的產(chǎn)物為葡萄糖-1-磷酸，經(jīng)磷酸葡萄糖變位酶作用生成 葡萄糖-6-磷酸，它進(jìn)入酵解途徑先生成2摩爾丙酮酸、3摩爾ATP、2摩爾NADH+H+，2 摩爾

12、丙酮酸隨后在乳酸脫氫酶作用下還原成乳酸，使2摩爾NADH+H+轉(zhuǎn)化為NAD+,6.下列不能補(bǔ)充血糖的代謝過程是 A. 肝糖原分解 B. 肌糖原分解 C. 食物糖類的消化吸收 D. 糖異生作用 E. 腎小球的重吸收作用,B,肌糖原不能直接變成葡萄糖,必須先經(jīng)過分解生乳酸,乳酸通過血液循環(huán)到達(dá)肝臟,在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)變成肝糖原或葡萄糖,以便補(bǔ)充血糖或被組織利用. 糖原的分解,首先都要形成6-磷酸葡萄糖.6-磷酸葡萄糖的去向取決于它是在骨胳肌細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的,還是在肝細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的.若在骨胳肌細(xì)胞中,由肌糖原生產(chǎn)的6-磷酸葡萄糖將是入糖酵解途徑,在肝細(xì)胞中,由肝糖原產(chǎn)生的6-磷酸葡萄糖既可以進(jìn)入糖酵解途徑,也可以

13、被葡萄糖6-磷酸酶轉(zhuǎn)化為葡萄糖.為何肌細(xì)胞不能將6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)化葡萄糖呢?因?yàn)樵诩〖?xì)胞中沒有這種葡萄糖6-磷酸酶. 通過以上的分析：就可以得出葡萄糖與肝糖原可以互相轉(zhuǎn)變,而葡萄糖與肌糖原卻只能從葡萄糖變成肌糖原,從肌糖原卻不能直接變成葡萄糖的結(jié)論了.,病例：患者女，46歲。主訴：反復(fù)肝功能異常5月余。病史：患者近5月來無明顯誘因出現(xiàn)轉(zhuǎn)氨酶升高，谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)最高達(dá)298 uL，膽紅素正常，無鞏膜黃染，無惡心、嘔吐，無腹痛、腹瀉，曾在外院予以甘利欣等護(hù)肝降酶治療后，谷丙轉(zhuǎn)氨酶降為160 uL。否認(rèn)既往有“肝炎”病史。 體格檢查：T 368 ，神志清楚，查體合作，皮膚鞏膜無黃染，淺表淋巴結(jié)

14、無腫大。心肺無異常。腹平軟，無壓痛，肝脾肋下未捫及。脊柱、四肢、神經(jīng)系統(tǒng)均未發(fā)現(xiàn)異常。,輔助檢查： 肝功能：ALT 143.6 uL，AST 72.6 uL，TBIL17.0 mmolL；三大常規(guī)、EAA，ESR，BUN，Cr，CEA，AFP，PT，F(xiàn)YI，F(xiàn)T ，TSH，甘油三酯、膽固醇、血糖均正常；病毒全套( EB病毒-IgM、柯薩奇病毒-IgM、巨細(xì)胞病毒-IgM、單純皰疹病毒-IgM、呼吸道合胞病毒-IgM )、抗HAV-IgM、抗HCV-IgM、抗HEV-IgM、HBsAg、結(jié)核抗體、自身抗體(抗SMA、AMA-2、抗LC、ALKM抗體、類風(fēng)濕因子、抗核抗體、ENA抗體)均為陰性。B超示肝實(shí)質(zhì)彌漫性病變，脾厚；肝組織活檢光鏡提示肝臟較廣泛肝細(xì)胞水樣變性，未見漿細(xì)胞浸潤，免疫組化示HBsAg、HBcAg、HCV均陰性。電鏡示：肝細(xì)胞輕度水腫，胞漿內(nèi)可見大量散在分布的糖原顆粒貯積及囊泡形成，囊泡內(nèi)也可見許多糖原顆粒，脂滴不多，未見纖維化，部