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1、糖原的合成与分解,目录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,糖原合成与分解的总结,糖原积累症,习题及病例,PART ONE,1.糖原概述,1.糖 原 (glycogen)是以葡萄糖为基本单位聚合而成的多糖（葡萄糖的多聚体）,。,1.1糖原的定义,2.动物体内糖的储存形式之一,3.机体能迅速动用的能量储备。,1.2糖原结构特点,非还原端,还原端,形 状：树枝状,分子量：1001000万,还原端：一个,非还原端：多个,直链-1,4-糖苷键,分支-1,6-糖苷键（约10个葡萄糖
2、单元处形成分枝）分支增加，溶解度增加。注意：每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其被酶分解。,1.3糖原储存器官,肝糖原 肌糖原贮 量 90-100g 200-500g 5% 1-2%合成原料 单糖/非糖物质 葡萄糖分解产物 葡萄糖 乳 酸功 能 维持血糖浓度 满足剧烈运动时 的相对恒定 肌肉对能量的需要消 耗 餐后12-18h 剧烈运动后,肝糖原与肌糖原比较,PAR TWO,2.糖原合成,部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆,定义：由单糖合成糖原的过程称为糖原的合成(glycogenesis)。,单糖:葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等,2.1糖原合成概括,8,2.2糖原合
3、成过程,（一）葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖,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-磷酸转变成葡萄糖-1-磷酸,此反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高的能量。,3.葡糖-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖,UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。,（二）尿苷二磷酸葡萄糖连接形成直链和支链,4.UDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上,糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(pr
4、imer)， 作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。,4.-1,4-糖苷键式结合,5.分支酶催化糖原不断形成新分支链,(branching enzyme),分支酶,-1,6-糖苷键,消耗能量 需要引物 非还原端糖基供体： 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）,糖原合成图:,14,糖原合成的特点：,1.需糖原引物：原有的细胞内的较小糖原分子,4. 耗能：UDPG-葡萄糖供体（消耗2个高能磷酸键） （每增加一个葡萄糖单位，消耗1ATP，1UTP）,2.调节酶糖原合成酶：催化-1，4-糖苷键（直链）合成（胰岛素激活）,3.分支作用糖原分支酶
5、：催化-1，6-糖苷键（分支）合成,15,PART THREE,3.糖原分解,2.部位：肝脏,3.产物：葡萄糖,1.糖原分解：指糖原分解为葡萄糖的过程。,3.1糖原概述,亚细胞定位：胞 浆,17,3.2糖原分解过程,1.糖原磷酸化酶分解-1,4-糖苷键,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,（反应不可逆）,糖原磷酸化酶：催化-1,4-糖苷键断裂，只作用与-1,4-糖苷键，因此只能分解糖原的直链,18,2. 葡糖-1-磷酸转变成葡糖-6-磷酸,19,3. 葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、
6、肾中，而不存在于肌中。所以只有肝和肾可补充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。,20,肌糖原的分解,肌糖原分解的前两步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成葡糖-6-磷酸之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的葡糖-6-磷酸不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。,21,糖原分解图,糖 原 Gn+1,肌肉,肝脏,22,PART FOUR,4.糖原合成与分解的总结,糖原的合成与分解总图,注意：糖原分解不是糖原合成的逆反应！,24,4.1糖原合成与分解受到严格调控,糖原的合成与分解是分别通过两条不同途径进
7、行的。这种合成与分解循两条不同途径进行的现象，是生物体内的普遍规律。这样才能进行精细的调节。当糖原合成途径活跃时，分解途径则被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。,25,这两种关键酶的重要特点：,它们的快速调节有共价修饰和别构调节二种方式。它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。,26,4.1.1糖原磷酸化酶受化学修饰和别构调节,1. 磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式,糖原磷酸化酶的共价修饰调节,27,2. 糖原磷酸化酶受别构调节,葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。,磷酸化酶二种构像紧密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共
8、价修饰调节。,28,4.1.2糖原合酶受化学修饰和别构调节,1. 去磷酸化的糖原合酶是活性形式,糖原合酶的共价修饰调节,注：具体过程看教材P132图6-14,29,2. 糖原合酶受别构调节,在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而肌肉主要受肾上腺素调节。 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及葡糖-6-磷酸。,30,糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：,两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；此调节为酶促反应，调节速度快；调节有级联放大作用，效率高；受激素调节。,31,4.2糖原合成与分解的意义,对维持血糖浓度的相对恒定和肌肉组织对能量的需要起重要作用。,糖原合成与
9、分解是通过两条不同的代谢途径，这是生化物质代谢的共同特点。,激素介导对糖原合成与分解的调节在生物体内具有普遍的意义。,糖供能充足：合成糖原储能 糖供能不足：糖原分解,32,PART FIVE,5.糖原积累症,糖原积累症是由先天性酶缺陷所致,糖原累积症(glycogen storage diseases)是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。,PART SIX,6.习题及病例,选择题（共六道）,1.合成糖原时，葡萄糖基的直接供体是A. CDPGB. UDPGC. 1-磷酸葡萄糖D. GDPGE. 6-磷酸葡萄糖,【
10、解析】葡萄糖活化为鸟苷二磷酸葡萄糖（UDPG），“活性葡萄糖”UDPG提供葡萄糖基与糖原蛋白结合，形成糖基化的糖原蛋白，作为糖原合成的引物。,B,2.糖原分解所得到的初产物是：A. 葡萄糖B. UDPGC. 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个葡萄糖基，生成1-磷酸葡萄糖第二步分支处在-1，6-葡萄糖苷酶作用下水解成游离葡萄糖,3. 参与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为葡糖-6-磷酸，后者在转变成葡糖-1-磷酸。这
11、是为葡萄糖与糖原分子连接做准备。葡糖-1-磷酸与UTP反应生成尿苷二磷酸葡糖及焦磷酸。,4. 肌糖原不能直接补充血糖的原因是A.缺乏葡萄糖6磷酸酶;B.缺乏磷酸化酶;C.缺乏脱支酶; D.缺乏己糖激酶;E.含肌糖原高,肝糖原低,A,解析：因为肌细胞缺乏葡萄糖6磷酸酶，所以不能直接补充血糖,5. 糖原分子中1摩尔葡萄糖残基转变成2摩尔乳酸，可净产生多少摩尔ATP？A.1 B.2 C.3 D.4 E.5,C,解析：糖原在体内磷酸解得到的产物为葡萄糖-1-磷酸，经磷酸葡萄糖变位酶作用生成 葡萄糖-6-磷酸，它进入酵解途径先生成2摩尔丙酮酸、3摩尔ATP、2摩尔NADH+H+，2 摩尔丙酮酸随后在乳酸
12、脱氢酶作用下还原成乳酸，使2摩尔NADH+H+转化为NAD+,6.下列不能补充血糖的代谢过程是A. 肝糖原分解B. 肌糖原分解C. 食物糖类的消化吸收D. 糖异生作用E. 肾小球的重吸收作用,B,肌糖原不能直接变成葡萄糖,必须先经过分解生乳酸,乳酸通过血液循环到达肝脏,在肝脏内转变成肝糖原或葡萄糖,以便补充血糖或被组织利用.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决于它是在骨胳肌细胞内产生的,还是在肝细胞内产生的.若在骨胳肌细胞中,由肌糖原生产的6-磷酸葡萄糖将是入糖酵解途径,在肝细胞中,由肝糖原产生的6-磷酸葡萄糖既可以进入糖酵解途径,也可以被葡萄糖6-磷酸酶转化为葡萄
13、糖.为何肌细胞不能将6-磷酸葡萄糖转化葡萄糖呢?因为在肌细胞中没有这种葡萄糖6-磷酸酶.通过以上的分析：就可以得出葡萄糖与肝糖原可以互相转变,而葡萄糖与肌糖原却只能从葡萄糖变成肌糖原,从肌糖原却不能直接变成葡萄糖的结论了.,病例：患者女，46岁。主诉：反复肝功能异常5月余。病史：患者近5月来无明显诱因出现转氨酶升高，谷丙转氨酶(ALT)最高达298 uL，胆红素正常，无巩膜黄染，无恶心、呕吐，无腹痛、腹泻，曾在外院予以甘利欣等护肝降酶治疗后，谷丙转氨酶降为160 uL。否认既往有“肝炎”病史。体格检查：T 368 ，神志清楚，查体合作，皮肤巩膜无黄染，浅表淋巴结无肿大。心肺无异常。腹平软，无压
14、痛，肝脾肋下未扪及。脊柱、四肢、神经系统均未发现异常。,辅助检查：肝功能：ALT 143.6 uL，AST 72.6 uL，TBIL17.0 mmolL；三大常规、EAA，ESR，BUN，Cr，CEA，AFP，PT，FYI，FT ，TSH，甘油三酯、胆固醇、血糖均正常；病毒全套( EB病毒-IgM、柯萨奇病毒-IgM、巨细胞病毒-IgM、单纯疱疹病毒-IgM、呼吸道合胞病毒-IgM )、抗HAV-IgM、抗HCV-IgM、抗HEV-IgM、HBsAg、结核抗体、自身抗体(抗SMA、AMA-2、抗LC、ALKM抗体、类风湿因子、抗核抗体、ENA抗体)均为阴性。B超示肝实质弥漫性病变，脾厚；肝组织
15、活检光镜提示肝脏较广泛肝细胞水样变性，未见浆细胞浸润，免疫组化示HBsAg、HBcAg、HCV均阴性。电镜示：肝细胞轻度水肿，胞浆内可见大量散在分布的糖原颗粒贮积及囊泡形成，囊泡内也可见许多糖原颗粒，脂滴不多，未见纤维化，部分肝细胞膜面有轻度增厚。,课后思考题：,归纳葡糖-6-磷酸在糖代谢中的来源与去路，并分析不同生理情况下如何选择不同的代谢途径。百米短跑时，骨骼肌收缩产生大量乳酸，试述该乳酸的主要代谢去向。不同组织中的乳酸代谢具有不同特点，这取决于什么生化机制？营养不良的人饮酒，或者剧烈运动后饮酒，常出现低血糖。试分析酒精干预了体内糖代谢的哪些环节？列举几种临床上治疗糖尿病的药物，想一想它们为什么有降低血糖的作用？,THANK YOU FOR WATCHING,
