糖异生及糖原合成PPT参考课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,糖异生和糖的合成,1,一、单糖的合成,P154,（一）糖异生概念：,主要指由非糖物质转变成,葡萄糖,或,糖原,的过程,（二）过程,2,糖异生主要途径和关键反应,糖原（或淀粉）,1-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸果糖,1,，,6-,二磷酸果糖,3,-,磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2,磷酸烯醇丙酮酸,2,丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖激酶,果糖二磷酸,(,酯,),酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,葡萄糖,6-,磷酸酶,6-,磷酸葡萄糖,2,草酰乙酸,PEP,羧激酶,3,糖异生途径关键反应之一,+,H,2,O,+,Pi,葡萄糖6-,磷酸酶,P,6-,磷酸葡萄糖,H,葡萄糖,4,糖异生途径关键反应之二,果糖二磷酸酶,-1,+,H,2,O,+,Pi,1,6-,二磷酸果糖,P,P,O,H,2,CO,H,2,CO,HO,OH,H,OH,H,H,H,H,2,CO,OH,6-,磷酸果糖,P,O,H,2,CO,HO,OH,H,H,H,5,糖异生途径关键反应之三,PEP,羧激酶,ATP,+H,2,O ADP+Pi,丙酮酸羧化酶,P,磷酸烯醇丙酮酸（,PEP,）,GTP,GDP,丙酮酸,草酰乙酸,CO,2,CO,2,6,苹果酸,/,天冬氨酸,苹果酸,/,天冬氨酸,草酰乙酸,PEP,丙酮酸,丙酮酸,胞液,线粒体,乙酰,CoA,G,PEP,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,7,糖酵解和葡萄糖异生的关系,A,B,C,1,C,2,A G-6-P,磷酸酯酶,B F-1.6-P,磷酸酯酶,C,1,丙酮酸羧化酶,C,2,PEP,羧激酶,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖,丙酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸,磷酸二羟丙酮,3-P-,甘油醛,-,酮戊二酸,乳酸,谷氨酸,丙氨酸,TCA,循环,乙酰,CoA,PEP,G-6-P,F-6-P,F-1.6-P,丙酮酸,草酰乙酸,谷氨酸,-,酮戊二酸,天冬氨酸,3-P-,甘油,甘油,苹果酸,苹果酸,8,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖代谢和 糖异生的关系,（,PEP,）,丙氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,（转氨基作用）,9,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：,AMP,、,2.6-,二磷酸果糖、,ADP,10,二、糖异生的调节,AMP,F-2,6-BP,-,ATP,+,果糖双磷酸酶,-1,fructose biphosphatase-1,11,乙酰,CoA,+,丙酮酸羧化酶,pyruvate carboxylase,12,三、糖异生的原料,1,生糖氨基酸,：,Ala,Cys,Gly,Ser,Thr,Trp,丙酮酸,Pro,，,His,，,Gln,，,Arg Glu,-,酮戊二酸,Ile,，Met,，,Ser,，,Thr,，,Val,琥珀酰,CoA,Phe,，,Tyr,延胡索酸,Asn,，,Asp,草酰乙酸,13,2,甘油,：,甘油三酯 甘油,-,磷酸甘油 磷酸二羟丙酮。,3,乳酸,：,乳酸丙酮酸。,14,四、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。,2,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利用，这一循环过程就称为,乳酸循环（,Cori,循环）,。,15,部位：,肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中,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,二、糖原合成,16,2,缩合：,在关键酶,糖原合酶,的催化下，以原有糖原分子为引物，添加新的葡萄糖单位。,糖原合酶,*,UDPG+(G),n,(G),n+1,+UDP,17,糖原合酶的作用机制,18,3,分支：,当直链长度达,12,个葡萄糖残基以上时，在,分支酶,(branching enzyme),的催化下，将距末端,6,7,个葡萄糖残基组成的寡糖链由,-1,4-,糖苷键,转变为,-1,6-,糖苷键,，使糖原出现分支。,19,分 支 酶,(branching enzyme,),-1,4-,糖苷键,20,糖原的合成与分解代谢,G-6-P,G,己糖,(,葡萄糖,),激酶,磷酸葡萄糖变位酶,G-1-P,UDPG,焦磷酸化酶,UTP,UDPG,PPi,糖原合酶,G,n+1,UDP,G,n,葡萄糖,-6-,磷酸酶（肝）,糖原磷酸化酶,Pi,G,n,21,A,T,P,葡萄糖激酶,Mg,2,+,葡萄糖,(glucose),6-,磷酸葡萄糖,(glucose-6-phosphate),葡萄糖,+,ATP,6-,磷酸葡萄糖,+,ADP,（,1,）,葡萄糖,磷酸化生成,6-,磷酸葡萄糖,A,D,P,22,6-,磷酸葡萄糖,1-,磷酸葡萄糖,1-,磷酸葡萄糖,(glucose-1-phosphate),磷酸葡萄糖变位酶,6-,磷酸葡萄糖,glucose-6-phosphate),（,2,）,6-,磷酸葡萄糖,转变为,1-,磷酸葡萄糖,23,1-,磷酸葡萄糖,(glucose-1-phosphate),UTP,尿苷二磷酸葡萄糖,(,UDPG,),(uridine diposphate glucose),PPi,UDPG,焦磷酸化酶,UTP+1-,磷酸葡萄糖,UDPG+PPi,H,2,O,2Pi,（,3,）尿苷二磷酸葡萄糖,的生成,尿苷,24,尿苷二磷酸葡萄糖,(UDPG),糖原引物,(Gn,),(glycogen primer),糖原合酶,糖原,(G,n+1,),(glycogen,),UDP,（,4,）,UDPG,中的葡萄糖连接到糖原引物上,尿苷,25,(5),分支酶,催化糖原不断形成,新分支链,糖原引物,糖原合酶,分枝酶,糖原合成的限速酶,1218G,26,肝糖原与肌糖原比较,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,12-18,h,剧烈运动后,27,（二）糖原合成的特点：,必须以,原有糖原分子作为引物,；,合成反应在糖原的,非还原端,进行,；,合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需,消耗,2,个高能磷酸键,（,2,分子,ATP,）关键酶是,糖原合酶,(glycogen synthase),，为一,共价修饰,酶；,需,UTP,参与（以,UDP,为载体）。,28,二、糖原的分解代谢,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。,磷酸解：由,糖原磷酸化酶,(glycogen phosphorylase),催化对,-1,4-,糖苷键磷酸解，生成,G-1-P,。,糖原磷酸化酶,*,(G),n,+Pi,(G),n-1,+G-1-P,（一）反应过程：,29,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，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。,脱枝：由1,6-,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。,-1,6-,葡萄糖苷酶,(G),n,+H,2,O,(G),n-1,+G,30,脱枝酶,(debranching enzyme),磷 酸 化 酶,-1,6,糖苷,酶活性,转移酶活性,31,2,异构：,磷酸葡萄糖变位酶,G-1-P,G-6-P,3,脱磷酸：,由,葡萄糖,-6-,磷酸酶,(glucose-6-phosphatase),催化，生成自由葡萄糖。该酶只存在于,肝,及,肾,中。,葡萄糖,-6-,磷酸酶,G-6-P+H,2,O,G+Pi,32,（二）糖原分解的特点：,水解反应在糖原的,非还原端,进行；,是一,非耗能,过程；,关键酶是,糖原磷酸化酶,(glycogen phosphory-lase),，为一共价修饰酶，其辅酶是,磷酸吡哆醛,。,33,三、糖原合成与分解的调节,激素（胰高血糖素、肾上腺素等）,+,受体,腺苷环化酶,（无活性）,腺苷环化酶（有活性）,ATP,cAMP,PKA,(,无活性,),PKA,(,有活性,),磷酸化酶,b,激酶,磷酸化酶,b,激酶,-P,Pi,磷蛋白磷酸酶,-1,Pi,Pi,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶抑制剂,-P,糖原合酶,糖原合酶,-P,磷酸化酶,b,磷酸化酶,a-P,34,四、糖原合成与分解的生理意义,1,贮存能量,。,2,调节血糖浓度,3,利用乳酸,：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。这就是肝糖原合成的,三碳途径,或,间接途径,。,35,36,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,37,糖酵解过程的调节酶：,酶 的 名 称,已糖激酶,葡萄糖激酶,(,肝,),磷酸果糖激酶,-1,丙酮酸激酶,变构激活剂,Mg,2+,Mn,2+,Mg,2+,Mn,2+,Mg,2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P,Mg,2+,K,+,F-1,6-2P,变构抑制剂,G-6-P,-,ATP,，,H,+,柠檬酸，,长链脂肪酸,ATP,38,已糖激酶的分型,型,型,中文名称,已糖激酶,(,HK,),葡萄糖激酶,(,GK,),存在范围,在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺,广泛存在,细胞存在,与葡萄糖亲和力,高 低,Km:0.01mmol/L,Km:10,100mmol/L,产物反馈抑制,有,无,激素调控,受激素调控,葡萄糖激酶,/,已糖激酶,39,变构抑制剂,ATP,NADH,ATP,、,NADH,、,琥珀酰,CoA,三羧酸循环的调节酶及其调节,酶 的 名 称,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,-,酮戊二酸脱氢酶系,变构激活剂,ADP,、,AMP,40,P,丙酮酸氧化和三羧酸循环的调节,琥珀酰,CoA,草酰乙酸,苹果酸,琥珀酸,-,酮,戊二酸,异柠檬酸,柠檬酸,延胡索酸,乙酰辅酶A,丙酮酸,乙酰,CoA,、NADH、,ATP,ATP,NADH,琥珀酰,CoA,、,NADH、,ATP,41,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：,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,42,2.,丙酮酸与,PEP,：,丙酮酸羧化酶 激活剂：乙酰辅酶,A,抑制剂：,ADP,丙酮酸激酶：激活剂：,ADP AMP,抑制剂：,ATP NADH,丙氨酸,43,七、乙醛酸循环,1,乙醛酸循环的,生化历程,3,、乙醛酸循环的生理意义,植物种子萌发的脂肪转化为糖,2,、,乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系,44,CoASH,柠檬酸合成酶,顺乌头酸酶,乙醛酸循环反应历程,NAD,+,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,O,CH,3,-CSCoA,CoASH,O,CH,3,-CSCoA,COO,-,CH2,CH2,COO,-,琥珀酸,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,O,O,H-C-C OH,乙醛酸,NAD,+,草酰乙酸,45,O,CH,3,-C-SCoA,CoASH,乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的 比较,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰,CoA,草酰乙酸,OO,H-C-C OH,乙醛酸,O,CH,3,-C-SCoA,苹果酸,延胡索酸,46,乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系,草酰乙酸,糖异生途径,+2CoASH+NADH+H,+,COO,-,CH2,CH2,COO,-,琥珀酸,O,CH,3,-CSCoA,+NAD,+,2,47,激素对肝糖原合成与分解的调控,意义,：,由于,酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。,肾上腺素或胰高血糖素,1,、腺苷酸环化酶（无活性）,腺苷酸环化酶（活性）,2,、,ATP,cAMP,R,、,cAMP,3,、蛋白激酶（无活性）,蛋白激酶（活性）,4,、磷酸化酶激酶（无活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5,、磷酸化酶,b,（无活性）,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,肾上腺素或胰高血糖素,1,3,2,10,2,10,4,10,6,10,8,葡萄糖,ATP ADP,ATP ADP,4,5,6,48,三、糖代谢概况,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,有氧,无氧,H,2,O,及,CO,2,乳酸,糖异生途径,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,核糖,+,NADPH+H,+,磷酸戊糖途径,淀粉,消化与吸收,49,