糖原的分解合成代谢.pptx

糖原分解合成代糖原分解合成代谢谢糖原的分解合成代谢第1页糖糖 原原(glycogen)是动物体内糖储存形式之是动物体内糖储存形式之一，是机体能快速动用能量贮备。一，是机体能快速动用能量贮备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平糖原定义：糖原定义：糖原储存主要器官及其生理意义：糖原储存主要器官及其生理意义：糖原的分解合成代谢第2页1.葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-糖苷键糖苷键形成长链。形成长链。2.约约10个葡萄糖单元处形成份个葡萄糖单元处形成份枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖糖苷键连接，分支增加，溶解苷键连接，分支增加，溶解度增加。度增加。3.每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端端.非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。糖原结构特点及其意义：糖原结构特点及其意义：糖原的分解合成代谢第3页一、糖原合成代谢主要在肝一、糖原合成代谢主要在肝和肌组织中进行和肌组织中进行n合成部位：合成部位：糖原合成糖原合成(glycogenesis)指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原成糖原过程。程。组织定位：主要在肝定位：主要在肝脏、肌肉、肌肉细胞定位：胞胞定位：胞浆糖原的分解合成代谢第4页1.1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸ATP ADP己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）n糖原合成路径：糖原合成路径：糖原的分解合成代谢第5页葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸2.2.葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸转变成葡萄糖磷酸转变成葡萄糖-1-1-磷酸磷酸糖原的分解合成代谢第6页UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充，在体内充作葡萄糖供体。作葡萄糖供体。3.3.葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖+UTP尿苷尿苷 PPPPPiUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶2Pi+能量能量葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)糖原的分解合成代谢第7页糖原糖原n+UDPG糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4.-1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合糖原的分解合成代谢第8页糖原糖原n 为原有细胞内较小糖原分子，称为为原有细胞内较小糖原分子，称为糖原引物糖原引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄糖基接上葡萄糖基接收体。收体。糖原糖原n+UDPG糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)糖原的分解合成代谢第9页.糖原分枝形成糖原分枝形成 分支酶分支酶(branching enzyme)-1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键糖原的分解合成代谢第10页最最近近人人们们在在糖糖原原分分子子关关键键发发觉觉了了一一个个名名为为glycogenin蛋蛋白白质质。Glycogenin可可对对其其本本身身进进行行共共价价修修饰饰，将将UDP-葡葡萄萄糖糖分分子子C1结结合合到到其其酶酶分分子子酪酪氨氨酸酸残残基基上上，从从而而使使它它糖糖基基化化。这这个个结结合合上上去去葡葡萄糖分子即成为糖原合成时引物。萄糖分子即成为糖原合成时引物。糖原合成过程中作为引物第一个糖原分子从糖原合成过程中作为引物第一个糖原分子从何而来？何而来？糖原的分解合成代谢第11页糖原的分解合成代谢第12页二、肝糖原分解产物二、肝糖原分解产物葡萄葡萄糖可补充血糖糖可补充血糖n亚细胞定位：亚细胞定位：胞浆胞浆n肝糖元分解过程：肝糖元分解过程：糖原糖原n+1n+1糖原糖原n n+1-+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase)1.1.糖原磷酸解糖原磷酸解糖原分解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖过程。解成为葡萄糖过程。糖原的分解合成代谢第13页2.2.脱枝酶作用脱枝酶作用转移葡萄糖残基移葡萄糖残基水解水解-1,6-糖苷糖苷键脱枝酶脱枝酶 (debranching enzyme)磷酸化酶磷酸化酶转移酶活性转移酶活性 -1,6糖糖苷酶活性苷酶活性在在几几个个酶酶共共同同作作用用下下，最最终终产产物物中中约约85%为为1-磷酸葡萄糖，磷酸葡萄糖，15%为游离葡萄糖。为游离葡萄糖。糖原的分解合成代谢第14页葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位位酶3.葡萄糖葡萄糖-1-磷酸转变成葡萄糖磷酸转变成葡萄糖-6-磷酸磷酸4.葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 水解生成葡萄糖水解生成葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸酶（肝，（肝，肾）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸酶酶只只存存在在于于肝肝、肾肾中中，而而不不存存在在于于肌肌中中。所所以以只只有有肝肝和和肾肾可可补补充充血血糖糖；而而肌肌糖糖原原不不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。糖原的分解合成代谢第15页肌糖原分解肌糖原分解肌糖原分解前三步反应与肝糖原分解过程相同，肌糖原分解前三步反应与肝糖原分解过程相同，不过生成不过生成6-磷酸葡萄糖之后，因为肌肉组织中磷酸葡萄糖之后，因为肌肉组织中不存在葡萄糖不存在葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成，所以生成6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解路径深入代谢。只能进入酵解路径深入代谢。肌糖原分解与合成与肌糖原分解与合成与乳酸循环乳酸循环相关。相关。糖原的分解合成代谢第16页nG-6-P代谢去路：代谢去路：G（补充血糖）（补充血糖）G-6-PF-6-P（进入酵解路径）（进入酵解路径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖路径）（进入磷酸戊糖路径）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸路径）（进入葡萄糖醛酸路径）小结小结n反应部位：反应部位：胞浆胞浆 糖原的分解合成代谢第17页n糖原合成与分解总图糖原合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n 糖原的分解合成代谢第18页糖糖原原合合成成与与分分解解是是分分别别经经过过两两条条不不一一样样路路径径进进行行。这这种种合合成成与与分分解解循循两两条条不不一一样样路路径径进进行行现现象象，是是生生物物体体内内普普遍遍规规律律。这这么么才才能能进进行精细调整。行精细调整。当当糖糖原原合合成成路路径径活活跃跃时时，分分解解路路径径则则被被抑抑制制，才能有效地合成糖原；反之亦然。才能有效地合成糖原；反之亦然。三、糖原合成与分解受到彼此相反调三、糖原合成与分解受到彼此相反调整整糖原的分解合成代谢第19页关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶它们快速调整有它们快速调整有共价修饰共价修饰和和变构调整变构调整二种二种方式。方式。它们都以活性、无（低）活性二种形式存它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可经过磷酸化和去磷酸在，二种形式之间可经过磷酸化和去磷酸化而相互转变。化而相互转变。n这两种关键酶主要特点：这两种关键酶主要特点：糖原的分解合成代谢第20页（一）糖原磷酸化酶是糖原分解关键酶（一）糖原磷酸化酶是糖原分解关键酶n糖原磷酸化酶共价修饰调整糖原磷酸化酶共价修饰调整磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化酶磷酸化酶b（活性低）（活性低）磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-磷酸化酶磷酸化酶a-（活性高）（活性高）糖原的分解合成代谢第21页（二）糖原合酶是糖原合成关键酶（二）糖原合酶是糖原合成关键酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶-n糖原合酶共价修饰调整糖原合酶共价修饰调整糖原的分解合成代谢第22页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）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ATPcAMP PKA(无活性无活性)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性)磷酸化酶磷酸化酶b磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-PPi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1PiPi 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磷蛋白磷酸酶抑制剂-P磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）（有活性）糖原的分解合成代谢第23页两种酶磷酸化或去磷酸化后活性改变相反；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性改变相反；此调整为酶促反应，调整速度快；此调整为酶促反应，调整速度快；调整有调整有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高；受激素调整。受激素调整。n糖原磷酸化酶合糖原合酶共价修饰调整特点：糖原磷酸化酶合糖原合酶共价修饰调整特点：糖原的分解合成代谢第24页n肌肉内糖原代谢二个关键酶调整与肝糖原不一样：肌肉内糖原代谢二个关键酶调整与肝糖原不一样：在在糖原分解代谢时肝主要受糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素调整，而调整，而肌肉主要受肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调整。调整。肌肉内糖原合酶及磷酸化酶变构效应物主要为肌肉内糖原合酶及磷酸化酶变构效应物主要为AMP、ATP及及6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原的分解合成代谢第25页调整小结调整小结:双向调控：双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行对合成酶系与分解酶系分别进行调整，如加强合成则减弱分解，或反之。调整，如加强合成则减弱分解，或反之。双重调整：双重调整：别构调整和共价修饰调整。别构调整和共价修饰调整。肝糖原和肌糖原代谢调整各有特点：如分解肝糖原和肌糖原代谢调整各有特点：如分解肝糖原激素主要为胰高血糖素，分解肌糖原肝糖原激素主要为胰高血糖素，分解肌糖原激素主要为肾上腺素。激素主要为肾上腺素。关键酶调整上存在关键酶调整上存在级联效应级联效应。关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活性二种形式存存在，二种形式之间可经过在，二种形式之间可经过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变。而相互转变。糖原的分解合成代谢第26页 糖原积累症糖原积累症是由先天性酶缺点所致是由先天性酶缺点所致糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一是一类遗传性代谢病，其特点为体内一些器官组织类遗传性代谢病，其特点为体内一些器官组织中有大量糖原堆积。引发糖原累积症原因是患中有大量糖原堆积。引发糖原累积症原因是患者先天性缺乏与糖原代谢相关酶类。者先天性缺乏与糖原代谢相关酶类。糖原的分解合成代谢第27页型别型别缺点酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖-6-磷酸酶缺点肝、肾肝、肾正常正常溶酶体溶酶体14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶全部组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短分支酶缺失分支酶缺失全部组织分支少，外周糖链尤其长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正常肝磷酸化酶缺点肝肝正常正常肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺点肌肉、红肌肉、红细胞细胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺点脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型糖原的分解合成代谢第28页血糖及其血糖及其调整整The Definition,Level and Regulation of Blood Glucose糖原的分解合成代谢第29页血糖，血糖，指血液中葡萄糖。指血液中葡萄糖。血糖水平，血糖水平，即血糖浓度。即血糖浓度。n血糖及血糖水平概念：血糖及血糖水平概念：正常血糖浓度正常血糖浓度：3.896.11mmol/L糖原的分解合成代谢第30页n血糖水平恒定生理意义：血糖水平恒定生理意义：确保主要组织器官能量供给，尤其是一些确保主要组织器官能量供给，尤其是一些依赖葡萄糖供能组织器官。依赖葡萄糖供能组织器官。脑组织脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；葡萄糖供能；红细胞红细胞没有线粒体，完全经过糖酵解获能；没有线粒体，完全经过糖酵解获能；骨髓及神经组织骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。供能。糖原的分解合成代谢第31页血血糖糖食物糖食物糖消化，消化，吸收吸收肝糖原肝糖原分解分解非糖物质非糖物质糖异生糖异生氧化氧化分解分解CO2+H2O糖原合成糖原合成 肝（肌）糖原肝（肌）糖原磷酸戊糖路径等磷酸戊糖路径等其它糖其它糖脂类、氨基酸合成代谢脂类、氨基酸合成代谢脂肪、氨基酸脂肪、氨基酸一、血糖起源和去路是相对平衡一、血糖起源和去路是相对平衡糖原的分解合成代谢第32页二、血糖水平平衡主要是受到激素调整二、血糖水平平衡主要是受到激素调整血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调结果，也是肝、肌、脂肪组织等各器官协调结果，也是肝、肌、脂肪组织等各器官组织代谢协调结果。组织代谢协调结果。机体各种代谢以及各器官之间能这么准确协机体各种代谢以及各器官之间能这么准确协调，以适应能量、燃料供求改变，主要依靠调，以适应能量、燃料供求改变，主要依靠激素调整。激素调整。酶水平调整是最基本调整方式和基础。酶水平调整是最基本调整方式和基础。糖原的分解合成代谢第33页主要调主要调整激素整激素降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：升高血糖：胰高血糖素胰高血糖素(glucagon)糖皮质激素糖皮质激素肾上腺素肾上腺素糖原的分解合成代谢第34页胰岛素胰岛素(Insulin)是体内唯一降低血糖激素，也是是体内唯一降低血糖激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成激素。唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成激素。胰岛素分泌受血糖控制，血糖升高马上引发胰胰岛素分泌受血糖控制，血糖升高马上引发胰岛素分泌；血糖降低，分泌即降低。岛素分泌；血糖降低，分泌即降低。（一）胰岛素是体内唯一降低血糖激素（一）胰岛素是体内唯一降低血糖激素糖原的分解合成代谢第35页促促进进肌肌、脂脂肪肪组组织织等等细细胞胞膜膜葡葡萄萄糖糖载载体体将将葡葡萄萄糖糖转转运运入细胞。入细胞。经经过过增增强强磷磷酸酸二二酯酯酶酶活活性性，降降低低cAMP水水平平，从从而而使使糖糖原原合合酶酶活活性性增增强强、磷磷酸酸化化酶酶活活性性降降低低，加加速速糖糖原原合合成成、抑制糖原分解。抑制糖原分解。经经过过激激活活丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶磷磷酸酸酶酶而而使使丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶激激活活，加速丙酮酸氧化为乙酰加速丙酮酸氧化为乙酰CoA，从而加紧糖有氧氧化。，从而加紧糖有氧氧化。抑抑制制肝肝内内糖糖异异生生。这这是是经经过过抑抑制制磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸羧羧激激酶酶合合成成以以及及促促进进氨氨基基酸酸进进入入肌肌组组织织并并合合成成蛋蛋白白质质，降低肝糖异生原料。降低肝糖异生原料。经经过过抑抑制制脂脂肪肪组组织织内内激激素素敏敏感感性性脂脂肪肪酶酶，可可减减缓缓脂脂肪肪动员速率。动员速率。胰岛素作用机制胰岛素作用机制:糖原的分解合成代谢第36页（二）机体在不一样状态下有对应升高血糖（二）机体在不一样状态下有对应升高血糖激素激素糖原的分解合成代谢第37页正常人体内存在一套精细调整糖代谢机制，正常人体内存在一套精细调整糖代谢机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大波动和连续升高。现大波动和连续升高。人体对摄入葡萄糖含有很大耐受能力现象人体对摄入葡萄糖含有很大耐受能力现象称为称为葡萄糖耐量葡萄糖耐量(glucose tolerence)。三、血糖水平异常及糖尿病是最常见糖三、血糖水平异常及糖尿病是最常见糖代谢紊乱代谢紊乱糖原的分解合成代谢第38页n临床上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱，常临床上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱，常见有以下两种类型：见有以下两种类型：低血糖低血糖(hypoglycemia)高血糖高血糖(hyperglycemia)糖原的分解合成代谢第39页（一）低血糖是指血糖浓度低于（一）低血糖是指血糖浓度低于3.0mmol/L低低血血糖糖影影响响脑脑正正常常功功效效，因因为为脑脑细细胞胞所所需需要要能能量量主主要要来来自自葡葡萄萄糖糖氧氧化化。当当血血糖糖水水平平过过低低时时，就就会会影影响响脑脑细细胞胞功功效效，从从而而出出现现头头晕晕、倦倦怠怠无无力力、心心悸悸等等，严严重重时时出出现现昏昏迷迷，称称为为低低血血糖糖休休克克。如如不不及及时时给给病病人人静静脉脉补补充充葡萄糖，可造成死亡。葡萄糖，可造成死亡。n低血糖危害：低血糖危害：糖原的分解合成代谢第40页胰胰性性(胰胰岛岛-细细胞胞机机能能亢亢进进、胰胰岛岛-细细胞胞机机能低下等能低下等)；肝性（肝癌、糖原累积病等）；肝性（肝癌、糖原累积病等）；内内分分泌泌异异常常（垂垂体体机机能能低低下下、肾肾上上腺腺皮皮质质机能低下等）；机能低下等）；肿瘤（胃癌等）；肿瘤（胃癌等）；饥饿或不能进食者等。饥饿或不能进食者等。n低血糖原因：低血糖原因：糖原的分解合成代谢第41页（二）高血糖是指空腹血糖高于（二）高血糖是指空腹血糖高于6.9mmol/L临临床床上上将将空空腹腹血血糖糖浓浓度度高高于于5.66.9mmol/L 称为高血糖称为高血糖(hyperglycemia)。当当血血糖糖浓浓度度超超出出了了肾肾小小管管重重吸吸收收能能力力(肾肾糖糖阈阈)，则可出现糖尿。，则可出现糖尿。连连续续性性高高血血糖糖和和糖糖尿尿，尤尤其其是是空空腹腹血血糖糖和和糖糖耐耐量量曲曲线线高高于于正正常常范范围围，主主要要见见于于糖糖尿尿病病(diabetes mellitus)。糖原的分解合成代谢第42页糖尿病；糖尿病；遗传性胰岛素受体缺点遗传性胰岛素受体缺点一一些些慢慢性性肾肾炎炎、肾肾病病综综合合症症等；等；生理性高血糖和糖尿。生理性高血糖和糖尿。n高血糖原因：高血糖原因：糖原的分解合成代谢第43页（三）糖尿病是最常见糖代谢紊乱疾病（三）糖尿病是最常见糖代谢紊乱疾病糖糖尿尿病病是是一一个个因因部部分分或或完完全全胰胰岛岛素素缺缺失失、或或细细胞胞胰胰岛岛素素受受体体降降低低、或或受受体体敏敏感感性性降降低低造造成成疾疾病病，它它是是除除了了肥肥胖胖症症之之外外人人类类最最常常见见内内分分泌紊乱性疾病。泌紊乱性疾病。糖原的分解合成代谢第44页型（胰岛素依赖型）型（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）n糖尿病可分为二型糖尿病可分为二型:糖原的分解合成代谢第45页糖合成代谢糖合成代谢1、葡糖糖合成（、葡糖糖合成（糖异生糖异生作用）作用）2、蔗糖蔗糖合成合成3、糖原糖原合成合成4、淀粉合成、淀粉合成糖原的分解合成代谢第46页（1 1）糖异生作用概念和）糖异生作用概念和场所场所（2 2）糖异生）糖异生路径路径（3 3）糖异生）糖异生前体前体（4 4）糖异生）糖异生意义意义（5 5）CoriCori循环循环（6 6）糖异生和糖酵解代谢糖异生和糖酵解代谢协调控制协调控制1 1、糖异生作用、糖异生作用糖原的分解合成代谢第47页（1 1）糖异生作用概念和场所）糖异生作用概念和场所 葡萄糖异生作用是指葡萄糖异生作用是指由非糖物质转变成由非糖物质转变成葡萄糖过程，葡萄糖过程，是葡糖糖合成方式之一。是葡糖糖合成方式之一。哺乳动物葡萄糖异生作用是在哺乳动物葡萄糖异生作用是在肝脏细胞肝脏细胞中进行，高等植物主要是发生在油料作物种中进行，高等植物主要是发生在油料作物种子萌发时，贮存脂肪向糖转变。子萌发时，贮存脂肪向糖转变。由异生葡萄糖合成糖原过程称为糖原异由异生葡萄糖合成糖原过程称为糖原异生作用。生作用。糖原的分解合成代谢第48页 糖糖异异生生路路径径：丙丙酮酮酸酸 葡葡萄萄糖糖，但但不不是是酵酵解路径简单逆转。解路径简单逆转。在在酵酵解解中中，己己糖糖激激酶酶，磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶和和丙丙酮酮酸酸激激酶酶所所催催化化反反应应是是不不可可逆逆。在在糖糖异异生生中中，这这三三步步反反应应由由不不一一样样酶酶催催化化，由由四四步步反反应应实实现现克克服服，其其余余7 7步步反应就是是酵解逆反应。反应就是是酵解逆反应。（2 2）糖异生作用路径）糖异生作用路径糖原的分解合成代谢第49页糖原的分解合成代谢第50页 糖异生路径：糖异生路径：丙酮酸丙酮酸 葡萄糖，葡萄糖，（2 2）糖异生作用路径）糖异生作用路径限速第一步限速第一步：丙酮酸丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸限速第二步限速第二步：果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸限速第三步限速第三步：葡糖糖葡糖糖-6-6-磷酸磷酸 葡糖糖葡糖糖糖原的分解合成代谢第51页限速第一步：丙酮酸限速第一步：丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸破解：丙酮酸破解：丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸羧化生成草酰乙酸丙酮酸羧化生成草酰乙酸在在丙丙酮酮酸酸羧羧化化酶酶催催化化下下，丙丙酮酮酸酸羧羧化化生生成成草草酰酰乙乙酸酸，反反应应消消耗耗一一分分子子ATPATP。丙丙酮酮酸酸羧羧化化酶酶以以生生物物素素为为辅辅基基，催催化化反应是不可逆反应，反应受乙酰反应是不可逆反应，反应受乙酰CoACoA别构抑制。别构抑制。糖原的分解合成代谢第52页草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸 草草酰酰乙乙酸酸经经磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸羧羧化化激激酶酶催催化化生生成成磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸。该该脱脱羧羧反反用用GTPGTP作作为为高高能能磷磷酰酰基基供供体体，在在体体内内是是不不可可逆逆，但但在在体体外外，分分离离磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙酮酸羧化激酶却能够催化该反应逆反应。丙酮酸羧化激酶却能够催化该反应逆反应。糖原的分解合成代谢第53页 注意：注意：丙酮酸羧化酶存在于线粒体中丙酮酸羧化酶存在于线粒体中丙酮酸丙酮酸进入线粒体后进入线粒体后生成草酰乙酸；生成草酰乙酸；在线粒体内在线粒体内草酰乙酸转变成苹果酸后草酰乙酸转变成苹果酸后转运到胞浆转运到胞浆细细胞胞浆浆中中苹苹果果酸酸又又被被苹苹果果酸酸脱脱氢氢酶酶再再氧氧化化成成草草酰酰乙酸，然后再转变成乙酸，然后再转变成PEPPEP。NADNAD+是氢受体。是氢受体。糖原的分解合成代谢第54页线粒体中线粒体中NADH+H+草酰乙酸-NAD+苹果酸 G0=-29.7kJ/mol 胞浆中胞浆中苹果酸+NAD+-草酰乙酸+NADH+H+G0=+29.7 kJ/mol糖原的分解合成代谢第55页果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸水解生结果糖二磷酸水解生结果糖-6-6-磷酸磷酸 酵酵解解过过程程中中F-6-PF-6-P生生成成F-1,6-2PF-1,6-2P反反应应是是不不可可逆逆反反应应。所所以以，糖糖异异生生路路径径使使用用F-1,6-2PF-1,6-2P酶酶催催化化F-1,6-2PF-1,6-2P水水解解生生成成F-6-PF-6-P，反反应应释释放放出出大大量量自自由由能能，反反应应也也是是不不可逆。可逆。限速第二步：果糖限速第二步：果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸糖原的分解合成代谢第56页葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸水解生成葡萄糖磷酸水解生成葡萄糖 F-6-PF-6-P沿沿酵酵解解逆逆反反应应异异构构化化生生成成G-6-PG-6-P，由由葡葡G-6-PG-6-P酶酶催催化化其其水水解解为为葡葡萄萄糖糖和和无无机机磷磷酸酸，该该水解反应不可逆。水解反应不可逆。限速第三步：葡糖糖限速第三步：葡糖糖-6-6-磷酸磷酸 葡糖糖葡糖糖糖原的分解合成代谢第57页糖原的分解合成代谢第58页 从从以以上上过过程程能能够够看看出出，糖糖异异生生是是个个需需能能过过程程，由由两两分分子子丙丙酮酮酸酸合合成成一一分分子子葡葡萄萄糖糖需需要要4 4分分子子ATPATP和和2 2 分子分子GTPGTP，同时还需要两分子，同时还需要两分子NADHNADH，糖异生总反应方程式为：糖异生总反应方程式为：2 2丙酮酸丙酮酸4 4ATPATP2 2GTPGTP2 2NADHNADH2 2H H+6 6H H2 2O O 葡萄糖葡萄糖4 4ADPADP2 2GDPGDP6 6P Pi i2 2NADNAD+糖原的分解合成代谢第59页 糖糖异异生生等等于于用用ATPGTPATPGTP各各2 2分分子子克克服服由由两两分分子子丙丙酮酮酸酸形形成成两两分分子子高高能能磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸能能障障，用用2 2分分子子ATPATP进行磷酸甘油激酶催化反应可逆反应。进行磷酸甘油激酶催化反应可逆反应。葡葡萄萄糖糖经经糖糖酵酵解解转转化化为为两两分分子子丙丙酮酮酸酸净净生生成成2 2分分子子ATPATP，而而由由两两分分子子丙丙酮酮酸酸经经糖糖异异生生路路径径合合成成一一分分子子葡葡萄萄糖糖却却消消耗耗了了6 6个个高高能能键键，也也就就是是说说，糖糖异异生生比比酵酵解净生成解净生成ATPATP多用了多用了4 4分子分子ATP-ATP-储存能量储存能量。糖原的分解合成代谢第60页（3 3）糖异生前体糖异生前体凡是能生成丙酮酸物质凡是能生成丙酮酸物质都能够变成葡萄糖都能够变成葡萄糖三三羧羧酸酸循循环环中中间间物物，柠柠檬檬酸酸，异异柠柠檬檬酸酸，-酮酮戊戊二二酸酸，琥琥珀珀酸酸，延延胡胡索索酸酸和和苹苹果果酸酸都都能能够够转变为草酰乙酸而进入糖异生路径。转变为草酰乙酸而进入糖异生路径。乙乙酰酰CoACoA不不能能作作为为糖糖异异生生前前体体，它它不不能能转转化化成成丙酮酸，因为丙酮酸脱氢酶反应是不可逆丙酮酸，因为丙酮酸脱氢酶反应是不可逆糖原的分解合成代谢第61页大大多多数数氨氨基基酸酸是是生生糖糖氨氨基基酸酸，如如丙丙氨氨酸酸，谷谷氨氨酸酸，天天冬冬氨氨酸酸，丝丝氨氨酸酸，半半胱胱氨氨酸酸，甘甘氨氨酸酸，精精氨氨酸酸，组组氨氨酸酸，苏苏氨氨酸酸，脯脯氨氨酸酸，谷谷氨氨酰酰胺胺，天天冬冬酰酰胺胺，甲甲硫硫氨氨酸酸，缬缬氨氨酸酸，它它们们可可转转变变成成丙丙酮酮酸酸，以以及及-酮酮戊戊二二酸酸，草草酰酰乙乙酸酸等等三三羧羧酸酸循循环环中中间产物参加糖异生路径。间产物参加糖异生路径。糖原的分解合成代谢第62页糖原的分解合成代谢第63页 糖糖异异生生含含有有主主要要生生理理意意义义，在在饥饥饿饿、猛猛烈烈运运动动造造成成糖糖原原下下降降后后，血血糖糖浓浓度度降降低低，糖糖异异生生可可使使酵酵解解产产生生乳乳酸酸、脂脂肪肪分分解解甘甘油油以以及及大大部部分分氨氨基基酸酸等等代代谢谢中中间间物物重重新新生生成成糖糖。这这对对于于维维持持血血糖糖浓浓度度，满满足足组组织织（尤尤其其是是脑脑和和红红细细胞胞）对对糖需要是十分主要。糖需要是十分主要。（4 4）糖异生作用意义）糖异生作用意义糖原的分解合成代谢第64页线粒体糖异生路径酵解路径糖原的分解合成代谢第65页 （5 5）CoriCori循环循环 当当骨骨骼骼肌肌猛猛烈烈运运动动时时，呼呼吸吸不不能能向向组组织织中中运运输输足足够够氧氧使使葡葡萄萄糖糖完完全全氧氧化化。6-P-G6-P-G转转换换成成丙丙酮酮酸酸速速度度大大于于丙丙酮酮酸酸深深入入由由三三羧羧酸酸循循环环完完全全氧氧化化速速度度。这这时时丙丙酮酮酸酸倾倾向向于于还还原原成成乳乳酸酸。乳乳酸酸释释放放进进入入血血液液，再再快速进入肝。快速进入肝。进进入入肝肝脏脏乳乳酸酸再再氧氧化化成成丙丙酮酮酸酸。丙丙酮酮酸酸经经过过糖糖异异生生再再生生成成葡葡萄萄糖糖。葡葡萄萄糖糖再再回回到到血血液液。骨骨骼骼肌肌又又将葡萄糖摄入，再产生糖原贮备。将葡萄糖摄入，再产生糖原贮备。糖原的分解合成代谢第66页Cori 循环 可立氏循环 这条路径在肌肉猛烈运动后恢复过程中尤其活跃，这条路径在肌肉猛烈运动后恢复过程中尤其活跃，是为了重建糖原贮备是为了重建糖原贮备。糖原的分解合成代谢第67页（6 6）糖异生和糖酵解作用代谢协调控制糖异生和糖酵解作用代谢协调控制 糖糖酵酵解解和和糖糖异异生生都都是是在在胞胞浆浆中中进进行行不不过过方方向向相相反反，它它们们控控制制必必须须是是交交交交互互互互或或是是往往往往复复复复式式。换换句句话话说说，细细细细胞胞胞胞激激激激活活活活其其其其中中中中一一一一条条条条路路路路径径径径必必必必定定定定抑抑抑抑制制制制另另另另一一一一条条条条路径路径路径路径。糖原的分解合成代谢第68页 糖糖酵酵解解控控制制主主要要是是经经过过调调整整三三个个强强放放能能反反应应进进行行。这这三三个个强强放放能能反反应应由由己己糖糖激激酶酶，磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶和和丙酮酸激酶丙酮酸激酶控制。控制。在在糖糖异异生生中中，这这三三个个反反应应相相反反反反应应也也是是强强放放能能，由由葡葡萄萄糖糖-6-6-磷磷酸酸酶酶，果果糖糖1 1，6-6-二二磷磷酸酸酶酶，以以及及丙丙酮酸羧化酶酮酸羧化酶和和磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶控制控制糖原的分解合成代谢第69页酵解控制点酵解控制点酵解控制点酵解控制点糖异生控制点糖异生控制点糖异生控制点糖异生控制点糖原的分解合成代谢第70页 糖糖异异生生和和糖糖酵酵解解作作用用代代谢谢协协调调控制控制调整方式有：调整方式有：别构别构调整调整 无效无效循环循环 激素激素调整调整糖原的分解合成代谢第71页 别构调整：别构调整：别构酶效应物在协调控制中作用别构酶效应物在协调控制中作用 高高浓浓度度6-P-G6-P-G抑抑制制己己糖糖激激酶酶，而而激激活活葡葡萄萄糖糖6-6-磷磷酸酶，从而抑制酵解，促进糖异生。酸酶，从而抑制酵解，促进糖异生。糖糖酵酵解解和和糖糖异异生生共共同同关关键键控控制制点点是是6-P-F6-P-F与与1 1，6-2P-F6-2P-F转转化化。其其中中酵酵解解过过程程关关键键调调控控酶酶是是磷磷酸酸果果糖糖激酶激酶，糖异生关键调控酶是，糖异生关键调控酶是果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶。2,62,6二磷酸果糖二磷酸果糖对这两个酶作用相反。对这两个酶作用相反。糖原的分解合成代谢第72页 乙酰辅酶乙酰辅酶A A是丙酮酸羧化酶激活剂，是丙酮酸激酶是丙酮酸羧化酶激活剂，是丙酮酸激酶和丙酮酸脱氢酶抑制剂。和丙酮酸脱氢酶抑制剂。丙氨酸丙氨酸是糖异生前体，但对丙酮酸激酶有抑制作是糖异生前体，但对丙酮酸激酶有抑制作用，是该酶负效应物。用，是该酶负效应物。ATPATP抑抑制制磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶和和丙丙酮酮酸酸激激酶酶活活力力，抑抑制制酵解，其后果是同时激活糖异生酵解，其后果是同时激活糖异生.细胞中能荷降低，则酵解加速，糖异生作用减慢细胞中能荷降低，则酵解加速，糖异生作用减慢.糖原的分解合成代谢第73页无效循环无效循环 因因为为酵酵解解与与糖糖异异生生路路径径是是由由不不一一样样酶酶催催化化两两个个相相反反代代谢谢反反应应，其其条条件件不不一一样样，一一个个方方向向需需要要ATPATP参参加加使使底底物物磷磷酸酸化化，另另一一个个方方向向使使磷磷酸酸化化底底物物自自动动水水解解。结结果果ATPATP水水解解消消耗耗了了能能量量，底底物物没没有改变有改变。这种循环称。这种循环称无效循环无效循环。酵解和糖异生有酵解和糖异生有3 3个点可能产生无效循环。个点可能产生无效循环。糖原的分解合成代谢第74页 己糖激酶葡萄糖+ATP 6-磷酸葡萄糖+ADP 葡萄糖-6-磷酸酶6-磷酸葡萄糖+H2O 葡萄糖+Pi 磷酸果糖激酶6-磷酸果糖+ATP 1，6-二磷酸果糖+ADP 果糖1，6-二磷酸酶1,6-二磷酸果糖+H2O 6-磷酸果糖+Pi 丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸+ADP 丙酮酸+ATP 丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶丙酮酸+ATP+GTP+H2O 磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi这3个反应结果是 ATP+H2O ADP+Pi这种无效反应只能产生热量。（1）（2）（3）糖原的分解合成代谢第75页激素对糖异生及酵解路径调控作用激素对糖异生及酵解路径调控作用 肾肾上上腺腺素素，高高血血糖糖素素，糖糖皮皮质质激激素素可可增增加加磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸羧羧化化激激酶酶及及葡葡萄萄糖糖6-6-磷磷酸酸酶酶合合成成，从从而而促促使使糖糖异异生生作用。作用。这这些些激激素素也也可可经经过过cAMPcAMP激激活活特特定定蛋蛋白白激激酶酶，使使丙丙酮酮酸酸激酶磷酸化激酶磷酸化，抑制酶活性，使酵解受到抑制。，抑制酶活性，使酵解受到抑制。胰胰岛岛素素能能够够使使磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶，丙丙酮酮酸酸激激酶酶活活性性升升高高，增增强强酵酵解解。并并可可使使果果糖糖1 1，6-6-二二磷磷酸酸酶酶活活性性下下降降，反反抗抗高高血血糖糖素素，肾肾上上腺腺素素对对糖糖异异生生效效应应，使使糖糖异异生生减减弱弱。糖糖尿尿病病动物糖异生加强。动物糖异生加强。糖原的分解合成代谢第76页2 2 蔗糖合成蔗糖合成 蔗糖在植物界分布最广，尤其是在甘蔗、蔗糖在植物界分布最广，尤其是在甘蔗、甜菜、菠萝汁液中很多。蔗糖不但是主要光合作甜菜、菠萝汁液中很多。蔗糖不但是主要光合作用和高等植物主要成份，而且是糖类在植物体中用和高等植物主要成份，而且是糖类在植物体中 运输主要形式。运输主要形式。蔗糖在高等植物中合成主要有两种路径：蔗糖在高等植物中合成主要有两种路径：（1 1）蔗糖合成酶合成蔗糖）蔗糖合成酶合成蔗糖 （2 2）蔗糖磷酸合成酶）蔗糖磷酸合成酶糖原的分解合成代谢第77页（1 1）蔗糖合成酶）蔗糖合成酶-利用尿苷二磷酸利用尿苷二磷酸（UDPGUDPG）作为葡萄糖给体与果糖和合成蔗糖。）作为葡萄糖给体与果糖和合成蔗糖。而尿苷二磷酸葡糖是葡糖而尿苷二磷酸葡糖是葡糖-1-1-磷酸与尿苷三磷磷酸与尿苷三磷酸（酸（UTPUTP）在）在UDPGUDPG焦磷酸化酶催化下生成。焦磷酸化酶催化下生成。葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸+UTP-UDPG+PPi+UTP-UDPG+PPi PPi+H PPi+H2 2O-2PiO-2Pi糖原的分解合成代谢第78页UDPG+果糖果糖-蔗糖蔗糖+UDP K（平衡常数）=8（pH7.4）蔗糖合成酶蔗糖合成酶糖原的分解合成代谢第79页 （2 2）磷酸蔗糖合成酶）磷酸蔗糖合成酶也利用也利用UDPGUDPG作为葡作为葡萄糖给体，但果糖部分不是游离果糖，而是萄糖给体，但果糖部分不是游离果糖，而是果糖果糖磷酸酯磷酸酯，合成产物是，合成产物是蔗糖磷酸酯蔗糖磷酸酯，再经专一磷酸，再经专一磷酸酯酶作用脱去磷酸形成蔗糖，被认为酯酶作用脱去磷酸形成蔗糖，被认为是植物合成是植物合成蔗糖主要路径。蔗糖主要路径。糖原的分解合成代谢第80页糖原合成糖原合成 在在体体外外，使使糖糖原原分分解解磷磷酸酸化化酶酶可可催催化化逆逆反反应应合成糖原。合成糖原。在在体体内内，糖糖原原合合成成不不是是由由磷磷酸酸化化酶酶催催化化。糖糖原原合合成成中中糖糖基基供供体体是是UDPGUDPG（UDP-UDP-葡葡萄萄糖糖）而而不不是是G-1-PG-1-P。合合成成与与分分解解采采取取不不一一样样路路径径更更轻轻易易满满足足代代谢谢调调整和反应所需能量要求整和反应所需能量要求。糖原的分解合成代谢第81页（1 1）UDP-GUDP-G合成：合成：在体内，在体内，G-1-PG-1-P在在UDP-UDP-葡萄糖葡萄糖焦磷酸化酶焦磷酸化酶催化下与催化下与UTPUTP反应生成反应生成UDP-UDP-葡萄糖。葡萄糖。反