糖原的分解和生物王鏡巖生物化學(xué)全PPT課件

1、糖原的酶促降解糖原的酶促降解糖原的結(jié)構(gòu)及其連接方式糖原的結(jié)構(gòu)及其連接方式 -1，6糖苷鍵 -1，4-糖苷鍵非還原性末端非還原性末端第1頁/共27頁磷酸化酶磷酸化酶（催化（催化1.4-1.4-糖苷鍵斷裂三種）糖苷鍵斷裂三種）轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶（催化寡聚葡萄糖片段轉(zhuǎn)移）（催化寡聚葡萄糖片段轉(zhuǎn)移） 脫枝酶脫枝酶（催化（催化1.6-1.6-糖苷鍵斷裂糖苷鍵斷裂）糖原的磷酸解糖原的磷酸解三三種種酶酶協(xié)協(xié)同同作作用用第2頁/共27頁糖糖原原磷磷酸酸解解的的步步驟驟非還原端非還原端糖原核心磷酸化酶a轉(zhuǎn)移酶脫枝酶（釋放1個葡萄糖） G -1-PG G -6-PG極限糊精 雙重功能雙重功能酶第3頁/共27頁糖原磷酸化

2、酶的作用位點及產(chǎn)物糖原磷酸化酶的作用位點及產(chǎn)物G-1-P磷酸化酶 a(PLP)非還原性末端磷酸+斷鍵部位第4頁/共27頁糖原磷酸化酶的特點：糖原磷酸化酶的特點：1 1、作用于非還原性末端的、作用于非還原性末端的 - - 1 1，4-4-糖苷鍵。糖苷鍵。2 2、磷酸解而不是水解，由磷酯鍵取代糖苷鍵，產(chǎn)物是、磷酸解而不是水解，由磷酯鍵取代糖苷鍵，產(chǎn)物是G-1-PG-1-P。3 3、G G很小，反應(yīng)可逆。但在體內(nèi)很小，反應(yīng)可逆。但在體內(nèi)PiPi與與G-1-P G-1-P 的比值大于的比值大于100100，反應(yīng)向分解進(jìn)，反應(yīng)向分解進(jìn)行。行。4 4、該酶是共價修飾酶，磷酸化（、該酶是共價修飾酶，磷酸化（

3、a a）有活性。）有活性。第5頁/共27頁磷酸化酶的分子結(jié)構(gòu)磷酸化酶的分子結(jié)構(gòu) 磷酸化酶磷酸化酶b b Ser14-OHSer14-OH 磷酸化酶磷酸化酶a aSer14-PSer14-P磷酸酶磷酸酶磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶第6頁/共27頁磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶 葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸 葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸 轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟寝D(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑?頁/共27頁葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶存在于肝、腎等細(xì)胞，存在于肝、腎等細(xì)胞，腦細(xì)胞和肌肉細(xì)胞無。腦細(xì)胞和肌

4、肉細(xì)胞無。第8頁/共27頁二、糖原的生物合成二、糖原的生物合成1 1、UDP-UDP-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶 催化單糖基的活催化單糖基的活化形成糖核苷二磷酸，為各種聚糖形成時，提供糖基化形成糖核苷二磷酸，為各種聚糖形成時，提供糖基和能量。動物細(xì)胞中糖元合成時需和能量。動物細(xì)胞中糖元合成時需UDPGUDPG；植物細(xì)胞中；植物細(xì)胞中蔗糖合成時需蔗糖合成時需UDPGUDPG，淀粉合成時需，淀粉合成時需ADPGADPG，纖維素合成，纖維素合成時需時需GDPGGDPG和和UDPGUDPG。2 2、糖原合酶、糖原合酶 催化催化 - -1 1，4-4-糖苷鍵合成糖苷鍵合成3. 3. 糖原分支酶糖原

5、分支酶 催化催化 - -1 1，6-6-糖苷鍵合成糖苷鍵合成第9頁/共27頁糖原的生物合成糖原的生物合成 糖原生物合成過程與植物支鏈淀粉合糖原生物合成過程與植物支鏈淀粉合成過程相似，但參與合成的引物、酶、成過程相似，但參與合成的引物、酶、糖基供體等是不相同的。糖基供體等是不相同的。 引物引物：結(jié)合有一個寡糖鏈的多肽結(jié)合有一個寡糖鏈的多肽 酶酶：糖原合酶，分支酶糖原合酶，分支酶 糖基供體糖基供體：UDPGUDPG第10頁/共27頁UDPG的結(jié)構(gòu)GUDP第11頁/共27頁1 1、 UDP-UDP-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶作用作用形成糖核苷酸形成糖核苷酸+PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPGP

6、Pi2PiG=-30kj/molG=0UDP-UDP-葡萄葡萄糖焦磷酸糖焦磷酸化酶化酶第12頁/共27頁 生糖原蛋白：可自動催化大約生糖原蛋白：可自動催化大約8 8個葡萄糖以個葡萄糖以 - -1 1，4 4 糖苷鍵連接糖苷鍵連接第13頁/共27頁2 2、糖原、糖原合酶反應(yīng)合酶反應(yīng)（需要引物）（需要引物）斷開磷酯鍵斷開磷酯鍵形成糖苷鍵形成糖苷鍵UDPGUDP糖原（n個G分子至少至少4 4個個）糖原（n+1）第14頁/共27頁3 3、糖原分支酶使糖原形成分、糖原分支酶使糖原形成分支支糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心非還原性末端 -1，4 糖苷鍵 -1，6 糖苷鍵糖原分支酶1234567第15頁/共

7、27頁三、糖原分解和合成的調(diào)控三、糖原分解和合成的調(diào)控 糖原的分解和合成都是根據(jù)機(jī)體的需要糖原的分解和合成都是根據(jù)機(jī)體的需要由一系列的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行調(diào)控，其限速酶由一系列的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行調(diào)控，其限速酶分別為分別為磷酸化酶磷酸化酶和和糖原合酶糖原合酶。它們的活性。它們的活性是受磷酸化或去磷酸化的共價修飾的調(diào)節(jié)是受磷酸化或去磷酸化的共價修飾的調(diào)節(jié)及變構(gòu)效應(yīng)的調(diào)節(jié)。二種酶磷酸化及去磷及變構(gòu)效應(yīng)的調(diào)節(jié)。二種酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。酸化的方式相似，但其效果相反。第16頁/共27頁糖原合酶糖原合酶 a a ( ( 有活性有活性) )糖原磷酸化酶 b ( 無活性)OHOHATPADPH2OP

8、i糖原合酶糖原合酶 b b ( ( 無活性無活性) )糖原磷酸化酶 a ( 有活性)PP第17頁/共27頁激素通過cAMP-蛋白激酶調(diào)節(jié)代謝示意圖 ATP cAMP+PPi內(nèi)在蛋白質(zhì)的磷酸化作用改變細(xì)胞的生理過程細(xì)胞膜細(xì)胞膜cR蛋白激酶A （無活性）c+RcAMP蛋白激酶A（有活性）受體環(huán)化酶激素G蛋白非磷酸化蛋白激酶ATP ADP磷酸化蛋白激酶第18頁/共27頁cAMP激活蛋白激酶A的作用機(jī)理第19頁/共27頁 激素對肝激素對肝糖原合成與糖原合成與分解的調(diào)控分解的調(diào)控（見書（見書192頁）頁）腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、

9、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶 b（無活性）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腎上腺素或胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖ATP ADPATP ADP456第20頁/共27頁第21頁/共27頁意義：由于酶的共價修飾反應(yīng)是酶意義：由于酶的共價修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號分子（如促反應(yīng)，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶激素）存在，即可通過加速這種酶促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而獲得放大效應(yīng)。這化學(xué)修飾，從而獲得放大效

10、應(yīng)。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。第22頁/共27頁胰島素對胰島素對糖原代謝的調(diào)節(jié)與糖原代謝的調(diào)節(jié)與腎上腺素或胰高腎上腺素或胰高血糖素作用相反。血糖素作用相反。抑制抑制磷酸化酶磷酸化酶和激活和激活糖原合酶糖原合酶。第23頁/共27頁糖尿病糖尿病是一種有遺傳傾向的慢性代謝紊亂疾病或內(nèi)分泌疾病。其內(nèi)分是一種有遺傳傾向的慢性代謝紊亂疾病或內(nèi)分泌疾病。其內(nèi)分泌改變主要是由于泌改變主要是由于胰島素分泌胰島素分泌絕對或相對不足所引起的碳水化物、脂肪、蛋白絕對或相對不足所引起的碳水化物、脂肪、蛋白質(zhì)、水及電解質(zhì)的代謝紊亂。質(zhì)、水及電解質(zhì)的代謝紊亂。 祖國醫(yī)學(xué)對糖尿病認(rèn)識較早。戰(zhàn)國時期

11、祖國醫(yī)學(xué)對糖尿病認(rèn)識較早。戰(zhàn)國時期內(nèi)經(jīng)內(nèi)經(jīng)素問素問中，名之為中，名之為消渴癥消渴癥。病因。病因與肥胖有關(guān)，提出與肥胖有關(guān)，提出“此肥美之所發(fā)也此肥美之所發(fā)也 ”第24頁/共27頁胰島素是體內(nèi)唯一的降血糖激素，也是唯一的促胰島素是體內(nèi)唯一的降血糖激素，也是唯一的促使能源貯留的激素。生理功能是促進(jìn)合成代謝，使能源貯留的激素。生理功能是促進(jìn)合成代謝，抑制分解代謝。一旦胰島素缺乏，物質(zhì)代謝即發(fā)抑制分解代謝。一旦胰島素缺乏，物質(zhì)代謝即發(fā)生紊亂。嚴(yán)重時出現(xiàn)酮癥酸中毒，甚至昏迷死亡。生紊亂。嚴(yán)重時出現(xiàn)酮癥酸中毒，甚至昏迷死亡。第25頁/共27頁 其臨床表現(xiàn)有其臨床表現(xiàn)有糖耐量低減，高血糖，糖尿和多尿，多飲，多食，消瘦乏力（三糖耐量低減，高血糖，糖尿和多尿