糖原代谢和糖异生作用.ppt

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1、Chapter11糖原代谢和糖异生作用葡萄糖在体内的代谢利用1本章主要介绍：1、糖原的降解与合成；2、糖原代谢的交互调节；3、葡萄糖的异生作用；4、糖异生与糖酵解的交互调节。2Section1糖原的降解糖原(glycogen)是由α-D-葡萄糖聚合而成的﹑有分支的大分子物质。糖原以球形的糖原粒的形式出现在肌肉和肝脏细胞内。糖原众多的分支的意义是什么？3一、糖原磷酸化酶催化糖原的降解糖原磷酸化酶(glycogenphosphorylase)催化糖原从非还原性末端磷酸解产生葡萄糖-1-磷酸和缩短一个糖残基的糖原。在细胞内糖原的磷酸解反应是一种能量

2、上有利的反应。4二、糖原磷酸化酶的结构和作用机制糖原磷酸化酶是由两个相同的亚基构成的二聚体，每个亚基都有一个大的N-端结构域（484个残基）和一个小的C-端结构域。5三、糖原脱支酶糖原脱支酶(也叫α-1,4-糖基转移酶)从糖原的极限分支点上催化转移α-1,4-糖苷键连结的三糖单位到另一个分支的非还原性末端，产生可被糖原磷酸化酶作用的较长糖链。脱支酶含有分开的转移酶活性和α-1,6-糖苷酶两个酶活性部位。两个独立的催化活性在同一个酶中存在无疑会改进脱支反应的效率。？6四、磷酸葡萄糖变位酶在磷酸葡萄糖变位酶的催化下，磷酸基从酶的活性部位转移到葡萄

3、糖-1-磷酸上，形成葡萄糖-1,6-二磷酸中间物。然后酶从该中间物上把C-1位的磷酸基转移到酶分子上，并释放出葡萄糖-6-磷酸。7在肌肉组织中，糖原经糖原磷酸化酶和磷酸葡萄糖变位酶产生的葡萄糖-6-磷酸可以沿着糖酵解途径继续进行代谢，产生肌肉收缩所需要的能量。在肝脏中，生成的葡萄糖-6-磷酸除可以进入糖酵解和磷酸戊糖途径外，另一个重要的去向是在肝脏葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化下生成葡萄糖：葡萄糖-6-磷酸＋H2O→葡萄糖＋Pi生成的葡萄糖离开肝脏，经循环着的血液运送到其他组织，肌肉和其他组织不含葡萄糖-

4、6-磷酸酶,因而能保有葡萄糖-6-磷酸。(试比较肝糖原和肌糖原降解产生的葡萄糖单位的代谢去向.)内质网腔8Section2糖原的合成由葡萄糖合成糖原涉及己糖激酶或葡萄糖激酶、磷酸葡萄糖变位酶、尿苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶和糖原合酶。一、UDP-葡萄糖是糖基转移的活泼形式肝脏和骨骼肌是糖原合成的主要部位。葡萄糖进入肝脏或肌肉组织后，首先经己糖激酶或葡萄糖激酶催化，转变成葡萄糖-6-磷酸。但葡萄糖-6-磷酸不能直接用作糖原合成的糖基供体。在磷酸葡萄糖变位酶催化的反应中，葡萄糖-6-磷酸转变成葡萄糖-1-磷酸。91957年，阿根廷生物化学家L.Le

5、loir发现，葡萄糖-1-磷酸在尿苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucosepyrophosohorylase)的催化下与尿苷三磷酸(UTP)结合形成尿苷二磷酸-葡萄糖(UDP-葡萄糖或UDP-G)，UDP-葡萄糖是糖原合成时糖基的供体形式：10葡萄糖-1-磷酸＋UTP←→UDP-葡萄糖＋PPi△Go'≈0PPi＋H2O→2Pi△Go'＝-29.7kJ·mol-1总反应：葡萄糖-1-磷酸＋UTP＋H2O→UDP-葡萄糖＋2Pi△Go'＝﹣29.7kJ·mol-1总反应自由能变化表明，反应有利于UDP-葡萄糖的生成。11UDP-葡萄糖（

6、或ADP-葡萄糖）等（即NDP-葡萄糖）这类糖核苷酸(sugarnucleotides)是双糖、糖原、淀粉、纤维素和更复杂的细胞内多糖合成时的糖基的直接供体形式。在生物合成反应中，虽然这类糖核苷酸不涉及到核苷酸本身基团的转移，但提供许多与酶非共价相互作用的基团。这些相互作用可以为酶的催化反应提供能量(结合能)；而且象磷酸基那样，核苷酸基是一种非常好的离去基团，激活核苷酸基连结的糖碳，以利于促进亲核攻击。1213二、糖原合酶催化糖原合成UDP-葡萄糖生成具备了糖原合成的条件。在糖原合酶(glycogensynthase)催化下，UDP-葡萄糖的

7、糖基被转移到小分子糖原(引物)的非还原性末端C-4–OH上，形成α-1,4-糖苷键：UDP-葡萄糖＋糖原(n个葡萄糖残基)→UDP＋糖原(n＋1个葡萄糖基)14该反应的△Go'是﹣13.4kJ·mol-1，这表明UDP-葡萄糖的形成和糖原合成的总反应：葡萄糖-1-磷酸＋UTP＋糖原(n个葡萄糖残基)→糖原(n＋1个葡萄糖基)＋UDP＋Pi在能量上是一个非常有利的过程。这一有利过程的产生是以消耗UTP为代价，而UTP的消耗在能量上相当于ATP的消耗。15糖原的合成需要引物，那么新的糖原分子的合成是如何起始呢？糖原蛋白(glycogenin)是一

8、种较小的蛋白质(分子量为37kD)，可以作为一种引物与第一个葡萄糖基连接。在酪氨酸葡萄糖基转移酶(tyrosineglucosyltransferase)催化下，把