生物化学第26章糖原的分解和生物合成课件.pptVIP

第26章 糖原的分解和生物合成 人对食物中淀粉或糖原的消化吸收 α和β淀粉酶对糖原或淀粉的水解 一、糖原的生物学意义 二、糖原的降解 糖原的降解过程 糖原的磷酸解作用 糖原磷酸化酶 糖原脱支酶 脱支酶催化的反应 磷酸葡萄糖变位酶 葡萄糖-6-磷酸酶 葡萄糖-6-磷酸酶的膜定位及其催化的反应 三、糖原的生物合成 UDPG 的空间充填模型 形成UDPG 形成UDPG反应的能量变化 糖原合成 糖原合成的引物 生糖原蛋白的自动催化作用 形成糖原分支 糖原合成的能量变化 四、糖原代谢的调控 糖原磷酸化酶的调控机制 磷酸化酶a和b活性的调控 糖原代谢酶的共价修饰调节 磷蛋白磷酸酶1的作用及其抑制剂 糖原代谢酶的共价修饰调节 血糖对肝脏糖原代谢的调控 肾上腺素或胰高血糖素对PP1活性的调控 肾上腺素或胰高血糖素对磷酸化酶及糖原合酶活性的调控 胰岛素对糖原代谢酶活性的调控 几种糖原累积症 * (Catabolism and biosynthesis of glycogen) 一、糖原的生物学意义 二、糖原的降解 三、糖原的生物合成 四、糖原代谢的调控 人从食物中摄入大量的淀粉（starch）和少量的糖原。唾液和胰液中含有α－淀粉酶，可以降解摄入的淀粉或糖原，并在脱支酶和麦芽糖酶的参与下，将这些多糖分子彻底降解成葡萄糖，葡萄糖被小肠吸收。 β－淀粉酶只存在于植物和微生物中。 α－淀粉酶是内切酶，β－淀粉酶是外切酶。 还原端 糖原是贮存能量的、容易动员的多糖。当机体细胞中能量充足时，细胞即将葡萄糖合成糖原将能量贮存起来；当能量供应不足时，贮存的糖原即降解为葡萄糖，通过呼吸途径产生ATP。因此糖原是生物体所需能量的贮存库。 糖原以颗粒状存在于细胞溶胶中，其颗粒直径大小不等，约为10～40nm。每个糖原颗粒含有的葡萄糖分子可高达12万。颗粒中还含有催化糖原合成和降解的酶以及调节蛋白。 机体贮存糖原的器官主要是肝脏和肌肉，在需要时肝脏中的糖原可以降解成葡萄糖，进入血液，运送到全身各处；肌肉中的糖原主要提供肌肉运动的需要。脑在正常情况下只利用葡萄糖作为能源，每天的需要量约为120g。脑中只有少量的糖原，脑所需的葡萄糖要从血糖源源不断地供应。 细胞中催化糖原降解的是磷酸化酶，它催化糖原发生磷酸解反应，从糖原的非还原端逐个磷酸解下葡萄糖-1-磷酸，葡萄糖-1-磷酸再经磷酸葡萄糖变位酶催化产生葡萄糖-6-磷酸。糖原经磷酸化酶单独作用的最终产物是许多葡萄糖-1-磷酸和极限糊精。但磷酸化酶不能水解α（1→6）糖苷键，而糖原脱支酶可以水解α（1→6）糖苷键，磷酸化酶和糖原脱支酶共同作用，可以使糖原完全降解。 键断裂 的位置 磷酸化酶（phosphorylase）由两个相同亚基组成，每个亚基的Ser14是磷酸化位点，被磷酸化酶激酶催化磷酸化后激活，此时称为磷酸化酶a；磷酸化酶a被磷酸酶催化脱磷酸后失去活性，此时称为磷酸化酶b。磷酸化酶的催化作用需要磷酸吡哆醛作为辅基。 糖原脱支酶在同一肽链上有两种酶活性，属于双功能酶。它能将极限分支4个葡萄糖残基中的3个转移到另一个分支的非还原性末端上，然后再水解下最后一个分支的葡萄糖，这一步水解的是α（1→6）糖苷键，产物是葡萄糖。 活化的磷酸葡萄糖变位酶的丝氨酸残基上带有一个磷酸基团，在催化反应时，这个磷酸基团转移到葡萄糖-1-磷酸的6位羟基上，形成葡萄糖-1,6-二磷酸中间体，然后1位的磷酸再转移到酶的丝氨酸上，酶恢复原状，葡萄糖-1,6-二磷酸转变成了葡萄糖-6-磷酸。 葡萄糖-6-磷酸酶位于肝、肾及肠细胞的光滑内质网的膜上，活性部位朝向内侧。此酶能将进入内质网的葡萄糖-6-磷酸水解成葡萄糖和无机磷酸，葡萄糖通过葡萄糖运载蛋白运出肝细胞进入血液。 糖原合成的前体UDPG的结构 早先认为糖原合成是糖原降解的逆反应，后来发现糖原合成与糖原降解的反应步骤完全不同，合成糖原的前体是UDP－葡萄糖（UDPG），它是葡萄糖的活化形式。 葡萄糖 葡萄糖-1-磷酸与UTP反应生成UDPG和焦磷酸的反应的自由能变化ΔG接近于零，本属可逆反应，但实际上焦磷酸的随后水解释放出大量的能量，使得反应的总ΔG = －25~－31kJ/mol，致使该反应成为不可逆。 糖原合酶 糖原合酶催化的反应是将UDPG上的葡萄糖转移到已存在的糖原分子的某个分支的非还原末端上，这个已经存在的糖原分子可以称为“引物（primer）”。最初起引物作用的是一种分子量为37kD的特殊蛋白质，这种蛋白质叫“生糖原蛋白或糖原引物蛋白”。这种蛋白分子上带有一个由α（1→4）糖苷键连接的寡聚葡萄糖分子，它的第一个葡萄糖以共价键连接到蛋白质的特定酪氨酸