39
一旦肾上腺素停止分泌：
• 结合在肝细胞膜上的肾上腺素就解离下来。 cAMP不再生成，遗留的cAMP被磷酸二酯酶分 解。 • 蛋白激酶A的两种亚基又联结成无活性的复合体 （催化亚基和调节亚基）。 • 有活性的磷酸化酶激酶的磷酸化形式遭到脱磷 酸作用，变成无活性形式。 • 磷酸化酶a受到磷酸酶作用，脱去磷酸变成无活 性的磷酸化酶b，糖元分解停止。 • 无活性的磷酸化形式的糖元合成酶经过脱磷酸 作用，又变得活跃起来，继续合成糖元。
糖原合成的意义：
1、有效地调节血糖浓度 2、合理地贮存能源
28
3 糖原代谢的调节
其分解与合成主要由糖原磷酸化酶和糖原 合成酶控制。 • 别构调节 • 共价修饰调节（可逆磷酸化调节） • 激素的酶促级联调节
29
●
别构调节
• 糖原磷酸化酶： 别构激活剂：AMP 别构抑制剂：ATP、G-6-P、咖啡碱 • 糖原合酶 别构激活剂： G-6-P 别构抑制剂： AMP
21
糖原n + UDPG
糖原合酶
糖原n+1 + UDP
( glycogen synthase )
UDP
核苷二磷酸激酶
UTP
ATP
ADP
22
糖原n + UDPG
糖原合酶
糖原n+1 + UDP
(glycogen synthase)
* 糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为 糖原引物(primer)， 作为UDPG 上葡萄糖基的 接受体。
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3.生长激素：抗胰岛素，抑制糖原分解和 葡萄糖氧化。促肾上腺皮质激素可阻碍 肌糖原氧化，促进肝糖原合成。
4.甲状腺素：促进糖的异生和糖原分解， 增加小肠对葡萄糖的吸收，升高血糖。
以上激素都是水溶性激素，通过cAMP起 作用。
33
• 第一信使：激素 • 跨膜信号系统（受体、G蛋白、腺苷酸环化酶） • 第二信使：cAMP 微量激素 大量cAMP, 信号通过级联而被放大
36
37
●
CaM：钙调蛋白
• 结合Ca2+ 后，诱导CaM变构，激酶就被激 活，从而可使许多靶酶Ser、Thr残基磷酸 化，使酶激活或失活。
• Ca2+/CaM依赖性激酶：糖原合成酶、磷酸 化酶激酶、丙酮酸羧化酶、丙酮酸脱氢酶 等几十种。
38
钙调蛋白 的EF手结构
• 钙离子与许多生理活动有关，是许多信号传 导途径中的细胞内信使，
第
13 章
13.4 糖原的异生作用 13.4.1
糖原代谢和糖异生
13.1 糖原的降解 13.1.1 糖原磷酸化酶催化糖原的降解 13.1.2 糖原磷酸化酶的结构和作用机制 13.1.3 糖原脱支酶 13.1.4 磷酸葡萄糖变位酶 13.2 糖原的合成 13.3 糖原代谢的调节
13.4.2
13.4.3 13.5 糖异生作用的调节
15
（二)糖原脱支酶： 有两个活性中心， 1.一个是转移酶，将3个残基转移到另一 条链，留下以α -1，6键相连的分支点。 2.另一个活性中心起脱支酶作用，水解分 支点残基，生成游离葡萄糖。
16
（三)磷酸葡萄糖变位酶： 催化1-磷酸葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖， 经1，6-二磷酸葡萄糖中间物。 （四)肝脏、肾脏、小肠有葡萄糖6-磷酸酶， 可水解生成葡萄糖，补充血糖。肌肉和 脑没有，只能氧化供能。
34
cAMP的作用：蛋白激酶的活化
35
• 磷酸化酶激酶活化： 蛋白激酶 磷酸化酶激酶<－－－－磷酸化酶激酶 P （低活性） （高活性）
• 糖原磷酸化酶a、b 磷酸化酶激酶 磷酸化酶b <－－－－磷酸化酶a P （低活性） （高活性）
• 糖原合酶： 蛋白激酶 糖原合酶b <－－－－糖原合酶a P （高活性） （低活性）
Ⅲ
Ⅳ Ⅴ
脱支酶缺失
分支酶缺失 肌磷酸化酶缺失
肝、肌肉
所有组织 肌肉
分支多，外周糖 链短
分支少，外周糖 链特别长 正常
Ⅵ
Ⅶ Ⅷ
肝磷酸化酶缺陷
肝
正常
正常 正常 14
肌肉和红细胞磷酸果糖激酶 肌肉、红细 缺陷 胞 肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝
（一)糖原磷酸化酶 从非还原端水解α -1， 4糖苷键，生成1-磷酸葡萄糖。到分支点 前4个残基停止，生成极限糊精。可分解 40%。有a,b两种形式，b为二聚体，磷酸 化后生成有活性的a型四聚体。b也有一 定活性，受AMP显著激活。
40
4 葡萄糖的异生作用
• 将非糖物质转变为糖，以维持血糖恒定， 满足组织对葡萄糖的需要。
• 人体可供利用的糖仅150克，而且储量最大的 肌糖原只供本身消耗，肝糖原不到12小时即全 部耗尽，这时必需通过异生补充血糖，以满足 脑和红细胞等对葡萄糖的需要。 糖异生的部位：主要在肝脏，其次是肾脏
主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体
半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具 有较高的能量。
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3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖
CH2OH H H OH HO H O H H O OH CH2OH H H OH HO H O H H O OH P P P
+
P
P
P
尿苷
UTP
1- 磷酸葡萄糖
UDPG焦磷酸化酶 PPi
尿苷
2Pi+能量
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2 糖原的合成
• 由葡萄糖合成糖原的过程 • 包括三种酶的催化作用：UDP-葡萄糖焦 磷酸化酶，糖原合酶，糖原分支酶
组织定位：主要在肝脏、肌肉 细胞定位：胞液
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2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖
磷酸葡萄糖变位酶
这步反应中磷酸基团转移的意义在于： 由于延长形成α-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子 C1 上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来 的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。
糖原积累症
糖原累积症(glycogen storage diseases)是一
类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织
中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是
患者先天性缺Βιβλιοθήκη 与糖原代谢有关的酶类。13
糖原积累症分型
型别
Ⅰ Ⅱ
缺陷的酶
葡萄糖-6-磷酸酶缺陷
受害器官
肝、肾
糖原结构
正常 正常
溶酶体α 1→4和1→6葡萄糖 所有组织 苷酶
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血糖水平恒定的生理意义
保证重要组织器官的能量供应，特别是某 些依赖葡萄糖供能的组织器官。 正常血糖浓度 ：3.89- 6.11mmol/L 脑组织不能利用脂肪酸，正常情况下主要依赖葡 萄糖供能； 红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能； 骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。
12
45
2. 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化草酰乙酸 生成PEP。 反应需GTP提供磷酰基，速度受草酰乙 酸浓度和激素调节。 胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素可 增加肝脏中的酶量，胰岛素相反。
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草酰乙酸过膜：
异生在细胞质中进行，草酰乙酸要转化为 苹果酸才能出线粒体膜，在细胞质中再氧化 成草酰乙酸。 这是由苹果酸脱氢酶催化的，同时带出一 个 NADH 。 因 为 线 粒 体 中 还 原 辅 酶 多 ， NAD+/NADH在细胞质中是500-700，线粒体中 是5-8。
UDP
糖原n 糖原n+1 Pi
糖原合酶 磷酸化酶
糖原n
UDPG
PPi
UDPG焦磷酸化酶
UTP
G-1-P
葡萄糖-6-磷酸酶（肝）
磷酸葡萄糖变位酶
G-6-P
己糖(葡萄糖)激酶
G
肌糖原的分解
• 肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相 同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组 织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷 酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血 糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。 • 肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。
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5. 分支酶合成支链。 从至少11个残基的链上将非还原端7个残 基转移到较内部的位置，形成1，6键分 支。 新的分支必需与原有糖链有4个残基的距 离。分支可加快代谢速度，增加溶解度。
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分支酶 (branching enzyme)
α-1,4-糖苷键
α-1,6-糖苷键
糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？
近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为
glycogenin的蛋白质。Glycogenin可对其自身进行 共价修饰，将UDP-葡萄糖分子的C1 结合到其酶分 子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合上 去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。
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糖原合成的特点 ：
1、反应部位 2、糖原合成酶是关键酶 3、需要糖原引物 4、每加上一个葡萄糖残基消耗2分子ATP
一、糖异生的前体
（一)三羧酸循环的中间物，如柠檬酸、琥珀酸、 苹果酸等。 （二)大多数氨基酸是生糖氨基酸，如丙氨酸、丝 氨酸、半胱氨酸等，可转变为三羧酸循环的中间 物，参加异生。 （三)肌肉产生的乳酸，可通过乳酸循环（Cori循 环）生成葡萄糖。
反刍动物胃中的细菌将纤维素分解为乙酸、丙酸丁 酸等，奇数碳脂肪酸可转变为琥珀酰辅酶A，参 加异生。
尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG )
* UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄 糖供体。消耗一个UTP，生成焦磷酸。
4. α-1,4-糖苷键式结 合
将UDP-葡萄糖的糖基加在糖原引物的非还 原端葡萄糖的C4羟基上。 引物至少要有4个糖基，由引发蛋白和糖原 起始合成酶合成，将UDP-葡萄糖加在引 发蛋白的酪氨酸羟基上。 糖原合成酶a磷酸化后活性降低，称为糖原 合成酶b，其活性依赖别构效应物6-磷酸 葡萄糖激活。