第二十六章 糖原代谢第二十六章 糖原代谢 糖原降解 糖原合成 糖原贮存病

机体使用糖原作为能量储备的理由机体使用糖原作为能量储备的理由 首先，糖原动员起来更为容易，因为

它是高度分支的分子，糖原的磷酸解反应可以在各非还原端同时展开；

其次，糖原的分解以及后面的糖酵解既可以在有氧又可以在无氧的条件下进行；

动物体内偶数脂肪酸无法转化为葡萄糖，当饥饿的时候，肝糖原可迅速分解并转化为血糖，为脑组织等提供燃料。

糖原的分解需要三种酶糖原的分解需要三种酶

A. 糖原磷酸化酶切开 1,4- 糖苷键

C. 磷酸葡糖异构酶

B. 糖原脱支酶(1->4) 糖基转移酶和 (1->6) 糖苷酶

Glc-1-P ----------> Glc-6-P

糖原 + Pi ----------> 糖原 + Glc-1-Pn 残基 n-1 残基

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1. 糖原磷酸解，断裂直链部分 (14) 糖苷键产生 G-1-P

（ 1 ）从非还原端开始，磷酸解产生 G-1-P 和(n-1) 残基的糖原。

（ 2 ）糖原磷酸化酶调控糖原分解的磷酸化过程a. （肌）磷酸化酶（四聚体） （肝）磷酸化酶（二聚体）b. 有两种可互换形式：活性形式 无活性形式c. 两种形式的转换是由于每条多肽链的 14 位 Ser

的磷酸化与脱磷酸化。

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糖原磷酸化酶的结构与功能糖原磷酸化酶的结构与功能• 由两个完全相同的亚基组成• 含有多个结构域• 磷酸吡哆醛是其辅基，但其作用的是磷

酸基团

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糖原磷酸化反应

糖原磷酸化酶的结构模型

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糖原磷酸化酶催化的反应的机理

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2. 去分支酶催化糖原分枝点 16 糖苷键断裂 磷酸化酶不能切割在分枝点的 (16) 糖苷键，切割停止在距分枝点 4 个糖基位置，需要去分枝酶作用，它具有两种活性，催化两步反应：（ 1 ）寡聚葡萄糖转移酶活力将磷酸化酶作用后留下的 4 个葡萄糖残基中的三个转移到另一个枝链的末端。（ 2 ） (16) 葡萄糖糖苷酶活力将剩余的一个葡萄糖残基切除。3.G-1-P 通过变位酶进入糖酵解或者转变为葡萄糖，来补充血糖。

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A bifunctional debranching enzyme aids the phophorylasein degrading glycogen.

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脱支酶脱支酶是一种双功能酶，它的一个功能是具有1,4→1,4- 葡萄糖糖基转移酶活性，借助于此活性可以将不能再被磷酸解的与分支点葡萄糖残基相连的 3个葡萄糖单位同时转移到邻近的寡糖链上的非还原端，并维持以 α（ 1→4 ）糖苷键连接。被转移到新位点上的葡萄糖残基可正常地进行磷酸解，而遗留在分支点的葡萄糖残基在脱支酶的第二个功能即 α-1,6- 糖苷酶的活性作用下，被水解成游离的葡萄糖分子。

糖原分支点的去除

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G-6-P 在内质网腔的水解以及水解产生的游离葡萄糖离开细胞进入血液的过程

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糖原合成糖原合成 需要活化的葡萄糖单位—— UDP-Glc 需要引物 糖原素 从还原端向非还原端进行 分支需要分支酶

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活化的葡萄糖单位的形成

UDPGlc 的合成的自由能变化

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糖原合酶的结构与功能糖原合酶的结构与功能

糖原合酶由四个相同的亚基组成，就是组成它的多肽链在电荷分布上表现出高度的不对称性，这种性质对于酶活性的调节可能十分重要。

糖原合酶的电荷分布

糖原素糖原素 糖原如何从头合成？ 在一种叫 Tyr 糖基转移酶的催化下，第一

个葡萄糖单位转移到 Tyr194 –OH 二聚体糖原素的自催化作用将第二个葡萄

糖单位转移到第一个葡萄糖单位的 4 号位羟基上，形成第一个 α-1,4- 糖苷键。

到形成一个七糖单位以后，由糖原合酶取而代之，而糖原素随之解离。

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1. 糖原合酶和糖原磷酸化酶活性的共价修饰调控：磷酸化和去磷酸化作用方式相似，但其效果相反。

2. 变构效应的调节合酶 b （依赖型）受 G-6-P 激活，合酶 a 不依赖 G-6-P

磷酸化酶 b ： AMP 是正效应物， G-6-P 负效应剂的作用3. 激素的调控 通过 cAMP 级联放大系统实现对糖原合成和降解的协

调控制。4. Ca2+ 调控磷酸化酶激酶

糖原代谢的调控

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血糖水平的调控食物中糖肝糖原甘油乳酸 血糖 转变为其它物质氨基酸 正常生理条件下，由于存在物理、神经、激素等的调控，血糖浓度处于其来源和去路的动态平衡，维持血糖正常水平。一旦由于某种因素如糖原合成速度过慢，不足以制止血糖增高，即出现糖尿。

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