糖的生物合成2实用教案

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1、1 1 糖原糖原(tn yun) (tn yun) (红色或红紫色红色或红紫色) )2 2 细胞核细胞核 12糖糖 原原第1页/共40页第一页，共40页。肝细胞中的糖原肝细胞中的糖原(tn yun)(tn yun)颗粒颗粒Glycogen granules in a hepatocyte.Glycogen granules in a hepatocyte.第2页/共40页第二页，共40页。Metabolism as a three-dimensional meshwork第3页/共40页第三页，共40页。一、动物一、动物(dngw)体内糖原的代谢体内糖原的代谢 The Metabolism o

2、f Glycogen in Animals1、糖原磷酸化酶催化、糖原磷酸化酶催化(cu hu)糖原的降解糖原的降解Glycogen Breakdown Is Catalyzed by Glycogen Phosphorylase糖原糖原(tn yun)磷磷酸化酶酸化酶非还原端非还原端葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸第4页/共40页第四页，共40页。糖原糖原(tn yun)结合部位结合部位催化部位催化部位别构效应物结别构效应物结合部位合部位磷酸化部位磷酸化部位(bwi)兔肌糖原兔肌糖原(tn yun)磷酸化酶的模磷酸化酶的模式图式图磷酸吡哆醛部位磷酸吡哆醛部位第5页/共40页第五页，共40页。Gl

3、ycogen breakdown near an (16) branch point从非还原端开始从非还原端开始直到距分支点四个葡萄糖处直到距分支点四个葡萄糖处葡萄糖葡萄糖-1-磷酸进入糖酵解或补磷酸进入糖酵解或补充充(bchng)血糖血糖脱支酶是双功能酶脱支酶是双功能酶转移酶活性：转移三个葡萄糖转移酶活性：转移三个葡萄糖残基残基(分支点分支点邻近非还原末邻近非还原末端端)(14)葡葡(萄萄)糖苷酶活性糖苷酶活性(16)糖原糖原(tn yun)磷酸化磷酸化酶酶脱支酶脱支酶第6页/共40页第六页，共40页。糖原糖原(tn yun)脱支酶脱支酶糖原糖原(tn yun)脱支酶催化的反应脱支酶催化的反

4、应第7页/共40页第七页，共40页。葡萄糖磷酸变位酶催化葡萄糖磷酸变位酶催化(cu hu)(cu hu)的反应的反应Reaction catalyzed by phosphoglucomutaseReaction catalyzed by phosphoglucomutase葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸(ln sun)(ln sun)变位酶变位酶葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)葡萄糖葡萄糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸反应开始于酶上丝氨反应开始于酶上丝氨酸残基的磷酸化酸残基的磷酸化第8页/共40页第八页，共40页。肝脏细胞内质网上的葡萄糖肝脏

5、细胞内质网上的葡萄糖-6-6-磷酸磷酸(ln (ln sun)sun)酶催化葡萄糖酶催化葡萄糖-6-6-磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)水解水解毛细血管毛细血管(mo x xu un)葡萄糖转运葡萄糖转运(zhun (zhun yn)yn)蛋白蛋白质膜质膜第9页/共40页第九页，共40页。 The role of sugar nucleotides in the biosynthesis of glycogen and many other carbohydrate derivatives was first discovered by the Argentine biochemist

6、 Luis Leloir.2 2、磷酸核糖、磷酸核糖UDP-UDP-葡萄糖为糖原葡萄糖为糖原(tn yun)(tn yun)合成提供合成提供葡萄糖葡萄糖The Sugar Nucleotide UDP-Glucose Donates The Sugar Nucleotide UDP-Glucose Donates Glucose for Glycogen SynthesisGlucose for Glycogen Synthesis糖基的直接供体形式糖基的直接供体形式蔗糖蔗糖(zhtng)：UDPG淀粉：淀粉：ADPG（UDPG）纤维素：纤维素：NDPG果胶：果胶：UDPG第10页/共40页第

7、十页，共40页。糖核苷酸的形成糖核苷酸的形成(xngchng)Formation of a sugar nucleotide亲核攻击亲核攻击(gngj)Net reaction: Sugar phosphate+NTPNDP-sugar+2PiNDP-NDP-糖焦糖焦磷酸化酶磷酸化酶焦磷酸酶焦磷酸酶第11页/共40页第十一页，共40页。3、糖原、糖原(tn yun)合成合成Glycogen synthesis糖原糖原(tn (tn yun)yun)合酶合酶n个残基的糖原个残基的糖原(tn yun)链的非还原端链的非还原端（n4）非还原端非还原端第12页/共40页第十二页，共40页。4、糖原、糖

8、原(tn yun)分支的合成分支的合成Branch synthesis in glycogen糖原分支糖原分支(fnzh)(fnzh)酶酶 glycogen-branching enzyme (amylo (1glycogen-branching enzyme (amylo (14) 4) toto (1 (16) 6) transglycosylasetransglycosylase糖原糖原(tn yun)(tn yun)分支酶分支酶转移转移7 7个残基个残基两分支点至少相距两分支点至少相距4 4个糖残基个糖残基第13页/共40页第十三页，共40页。5 5、糖原、糖原(tn yun)(tn

9、yun)蛋白催化糖原蛋白催化糖原(tn yun)(tn yun)合成所需合成所需引物引物Glycogenin Primes the Initial Sugar Residues in Glycogenin Primes the Initial Sugar Residues in GlycogenGlycogenMuscle Glycogenin structure(二聚体二聚体)肌肉肌肉(jru)糖原蛋白糖原蛋白(生糖蛋白生糖蛋白)结构结构UDP-glucoseTyr194 residuesMn2+ ionAsp162第14页/共40页第十四页，共40页。Glycogenin(糖原糖原(tn

10、yun)蛋白蛋白,生糖蛋白生糖蛋白) and the structure of the glycogen(糖原糖原(tn yun) particle葡葡( (萄萄) )糖基糖基转移酶活性转移酶活性链延伸活链延伸活性性第15页/共40页第十五页，共40页。利用利用(lyng)半乳糖合成糖原半乳糖合成糖原第16页/共40页第十六页，共40页。UDP-UDP-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶糖原糖原(tn yun)(tn yun)合酶合酶糖原糖原(tn yun)(tn yun)分支酶分支酶糖原糖原(tn yun)合成的酶合成的酶第17页/共40页第十七页，共40页。Gerty Coris labor

11、atory around 1947Carl and Gerty Cori: Pioneers in Glycogen Metabolism and Disease糖原糖原(tn yun)代谢和疾病的先驱代谢和疾病的先驱the metabolism of glycogen 1925 1950 Carl F. Cori and Gerty T. Cori (husband and wife)Cori cycle第18页/共40页第十八页，共40页。The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1947Carl Ferdinand CoriGerty There

12、sa Cori, ne RadnitzBernardo Alberto Houssay1/4 of the prize1/4 of the prize1/2 of the prizeUSAUSAArgentinaWashington University St. Louis, MO, USAWashington University St. Louis, MO, USAInstituto de Biologia y Medicina Experimental (Institute for Biology and Experimental Medicine) Buenos Aires, Arge

13、ntinab. 1896(in Prague, then Austria)d. 1984b. 1896(in Prague, then Austria)d. 1957b. 1887d. 1971第19页/共40页第十九页，共40页。人类糖原储存过多引起人类糖原储存过多引起(ynq)的疾病的疾病第20页/共40页第二十页，共40页。二、糖原二、糖原(tn yun)代谢的调节代谢的调节Coordinated Regulation of Glycogen Synthesis and Breakdown别构调节别构调节共价修饰共价修饰(xish)调节调节酶促级联调节酶促级联调节糖原糖原(tn yun)

14、磷酸化酶磷酸化酶和糖原和糖原(tn yun)合酶合酶激素对糖原代谢的影响激素对糖原代谢的影响胰高血糖素胰高血糖素肾上腺素肾上腺素胰岛素胰岛素依赖于依赖于cAMP的蛋白激的蛋白激酶系统酶系统磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1系统系统(PP1)糖原磷酸化酶 AMP激活、ATP抑制糖原合酶 AMP抑制、ATP激活第21页/共40页第二十一页，共40页。肌肉糖原磷酸化酶的肌肉糖原磷酸化酶的共价共价(n ji)(n ji)修饰修饰Regulation of Regulation of muscle glycogen muscle glycogen phosphorylase by phosphorylase

15、by covalent covalent modificationmodification磷酸化酶磷酸化酶激酶激酶(jmi)磷酸化酶磷酸化酶磷酸酶磷酸酶肾上腺素肾上腺素胰高血糖素胰高血糖素共价共价(n ji)修饰修饰第22页/共40页第二十二页，共40页。糖原合成酶糖原合成酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶共价共价(n (n ji)ji)修饰修饰蛋白激酶蛋白激酶磷蛋白磷酸磷蛋白磷酸酶酶磷酸化酶磷磷酸化酶磷酸酶酸酶磷酸化酶磷酸化酶激酶激酶(jmi)共价共价(n ji)修饰修饰第23页/共40页第二十三页，共40页。激素激素(j s)调节调节第24页/共40页第二十四页，共40页。肾上腺素和胰高血糖素作用

16、的肾上腺素和胰高血糖素作用的级联调节级联调节(tioji)机制机制Cascade mechanism of epinephrine and glucagon actionEpinephrine 肾上腺素肾上腺素Glucagon 胰高血糖素胰高血糖素Myocyte 肌细胞肌细胞Hepatocyte 肝细胞肝细胞Adenylyl cyclase 腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶PKA(protein kinase A)蛋白激酶蛋白激酶Aphosphorylase b kinase 磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶Glycogen phosphorylase b 糖原糖原(tn yun)磷酸化酶磷酸化酶Glycog

17、en 糖原糖原(tn yun)Glucose 1-phosphate 葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸Glycolysis 糖酵解糖酵解Muscle contraction 肌肉收缩肌肉收缩Glucose 葡萄糖葡萄糖第25页/共40页第二十五页，共40页。糖原代谢糖原代谢(dixi)的激素控的激素控制制肾上腺素肾上腺素胰高血糖素胰高血糖素肾上腺素肾上腺素胰岛素胰岛素糖原糖原(tn yun)合成合成糖原糖原(tn yun)降解降解-肾上腺素肾上腺素能受体能受体-肾上腺素肾上腺素能受体能受体第26页/共40页第二十六页，共40页。胰岛素胰岛素脂质的合成脂质的合成(hchng)脂质的分解脂质的分解(fn

18、ji)蛋白质的合成蛋白质的合成(hchng)糖异生糖异生糖原合成糖原合成糖酵解糖酵解主动运输主动运输第27页/共40页第二十七页，共40页。糖原糖原(tn yun)(tn yun)磷酸化酶的激活和糖原磷酸化酶的激活和糖原(tn (tn yun)yun)合酶的失活合酶的失活肾上腺素肾上腺素胰高血糖素胰高血糖素第28页/共40页第二十八页，共40页。糖原糖原(tn yun)(tn yun)合酶的激活和糖原合酶的激活和糖原(tn yun)(tn yun)磷酸化酶的失活磷酸化酶的失活 胰岛素胰岛素第29页/共40页第二十九页，共40页。肝脏肝脏(gnzng)中葡萄糖对糖原代谢的调节中葡萄糖对糖原代谢的

19、调节Regulation of glycogen metabolism by glucose in the liver 第30页/共40页第三十页，共40页。三、淀粉三、淀粉(dinfn)和蔗糖的生物合成和蔗糖的生物合成Biosynthesis of Starch and SucroseADP-葡萄糖是植物质体淀粉合成和细菌糖原合成葡萄糖是植物质体淀粉合成和细菌糖原合成的底物的底物UDP-葡萄糖是叶片细胞葡萄糖是叶片细胞(xbo)胞液蔗糖的合成底胞液蔗糖的合成底物物第31页/共40页第三十一页，共40页。淀粉淀粉(dinfn)(dinfn)合成合成Starch synthesisStarch

20、synthesisADP-ADP-葡萄糖葡萄糖焦磷酸化酶焦磷酸化酶淀粉淀粉(dinfn)合酶合酶第32页/共40页第三十二页，共40页。淀粉淀粉(dinfn)(dinfn)合成合成Starch synthesisStarch synthesis第33页/共40页第三十三页，共40页。蔗糖蔗糖(zhtng)(zhtng)合成合成Sucrose synthesisSucrose synthesis蔗糖蔗糖(zhtng)-6-磷酸合成酶磷酸合成酶蔗糖蔗糖(zhtng)-6-磷酸磷酸磷酸磷酸酶酶第34页/共40页第三十四页，共40页。果糖果糖(gutng)-2,6-二磷酸是蔗糖二磷酸是蔗糖合成的调节因

21、子合成的调节因子Fructose 2,6-bisphosphate as regulator of sucrose synthesis光合作用光合作用暗中暗中TP、PiTP、PiPFK2、FBPase2PFK2F-2，6-BPF-2，6-BPPFK1FBPase1F-6-PF-1，6-BP蔗糖合成蔗糖合成EMP第35页/共40页第三十五页，共40页。Intracellular Second Messengers*MessengerSourceEffectcAMPAdenylyl cyclase Activates protein kinasescGMPGuanylyl cyclaseActiv

22、ates protein kinases,regulates ion channels, regulates phosphodiesterases Ca2+ Ion channels in ER andplasma membrane Activates protein kinases, activates Ca2+-modulated proteins IP3PLC action on PIActivates Ca2+ channelsDAGPLC action on PIActivates protein kinase CPhosphatidic acidMembrane component

23、 and product of PLD Activates Ca2+ channels,inhibits adenylyl cyclase CeramidePLC action onsphingomyelin Activates protein kinasesNitric oxide (NO)NO synthase Activates guanylyl cyclase,relaxes smooth muscle Cyclic ADP-ribose cADP-ribose synthaseActivates Ca2+ channels*IP3 is inositol-1,4,5-trisphos

24、phate; PLC is phospholipase C; PLD is phospholipase D; PI is phosphatidylinositol; DAG is diacylglycerol.第36页/共40页第三十六页，共40页。第37页/共40页第三十七页，共40页。第38页/共40页第三十八页，共40页。第九章第九章 糖的生物合成糖的生物合成某些时候，在绿色植物中同时存在着循环的电子某些时候，在绿色植物中同时存在着循环的电子传递与非循环的电子传递途径，循环的电子传递与非循环的电子传递途径，循环的电子传递途径能否传递途径能否(nn fu)(nn fu)产生产生ATPATP、O2O2、或、或NADPHNADPH？ 从葡萄糖从葡萄糖-6-6-磷酸合成糖原所需的能量是否等同磷酸合成糖原所需的能量是否等同于糖原降解为葡萄糖于糖原降解为葡萄糖-6-6-磷酸需要的能量？磷酸需要的能量？第39页/共40页第三十九页，共40页。感谢您的观看(gunkn)！第40页/共40页第四十页，共40页。