内质网腔
Glc质膜载体 毛 细 血 管
6
H13.4
§2. 糖原合成
- High [Pi] in cell favors glycogen breakdown & prevents from glycogen synthesis in vivo.
- Needs another way to activate Glc for transferring to glycogen chain.
糖原磷酸化酶 断裂(14)
游离异头C (还原端)
- 该过程可重复进 行至离某个分支 点相隔 4 Glc
- Ionized G1P can’t diffuse out of cell - Glc is phosphorylated: no ATP needs to be
consumed to permit entry into glycolysis
directly adding to a chain like this, or needing a primer with at least 8/6 Glc residues
⊿G’o = -13.4 kJ/mol
9
15-9
• Branch synthesis in glycogen
= 糖原分支酶从一段至少有11 Glc残基的分 支上转移6~7个残基给该分支或邻近分支 还原端某个残基的C6上以形成新的分支
activity 1 = 糖基转移酶 脱
支 酶 activity 2 = (16)糖苷酶
4
15-5
• 磷酸葡糖变位酶作用机制
(cf. Fig. 13-7)
- 该酶需以活性位点的Ser 残基已被磷酸化的形式 参与反应
- 先由酶将其磷酰基转移 给G1P而生成G-1,6-BP
- 再由G-1,6-BP将其C1位 磷酰基转移给酶并释出 G6P
= O– on the sugar phosphate
attacking nucleophilicly P of NTP and displacing PPi, which hydrolysis pulling
the reaction forward and
irreversibly
核苷二磷酸糖 ⊿G’o ≈ 0 kJ/mol 焦磷酸化酶
(0.01 μM Glycogen ~ 0.4M Glc)
1
15-3
§1. 糖原分解 = removal of a terminal Glc residue
from the nonreducing end of a
glycogen by glycogen phosphorylase
磷酸解使糖苷键的 部分能量被保存在 形成的磷酸酯键中
much better leaving group
糖原 合酶
磷酸葡糖变位酶 UDP-Glc 焦磷酸化酶
UDP-Glc
Luis Leloir 1906-1987 1970 NP in Chem.
糖原代谢中Glc激活方式不同：
- 降解时磷酸解成G1P - 合成时核苷酰化成UDP-7Glc
15-7
自学
• 核苷二磷酸糖/糖核苷酸的形成
自学
(cf. phosphoglycerate mutase with His in Glycolosis ⑧) 5
15-6
自学
• 肝糖元降解可以补充血糖
G6P酶仅存在于肝脏和肾脏，为内质网 膜上的整合蛋白(可能有九个跨膜螺旋区 段)，活性点位于腔内侧(why?)
T1/G6P酶的任一遗传 缺失均将导致糖原代 谢紊乱并最终引发Ia 型糖原贮积病
- 支链淀粉亦可在 淀粉磷酸化酶的 作用下以类似的 方式降解
2
G15.15
Structure of Glycogen Phosphorylase
monomer (842 AA)
别构剂 结合点
与另一亚基的 别构部位接触
PLP
自学 dimer
糖原颗粒 结合位点
催化 部位
磷酸化位点： 高活性a型 磷酸化 低活性b型 去磷酸化
- Debranching enzyme
phospho-
= bifunctional enzyme glucomutase
(as PFK-2)
磷酸葡糖
G6P 变位酶
- G6P去路 肝、肾细胞中水解成Glc 脑、肌细胞中直接进入酵解
(without G6Pase) - 糖原颗粒不会被完全分解，
一般是分支减少/分子变小
辅基磷酸吡哆醛(PLP) 共价结合于Lys680，其 磷酰基以广义酸-碱催化 方 糖式 苷键促进(Pcfi.攻Fi击g. 13(-15→) 4)3
15-4
• 糖原脱分支
- Product of glycogen degradation = G1P (85%) & free Glc (15%)
G1P
断裂(1→4)键
糖原分支的生物学意义 增加糖原的可溶性 - 增加非还原端数量
糖原分支酶
形成(1→6)键
10
20-16(3rd)
⊿G’o = -20~27 kJ/mol
8
15-8
• Glycogen synthesis = glycogen chain elongated
by glycogen synthase
糖原合酶不能从头开始而将两个游 离的UDP-Glc直接连接起来
transferring the Glc residue from UDP-Glc to the nonreducing end of a glycogen branch to make a new (1→4) linkage
LW-1
代谢调节原则：糖原代谢
- 糖原是动物和细菌内糖的贮存形式
以颗粒状存在于胞质中(~55k Glc & 2k非还原端) 含有合成、降解酶和调节蛋白
- 糖原贮备的生物学意义：可迅速动用以供急需
(尤其是大脑和红细胞等)
- 主要贮存器官：肝脏和肌肉
肝糖原(~10% DM) 血糖的主要来源
肌糖原(1~2% DM) 肌肉剧烈收缩时供能
- 核苷二磷酸糖在寡糖和多糖 的生物合成中作为糖基供体
- UDP-Glc for glycogen synthesis in animals
- ADP-Glc for starch synthesis in plants and glycogen synthesis in bacteria
(无机)焦磷酸酶