生物化学第五章糖代谢（三）
摄入的糖类除满足供能外，大部分转变为甘油三酯，少部分用于合成糖原。
1、糖原的合成与分解
糖原的葡萄糖的多聚体，是动物体内糖的储存形式，是机体能迅速动用的能量储备。
糖原分子呈多分支状，葡萄糖单元由α-1，4-糖苷键连接形成长链，约10个葡萄糖单元处形成分支，只有分支点形成α-1，6-糖苷键。糖原具有一个还原性末端和多个非还原性末端，葡萄糖的增减均发生在非还原性末端。糖原主要储存在肝和骨骼肌，肝糖原是血糖的重要来源，而肌糖原（多）主要为肌收缩提供急需的能量。
Ø 分支越多，溶解度越高。
糖原合成是将葡萄糖连接成多聚体
糖原合成：由葡萄糖合成糖原的过程。糖原合成时，葡萄糖先活化，再连接形成直链和支链。
发生在肝和骨骼肌的细胞质。
1）葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖。
葡萄糖经糖酵解生成G-6-P，然后变位生成G-1-P，后者再与UTP反应生成尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）和焦磷酸（PPi）。
Ø 上述反应可逆，由UDPG焦磷酸化酶催化。但焦磷酸在体内迅速水解，故实际上反应向生成UDPG的方向进行。
UDPG可看作活性葡萄糖，充当葡萄糖供体。
2）糖原合成的起始需要引物。
不能以游离葡萄糖作为起始分子来接受UDPG的葡萄糖基，只能以糖原蛋白作为最初的葡萄糖基受体而起始合成糖原。糖原蛋白本质是蛋白酪氨酸-葡糖基转移酶，可对自身糖基化，将葡糖基连接至自身酪氨酸，再由第一个结合至糖原蛋白的葡糖分子接受下一UDPG的葡糖基，直至形成与糖原蛋白相连接的八糖单位（糖原合成的初始引物）。
3）UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链。
糖原引物继续延伸由糖原合酶（关键酶）催化，UDPG的葡糖基转移至引物的非还原性末端，形成α-1，4-糖苷键，反应不可逆。糖原合酶只能使糖链不断延长，但不能形成分支。
糖链长度达11个葡糖时，分支酶从该糖链的非还原性末端将6~7个葡糖基转移至邻近糖链，以α-1，6-糖苷键连接，从而形成分支，也可水解α-1，4-糖苷键。
Ø 分支的意义：增加糖原的水溶性，更重要的是增加非还原性末端数量，以便磷酸化酶迅速分解糖原。
4）糖原合成消耗的能量：
活化：葡萄糖——G-6-P，消耗1分子ATP；焦磷酸水解成2分子磷酸，消耗1分子ATP。共消耗2分子ATP。
延伸：糖原合酶催化时生成的UDP利用ATP重新生成UTP，只是高能磷酸键的转移。
综上，糖原合成每延长1个葡糖基，需消耗2分子ATP。
糖原分解是从非还原性末端进行磷酸解
糖原分解：糖原分解为G-1-P而被机体利用的过程。发生于细胞质，糖原分解不是糖原合成的逆反应。
Ø 糖原先解聚，以G-1-P为主，也有少量游离葡萄糖。肝、肌糖原解聚过程一样，但对G-6-P（G-1-P转化）的后续利用完全不同。
1）糖原磷酸化酶（关键酶）分解α-1，4-糖苷键释放出G-1-P。
此步虽是可逆反应，但实际上只能向着糖原分解方向进行。
糖原磷酸化酶只能作用于α-1，4-糖苷键，而对分支处的α-1，6-糖苷键无作用。
2）脱支酶分解α-1，6-糖苷键释放出游离葡萄糖。
当糖链缩短至距分支点约4个葡糖基时，因空间位阻，糖原磷酸化酶不能再发挥作用。这时由葡聚糖转移酶催化将3个葡糖基转移至邻近糖链末端，仍是α-1，4-糖苷键连接。分支处仅剩的1个葡糖基是α-1，6-糖苷键连接，在α-1，6-葡糖苷酶作用下水解成游离葡萄糖。
葡聚糖转移酶和α-1，6-葡糖苷酶是同一种酶的两种活性，统称脱支酶。除去分支后，糖原磷酸化酶即可发挥作用。
脱支酶既可作用于α-1，4-糖苷键，还能作用于α-1，6-糖苷键。
3）肝能利用G-6-P生成葡萄糖而肌不能。
肝内存在葡糖-6-磷酸酶，可将G-6-P水解为葡萄糖释放入血。而肌组织缺乏此酶，G-6-P只能进行糖酵解，为肌组织收缩供能。
注意！肌糖原的1分子葡萄糖基进行无氧氧化净产生3分子ATP（绕过了葡萄糖磷酸化）。
2、糖原合成与分解的关键酶的调节：糖原磷酸化酶、糖原合酶的共价修饰调节
糖原合成与分解相互调控、相互制约。糖原合成旺盛时，糖原分解被抑制，反之亦然。
二者均有共价修饰和别构调节二种方式。且都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。
磷酸化修饰：
1）磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式：糖原磷酸化酶有磷酸化（a型，有活性）和去磷酸化（b型，无活性）两种形式。丝氨酸磷酸化
磷酸化酶b——磷酸化酶b激酶——磷酸化酶a
磷酸化酶a——磷蛋白磷酸酶-1——磷酸化酶b
2）去磷酸化的糖原合酶是活性形式：糖原合酶有磷酸化（b型，无活性）和去磷酸化（a型，有活性）两种形式。去磷酸化由磷蛋白磷酸酶催化。磷酸化可由多种激酶催化：蛋白激酶A、磷酸化酶b激酶、糖原合酶激酶。
激素调节：
磷酸化修饰本质上是由激素引起的级联放大反应的一环，具有快速放大效应。
肝糖原是胰高血糖素和胰岛素；肌糖原是肾上腺素和胰岛素。
1）肝糖原分解和肌糖原分解分别受胰高血糖素和肾上腺素调节。
肝糖原：
①活化腺苷酸环化酶，催化ATP生成cAMP。
②cAMP存在时，激活蛋白激酶A，但其活化时间较短，cAMP被降解，蛋白激酶A随即失去活性。
③活化的PKA对磷酸化酶b激酶进行磷酸化，使之活化。磷酸化酶b激酶也有磷酸化（有活性）和去磷酸化（无活性）。PKA也能磷酸化糖原合酶，使之失活，最终抑制糖原合成。
④活化的磷酸化酶b激酶对糖原磷酸化酶进行磷酸化，使之活化，最终促进糖原分解。
肌糖原：类似于肝糖原。激素是肾上腺素。
2）糖原合成主要受胰岛素调节。
胰岛素激活磷蛋白磷酸酶-1，使糖原合酶去磷酸；抑制糖原合酶激酶，阻止对糖原合酶的磷酸化。
Ø 磷蛋白磷酸酶底物有糖原合酶、糖原磷酸化酶、磷酸化酶b激酶。
磷蛋白磷酸酶的调节：可被磷蛋白磷酸酶抑制剂所抑制。磷蛋白磷酸酶抑制剂是胞内蛋白质，磷酸化形式是活性形式（由PKA催化）。
蛋白激酶A有直接调节酶（磷酸化糖原合酶、磷酸化酶b激酶直接阻止糖原合成、激活糖原分解）和间接调节抑制剂（磷酸化磷蛋白磷酸酶抑制剂，间接阻止糖原合酶、磷酸化酶b激酶和糖原磷酸化酶的去磷酸化，阻止糖原合成被激活和糖原分解被抑制）。
别构调节：
1）G-6-P别构激活糖原合酶。
2）肝糖原磷酸化酶主要受葡萄糖别构抑制。
血糖升高，葡萄糖结合肝糖原磷酸化酶a的别构部位，暴露磷酸化的14位丝氨酸，磷蛋白磷酸酶-1使之去磷酸化转变为磷酸化酶b，抑制糖原分解。
果糖-1，6-二磷酸和果糖-1-磷酸也可别构抑制肝糖原磷酸化酶。
3）肌糖原分解主要受能量和Ca2+的别构调节。
糖原磷酸化酶
别构激活剂：AMP
别构抑制剂：ATP、G-6-P
Ca2+别构激活磷酸化酶b激酶，促进肌糖原分解。
ü 缺乏肝糖原磷酸化酶，婴儿仍可生长，肝糖原沉积致使肝大，但无严重后果。
若缺乏葡糖-6-磷酸酶，不能及时补充血糖，后果严重。
