糖原代谢及其调控s

葡糖基延长活性
Glycogen core
- 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
⊿G’o = -20~27 kJ/mol
核苷二磷酸糖 焦磷酸化酶
⊿G’o ≈ 0 kJ/mol
7
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
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 方式促进Pi攻击 (1→4)2 糖苷键 (cf. Fig. 13-5)
15-4
糖原脱分支
- Product of glycogen degradation = G1P (85%) & free Glc (15%)
G1P
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20-16(3rd)
Starch synthesis
自学
ADP-Glc 焦磷酸化酶 - 除了活化底物是ADP-Glc之 外，合成机制与糖原的类似
Fra Baidu bibliotek淀粉合酶
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20-14
由糖原生成(起始)蛋白开始的糖原颗粒形成
= 引发蛋白+葡糖基转移酶
自学
糖原合酶活性 葡糖基转移活性 合酶与分 支酶活性
转移酶与糖 原合酶结合
activity 2 = (16)糖苷酶
脱 支 酶
3
15-5
磷酸葡糖变位酶作用机制
(cf. Fig. 13-7)
自学
- 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
transferring the Glc residue from UDP-Glc to the nonreducing end of a glycogen branch to make a new (1→4) linkage
directly adding to a chain like this, or needing a primer with at least 8/6 Glc residues
Glc质膜载体 内质网腔
毛 细 血 管
5
H13.4
§2. 糖原合成
- High [Pi] in cell favors glycogen breakdown & prevents from glycogen synthesis in vivo. 磷酸葡糖变位酶
- Needs another way to activate Glc for transferring to glycogen chain. much better leaving group
- Debranching enzyme = bifunctional enzyme (as PFK-2)
phosphoglucomutase
磷酸葡糖 G6P 变位酶
activity 1 = 糖基转移酶
- 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
(cf. phosphoglycerate mutase with His in 4 Glycolosis ⑧)
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
15-3
§1. 糖原分解
= removal of a terminal Glc residue from the nonreducing end of a glycogen by glycogen phosphorylase
C1+
游离异头C (还原端) 糖原磷酸化酶 断裂(14)
磷酸解使糖苷键的 部分能量被保存在 形成的磷酸酯键中
UDP-Glc 焦磷酸化酶
糖原 合酶
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-Glc 6
15-7
自学
核苷二磷酸糖/糖核苷酸的形成
= 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
- 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
1
G15.15
自学
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 dimer
PLP
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
⊿G’o = -13.4 kJ/mol
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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 断裂(1→4)键
糖原分支酶
形成(1→6)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