Page 122 - 第九版生物化学

第五章糖代谢 107

三勹u 糖原n+l 奂 kkyx2 018
UDPG
奂 kk y, 2018 @

A 』PPl 图 5-11 糖原的合成与分解
c1 @pep (a) 磷酸葡糖变位酶； (b)UDPG 焦磷酸化酶；

卜 (c) 糖原合酶和分支酶； (d) 糖原磷酸化酶和
，
脱支酶
e

P
l

D 『（一）葡萄糖活化为尿昔二磷酸葡萄糖

P糖原合成起始千糖酵解的中间产物葡糖-6-磷酸 。 首先，葡糖-6-磷酸变构生成葡糖-1-磷酸 。 后
者再与尿昔三磷酸 (UTP) 反应生成尿昔二磷酸葡萄糖 (UDPG) 和焦磷酸 。 此反应可逆，由 UDPG 焦磷

酸化酶 (UDPG pyrophosphorylase) 催化 。 但由千焦磷酸在体内迅速被焦磷酸酶水解，故实际上反应向
` 2 -} 言生成 UDPG 的方向进行 。 体内许多合成代谢反应都伴有副产物焦磷酸生成，因此焦磷酸水解有利千

合成代谢的进行 。 UDPG 可看作”活性葡萄糖＂，在体内充当葡萄糖供体 。
@ @@ 尿 昔 + PPl

+

@ @~ @ 尿 昔

葡糖-1-磷酸 UDPG

（二）糖原合成的起始需要引物
如果细胞内糖原已耗尽而需要重新合成时，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 (glycogenin) 作为最初的葡萄糖是受体而起始糖原的合成 。 糖原蛋白是一种
蛋白酪氨酸－葡糖基转移酶，可对自身进行糖基化修饰，将 UDPG 分子的葡萄糖基连接到自身的酪氨
酸残基上 。 随后，糖原蛋白继续催化糖链初步延伸，由第一个结合到糖原蛋白上的葡萄糖分子接受下
一个 UDPG 的葡萄糖基，形成第一个 a-1,4-糖昔键。这样的延伸反应持续进行，直至形成与糖原蛋白
相连接的八糖单位，即成为糖原合成的初始引物 。
（三） UDPG 中的葡萄糖基连接形成直链和支链
在糖原引物基础上的糖链进一步延伸则由糖原合酶 (glycogen synthase) 所催化。在糖原合酶作用
下， UDPG 的葡萄糖基转移到糖原引物的非还原性末端，形成 a-1,4-糖昔键，此反应不可逆。糖原合
酶是糖原合成过程中的关键酶，它只能使糖链不断延长，但不能形成分支 。
当糖链长度达到至少 11 个葡萄糖基时，分支酶 (branching enzyme) 从该糖链的非还原末端将约
6 -7 个葡萄糖基转移到邻近的糖链上，以 a-1 , 6-糖节键相接，从而形成分支（图 5-12) 。分支的形成
不仅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非还原性末端的数量，以便磷酸化酶迅速分解糖原 。
（四）糖原合成是耗能过程
葡萄糖单位活化时，生成葡糖-6-磷酸需消耗 1 个 ATP, 焦磷酸水解成 2 分子磷酸时又损失 l 个高
能磷酸键，共消耗 2 个 ATP 。 糖原合酶催化反应时，生成的 UDP 必须利用 ATP 重新生成 UTP, 即 ATP
的高能磷酸键转移给了 UTP, 故并无高能磷酸键的损失。综上，糖原分子每延长 1 个葡萄糖基，需消
耗 2 个 ATP 。