生化課件中文翻譯

第21 21.121.1糖原結(jié)構(gòu)。糖原分子有兩個向外伸展的分支。非還原端的葡萄糖殘基用紅色表示，起始分支的葡萄糖殘基用綠色表示，糖原分子其余位點用R表示。（重量百分比）和2%，但是骨骼肌的糖原總量比肝臟（原因在于骨骼肌的總質(zhì)量比肝21.221.2肝臟細胞的電子顯微鏡圖譜。細胞質(zhì)內(nèi)顆粒密集區(qū)是糖原顆粒。（1）（2）21.3（2）NADPH和核糖衍生物。其中轉(zhuǎn)化生成游離葡萄糖的過程主要在圖21.3葡萄糖6-磷酸運。自糖原產(chǎn)生的葡萄糖6-磷酸可以（1）用作原料進行有氧或（2）（3）糖磷酸途徑被加工產(chǎn)生NADPH或戊糖。GlucoseUTP1-磷酸反應(yīng)形成的產(chǎn)物。UDP-葡萄糖加成到糖原分子的非還原端。如同糖原糖原有效斷裂成葡萄糖6-磷酸需要4種酶活性：一種降解糖元的酶促活性、兩種重構(gòu)糖原使之能夠繼續(xù)作為糖原降解底物的活性、和一種將糖原降解成葡萄糖6-磷酸產(chǎn)物轉(zhuǎn)化1-糖原（n殘基）+ 葡萄糖1-磷酸+糖原（n-1殘基依次移出。磷酸斷裂與糖苷鍵OC-1原子的（p5956-磷酸是一個重要的代謝中間物。3.6Go'在體內(nèi)環(huán)境中由于[Pi]/[葡萄糖1-磷酸]比值遠遠超過100，因此反應(yīng)朝磷酸裂解方向進行。ATP進行磷酸化（1ATP）化裂解的另一優(yōu)勢是肌肉細胞缺乏沒有葡萄糖1-磷酸器，因此生理條件下產(chǎn)生的葡萄糖1-磷酸局限于肌肉細胞。410個葡萄糖殘基左右就有一個分支，僅用糖原磷酸化酶只能裂解每個分支的6個葡萄糖殘基。21.4糖原分子重構(gòu)。首先，每個分支的21.4生物糖苷酶和轉(zhuǎn)移酶活性都在一條大小為160kD的多肽鏈上，是一個雙功能酶。這糖原磷酸化裂解產(chǎn)生葡萄糖1-磷酸，后者必須轉(zhuǎn)化成葡萄糖6-磷酸才能進入糖代謝。在半乳糖代謝中也曾經(jīng)使用這個酶(p450)。為了轉(zhuǎn)移這個磷酸基團，酶促反應(yīng)實際上將酶蛋白的磷酸基團與底物分子的磷酸基團進行交換（21.5。異構(gòu)酶活性位點含有一個磷酸化1-C-61,6-二磷酸。這個C-1位磷酸基團接著轉(zhuǎn)移給酶蛋白原來的絲氨酸，產(chǎn)物是葡萄糖6-磷酸，并再21.5磷酸葡萄糖異構(gòu)酶促反應(yīng)。C-1位磷酸基磷酸葡萄糖葡萄糖轉(zhuǎn)化中的作用如同2,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)化成2-磷酸甘油酸和3-磷酸甘油酸中的作用相似。兩個反應(yīng)中都有磷酰化酶參與。6-糖異生途徑最后釋放葡萄糖的酶是一樣的，位于滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的管腔面。前面，葡萄糖6-磷酸進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，經(jīng)此酶催化，形成葡萄糖和磷酸。然后經(jīng)穿梭系統(tǒng)到細胞質(zhì)(p463)葡萄糖6-磷酸+ 葡萄糖+磷其它組織沒有葡萄糖6-磷酸酯酶，因此那些組織只能留在胞內(nèi)形成ATP。而肝臟的主二聚體。每個亞基折疊成一個N-端結(jié)構(gòu)域（480氨基酸殘基，有一個糖原結(jié)合位點）C-（21.6糖磷酸而不釋放游離的葡萄糖，從而節(jié)約ATP。因此，活性位點應(yīng)將水分子排出。21.6有幾個線索提示磷酸化酶排出水分子的機制。首先，糖原底物和葡萄糖1-磷酸產(chǎn)物的C-1都是構(gòu)型。磷酸直接C-1將改變這個碳原子的構(gòu)型（因為反應(yīng)將經(jīng)過五價轉(zhuǎn)換C（PLP（p42321.721.8原子，導(dǎo)致糖苷鍵斷裂，同時從PLP獲得一個質(zhì)子。這步反應(yīng)產(chǎn)生的C正離子受到 子與磷酸結(jié)合形成葡萄糖1-磷酸。21.64～5個葡萄糖殘基。結(jié)合位點與催化位點相距較大使之能夠磷酸化很多葡萄糖殘基，（rocessieRNA合成的每就有這種特性。骨骼肌糖原磷酸化酶二聚體有兩種形態(tài)：有活性的磷酸化酶a和沒有活性的磷酸化酶b21.9aRbT態(tài)（21.10AMP濃度很高，bb(12.11ATP能夠競爭AMPbR型和缺乏活性的T型之間的轉(zhuǎn)換受肌肉細胞內(nèi)的能荷控制。葡萄糖6-磷酸有利于T態(tài)的磷酸化酶b(缺乏活性Ser14b型磷酸化酶轉(zhuǎn)化成a型。這個轉(zhuǎn)化過程受激糖原磷酸化酶被磷酸化，從b型轉(zhuǎn)化成a型。這個過程有糖原磷酸化酶激酶催化。bATP6-磷酸兩個效應(yīng)aAMPATP,6-磷酸動開始，AMPb型糖原磷酸化酶活性。同時運動又會導(dǎo)致相應(yīng)的激素釋放，使糖原磷酸化酶轉(zhuǎn)化成a型。肌肉細胞沒有葡萄糖6-磷酸酯酶，使糖原產(chǎn)生的葡萄糖6-磷RaTb型糖原磷酸化酶的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)亞基界面之間細微的結(jié)構(gòu)差異傳導(dǎo)到活性位點（21.9TbRa型，亞基沿二聚體的二重對稱軸旋轉(zhuǎn)10oa-T態(tài)活性低的原因在于活性位點被部分。R態(tài)催化位點易于接近，磷酸結(jié)合位點擺置正確。21.9ab的結(jié)構(gòu)。磷酸化酶aSer14種修飾有助于酶蛋白處于更高活性的R狀態(tài)。一個亞基畫成白色。參與調(diào)節(jié)的螺旋和環(huán)擁磷酸化，主要是T態(tài)。注意，T態(tài)酶的活性位點被部分堵塞。21.1021.10a21.11肌肉糖原磷酸化酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)。AMPR人類肝臟的糖原磷酸化酶和肌肉的磷酸化酶的氨基酸序列一致性達到90%。這兩種酶肝臟磷酸化酶a（不是b）呈最敏感的R至T的轉(zhuǎn)化。葡萄糖結(jié)合使a型糖原磷酸化酶從RT態(tài)，消除酶活性（21.12AMP不敏21.12肝臟糖原磷酸化酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)。aRT態(tài)21.1321.13磷酸化酶激酶的活化。磷酸化酶激酶，即（4復(fù)合物受特定激素活化。這類激素能夠地動相應(yīng)反應(yīng)導(dǎo)致亞基磷酸化和亞基與Ca結(jié)合。這兩類促進作用是實現(xiàn)激酶活性最大化所必需的。當(dāng)激酶有活性時，激酶能夠?qū)⑻窃姿峄竍轉(zhuǎn)化成磷酸化酶a。p390Ca2+化蛋白激酶啟動糖原斷裂的最初信號是什么？G21.14激素任何啟動糖原分解？激素通過cAMP新湖奧傳導(dǎo)級聯(lián)途徑啟動糖原分解。這個級聯(lián)反應(yīng)在16.1節(jié)已經(jīng)介紹過（圖21.1521.15級聯(lián)反應(yīng)調(diào)節(jié)糖原斷裂。7TM受體刺激糖原降解。激素結(jié)合啟動依賴于G-蛋白的信號傳導(dǎo)途徑，此途徑導(dǎo)致糖原磷酸化酶的磷酸化和活化。GS接著是G蛋白。GSGTPATP轉(zhuǎn)化成cAMP。后A（p287蛋白激酶AcAMP除了與肝臟的腎上腺素受體結(jié)合外，還結(jié)合7TM的腎上腺素受體。而7TM的腎上腺素受體與腎上腺素的結(jié)合就啟動磷酸肌醇級聯(lián)反應(yīng)（16.2節(jié)，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+的釋放。磷酸化酶激酶的亞基是Ca2+傳感器（即鈣調(diào)蛋白。Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合導(dǎo)致磷酸化酶激酶必須有式迅速關(guān)閉糖原斷裂的高增益系統(tǒng)能源已經(jīng)滿足需要時出現(xiàn)糖原浪在的GTP酶活性將GTP轉(zhuǎn)化成GDP，而細胞內(nèi)一直存在的磷酸二酯酶將cAMP轉(zhuǎn)化成AMPA將磷酸基團連接于磷酸化酶激酶的亞基（活化時加入的第一個磷酸基團在亞基1(PP1)的更合適底物，接著被脫去磷酸導(dǎo)致失活。蛋白磷酸酯酶1也能除去糖原磷酸化酶的磷酸基團，將此蛋白轉(zhuǎn)化成沒有活性的糖原磷酸化酶b。16個氨基酸殘基與葡萄糖接觸。磷酸吡多醛結(jié)合位點有15個氨基酸殘本保守。類似地，糖原結(jié)合位點也很保守。這三個位點的高6-6-21.41-磷酸。 UDP- glycogen 分解：glycogen + glycogen +glucose1-糖原生物合成的葡萄糖供體是UDP-葡萄糖。UDP-葡萄糖是葡萄糖的活化形式，如同ATPA分別是磷酸基團和乙?；鶊F的活化形式一樣。UDP-C-1原子被活化，因為其羥基被UDP的焦磷酸酯化。解時不可逆反應(yīng)，驅(qū)使整個反應(yīng)向UDP-葡萄糖生成的方向進行。葡萄糖1-磷 2葡萄糖1-磷 UTP 2轉(zhuǎn)移給糖原分子末端殘基的C-4羥基，形成糖苷鍵。UDP為糖原生長分子末端羥基UDP-葡萄糖的結(jié)合位點相當(dāng)于糖原磷酸化酶磷酸吡多醛的結(jié)合七個）構(gòu)成的模塊轉(zhuǎn)移到更里面位點。催化此反應(yīng)的分支酶執(zhí)行這種移位相當(dāng)精確。7個左11新的分支位點與原有的分支位點距離至少相距4個葡萄糖殘基。21.1621.16糖原分子截面圖。用G構(gòu)活化劑葡萄糖6-磷酸存在時，磷酸化的b型糖原合成酶才有活性，而沒有磷酸化的a-型糖原合成酶一直處于活性狀態(tài)（6-磷酸。將葡萄糖6-磷酸轉(zhuǎn)化成糖原和糖原再次轉(zhuǎn)化成葡萄糖6-磷酸的成本是多少？除了反應(yīng)5之外，相關(guān)反應(yīng)面已經(jīng)介紹過。反應(yīng)5用來再生UTP。核苷酸二磷酸激酶催化，將ATP的磷酸轉(zhuǎn)移給UDP,，生成UTP。葡萄糖6-磷酸 葡萄糖1-磷酸 葡萄糖1-磷酸+UTP UDP-葡萄糖+PPi （2）PPi+H2O 2Pi （3）UDP-葡萄糖+glycogenn glycogenn+1+UDP（4）UDP+ATP UTP+ADP 總反應(yīng)：葡萄糖6-磷酸+ATP+glycogenn+ ADP+因此，將一個葡萄糖6-磷酸整合到糖原分子消耗一個ATP。糖原斷裂能夠提供有效能量，裂解產(chǎn)生的葡萄糖殘基約90%左右是葡萄糖1-磷酸。其余10%的葡萄糖殘基處于分支ATP用于磷酸化一個葡萄糖殘基（6-磷酸。而葡萄糖6-磷酸完全氧化產(chǎn)生31分子ATP，而每個葡萄糖殘基所耗的ATP數(shù)量只是稍多于1個分子，所以總的能量效率接近97%（即31÷（31+1.1）≈97%。21.5上腺素啟動的cAMP級聯(lián)反應(yīng)分別啟動肝臟和肌肉的糖原分解，同時關(guān)閉這些組織的糖原21.17酶A能夠?qū)⒘姿峄鶊F共價連接磷酸化酶激酶，活化參與糖原分解的酶活性。類似地，蛋白激酶A圖21.17糖原代謝的協(xié)同控制。糖原代謝部分受激素啟動的cAMP級聯(lián)反應(yīng)調(diào)節(jié)。這種級AA也能失活糖原合白磷酸酶催化蛋白分子絲氨酸和蘇氨酸的磷?；鶊F水解。蛋白磷酯酶1在調(diào)節(jié)糖原代謝方21.18從而失活這些酶的活性。而且，PP1b的磷酸基團，將糖原合成酶轉(zhuǎn)化成活性更高的酶。因此PP1也加速糖原合成。PP1匙調(diào)節(jié)碳水化合物的另一裝置。21.181對糖原合成的調(diào)節(jié)。1PP137kD的單一肽鏈蛋白。這個多肽鏈通常與一些調(diào)節(jié)亞基結(jié)合。這些120kD（在骨骼肌和心臟最普遍的調(diào)節(jié)亞基是GM，在肝臟最普遍的亞基GL21.19cAMPAA基就從糖原和催化亞基的底物釋放，顯著抑制了磷脂酶活性。因此當(dāng)cAMP接通糖原分解的b型。21.191（PP1）活性。AGM，使糖原顆粒的催化亞基離開底物。蛋白激酶A磷酸化這些抑制劑亞基失活PP1的催化亞基。21.20氨酸激酶結(jié)合（14.2節(jié)。胰島素與受體的結(jié)合活化了受體酪氨酸蛋白激酶活性，后者磷酸（IRSs圖21.20胰島素失活糖原合成酶激酶。胰島素啟動的級聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致糖原合成酶激酶磷酸化并失去活性，從而糖原合成酶磷酸化。蛋白磷酸酯酶1（PP1）移去糖原合成酶的磷酸80～120mg4.4~6.7mM)。肝臟能夠感知血液的血糖濃度，根據(jù)血糖濃度確定攝取或釋放葡萄糖。如果向血液注入葡萄糖，則肝臟的糖原磷酸化酶a的量迅速降低（圖21.21RT型Ser14的磷酸基團變成蛋白磷酸酶1(PP1)的底物。沒有活性的R態(tài)糖原磷酸化酶與蛋白磷酸酶1結(jié)合緊密。葡萄糖誘導(dǎo)糖aR態(tài)和T21.2121.22b型轉(zhuǎn)化成有活性的a10a。當(dāng)大多數(shù)磷酸（1）（2）21.22葡萄糖對肝臟糖原代謝的調(diào)節(jié)。a結(jié)合，抑制磷酸化酶aaT態(tài)。Ta1（PP1，結(jié)果1（PP1）aPP1a和糖原合成酶b的磷酸基團，導(dǎo)致糖原分解途徑失活、糖原合成途徑活化。糖原疾圖21.23充滿糖原的溶酶體有II類糖原疾病的新生兒其骨骼肌的電子顯微鏡圖譜。1952CarlGertyCori闡明了vonGierke疾病的酶學(xué)缺陷。他們發(fā)現(xiàn)這種疾病的患常高。肝臟葡萄糖6-磷酸酯酶缺乏導(dǎo)致低血糖癥，原因在于葡萄糖6-磷酸不能轉(zhuǎn)化成葡萄酸過量導(dǎo)致肝臟糖酵解上升，血液中乳酸和酸濃度增加。vonGierke疾病患者也提升了脂肪代謝依賴性編碼葡萄糖6-磷酸轉(zhuǎn)移酶變異也會產(chǎn)生這種疾病只有將葡萄糖6-磷酸至內(nèi)質(zhì)腔，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被磷酸酯酶水解（p463)成葡萄糖。該系統(tǒng)其他三個必需蛋白發(fā)生突變也會產(chǎn)生vonGierke疾病。20.121.23的生化缺陷（III類）與vonGierke疾病（I類）僅僅依靠生理特征無法區(qū)分。III類糖原儲McArdle疾病是肌肉糖原疾病（V類?；颊呷狈∪饬姿峄富钚?，患者不能進pH（因為產(chǎn)生了乳酸McArdlep416乳酸，其肌肉的糖酵解速率比正常水平低很多；患者也不動用糖原。NMR研究患者出21.24圖21.24人臂肌肉的NMR研究。在運動過程中McArdle糖原疾?。╒類）患者a-1,4-10個葡萄糖殘基有一個分支，分支位點用a-1,6-糖苷鍵連接。肌肉糖原磷酸化酶催化能夠?qū)⑻窃肿哟蠖鄶?shù)葡萄糖殘基轉(zhuǎn)化成葡萄糖1-磷酸。糖原磷酸化酶是糖原裂解的關(guān)鍵酶。磷酸斷裂末端葡萄糖殘基C-1與相鄰葡萄糖殘基C-4之間的糖苷鍵，形成葡萄糖1-磷酸。經(jīng)過可逆反應(yīng)，葡萄糖1-磷酸轉(zhuǎn)化成葡萄糖6-磷酸。寡糖轉(zhuǎn)移酶和a-1,6-糖苷酶聯(lián)合作用，降解分支位點。磷酸化酶b通常沒有