图15-42 在肝脏和肌肉中碳水化合物代谢调节之相异处.ppt

總結 15.4 肝醣以大顆粒形式貯存於肌肉與肝臟中。在此顆粒中存在有代謝肝醣的酵素以及調節肝醣代謝的酵素。 肝醣磷酸化酶催化肝醣鏈的非還原端進行磷酸解的分解而產生葡萄糖 1-磷酸。去支酶將分支轉移到主鏈上，並且釋出位於（α1→6）分支的殘基形成游離的葡萄糖。 磷酸葡萄糖變位酶催化葡萄糖 1-磷酸與葡萄糖 6-磷酸的互換。葡萄糖 6-磷酸可以進入糖解作用，或者，在肝臟中可被內質網的葡萄糖 6-磷酸酶轉化成游離的葡萄糖，然後釋放於血液中補給葡萄糖。 p.640 總結 15.4(續) 糖核苷酸 UDP-葡萄糖在肝醣合成酶的催化下將葡萄糖殘基提供給肝醣的非還原端。而分支酶可在肝醣鏈的分支點上形成（α1→6）的鍵結。 新肝醣顆粒的生成起始於 UDP-葡萄糖的葡萄糖與肝醣素的 Tyr 殘基間自身催化所形成的糖苷鍵，然後接上數個葡萄糖殘基形成一條引子，此引子可讓肝醣合成酶作用在其上。 p.640 15.4 肝醣合成與分解的協調調節 p.641 肝醣磷酸化酶受到異位調節及荷爾蒙的調節 骨骼肌的肝醣磷酸化酶以兩種互相轉變的形式存在：肝醣磷酸化酶 a（glycogen phosphorylase a），它具有催化的活性，以及肝醣磷酸化酶 b（glycogen phosphorylase b），它較缺乏活性（圖 15-34）。 提高的 [cAMP] 會驅使一酵素串聯（enzyme cascade）的產生，意思是一催化劑會活化另一個催化劑，然後此活化的催化劑又去活化下一個催化劑。 [cAMP] 提高能活化 cAMP-依賴性蛋白激酶，也稱為蛋白激酶 A（PKA）。 圖 15 – 34 p.641 圖15-34　肌肉肝醣磷酸化酶由共價性修飾所調節。在較具活性狀態的酵素磷酸化酶上，其每個次單元的 Ser14 殘基都會被磷酸化。磷酸化酶 a 會被磷酸化酶 a 磷酸酶（也是已知的磷蛋白磷酸酶 1，PP1）催化而移除這些磷醯基，轉變成較不具活性的磷酸化酶 b。磷酸化酶 b 能被磷酸化酶 b 激酶作用而再轉變回（再活化成）磷酸化酶 a。（同時參閱圖6-36 的肝醣磷酸化酶調控。） p.641 PKA 接著磷酸化並活化磷酸化酶 b 激酶（phosphorylase b kinase），其能催化肝醣磷酸化酶上的兩個相同次單元的 Ser 殘基磷酸化，而將之活化，因此促進肝醣分解。 當肌肉回復到休息狀態時，第二個酵素磷酸化酶 a 磷酸酶（phosphorylase a phosphatase），也稱為磷蛋白磷酸酶 1（phosphoprotein phosphatase 1；簡稱PP1），此酵素會將磷酸化酶 a 上的磷醯基移除，而將之轉變成較不具活性的磷酸化酶 b。 圖 15 – 35 p.642 圖15-35　腎上腺素與升糖素作用的串聯機制。藉由與特殊的表面受體結合，腎上腺素作用在肌原細胞（左邊)，或升糖素作用在肝細胞（右邊)，皆活化 GTP-結合蛋白 Gsα（見圖12-4）。活化的 Gsα 促使 [cAMP] 增加，進而活化蛋白激酶 A（PKA）。如此開始一連串磷酸化作用；PKA 活化磷酸化酶b 激酶，磷酸化酶 b 激酶接著活化肝醣磷酸化酶。這種串聯反應將最初訊息極度放大；圖中粉紅色框格內可能低估此串聯酶一步驟中分子數目實際的增加量。肝醣分解之後供應葡萄糖，其在肌原細胞可提供 ATP（經由糖解作用）支持肌肉收縮，在肝細胞中葡萄糖會被釋放至血液中以彌補低血糖。 圖 15 – 36 p.642 圖15-36　肝臟的肝醣磷酸化酶可以當作葡萄糖感測器。葡萄糖結合到肝臟磷酸化酶 a 同功酶的異位部位，因此誘導構形改變而暴露出磷酸化的 Ser 殘基，使得磷酸化酶 a 磷酸酶 1（PP1）可以作用。此磷酸酶將磷酸化酶 a 轉變成磷酸化酶 b，明確地降低磷酸化酶的活性，因此在因應高血糖時會減緩肝醣的分解。胰島素也可以間接刺激 PP1 而減緩肝醣的分解。 p.643 肝醣合成酶也是由磷酸化與去磷酸化所調節 如同肝醣磷酸化酶，肝醣合成酶有磷酸化與去磷酸化兩種構形（圖 15-37）。當處於活化態時，肝醣合成酶 a（glycogen synthase a）是未磷酸化的。 最重要的調節激酶為肝醣合成酶激酶 3（glycogen synthase kinase 3，簡稱 GSK3），其會在肝醣合成酶羧端附近的三個絲胺酸殘基加上磷醯基，造成肝醣合成酶強烈失活。 GSK3 的作用具有等級制度之分；它不會磷酸化肝醣合成酶，直到另一個蛋白激酶酪蛋白激酶 II（casein kinase II，簡稱 CKII）先磷酸化肝醣合成酶附近的殘基後，此反應稱為引導（priming）（圖 15-38a）。 圖 15 – 37 p.643 p.643 圖1