肝醣代謝是碳水化合物代謝的核心調控節點，整合荷爾蒙信號、能量狀態和組織特異性需求來維持血糖恆定。
肝醣結構的分子細節
肝醣顆粒（glycogen granule，β-particle ~20 nm，α-particle 由多個 β-particle 組成可達 ~300 nm）以 glycogenin 蛋白為核心起始。Glycogenin 是一種自催化糖基轉移酶，在 Tyr194 上自行接上 ~8 個葡萄糖殘基作為 primer，之後 glycogen synthase 接手延伸。肝醣的分支度（平均每 12-14 殘基一個 α-1,6 分支）經數學建模（Meléndez et al., 1997）被證明是最佳化的——若分支更密，空間上無法容納更多酵素同時作用；若分支更疏，動員速度降低。肝臟儲約 100-120 g，肌肉約 300-400 g（但肌肉質量大故濃度較低）。
肝醣磷酸化酶的變構與共價調控
Glycogen Phosphorylase（GP）是第一個被發現受共價修飾調控的酵素（Krebs & Fischer, 1956, Nobel 1992）。肝臟與肌肉 isozyme 的調控差異反映組織功能：
肌肉 GP（PYGM）：GP b（去磷酸化，T-state 不活化）可被 AMP 變構活化至 R-state（在劇烈運動時能量匱乏時啟動分解），被 ATP 和 G6P 抑制。GP a（Ser14 被 phosphorylase kinase 磷酸化）則不需 AMP 即維持 R-state。McArdle 病（GSD V）即 PYGM 突變，導致運動不耐和 second wind phenomenon。
肝臟 GP（PYGL）：對 AMP 的變構敏感度較低（肝臟的功能是維持血糖而非供自身能量），主要依賴共價修飾（glucagon → cAMP → PKA → phosphorylase kinase cascade）。葡萄糖本身是肝臟 GP a 的變構抑制劑——當血糖回升，glucose 結合 GP a 誘導構型變化，暴露 Ser14 供 PP1 去磷酸化使之失活，實現負迴饋。
PP1（Protein Phosphatase 1）的靶向調控
PP1 是一個催化亞基（PP1c）搭配不同靶向亞基的系統。在肝醣代謝中，GM（肌肉型）和 GL（肝臟型）靶向亞基將 PP1c 定位至肝醣顆粒。GM 被 PKA 磷酸化後釋放 PP1c（減少去磷酸化活性→有利於 GP 維持磷酸化活化態）。GL 在肝臟中被 GP a 結合時抑制 PP1 活性，但當 glucose 結合 GP a 引起構型變化後，PP1 重新活化，去磷酸化 GP a 和 GS b，實現「glucose 本身就是自己代謝的調控因子」的優雅設計。
Glycogen Synthase 的多位點磷酸化
GS 至少有 9 個磷酸化位點，由多種激酶調控：GSK3（site 3a, 3b, 3c, 4）、CK1（site 2）、CK2（site 5）、PKA（site 1a, 1b, 2）。GSK3 需要「priming phosphorylation」——先由 CK2 磷酸化 site 5 後，GSK3 才能依序磷酸化 sites 4→3c→3b→3a（每次磷酸化都需要前一個位點已磷酸化作為辨識信號）。Insulin 經 PI3K→Akt→GSK3 磷酸化失活 GSK3，解除對 GS 的抑制，促進肝醣合成。
GSD 的分子病理與臨床
- GSD Ia（Von Gierke）：G6Pase 缺陷，肝臟無法釋放游離葡萄糖，嚴重空腹低血糖、乳酸血症（pyruvate 無法經糖質新生消耗）、高脂血症（acetyl-CoA 轉向脂質合成）、高尿酸血症（G6P 轉向 PPP 產過多 ribose-5-phosphate→purine degradation↑→uric acid↑）。
- GSD III（Cori/Forbes）：去分支酶缺陷，肝醣結構異常（短外鏈），限制磷酸化酶只能分解到分支點附近。
- GSD IV（Andersen）：分支酶缺陷，產生類似 amylopectin 的少分支肝醣，觸發免疫反應導致肝硬化。
- Lafora 病：laforin/malin 缺陷導致異常磷酸化的不可溶肝醣（polyglucosan bodies）堆積於神經元，引起進行性肌陣攣性癲癇。