(五)糖酵解的调节《生物化学与分子生物学》

(五)糖酵解的调节

正常生理条件下,人体内的各种代谢受到严格而精确的调节,以满足机体的需要,保持内环境的稳定。这种控制主要是通过调节酶的活性来实现的。在一个代谢过程中往往催化不可逆反应的酶限制代谢反应速度,这种酶称为限速酶。糖酵解途径中主要限速酶是己糖激酶(HK),磷酸果糖激酶-1(PFK-1)和丙酮酸激酶(PK)。

1.激素的调节

胰岛素能诱导体内葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶的合成,因而促进这些酶的活性,一般来说,这种促进作用比对限速酶的变构或修饰调节慢,但作用比较持久。

2.代谢物对限速酶的变构调节

上述三个限速酶中,起决定作用的是催化效率最低的酶PFK-1。其分子是一个四聚体形式,不仅具有对反应底物6-磷酸果糖和ATP的结合部位,而且尚有几个与别位激活剂和抑制剂结合的部位,6-磷酸果糖、1,6二磷酸果糖、ADP和AMP是其激活剂,而ATP、柠檬酸等是其抑制剂,ATP既可作为反应底物又可作为抑制剂,其原因在于:此酶一个是与作为底物的ATP结合位点,另一个是与作为抑制剂的ATP结合位点,两个位点对ATP的亲和力不同,与底物的位点亲和力高,抑制剂作用的位点亲和力低。对ATP有两种结合位点,这样,当细胞内ATP不足时,ATP主要作为反应底物,保证酶促反应进行,而当细胞内ATP增多时,ATP作为抑制剂,降低了酶对6-磷酸果糖的亲和力。

它在体内也是由6-磷酸果糖磷酸化而成,但磷酸化是在C2位而不是C4位,参与的酶也是另一个激酶,磷酸果糖激酶-2(PFK-2)。

2,6-二磷酸果糖可被二磷酸果糖磷酸酶-2去磷酸而生成6-磷酸果糖,失去其调节作用。2,6-二磷酸果糖的作用在于增强磷酸果糖激酶-1对6-磷酸果糖的亲和力和取消ATP的抑制作用(图4-3)。

胰岛素浓度升高对肝细胞内2,6-二磷酸果糖浓度的影响

图4-3 胰岛素浓度升高对肝细胞内2,6-二磷酸果糖浓度的影响

临床上丙酮酸激酶异常,可导致葡萄糖酵解障碍,红细胞破坏出现溶血性贫血。

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