糖酵解的调节

整个糖酵解反应中，在生理条件下有3步是不可逆的单向反应，是糖酵解速率的调节点。而其他大多数反应是可逆的，这些可逆反应的方向、速率由底物和产物的浓度控制。催化这3步反应的酶活性较低，成为糖酵解的关键酶，它们分别是己糖激酶（葡萄糖激酶）、6－磷酸果糖激酶－1和丙酮酸激酶，其活性受到别构效应剂和激素的调节。

（一）6－磷酸果糖激酶－1

目前认为6－磷酸果糖激酶－1的催化效率最低，因此它是糖酵解的限速酶。6－磷酸果糖激酶－1是一个四聚体，其活性受多种别构效应剂的影响（图3－3）。ATP、异柠檬酸、柠檬酸等是此酶的别构抑制剂，而AMP、ADP、1，6－二磷酸果糖和2，6－二磷酸果糖（fructose－2，6－biphosphate，F－2，6－BP）是别构激活剂。6－磷酸果糖激酶－1有2个结合ATP的位点，一是活性中心内的催化部位，ATP作为底物与之结合；另一个是活性中心以外的别构部位，ATP作为别构抑制剂与之结合，别构部位与ATP的亲和力较低。因而当体内ATP较丰富时，不需要进行糖酵解途径产能，高浓度ATP结合到6－磷酸果糖激酶－1的别构部位抑制酶活性。AMP可与ATP竞争别构结合部位，抵消ATP的抑制作用。1，6－二磷酸果糖是6－磷酸果糖激酶－1的反应产物，这种产物正反馈作用比较少见，它有利于糖的分解。

图3－3 6－磷酸果糖激酶－1活性调节

2，6－二磷酸果糖是6－磷酸果糖激酶－1最强的别构激活剂，它是由6－磷酸果糖激酶－2（6－phosphofructokinase－2，PFK－2）催化6－磷酸果糖C2磷酸化而生成。6－磷酸果糖激酶－2和果糖二磷酸酶－2这两种酶的活性共存于一个酶蛋白上，具有2个分开的催化中心，是一种双功能酶。此酶以共价修饰方式调节酶活性。胰高血糖素可通过cAMP－蛋白激酶A信号通路使6－磷酸果糖激酶－2/果糖二磷酸酶－2发生磷酸化，磷酸化后6－磷酸果糖激酶－2活性降低，而其对应的果糖二磷酸酶－2活性升高，糖酵解减弱，糖异生增加。磷蛋白磷酸酶可将6－磷酸果糖激酶－2/果糖二磷酸酶－2发生去磷酸化，6－磷酸果糖激酶－2去磷酸化后活性增高，而果糖二磷酸酶－2活性降低。

（二）丙酮酸激酶

丙酮酸激酶是糖酵解的第2个重要的调节点。1，6－二磷酸果糖是丙酮酸激酶的别构激活剂，而ATP、肝丙氨酸、乙酰CoA和长链脂肪酸是其别构抑制剂。此外，丙酮酸激酶还受共价修饰方式调节，cAMP依赖蛋白激酶和依赖Ca2＋、钙调蛋白的蛋白激酶均可使其磷酸化而失活。胰高血糖素可通过激活cAMP依赖蛋白激酶抑制丙酮酸激酶活性，抑制糖酵解。

（三）己糖激酶

己糖激酶有4种同工酶，在脂肪、脑和骨骼肌组织中的己糖激酶与底物亲和力高，其活性受其反应产物6－磷酸葡萄糖的反馈抑制。而葡萄糖激酶由于不存在6－磷酸葡萄糖的别构部位，故不受6－磷酸葡萄糖的影响。胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进葡萄糖激酶的合成、促进糖酵解，以降低血糖。