糖異生的限速酶主要有以下4個酶:丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶和葡萄糖磷酸酶。
(一)激素對糖異生的調(diào)節(jié)
激素調(diào)節(jié)糖異生作用對維持機體的恒穩(wěn)狀態(tài)十分重要,激素對糖異生調(diào)節(jié)實質(zhì)是調(diào)節(jié)糖異生和糖酵解這兩個途徑的調(diào)節(jié)酶以及控制供應(yīng)肝臟的脂肪酸,更大量的脂肪酸的獲得使肝臟氧化更多的脂肪酸,也就促進葡萄糖合成,胰高血糖素促進脂肪組織分解脂肪,增加血漿脂肪酸,所以促進糖異生;而胰島素的作用則正相反。胰高血糖素和胰島素都可通過影響肝臟酶的磷酸化修飾狀態(tài)來調(diào)節(jié)糖異生作用,胰高血糖素激活腺苷酸環(huán)化酶以產(chǎn)生cAMP,也就激活cAMP依賴的蛋白激酶,后者磷酸化丙酮酸激酶而使之抑制,這一酵解途徑上的調(diào)節(jié)酶受抑制就刺激糖異生途徑,因為阻止磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸轉(zhuǎn)變。胰高血糖素降低2,6-二磷酸果糖在肝臟的濃度而促進1,6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?磷酸果糖,這是由于2,6-二磷酸果糖是果糖二磷酸酶的別位抑制物,又是6磷酸果糖激酶的別位激活物,胰高血糖素能通過cAMP促進雙功能酶(6磷酸果糖激酶2/果糖2,6-二磷酸酶)磷酸化。這個酶經(jīng)磷酸化后就滅活激酶部位卻活化磷酸酶部位,因而2,6-二磷酸果糖生成減少而被水解為6磷酸果糖增多。這種由胰高血糖素引致的2,6-二磷酸果糖下降的結(jié)果是6磷酸果糖激酶1活性下降,果糖二磷酸酶活性增高,果糖二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)?磷酸果糖增多,有利糖異生,而胰島素的作用正相反(圖4-13)。
圖4-13 高血糖素水平升高對肝細(xì)胞外2,6-二磷酸果糖濃度的影響
除上述胰高血糖素和胰島素對糖異生和糖酵解的短快調(diào)節(jié),它們還分別誘導(dǎo)或阻遏糖異生和糖酵解的調(diào)節(jié)酶,胰高血糖素/胰島素比例高誘導(dǎo)大量磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,果糖6-磷酸酶等糖異生酶合成而阻遏葡萄糖激酶和丙酮酸激酶的合成。
(二)代謝物對糖異生的調(diào)節(jié)
1.糖異生原料的濃度對糖異生作用的調(diào)節(jié)血漿中甘油、乳酸和氨基酸濃度增加時,使糖的異生作用增強。例如饑餓情況下,脂肪動員增加,組織蛋白質(zhì)分解加強,血漿甘油和氨基酸增高;激烈運動時,血乳酸含量劇增,都可促進糖異生作用。
2.乙酰輔酶A濃度對糖異生的影響?yīng)ヒ阴]o酶A決定了丙酮酸代謝的方向,脂肪酸氧化分解產(chǎn)生大量的乙酰輔酶A可以抑制丙酮酸脫氫酶系,使丙酮酸大量蓄積,為糖異生提供原料,同時又可激活丙酮酸羧化酶,加速丙酮酸生成草酰乙酸,使糖異生作用增強。
此外乙酰CoA與草酰乙酸縮合生成檸檬酸由線粒體內(nèi)透出而進入細(xì)胞液中,可以抑制磷酸果糖激酶,使果糖二磷酸酶活性升高,促進糖異生。
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