Page 125 - 第九版生物化学

110 第 二 篇物质代谢及其调节

促反应（称为级联放大系统， cascade system) 中的一环，这种激素调节作用具有快速放大效应 。 肝糖原
分解与合成的生理性调节主要靠胰高血糖素和胰岛素，而肌糖原则主要靠肾上腺素和胰岛素 。

1. 肝糖原分解主要受胰高血糖素调节 肝糖原的功能是短期饥饿时补充血 糖k 晶沁比其分觼kky,2018
主要受胰高血糖素调节 。 在肝内，胰高血糖素通过一系列反应促进糖原分解（图 5 -14) : 心活化

腺昔酸环化酶，催化 ATP 生成 cAMP 。＠当 cAMP 存在时，蛋白激酶 A 被激活，但其活化时间较
短 。 cAMP 在体内很快被磷酸二酷酶水解成 AMP, 蛋白激酶 A 随即转变为无活性形式 。 ＠活化
的蛋白激酶 A 对磷酸化酶 b 激酶进行磷酸化修饰，使之活化 。 磷酸化酶 b 激酶也有磷酸化（活
性型）和去磷酸化（无活性）两种形式 。 蛋白激酶 A 将其转变为磷酸化的活性形式；而磷蛋白磷
酸酶 - 1 使之去 磷酸而失活 。 ＠在活 化的磷 酸化酶 b 激酶作用 下，糖原 磷酸化酶发生磷酸化修饰
而激活，最终结果是促进糖原分解。另一方面，由于蛋白激酶 A 也可磷酸化糖原合酶，将其失
活，因此同时抑制了糖原合成 。

2. 肌糖原分解主要受肾上腺素调节 肌糖原不能补充血糖，而是为骨骼肌收缩紧急供能， 最终

分解生成乳酸 。 促进肌糖原分解的主要激素不是胰高血糖素，而是肾上腺素 。 肾上腺素引起糖原分

解的级联反应系统与胰高血糖素类似（图 5-14) , 同样通过对糖原磷酸化酶和糖原合酶的磷酸化修

饰，产生促进糖原分解、抑制糖原合成的效果。

3. 糖原合成主要受胰岛素调节 饱食时胰岛素分泌，促进肝糖原和肌糖原合成 。 其作用机制较

复杂，可部分解释为激活磷蛋白磷酸酶 -1 而使糖原 合酶脱去磷酸，或抑制糖原合酶激酶而阻止对糖原
合酶的磷酸化。磷蛋白磷酸酶 -1 催化广泛的去磷酸反应，其底物不仅有糖原合酶，还有糖原磷酸化酶
b 激酶、糖原磷酸化酶等 。 脱去磷酸后，糖原合酶活化，糖原磷酸化酶 b 激酶和糖原磷酸化酶失活，从
而控制糖原代谢仅向合成方向进行 。

磷蛋白磷酸酶 -1 的活性也受到精细的负调节，可被磷蛋白磷酸酶抑制剂所抑制 。 磷蛋白磷酸酶
抑制剂是一种胞内蛋白质，其磷酸化形式为活性形式，磷酸化活化过程也由蛋白激酶 A 所催化 。 由此
看出，蛋白激酶 A 可以从不同层次参与糖原代谢关键酶的化学修饰调节 ： O直接调节酶 ：通过磷 酸化
糖原合酶、糖原磷酸化酶 b 激酶，直接阻 止糖原合成 、 激活糖原分解 ； ＠间接调节抑制剂：通过磷酸化
磷蛋白磷酸酶抑制剂，间接阻 止 糖原合酶、糖原磷酸化酶 b 激酶和糖原磷酸化酶的去磷酸化，以避免
糖原合成被激活，同时避免糖原分解的活跃状态被抑制 。

（三）肝糖原和肌糖原分解受不同的别构剂调节
糖原分解与合成的关键酶还受到别构调节 。 葡糖-6-磷酸可别构激活糖原合酶，促进肝糖原和肌
糖原合成。但肝和肌内的糖原磷酸化酶则分别由不同的别构剂调节，这是与肝 糖原和肌糖原的功能
相适应的。

1. 肝糖原磷酸化酶主要受葡萄糖别构抑制 葡萄糖是肝糖原磷酸化酶最主要的别构抑制剂，可

避免在血糖充足时分解肝糖原 。 当血糖升高时，葡萄糖进入肝细胞，与糖原磷酸化酶 a 的别构部位相
结合，引起酶构象改变而暴露出磷酸化的第 14 位丝氨酸，此时磷蛋白磷酸酶 -1 使之去磷酸化转变成
磷酸化酶 b 而失活，抑制肝糖原分解。

此外，果糖-1 ,6-二磷酸和果糖 -1 -磷酸也可别构抑制肝糖原磷酸化酶，这就解释了当体内缺乏果
糖 -1-磷 酸醒缩酶（见于果糖不耐受病人）或者果糖二磷酸酶 -1 时，即使肝 糖原储备丰富，仍会发生低
血糖的原因 。 前者是产生过量的果糖 -1-磷酸所致，后者则是由果糖-1 , 6- 二磷酸堆积所致 。

2. 肌糖原分解主要受能量和 Ca2? 的别构调节 骨骼肌内糖原分解的别构调节主要有两种机制 。

一种调节机制取决于细胞内的能量状态，由 AMP 、 ATP 及葡糖 -6-磷酸别构调节糖原磷酸化酶 。 AMP
使之激活； ATP 、葡糖 - 6-磷酸则抑制其活性 。 当肌收缩时， ATP 被消耗，葡糖 - 6-磷酸水平亦低，而 AMP
浓度升高，可激活糖原磷酸化酶，加速糖原分解 。 当静息时，肌内 ATP 和葡糖 - 6-磷酸水平升高，可抑
制糖原磷酸化酶，有利千糖原合成 。

另一种调节机制与肌收缩引起 Ca2? 升高有关，由 Ca2? 别构激活磷酸化酶 b 激酶 。 当神经冲动引