生物化学高频考点（三）之糖异生

Answer 1

葡萄糖异生作用，是指以非糖物质作为前体合成葡萄糖的过程。非糖物质包括乳酸、丙酮酸、丙酸、甘油以及氨基酸等。异生作用主要在肝、肾的胞浆及线粒体进行，其原料包括乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸、所有TCA循环的中间物等。

糖异生作用和糖酵解作用关系密切，大部分是糖酵解过程的逆反应，但并非完全。糖酵解有三个不可逆反应步骤：由己糖激酶催化的葡萄糖和ATP形成葡萄糖-6-磷酸和ADP；由磷酸果糖激酶催化的果糖6-磷酸和ATP形成果糖-1，6磷酸和ADP；由丙酮酸激酶催化的磷酸烯醇式丙酮酸和ADP形成丙酮酸和ATP的反应。糖异生作用要利用糖酵解过程中的可逆反应步骤，必须对上述不可逆过程采取迂回措施绕道而行。糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的。

由丙酮酸形成葡萄糖的能量消耗很大，总反应式为：2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+6H2O→葡萄糖+4ADP+2GDP+Pi+2NAD++2H+。上述反应的△G0'为-37.66k/mol（-9kcal/mol）。葡萄糖异生需消耗4个额外的高能键。ATP分子参加反应可改变反应的平衡常数，使其变为10^32，这也表明葡糖异生作用在热力学上是有利的。

葡萄糖异生作用的调节主要由两种途径不同的酶活性和浓度起作用。包括磷酸果糖激酶（PFK）和果糖-1，6-二磷酸酶的调节，以及丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶之间的调节。底物浓度也起调节作用。葡萄糖的浓度对糖酵解起调节作用，乳酸浓度以及其他葡萄糖前体的浓度对葡糖异生起调节作用。

乳酸的再利用是通过可立氏循环实现的，乳酸扩散到血液并进入肝脏细胞，通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖，再回到血液供应肌肉和脑对葡萄糖的需要。乳酸循环是一个耗能的过程，2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP。乳酸再利用，避免了乳酸的损失，防止乳酸的堆积引起酸中毒。

糖异生作用的意义在于维持血糖的水平的恒定、补充肝糖原以及肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡。在空腹或饥饿时，依赖乳酸、氨基酸、甘油等异生成葡萄糖，以维持血糖水平恒定。在正常成人的脑组织、红细胞、骨髓、神经等组织进行糖酵解时，即使在非饥饿状况下，机体也需消耗一定量的糖以维持生命活动。长期饥饿或禁食时，肾糖异生增强，有利于维持酸碱平衡，防止代谢性酸中毒。