第八节 糖异生作用

　　糖异生作用(gluconeogenesis)是指非糖物质如生糖氨基酸、乳酸、丙酮酸及甘油等转变为葡萄糖或糖原的过程。糖异生的最主要器官是肝脏。

　　一、糖异生反应过程

　　糖异生反应过程基本上是糖酵解反应的逆过程。由于糖酵解过程中由己糖激

　　酶、6-磷酸果糖激酶1及丙酮酸激酶催化的三个反应释放了大量的能量，构成难以逆行的能障， 因此这三个反应是不可逆的。这三个反应可以分别通过相应的、特殊的酶催化，使反应逆行，完成糖异生反应过程。

　　(一)丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

　　丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的反应包括丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化的两步反应，构成一条所谓“丙酮酸羧化支路”使反应进行。这个反应是糖酵解过程中丙酮酸激酶催化的磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸的逆过程。

　　丙酮酸羧化生成草酰乙酸

　　此反应由丙酮酸羧化酶催化，辅酶是生物素， ATP、Mg2+(Mn2+)参与羧化反应， CO2通过生物素使丙酮酸羧化生成草酰乙酸。此酶存在于线粒体中，故丙酮酸必须进入线粒体才能被羧化为草酰乙酸，这也是体内草酰乙酸的重要来源之一。

　　2.草酰乙酸脱羧生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)

　　此反应由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，由GTP提供能量，释放CO2。

　　磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在人体的线粒体及胞液中均有存在。存在于线粒体中的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，可直接催化草酰乙酸脱羧生成PEP，PEP从线粒体转运到细胞质，通过糖酵解逆行过程生成1，6-二磷酸果糖。存在于细胞质中的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，首先要使草酰乙酸从线粒体转运到细胞质中：由于草酰乙酸不能自由进出线粒体内膜，因此草酰乙酸先要在线粒体内还原生成苹果酸或经转氨基作用生成天冬氨酸;苹果酸、天冬氨酸都能自由进出线粒体内膜，可从线粒体到达细胞质;在细胞质中苹果酸可脱氢氧化、天冬氨酸可再经转氨基作用生成草酰乙酸，完成了将草酰乙酸从线粒体转运到细胞质的过程。然后，转运到细胞质中的草酰乙酸可在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下脱羧生成PEP。

　　(二)1，6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖

　　此反应由1，6-二磷酸果糖酶1催化进行。这个反应是糖酵解过程中1，6-二磷酸果糖酶1催化6-磷酸果糖生成1，6-二磷酸果糖的逆过程。

　　(三)6-磷酸葡萄糖转变为葡萄糖

　　此反应由葡萄糖-6-磷酸酶催化进行。这个反应是糖酵解过程中己糖激酶催

　　化葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖的逆过程。

　　二、生理意义

　　1.糖异生最重要的生理意义是在空腹或饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定

　　2.乳酸再利用：

　　乳酸大部分是由肌肉和红细胞中糖酵解生成的，经血液运输到肝脏或肾脏，经糖异生再形成葡萄糖，后者可经血液运输回到各组织中继续氧化提供能量。这个过程称为是乳酸循环或Cori循环(lactate cycle or Cori cycle)。在安静状态下产生乳酸的量甚少，此途径意义不大。但在某些生理或病理情况下，如剧烈运动时，肌糖原酵解产生大量乳酸，大部分可经血液运到肝脏，通过糖异生作用合成肝糖原或葡萄糖以补充血糖，而血糖又可供肌肉利用。乳酸循环可避免损失乳酸以及防止因乳酸堆积引起的酸中毒。