text: 生物化学高频考点（五十八）之糖异生作用内容及思维导图
  一、葡萄糖异生作用定义葡萄糖异生作用是指以非糖物质作为前体合成葡萄糖的作用。非糖物质包括乳酸、丙酮酸、丙酸、甘油以及氨基酸等。二、葡萄糖异生作用的途径（1）葡萄糖异生作用大部分是糖酵解过程的逆反应，但并不完全是糖酵解过程的逆反应。糖酵解过程有三步反应是不可逆的。① 由已糖激酶催化的葡萄糖和ATP形成葡萄糖-6-磷酸和ADP；② 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；③ 由丙酮酸激酶催化的磷酸烯醇式酮酸和ADP形成丙酮酸和ATP的反应。（2）葡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3个不可逆过程采取迂迴措施绕道而行。2. 葡糖异生对糖酵解的不可逆过程采取的迂迴措施（1）丙酮酸通过草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸。该措施分两步进行① 丙酮酸在以生物素为铺基的丙酮酸羧化酶催化下，消耗一个ATP分子的高能磷酸键形成草酰乙酸。产生的草酰乙酸是在线粒体中产生，但是糖异生途径却在细胞包浆中，草酰乙酸需要通过苹果酸-草酰乙酸穿梭系统，转运到细胞包浆中，包浆中有苹果酸脱氢酶，将苹果酸还原为草酰乙酸。丙酮酸+CO2+ATP+H2O→草酰乙酸+ADP+Pi+2H+② 草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）催化下形成磷酸烯醇式丙酮酸。该反应需消耗一个GTP分子。③ 从丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸总的反应式：丙酮酸+ATP+GTP+H2O→磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi+2H+（2）果糖-1,6-二磷酸在果糖-1,6-二磷酸酶催化形成果糖-6-磷酸，为放能反应。果糖-1,6-二磷酸→+H2O→果糖-6-磷酸+Pi（果糖-1,6磷酸酶作用下），作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环就称为底物循环。（3）葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸酶催化下水解为葡萄糖。葡萄糖-6-磷酸+H2O→葡萄糖+Pi（葡萄糖-6-磷酸酶作用下）葡萄糖-6-磷酸酶是结合在光面内质网膜的一种酶，它的活性需有一种与Ca2+结合的稳定蛋白协同作用。三、由丙酮酸形成葡萄糖的能量消耗及意义2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+6H2O→葡萄糖+4ADP+2GDP+Pi+2NAD++2H+2. EMP逆过程糖酵解过程葡萄糖产生2分子丙酮酸+2ATP2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H2O→葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD糖异生过程消耗：4ATP+2GTP结果：葡萄糖异生需消耗4个ATP。四、葡萄糖异生作用的调节（1）磷酸果糖激酶（PFK）和果糖-1,6-二磷酸酶的调节① AMP对磷酸果糖激酶有激活作用，当AMP水平高时，表面需要ATP，PFK-1激活，它使糖酵解过程加速进行，同时果糖-1,6-二磷酸酶受到抑制，关闭糖异生作用；② ATP和柠檬酸对磷酸果糖激酶起抑制作用，当二者的浓度升高时，磷酸果糖激酶受到抑制从而降低糖酵解作用，同时柠檬酸增加又刺激果糖-1,6-二磷酸酶活性，使糖异生作用加速进行；③ 果糖-2,6-二磷酸是一个信号分子，它对磷酸果糖酶和果糖-1,6-二磷酸酶具有协同调控作用。果糖-2,6-二磷酸对磷酸果糖激酶具有强烈的激活作用，而对果糖-1,6-二磷酸酶有抑制作用，使得糖异生减速④ 葡萄糖供应丰富时，果糖-2,6-二磷酸作为信号分子处于高水平，它活化糖酵解作用并抑制葡糖异生途径；⑤ 果糖-2,6-二磷酸受到破坏会引起果糖-1,6-二磷酸活性增强，从而加速葡糖异生作用；⑥ 胰高血糖素胰岛比值升高，会加速葡糖异生作用。（2）丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式酮酸羧激酶之间的调节① 在肝脏中丙酮酸激酶受高浓度ATP和丙氨酸的抑制，高浓度的ATP和丙氨酸导致糖酵解作用就受到抑制；② 当乙酰-CoA的含量充分时，丙酮酸羧化受到激活从而促进葡萄糖异生作用；③ 如果细胞的供能情况不充分，ADP的浓度升高，丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶都受到抑制，而使葡糖异生作用停止进行。因这时的ATP水平很低，于是糖酵解作用又发挥其有效作用；④ 丙酮酸激酶还受到果糖-1,6-二磷酸的正反馈激活作用，也加速糖异生作用的进行。⑤ 当饥饿时，由于血糖水平低，胰高血糖素释放，引起cAMP的级联作用，使丙酮酸激酶发生磷酸化，从而失去活性，抑制糖酵解。2. 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糖异生起调节作用。五、乳酸的再利用的可立氏循环乳酸属于代谢的一种最终产物，只能再转变为丙酮酸。肌肉细胞内的乳酸扩散到血液并随着血流进入肝脏细胞，在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖，又回到血液随血流供应肌肉和脑对葡萄糖的需要。这个循环过程称为可立氏循环（或乳酸循环）。2. 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。3. 生理意义（1）乳酸再利用，更新肝糖原，避免了乳酸的损失。（2）防止乳酸的堆积引起酸中毒。六、糖异生意义（1）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。（2）正常成人的脑组织不能利用脂肪酸，主要依赖葡萄糖供给能量；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获得能量；骨髓、神经等组织由于代谢活跃，经常进行糖酵解。这样，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。此时这些糖全部依赖糖异生生成。2. 补充肝糖原进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。3. 肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡（1）长期饥饿或禁食时，肾糖异生增强，有利于维持酸碱平衡。（2）发生这一变化的原因可能是饥饿造成的代谢性酸中毒造成。此时体液pH降低，促进肾小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，从而使糖异生作用增强。另外，当肾中α-酮戊二酸因异生成糖而减少时，可促进谷氨酰胺脱氨生成谷氨酸以及谷氨酸的脱氨反应，肾小管细胞将NH3分泌入管腔中，与原尿中H+结合，降低原尿H+的浓度，有利于排氢保钠作用的进行，对于防止酸中毒有重要作用。