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糖元异生(Gluconeogenesis) 肝脏、肾脏及肠上皮细胞中，甘油、乳酸和一些氨基酸等非糖物质转变为糖元或葡萄糖的过程。 中心点是能转变为丙酮酸的物质如何逆着酵解途径回到Glc的问题，即如何解决酵解途径中的三步不可逆反应。 由简单前体合成糖 糖元异生 由非糖物质合成葡萄糖对于哺乳动物绝对必需，因脑、神经系统、红细胞、睾丸、肾上腺髓质、胚胎组织等首选血糖作为它们几乎唯一的或主要的燃料分子。人脑每天需要超过120 g 的葡萄糖氧化供能。 糖元异生发生于所有动物、植物、真菌和微生物，过程相似。 糖元异生（续） 哺乳动物糖元异生的前体物质主要有乳酸、丙酮酸、甘油和一些氨基酸。高等动物糖元异生绝大多数发生于肝脏，极少部分发生于肾上腺皮质。 植物种子萌发时，种子中贮存的甘油三酯和蛋白质通过糖异生转变为蔗糖运送到生长的植物，葡萄糖及其衍生物是植物细胞壁、核苷酸、辅酶及其他重要代谢物的合成前体。 许多微生物可以生长在简单有机物如乙酸、乳酸、丙酸等条件下，通过糖异生把它们转变为葡萄糖。 糖元异生简图 异生与酵解 哺乳动物糖异生主要发生于肝脏，异生过程“似乎”是酵解过程的逆转反应，两者都发生于胞质，必需有相互和协作的调节。但过程也不是独特的，因为两者享有几步共同的反应步骤，十步反应的七步酶促反应是酵解过程的逆反应。 酵解过程的三步不可逆反应不能被用于异生，必需有不同的酶催化反应来逾越这三步不可逆反应。 糖酵解和糖元异生是“相反”的过程 酵解的三步不可逆反应 1. Glucose+ATP?G-6-P+ADP 2. F-6-P+ATP ?F-1,6-dip+ADP 3. PEP+ADP ?Pyruvate+ATP 从丙酮酸到PEP 不能通过酵解的逆反应实现，需胞质和线粒体酶的共同完成。 1、丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸羧化酶的作用下生成草酰乙酸； 2、草酰乙酸不能过线粒体内膜，在苹果酸脱氢酶作用下生成苹果酸； 3、苹果酸回到胞质，在苹果酸脱氢酶作用下转变回草酰乙酸； 4、草酰乙酸在PEP羧激酶作用下生成PEP。 Py到PEP Py生成PEP 丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸 生物素与CO2 丙酮酸开始的糖异生反应过程 丙酮酸生成和异生为糖的能量关系 糖异生的生理意义 维持血糖浓度 补充肝糖原 调节酸碱平衡 糖元异生的前体物质 1) 凡可生成Py的物质，包括TCA中间物，但乙酰CoA[动物体]不作为糖异生的前体； 2) 大多氨基酸是生糖氨基酸，如Ala, Glu, Asp, Ser, Cys, Gly, Arg, His, Thr, Pro, Gln, Asn, Met, Val等，分别代谢为丙酮酸、草酰乙酸、?-酮戊二酸等进入糖异生； 3) 肌肉剧烈运动产生的大量乳酸； 4) 反刍动物分解纤维素产生的乙酸、丙酸、丁酸等； 5) 奇数脂肪酸分解产生的琥珀酰CoA等。 生糖氨基酸及进入糖元异生的部位 偶数碳脂肪酸及代谢为乙酰-CoA的氨基酸等[人体]不能生糖 糖原异生的调节 1、ATP/AMP、ADP的调节 2、Acetyl CoA的调节 3、Glucagon、Adrenaline及Glucocorticoid 4、Insulin 丙酮酸异生糖和脱羧氧化受到乙酰CoA的调节 种子贮存的油脂在萌发时转化为蔗糖 萌发种子中甘油三酯的甘油被转变为蔗糖 “无效循环”－Futile Cycle 生物组织内由两个不同的酶催化两个相反的代谢途径，反应的一个方向需要高能化合物如ATP参与，而另一方向则自动进行，这样循环的结果只是ATP被水解了，而反应物并无变化，这种循环被称为“无效循环”（Futile cycle) (substrate cycles )。 肝脏中有酵解和异生的完整酶系，可能存在３种无效循环。 　意义：产生热能、扩大代谢的调控。 “无效”循环（Futile Cycle） 磷酸戊糖支路 (PPP) Racker(1954)、Gunsalus(1955)发现，组织中添加酵解抑制剂，Glc仍可被消耗，即Glc还有其他的代谢支路。整个途径分为两个阶段: 氧化阶段：Glc经脱氢、脱羧变为磷酸戊糖 非氧化阶段：戊糖经几种不同碳数的糖的转化，最终重新合成己糖。两个关键酶催化其中的反应，即转羟乙醛基[转酮]酶[transketolase]和转二羟丙酮基[转醛]酶[transaldolase]。 戊糖磷酸支路的氧化反应 戊糖磷酸支路的非氧化反应 戊糖磷酸支路的碳架转变 HMP提供大量还原性CoII [NADPH] HMP的碳数变化 HMP的两个关键酶 转醛酶的作用 转酮酶的作用 5-P-核酮糖生成5-P-核糖 磷酸戊糖途径