糖質新生 (英語:Gluconeogenesis [1] )又稱糖質新生作用 、糖原異生作用 ,指的是非碳水化合物(乳酸 、丙酮酸 、甘油 、生糖氨基酸 等)转变为葡萄糖 的过程,所以又称为葡萄糖新生 [2] 。糖异生保证了机体的血糖 水平处于正常水平。糖質新生的主要器官 是肝 。肾在正常情况下糖質新生能力只有肝的十分之一,但长期饥饿与酸中毒时肾糖异生能力可大为增强。
Catabolism of
proteinogenic amino acid s. Amino acids are classified according to the abilities of their products to enter gluconeogenesis:
[3]
当肝或腎以丙酮酸 (pyruvic acid)为原料进行糖質新生时,糖質新生中的其中七步反应是糖解作用 中的逆反应,它们有相同的酶催化。但是糖解作用中有三步反应,是不可逆反应。在糖异生时必须绕过这三步反应,代价是更多的能量消耗。
这三步反应都是强放热反应,它们分别是:
葡萄糖经己糖激酶 (Hexokinase)催化生成6-磷酸葡萄糖 ΔG= -33.5 kJ/mol
6-磷酸果糖经磷酸果糖激酶 催化生成1,6-二磷酸果糖 ΔG= -22.2 kJ/mol
磷酸烯醇式丙酮酸 经丙酮酸激酶 生成丙酮酸 ΔG= -16.7 kJ/mol
这三步反应会这样被绕过:
葡萄糖-6-磷酸酶催化6-磷酸葡萄糖生成葡萄糖。
果糖1,6-二磷酸酶催化1,6-二磷酸果糖生成6-磷酸果糖。
丙酮酸在一元羧酸转运酶的帮助下进入线粒体 ,在丙酮酸羧化酶 的催化下,消耗一分子ATP ,生成草酰乙酸 。草酰乙酸不能通过线粒体膜。在苹果酸-天冬氨酸穿梭 里,草酰乙酸通过了线粒体膜之后,在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶 的帮助下成为磷酸烯醇式丙酮酸 。反应消耗一分子GTP 。
能量消耗 [ 编辑 ]
糖質新生是耗能的过程,从两分子丙酮酸开始,最终合成一分子葡萄糖,需要消耗6分子ATP/GTP,相比糖解作用过程能净消耗2ATP。
这六分子ATP/GTP是在三步反应里面被消耗的,而生成一分子六碳化合物要重复这过程一次,所以总的能量消耗是3×2=6:
丙酮酸在丙酮酸羧化酶 的催化下,消耗一分子ATP ,生成草酰乙酸 。
草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶 的帮助下成为磷酸烯醇式丙酮酸 。反应消耗一分子GTP 。
3-磷酸甘油酸在磷酸甘油醛激酶的帮助下,消耗一分子ATP生成1,3二磷酸甘油酸。注意,这一反应是可逆的。
糖質新生对于人体代谢具有多种重要意义[4] :
维持血糖浓度稳定 [ 编辑 ]
糖异生最主要的生理意义是空腹或饥饿时维持血糖浓度的相对稳定。正常成人的脑组织不利用脂肪酸,成熟的红细胞没有线粒体,只能进行糖酵解,骨髓神经代谢旺盛,常常发生糖酵解。在不进食的情况下,肝糖原10多小时内消耗殆尽,之后机体通过糖异生获得葡萄糖。
补充或恢复肝糖原储备 [ 编辑 ]
长期以来人们认为进食后丰富的肝糖原储备是葡萄糖经鸟苷二磷酸(UDPG)合成糖原的结果。后来肝灌注和肝细胞培养实验证明:只有当葡萄糖浓度达12毫摩尔每升以上时,才能观察到肝细胞摄取葡萄糖。摄取主要由GK的活性决定,GK的Km值升高导致肝细胞摄取葡萄糖的能力降低。
摄入相当一部分的葡萄糖先分解为乳酸、丙酮酸等三碳化合物后者再异生为糖原。此途径被称为三碳途径或间接途径,相应的葡萄糖经UDPG合成糖原被称为直接途径。三碳途径解释了肝摄取葡糖能力虽低,却仍可以合成糖原又可以解释肝在进食两到三小时内,仍保持较高的糖异生活性。
肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡 [ 编辑 ]
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有利于体内乳酸再利用,避免酸中毒 [ 编辑 ]
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参考文献 [ 编辑 ]
外部連結 [ 编辑 ]