第四節(jié)　糖異生作用

由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖異生作用。非糖物質(zhì)主要有乳酸、丙酮酸、生糖氨基酸和甘油等。糖異生的主要器官是肝臟，長期饑餓時(shí)，腎臟糖異生作用加強(qiáng)。

一、糖異生途徑

糖異生途徑基本上是糖酵解途徑的逆過程（圖7－7）。由于在糖酵解過程中由己糖激酶、6－磷酸果糖激酶及丙酮酸激酶催化的三個(gè)反應(yīng)釋放了大量的能量，構(gòu)成難以逆行的能障，因此這三個(gè)反應(yīng)是不可逆的。這三個(gè)反應(yīng)必須通過另外的酶催化，才能繞過“能障”使反應(yīng)逆行，從而生成葡萄糖或糖原，完成糖異生反應(yīng)過程。

圖7－7　糖酵解途徑與糖異生途徑

（一）丙酮酸羧化支路

丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸，草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下，生成磷酸烯醇式丙酮酸，此過程稱為丙酮酸羧化支路。

催化第一步反應(yīng)的酶是丙酮酸羧化酶，其輔酶是生物素，由ATP供能固定CO₂至丙酮酸上生成草酰乙酸。由于丙酮酸羧化酶僅存在于線粒體內(nèi)，故細(xì)胞質(zhì)中的丙酮酸必須進(jìn)入線粒體，才能羧化成草酰乙酸。

參與第二步反應(yīng)的酶是磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，由GTP供能催化草酰乙酸脫羧生成磷酸烯醇式丙酮酸。由于此酶主要存在于細(xì)胞質(zhì)中（人類此酶在細(xì)胞質(zhì)與線粒體中的分布比值為67/33），故生成的草酰乙酸還須經(jīng)過一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體。克服此“能障”消耗2分子ATP，整個(gè)反應(yīng)不可逆。

（二）1，6－二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?－磷酸果糖

該反應(yīng)由果糖二磷酸酶催化，將1，6－二磷酸果糖水解為6－磷酸果糖。

（三）6－磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖

該反應(yīng)由葡萄糖－6－磷酸酶催化，與肝糖原分解的第三步反應(yīng)相同。

上述過程中，丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶和葡萄糖－6－磷酸酶是糖異生途徑的關(guān)鍵酶。其他非糖物質(zhì)（如乳酸）可脫氫生成丙酮酸，再通過糖異生途徑生成糖；甘油先磷酸化為α－磷酸甘油，再脫氫生成磷酸二羥丙酮，從而進(jìn)入糖異生途徑；生糖氨基酸能轉(zhuǎn)變?yōu)槿人嵫h(huán)的中間產(chǎn)物，再通過糖異生途徑轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?/p>

二、糖異生作用的生理意義

（一）維持空腹和饑餓時(shí)血糖濃度的相對恒定

糖異生作用最重要的生理意義是在空腹或饑餓的情況下維持血糖濃度的相對恒定。人體儲(chǔ)備糖原能力有限，在饑餓時(shí)，靠肝糖原分解葡萄糖僅能維持血糖濃度8～12h，以后主要依賴糖異生作用維持血糖濃度的恒定，以保證腦等重要器官的能量供應(yīng)。

（二）有利于乳酸的利用

乳酸大部分是由肌肉和紅細(xì)胞中糖酵解生成的。在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉糖酵解生成大量乳酸，經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)礁闻K或腎臟，經(jīng)糖異生再生成葡萄糖，后者可經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)礁鹘M織中繼續(xù)氧化提供能量，這個(gè)過程稱為乳酸循環(huán)（圖7－8）。該循環(huán)將不能直接分解為葡萄糖的肌糖原間接變?yōu)檠牵@對于回收乳酸分子中的能量、更新肌糖原、防止乳酸性酸中毒均有重要作用。

圖7－8　乳酸循環(huán)

（三）糖異生促進(jìn)腎臟排H^＋，有利于維持酸堿平衡

酸中毒時(shí)H^＋能激活腎小管上皮細(xì)胞中的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，以促進(jìn)糖異生進(jìn)行。由于三羧酸循環(huán)中間代謝產(chǎn)物進(jìn)行糖異生反應(yīng)，從而造成α－酮戊二酸含量降低，促使谷氨酸和谷氨酰胺脫氨生成α－酮戊二酸以補(bǔ)充三羧酸循環(huán)。而產(chǎn)生的氨則分泌進(jìn)入腎小管，與原尿中H^＋結(jié)合成NH₄^＋，隨尿排出體外。這樣不僅降低了原尿中H^＋的濃度，而且加速了腎臟的排H^＋、保Na^＋的作用，有利于維持酸堿平衡。