糖異生的途徑基本上是糖酵解或糖有氧氧化的逆過程，糖酵解通路中大多數(shù)的酶促反應(yīng)是可逆的，但是糖酵解途徑中己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶三個限速酶催化的三個反應(yīng)過程，都有相當大的能量變化，因為己糖激酶(包括葡萄糖激酶)和磷酸果糖激酶所催化的反應(yīng)都要消耗ATP而釋放能量，丙酮酸激酶催化的反應(yīng)使磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)移其能量及磷酸基生成ATP，這些反應(yīng)的逆過程就需要吸收相等量的能量，因而構(gòu)成“能障”，為越過障礙，實現(xiàn)糖異生，可以由另外不同的酶來催化逆行過程，而繞過各自能障，這種由不同的酶催化的單向反應(yīng)，造成兩個作用物互變的循環(huán)稱為作用物循環(huán)或底物循環(huán)。
(一)由丙酮酸激酶催化的逆反應(yīng)是由兩步反應(yīng)來完成的。
首先由丙酮酸羧化酶催化，將丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜�，然后再由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，由草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸�?/P>
這個過程中消耗兩個高能鍵(一個來自ATP，另一個來自GTP)，而由磷酸烯醇式丙酮酸分解為丙酮酸只生成1個ATP。
由于丙酮酸羧化酶僅存在于線粒體內(nèi)，胞液中的丙酮酸必須進入線粒體，才能羧化生成草酰乙酸，而磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在線粒體和胞液中都存在，因此草酰乙酸可在線粒體中直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖嵩龠M入胞液中，也可在胞液中被轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖�。但是，草酰乙酸不能通過線粒體膜，其進入胞液可通過兩種方式將其轉(zhuǎn)運：一種是經(jīng)蘋果酸脫氫酶作用，將其還原成蘋果酸，然后通過線粒體膜進入胞液，再由胞液中NAD+-蘋果酸脫氫酶將蘋果酸脫氫氧化為草酰乙酸而進入糖異生反應(yīng)途徑，由此可見，以蘋果酸代替草酰乙酸透過線粒體膜不僅解決了糖異生所需要的碳單位，同時又從線粒體內(nèi)帶出一對氫，以NADH+H+形成使1，3-二磷酸甘油酸生成3磷酸甘油醛，從而保證了糖異生順利進行。另一種方式是經(jīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶的作用，生成天門冬氨酸后再逸出線粒體，進入胞液中的天門冬氨酸再經(jīng)胞液中谷草轉(zhuǎn)氨酶催化而恢復(fù)生成草酰乙酰。有實驗表明，以丙酮酸或能轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬哪承┏商前被嶙鳛樵铣商菚r，以蘋果酸通過線粒體方式進行糖異生，而乳糖進行糖異生反應(yīng)時，它在胞液中變成丙酮酸時已脫氫生成NADH+H+，可供利用，故常在線粒體內(nèi)生成草酰乙酸后，再變成天門冬氨酸而出線粒體內(nèi)膜進入胞漿。
(二)由己糖激酶和磷酸果糖激酶催化的兩個反應(yīng)的逆行過程
由兩個特異的磷酸酶水解己糖磷酸酯鍵完成，催化G-6-P水解生成葡萄糖的酶為葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase);催化1，6-二磷酸果糖水解生成F-6-P的酶是果糖二磷酸酶(fructose diphosphatase)。
除上述幾步反應(yīng)以外，糖異生反應(yīng)就是糖酵解途徑的逆反應(yīng)過程。因此，糖異生可總結(jié)為：
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+ +6H2O→葡萄糖+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi+6H+
現(xiàn)將肝臟和腎皮質(zhì)中糖的氧化與糖異生作用過程總結(jié)如圖4?1，糖異生作用的三種主要原料有乳酸、甘油和氨基酸等，乳酸在乳酸脫氫酶作用下轉(zhuǎn)變?yōu)楸幔?jīng)前述羧化支路成糖;甘油被磷酸化生成磷酸甘油后，氧化成磷酸二羥丙酮，再循糖酵解逆行過程合成糖;氨基酸則通過多種渠道成為糖酵解或糖有氧氧化過程中的中間產(chǎn)物，然后生成糖;三羧酸循環(huán)中的各種羧酸則可轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜�，然后生成糖�?/P>
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