(二)由己糖激酶和磷酸果糖激酶催化的两个反应的逆行过程
由两个特异的磷酸酶水解己糖磷酸酯键完成,催化G-6-P水解生成葡萄糖的酶为葡萄糖-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)。
除上述几步反应以外,糖异生反应就是糖酵解途径的逆反应过程。因此,糖异生可总结为:
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+ +6H2O→葡萄糖+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi+6H+
图4-11 肝与肾皮质中糖氧化与糖异生的通路
现将肝脏和肾皮质中糖的氧化与糖异生作用过程总结如图4?1,糖异生作用的三种主要原料有乳酸、甘油和氨基酸等,乳酸在乳酸脱氢酶作用下转变为丙酮酸,经前述羧化支路成糖;甘油被磷酸化生成磷酸甘油后,氧化成磷酸二羟丙酮,再循糖酵解逆行过程合成糖;氨基酸则通过多种渠道成为糖酵解或糖有氧氧化过程中的中间产物,然后生成糖;三羧酸循环中的各种羧酸则可转变为草酰乙酸,然后生成糖。
二、糖异生的生理意义
(一)糖异生作用的主要生理意义 是保证在饥饿情况下,血糖浓度的相对恒定。
图4-12 Cori循环
血糖的正常浓度为3.89?.11mmol/L,即使禁食数周,血糖浓度仍可保持在3.40mmol/L左右,这对保证某些主要依赖葡萄糖供能的组织的功能具有重要意义,停食一夜(8-10小时)处于安静状态的正常人每日体内葡萄糖利用,脑约125g,肌肉(休息状态)约50g,血细胞等约50g,仅这几种组织消耗糖量达225g,体内贮存可供利用的糖约150g,贮糖量最多的肌糖原仅供本身氧化供能,若只用肝糖原的贮存量来维持血糖浓度最多不超过12小时,由此可见糖异生的重要性。
(二)糖异生作用与乳酸的作用密切关系 在激烈运动时,肌肉糖酵解生成大量乳酸,后者经血液运到肝脏可再合成肝糖原和葡萄糖,因而使不能直接产生葡萄糖的肌糖原间接变成血糖,并且有利于回收乳酸分子中的能量,更新肌糖原,防止乳酸酸中毒的发生。(图4-12)
(三)协助氨基酸代谢 实验证实进食蛋白质后,肝中糖原含量增加;禁食晚期、糖尿病或皮质醇过多时,由于组织蛋白质分解,血浆氨基酸增多,糖的异生作用增强,因而氨基酸成糖可能是氨基酸代谢的主要途径。
(四)促进肾小管泌氨的作用 长期禁食后肾脏的糖异生可以明显增加,发生这一变化的原因可能是饥饿造成的代谢性酸中毒,体液pH降低可以促进肾小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成,使成糖作用增加,当肾脏中α酮戊二酸经草酰乙酸而加速成糖后,可因α-酮戊二酸的减少而促进谷氨酰胺脱氨成谷氨酸以及谷氨酸的脱氨,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,有利于排氢保纳作用的进行,对于防止酸中毒有重要作用。