糖异生
糖异生：逆流而上的葡萄糖补给¶
禁食、运动或乳酸堆积时，身体必须把非糖前体重新变成葡萄糖。这套“逆流工程”主要发生在肝脏，肾脏在长期禁食时提供约三分之一产量。本篇按“前体 → 三大绕行 → 调控 → 特殊循环”顺序梳理。
提示块约定
!!! info：补充背景或上下游通路。!!! tip：记忆与解题小技巧。!!! warning：常见误区。
此处可插入糖异生与糖酵解对照图
前体一览¶
- 乳酸 / 丙酮酸：来自无氧糖酵解或 Cori 循环。
- 生糖氨基酸：大多数氨基酸（除 Leu、Lys）可转为糖异生中间体；丙氨酸最常见。
- 甘油：脂肪组织甘油三酯分解产生，经甘油激酶 → G3P → DHAP。
- 丙酸：来自奇数碳脂肪酸与部分支链氨基酸，经丙酰-CoA → 甲基丙二酰-CoA → 草酰乙酸。
- TCA 中间体：草酰乙酸、苹果酸、琥珀酰-CoA 等可逆流进入糖异生。
- 植物/微生物：乙酰-CoA 还能经乙醛酸循环回到糖，但动物不具备这条路径。
乙酰-CoA 无法生糖
在动物细胞中，乙酰-CoA 进入 TCA 时与草酰乙酸缩合并释放两个 CO₂，净碳数不增加，因此不能贡献糖异生。
三个“绕行”步骤¶
| 糖酵解不可逆步骤 | 糖异生替代 | 位置 | 能量消耗/调控 |
|---|---|---|---|
| 丙酮酸 → PEP（丙酮酸激酶） | 丙酮酸羧化酶：丙酮酸 + CO₂ + ATP → 草酰乙酸 PEPCK：草酰乙酸 + GTP → PEP + CO₂ | 丙酮酸羧化酶在线粒体；PEPCK 依物种位于线粒体/胞质/二者兼有 | 丙酮酸羧化酶受 乙酰-CoA 激活，ADP 抑制；PEPCK 被 ADP 抑制 |
| PFK-1（F6P → F-1,6-BP） | F-1,6-二磷酸酶：F-1,6-BP + H₂O → F6P + Pi | 胞质 | AMP、F-2,6-BP 强力抑制，柠檬酸激活 |
| 己糖激酶 / 葡萄糖激酶（Glc → G6P） | G6P 酶：G6P + H₂O → Glc + Pi | 肝、肾、小肠上皮的滑面内质网腔 | 激素调节为主，具体别构效应小 |
口诀
“丙羧-PEPCK、1,6-二磷酸酶、G6P 酶”，对应跳过糖酵解的三个不可逆反应，顺口念几遍记得更牢。
细胞内穿梭¶
- 线粒体中的草酰乙酸不能直接跨膜，需要转换为 苹果酸 或 天冬氨酸，穿梭到胞质后再转回。
- 肝脏糖异生占主导，肾脏在长期禁食时通过谷氨酰胺分解提供底物，并顺便排酸：
- 谷氨酰胺酶：Gln + H₂O → NH₃ + Glu；
- 谷氨酸脱氢酶：Glu + NAD(P)⁺ → α-酮戊二酸 + NH₃ + NAD(P)H。
能量与还原力投入¶
净反应：
也就是说，一分子葡萄糖的再造需要 6 高能磷酸键 + 2 NADH。这些能量主要来自脂肪酸 β 氧化，因此禁食时脂肪动员和糖异生是联动的。
调控逻辑¶
- 细胞能量状态：ATP、NADH、柠檬酸高时抑制糖酵解、促进糖异生；AMP、ADP 高时相反。
- 乙酰-CoA：激活丙酮酸羧化酶，提示“底物足够，转向生糖”；同时抑制丙酮酸脱氢酶，避免碳骨架流入 TCA。
- F-2,6-BP：在肝脏是糖异生的“刹车”，水平受胰岛素/胰高血糖素控制，和糖酵解共用双功能酶。
- 激素：胰高血糖素、肾上腺素通过 cAMP/PKA 系统提升 PEPCK、F-1,6-二磷酸酶表达；胰岛素则抑制这些步骤，并促进糖酵解。
避免无用循环
同一细胞内糖酵解与糖异生同时高速运行会造成 ATP 白白消耗（所谓 futile cycle）。调控网络的核心任务就是尽量避免这种情况，仅保留必要的微弱循环用于产热与信号放大。
特殊循环与器官分工¶
- Cori 循环：肌肉或红细胞的乳酸随血液运至肝脏，经糖异生再成葡萄糖返回肌肉，代价是肝脏多消耗 ATP。
- 丙氨酸循环：骨骼肌把氨接在丙酮酸上生成丙氨酸，送到肝脏转回葡萄糖，同时把氨纳入尿素循环。
- 肾糖异生：除了排酸，还在慢性酸中毒或长期禁食时贡献 30–40% 的葡萄糖输出。
作图思路
复习时可画一个左右对称的流程图：左边糖酵解，右边糖异生，把共享中间体对齐，再标上三处绕行、能量箭头与激素控制点，考试时就能快速在脑中重建。
糖异生看似只是“反着走”，实则在能量、位置和调控上都经过精心设计。掌握这些细节后，再去处理糖异生缺陷病、糖尿病或酸碱平衡题目就有底气了。