糖質新生(gluconeogenesis)

1. 定義：由丙酮酸(pyruvate)合成葡萄糖的過程
總反應：2 pyruvate +4 ATP +2GTP+2NADH-->glucose +4ADP +2GDP +2NAD⁺ +6Pi
其他可以做為糖質新生的前體(precursor)：乳酸(lactate)、甘油(glycerol)、酮酸(α-keto acid)
2. 原理：糖質新生可算是糖解的逆反應，但並不能單純藉由倒轉糖解(glycolysis)的步驟來達成，因為在糖解過程中有三個步驟是不可逆的，即圖中箭頭所指的三處，於是只要克服此三步驟，即可達成糖質新生

3. 如何逆行三個不可逆反應步驟：

	糖解	生糖
不可逆反應1 葡萄糖磷酸化	葡萄糖(glucose) ↓glucokinase和hexokinase催化葡萄糖6-磷酸(glucose-6-phosphate)	glucose-6-phosphatase ↓glucose-6-phosphatase催化 (此酶存在於肝臟與腎臟之中，其中肝臟佔90%；腎臟佔10%) glucose
不可逆反應2 果糖6-磷酸的磷酸化	果糖6-磷酸(fructose-6-phosphate) ↓phosphofructokinase催化果糖1,6-雙磷酸(fructose-1,6-bisphosphate)	frutose-1,6-bisphosphatase ↓fructose-1,6-bisphosphatase催化 fructose-6-phosphate
不可逆反應3 磷酸烯醇丙酮酸切去磷酸反應	磷酸烯醇丙酮酸（phosphoenolpyruvate,PEP） ↓pyruvate kinase催化丙酮酸(pyruvate)	沒有相對的酵素直接行逆反應，而是行較複雜的步驟（下一點有說明）

4. 如何克服不可逆反應3

步驟	反應說明	重點	反應機構圖
一	丙酮酸與重碳酸鹽(bicarbonate)反應形成草醋酸(oxaloacetate, OAA)	1. 催化劑：pyruvate carboxylase 2. 輔媒：生物素(biotin) →一種維他命，幾乎和所有CO2酶反應有關 3. 需ATP→耗能反應 4.在粒線體中進行	資料來源：namrata
二	草醋酸與GTP反應形成磷酸烯醇丙酮酸(phosphoenopyruvate, PEP)	1. GTP提供磷酸根給草醋酸。此步驟能量提供者為GTP，不同於常見的ATP 2. 催化劑：phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK(催化草醋酸磷酸化作用及脫羧作用 3.在細胞質中進行	資料來源：rpi

一、生糖作用的材料
1. 生糖作用的材料

材料	乳酸（lactate）	甘油（glycerol）	胺基酸
反應簡圖	資料來源：physoc	資料來源：midlandstech	資料來源：natuurlijkerwijs
飢餓狀態（1）飢餓狀態（2）	短期飢餓（肝醣剛用完）	中期飢餓（2天~1星期）	長期飢餓
飢餓狀態（1）飢餓狀態（2）	1. 初期進食下會產生，由乳酸去氫酶把乳酸轉變成丙酮酸 2. 為什麼飲酒過量的人晚上睡覺臉色蒼白，送急診時血糖過低？原因在於大量的酒精經過代謝之後產生大量NADH，抑制了乳酸→丙酮酸→葡萄糖的路徑，而晚上睡眠時間肝糖又已分解用完，故血糖過低。	1. 荷爾蒙活化脂解酶（lipase）切割三酸甘油脂產生甘油、脂肪酸 2. 反應： A. 脂肪酸行β-oxidation產生乙醯輔酶A，得到能量 B. 甘油轉變成葡萄糖	1. 不同胺基酸會變成檸檬酸循環中的不同成員，非所有胺基酸皆能使用 2. 能夠轉變成葡萄糖的胺基酸稱為glucogenic amino acid 3. 長期饑餓狀態下，胺基酸的來源是來自肌肉分解。

2. 科氏循環(Cori cycle)
3. 中期飢餓下乙醯輔酶A（Acetyl-CoA）回饋機制
A. 抑制丙酮酸去氫酶（pyruvate dehydrogenase）防止丙酮酸轉變成乙醯輔酶A，因為丙酮酸量已少，而脂肪酸轉化成的乙醯輔酶A已足夠多，此時若再將丙酮酸轉化成乙醯輔酶A是種浪費
B. 活化丙酮酸二氧化碳酶（pyruvate carboxylase）使丙酮酸可以變成草醋酸（oxaloacetate），使之可以和乙醯輔酶A結合變成檸檬酸，進行檸檬酸循環，產生能量給細胞使用。
4. 丙酸（propionate）的糖質新生
A. 丙酸來源：奇數碳的脂肪酸分解時會得到丙酸（三碳酸，propionate）
B. 丙酸轉成Succinyl-CoA 經下圖反應後丙酸會變成檸檬酸循環的成員─Succinyl-CoA，最後生成蘋果酸，蘋果酸出粒線體最後轉成PEP（phosphoenolpyruvate,PEP）再逆反應生成葡萄糖

資料來源：醫學生物頁面
C. Propionate轉變成Succinyl-CoA需要四個酵素反應
a. 酰基輔酶A合成酶（acyl-CoA synthetase）：使丙酸接輔酶A→丙酸輔酶A
b. 二氧化碳酶（propionyl-CoA carboxylase）+Biotin（生物素）：丙酸輔酶A接上二氧化碳，變成D型含甲基丙二酸輔酶A（D-Methyl-malonyl-CoA）
c. 消旋酶（Methylmalonyl-CoA racemase）：將D-Methyl-malonyl-CoA轉變成L-Methyl-malonyl-CoA（即D form轉變成L form）
d. 異構酶（Methylmalonyl-CoA isomerase）：在維他命B12的幫助下再將L-Methyl-malonyl-CoA轉變成Succinyl-CoA
＊此反應只發生在牛馬羊等反芻動物身上，不會發生在人類身上
二、phosphofructokinase-1、Fructose-1,6-bisphosphatase易位效應(Allosteric effect)

▼有機物代謝(Organic matter metabolism) 顯示/隱藏(show/hide)

標籤：代謝(metabolism)