糖异生是指非糖前体如乳酸、甘油、生糖氨基酸等转变为葡萄糖或糖原的生物学过程。这个过程并不是糖酵解的简单逆转。虽然糖异生中的一部分反应利用了糖酵解的逆反应，但还需要通过其他四步反应来绕过糖酵解中的三个不可逆反应。糖异生保证了机体血糖水平维持正常。肝脏是糖异生的主要器官，而肾脏在正常情况下糖异生能力较弱，但在长期饥饿时，肾脏的糖异生能力会显著增强。

糖异生的途径涉及多个步骤。当肝或肾使用丙酮酸作为原料进行糖异生时，其中七步反应实际上是糖酵解的逆反应，由相同的酶催化。然而，糖酵解中的三个步骤是不可逆的，糖异生必须找到方法绕过这些步骤，这需要更多的能量消耗。这三个关键步骤包括：

1. 葡萄糖经已糖激酶催化生成6磷酸葡萄糖，反应放热，ΔG=-33.5kJ/mol。

2. 6磷酸果糖经磷酸果糖激酶催化生成1，6二磷酸果糖，反应放热，ΔG=-22.2kJ/mol。

3. 磷酸烯醇式丙酮酸经丙酮酸激酶生成丙酮酸，反应放热，ΔG=-16.7kJ/mol。

在糖异生过程中，这些不可逆步骤被以下反应绕过：

1. 葡萄糖-6-磷酸酶催化6磷酸葡萄糖生成葡萄糖。

2. 果糖-1，6-二磷酸酶催化1，6二磷酸果糖生成6磷酸果糖。

3. 丙酮酸在一元羧酸转运酶的帮助下进入线粒体，在丙酮酸羧化酶的催化下，消耗一分子ATP，生成草酰乙酸。草酰乙酸不能通过线粒体膜，通过苹果酸-天冬氨酸循环穿过线粒体膜后，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的帮助下成为磷酸烯醇式丙酮酸，反应消耗一分子GTP。从两分子丙酮酸开始，最终合成一分子葡萄糖，需要消耗6分子ATP/GTP。由于糖酵解过程能净产生2ATP，糖异生是一个耗能的过程。

总结来说，糖异生是一个复杂的过程，它允许生物体在食物短缺时维持血糖水平。通过绕过糖酵解中的三个不可逆步骤，糖异生需要更多的能量投入，使得最终合成的葡萄糖分子伴随着更高的能量成本。

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文章来源：天狐定制

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