线粒体丙酮酸的来源

从丙酮酸生成葡萄糖的反应过程称为糖异生途径。糖异生与糖酵解的方向相反，但不是完全可逆反应。葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸时的3个不可逆反应，是糖异生途径的3个“能障”，必须由另外的反应来替代，催化这些反应的酶是糖异生途径的关键酶。

1．丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 也称为丙酮酸羧化支路。反应由丙酮酸羧化酶（pyruvate carboxylase）和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase）相继催化完成。第1个反应是丙酮酸转变为草酰乙酸，丙酮酸羧化酶的辅酶为生物素。CO2先与生物素结合，需消耗ATP。然后活化的CO2再转移给丙酮酸生成草酰乙酸。第2个反应是由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，将草酰乙酸脱羧转变成高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸，要消耗1个高能磷酸键。上述两步反应共消耗2个ATP。

胞液中的丙酮酸首先进入线粒体羧化生成草酰乙酸，因为丙酮酸羧化酶仅存在于线粒体内。而磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在线粒体和胞液中都存在，因此草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸既可以在线粒体中直接进行，也可以在胞液中进行。若在胞液中进行，由于草酰乙酸不能透过线粒体膜，从线粒体转运到胞液有两种方式：一种是草酰乙酸还原生成苹果酸，苹果酸从线粒体进入胞液，苹果酸再氧化为草酰乙酸；另一种方式是由线粒体内苹果酸转变成天冬氨酸后，从线粒体转运出来，再恢复生成草酰乙酸。

丙酮酸羧化支路

2．1，6－二磷酸果糖转变为6－磷酸果糖 反应由果糖双磷酸酶－1催化C1位的磷酸酯进行水解。

3．6－磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 反应由葡萄糖－6－磷酸酶催化磷酸酯水解反应。葡萄糖6－磷酸酶存在于肝脏和肾脏中，肌肉中没有。

在糖异生的随后反应中，1，3－二磷酸甘油酸还原成3－磷酸甘油醛时，需NADH＋H＋提供氢原子。当以乳酸为原料进行糖异生时，乳酸氧化成丙酮酸已在胞液中产生了NADH＋H＋，以供利用。

综上所述，糖异生的4个关键酶是丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖双磷酸酶－1和葡萄糖－6－磷酸酶。各种非糖物质的糖异生过程总结见图3－14。