Page 127 - 第九版生物化学

112 第二篇物质代谢及其调节

两步反应共消耗 2 个 ATP 。
由于丙酮酸狻化酶仅存在千线粒体 内 ，故细胞质中的丙酮酸必须进入线粒体，才能狻化生成草酰

乙酸 。 而磷酸烯醇式丙酮酸狻激酶在线粒体和细胞质中都存在，因此，草酰乙酸可在线粒体中直接转

变为磷酸烯醇式丙酮酸再进入细胞质 ；也可 先转运至细胞质再转变为磷酸烯醇式丙酮彻＇：翌就涉及盘kky,2018

酰乙酸从线粒体到细胞质的转运过程。

> ~ ·coo-CO2 厂=O <:CO,2, coo- 。
ATP
I 严 GDP I
C-0- PII-o-
C= O COOH / 心II

I 草酰乙酸 GTP CH2

CH3
ADP+ Pi

丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸

2. 将草酰乙酸运出线粒体有两种方式 草酰乙酸不能直接透过线粒体内膜，需借助两种方式将

其从线粒体转运到细胞质（图 5 - 15) :心经苹果酸转运 ： 由线粒体内苹果酸脱氢酶催化，草酰乙酸还原
成苹果酸后运出线粒体，再经细胞质中苹果酸脱氢酶催化，苹果酸氧化而重新生成草酰乙酸，需注意
此过程伴随着 NADH 从线粒体到细胞质的转运；＠经天冬氨酸转运 ： 由线粒体内谷草转氨酶催化，草

酰乙酸转变成天冬氨酸后运出线粒体，再经细胞质中谷草转氨酶催化，天冬氨酸再恢复生成草酰乙

酸，此过程并无 NADH 的伴随转运 。

草酰乙酸通过哪一种方式转运，主要取决千不同糖异生原料对供氢体的需求 。 糖异生在细胞质
阶段的后续反应中有一步还原反应， 1,3-二磷酸甘油酸还原成 3-磷酸甘油酸，需 NADH 供氢 。 不同原
料进行糖异生时，此供氢体的来源不 同 。 例如，从乳酸开始糖异生时，所 需 的 NADH 来源于细胞质 。
乳酸脱氢生成丙酮酸时，已在细胞质中产生了 NADH 以供利用，所以草酰乙酸经由天冬氨酸方式运出
线粒体 。 又如，从丙酮酸或生糖氨基酸开始糖异生时，所需的 NADH 必须由线粒体提供，这些 NADH
可来自脂肪酸 13- 氧 化或 三狻酸循环。 此时 草酰乙酸经由苹果酸方式运出线粒体，以便同时将线粒体
内的 NADH 运至细胞质以供利用 。

（二）果糖 -1 ,6-二磷酸水解为果糖 -6 -磷酸
此反应由果糖二磷酸酶-1 催化（图 5 - 15) 。 G 位的磷酸酷进行水解是放能反应，并不生成 ATP, 所

以反应易千进行 。
（三）葡糖 -6-磷酸水解为葡萄糖
此反应由葡糖-6-磷酸酶催化（图 5-15) , 也是磷酸酷水解反应，而不是葡糖激酶催化反应的逆反

应，热力学上是可行的 。
综上，糖异生的 4 个关键酶是丙酮酸狻化酶、磷酸烯醇式丙酮酸狻激酶、果糖二磷酸酶-1 和葡糖－

6-磷酸酶，它们与糖酵解中 3 个关键酶所催化的反应方向正好相反，使乳酸 、 丙氨酸等生糖氨基酸（见
第八章）经丙酮酸异生为葡萄糖 。

二、糖异生和糖酵解的反向调节主要针对两个底物循环

@记 糖异生与糖酵解是方向相反的两条代谢途径，其中 3 个限速步骤分别由不同的酶催化底物互变，
称为底物循环 (substrate cycle) 。 如果催化互变反应的两种酶活性相等时，代谢不能向任何方向推进，
结果是无谓地消耗 ATP 而释放热能，形成无效循环 (futile cycle) 。通常情况下，细胞内两酶的活性不
相等，因此代谢朝着酶活性强的方向进行 卤 。

要进行有效的糖异生，就必须抑制糖酵解；反之亦然 。 这种协调主要依赖对 2 个底物循环的调
节 。 维持底物循环虽然损失一些 ATP, 但却使代谢调节更为灵敏 、精 细 。

（一）第一个底物循环调节果糖 -6-磷酸与果糖-1,6 -二磷酸的互变
糖酵解时，果糖- 6-磷酸发生磷酸 化而 生成果糖- 1 ,6-二磷酸，反应耗能；糖异生时，果糖 -1 , 6-二磷