结构生物化学/糖异生
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糖异生是一个过程，其中丙酮酸（糖酵解的产物）被逆向转化为糖，特别是葡萄糖。然后可以以动物细胞中的糖原或植物细胞中的淀粉和纤维素的形式储存。
糖异生涉及三个基本步骤
- 丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)
- 丙酮酸羧化酶在ATP和辅酶生物素的支持下，通过添加来自碳酸氢根离子的CO2将丙酮酸转化为草酰乙酸。
- 然后，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 (PEP羧激酶) 在一个使用GTP（三磷酸鸟苷）作为能量并释放CO2作为废物的过程中，将草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)。请注意，释放的CO2实际上是上一步中来自碳酸氢根离子的相同CO2分子。
- 接下来的步骤只是糖酵解的逆过程，从PEP返回到果糖1,6-二磷酸，糖酵解中释放的产物成为糖异生中的反应物/辅因子。
- 果糖1,6-二磷酸 (Fru 1,6-P) 到果糖6-磷酸 (Fru 6-P)：这是一个由果糖1,6-二磷酸酶 (FBPase-1) 催化的不可逆水解反应。该反应受果糖2,6-二磷酸的严格调控。
- 葡萄糖6-磷酸到葡萄糖：前一步中的Fru 6-P通过糖酵解的逆步骤转化为葡萄糖6-磷酸。葡萄糖6-磷酸通过水解反应转化为葡萄糖。
主要的调控因素是果糖2,6-二磷酸 (Fru 2,6-P) 的浓度，它控制着糖酵解（分解代谢途径）和糖异生（合成代谢途径）。
- 首先，Fru 2,6-P是由6-磷酸果糖激酶-2 (PFK-2) 催化6-磷酸果糖 (Fru 6-P)转化而成，该酶使用ATP作为能源。这是一个可逆反应，因此逆反应会产生Fru 6-P。逆反应由2,6-二磷酸果糖酶 (FBPase-2) 催化，在此过程中释放无机磷酸。
- 其次，Fru 2,6-P 如何调节糖酵解和糖异生？
- 在分解代谢途径中，由于Fru 6-P很容易被1-磷酸果糖激酶 (PFK-1) 磷酸化为Fru 1,6-P，因此Fru 2,6-P 的浓度会升高，并促进PFK-1 的活性并抑制FBPase-1 的活性。请注意，PFK-2 处于活性状态，而FBPase-2 保持非活性状态以刺激Fru 2,6-P 的产生。
- 在合成代谢途径中，Fru 6-P 浓度升高，抑制PFK-2 的活性，并刺激FBPase-2 以降低Fru 2,6-P 的浓度。随着Fru 2,6-P 浓度随时间推移而降低，PFK-1 的活性也会降低，从而刺激FBPase-1 将Fru 1,6-P 转化为Fru 6-P，后者最终转化为葡萄糖。
请注意，在血液中葡萄糖水平低的情况下：肝脏中的胰高血糖素酶可以刺激一种称为cAMP依赖性蛋白激酶的酶的产生，该酶刺激将PFK-2（活性）/FBPase-2（非活性）转化为PFK-2（非活性）/FBPase-2（活性）。此过程将抑制糖酵解并促进糖异生，从而将更多葡萄糖从肝脏泵入血液。