糖异生途径是肝脏和肾脏在需要时将非糖物质转化为葡萄糖的过程。这一过程中，有四步反应是糖酵解的逆反应，它们由相同的酶催化。然而，糖酵解中的三步反应是不可逆的，因此在糖异生时需要绕过这三步反应，这导致更多的能量消耗。

这三步不可逆反应是：葡萄糖在己糖激酶催化下生成6磷酸葡萄糖、6磷酸果糖在磷酸果糖激酶催化下生成1，6二磷酸果糖以及磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶催化下生成丙酮酸。这些反应均是放热反应，需要能量的输入以绕过它们。

为了绕过这些反应，糖异生途径涉及三个关键步骤。首先，葡萄糖6磷酸酶催化6磷酸葡萄糖生成葡萄糖。其次，果糖1，6二磷酸酶催化1，6二磷酸果糖生成6磷酸果糖。最后，丙酮酸羧化酶催化反应消耗1分子ATP，将丙酮酸羧化生成草酰乙酸，而磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化反应消耗1分子GTP，将草酰乙酸还原成磷酸烯醇式丙酮酸。

值得注意的是，丙酮酸羧化酶仅存在于线粒体内，因此，胞液中的丙酮酸必须进入线粒体才能进行羧化反应。草酰乙酸可在线粒体中直接转变为磷酸烯醇式丙酮酸进入胞液，也可以在线粒体外进行转化。但草酰乙酸不能直接透过线粒体，需要通过苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，再通过线粒体膜进入胞液，然后由胞液中的苹果酸脱氢酶将苹果酸氧化为草酰乙酸。另一种方式是通过谷草转氨酶作用生成天冬氨酸，再由胞液中的谷草转氨酶催化恢复生成草酰乙酸。

在以丙酮酸或某些生糖氨基酸为原料进行糖异生时，苹果酸通过线粒体途径进行糖异生；而乳酸进行糖异生反应时，常在线粒体生成草酰乙酸后，再转变成天冬氨酸而进入胞液。

扩展资料

生物体将多种非糖物质转变成糖的过程。在哺乳动物中，肝与肾是糖异生的主要器官。