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學習重點 功能與場所：糖質新生利用乳酸、甘油及生糖胺基酸等前驅物合成葡萄糖，以維持血糖；主要在肝臟進行，腎皮質亦可參與。 原料辨識：乳酸、甘油、丙胺酸可作為原料；白胺酸為純生酮胺基酸，不能提供淨葡萄糖；核酸不是典型的糖質新生前驅物。 關鍵反應：糖質新生以四個酵素催化的反應，繞過糖解作用的三個不可逆步驟；丙酮酸羧化酶需要ATP、生物素與碳酸氫根。 雙向調控：果糖-2,6-二磷酸升高會促進糖解、抑制糖質新生；檸檬酸的作用方向相反。 乙醯輔酶A的角色：別位活化丙酮酸羧化酶，促進丙酮酸轉為草醯乙酸；但本身不能在人體內淨轉變成葡萄糖。 核心觀念 一、糖質新生的目的與主要器官 糖質新生（gluconeogenesis）是利用非碳水化合物前驅物合成葡萄糖的途徑。空腹、飢餓或長時間運動時，可藉此維持血糖，供應紅血球等需要葡萄糖的組織。 肝臟是主要器官，腎皮質也能進行糖質新生；長時間飢餓時，腎臟的貢獻增加。骨骼肌缺乏葡萄糖-6-磷酸水解酶（glucose-6-phosphatase），無法將葡萄糖-6-磷酸水解為游離葡萄糖，因此不能完成供應血糖的最後步驟。這不代表肌肉缺乏所有與糖質新生相關的反應。 乳酸可由肌肉及紅血球等組織產生，經血液送至肝臟，由乳酸去氫酶轉為丙酮酸，再經糖質新生形成葡萄糖。葡萄糖回到周邊組織利用，構成Cori循環。因此，「利用乳酸維持血糖」的關鍵途徑是糖質新生。 二、前驅物：先看能否提供生糖碳骨架 物質能否作為原料判斷依據 乳酸可以先轉為丙酮酸，再進入糖質新生。 甘油可以先轉為甘油-3-磷酸，再轉為磷酸二羥丙酮，進入糖質新生。 丙胺酸可以經轉胺作用形成丙酮酸，屬生糖胺基酸。 其他生糖胺基酸可以碳骨架可形成丙酮酸或檸檬酸循環中間產物，再轉向葡萄糖合成。 白胺酸不可以屬純生酮胺基酸，不能提供淨葡萄糖。 核酸不是典型前驅物不宜與乳酸、甘油、生糖胺基酸並列為主要原料。 膽固醇、膽紅素、維生素C不是糖質新生原料不屬於人體製造葡萄糖的標準前驅物。 「胺基酸可生糖」不等於「所有胺基酸都可生糖」。白胺酸與離胺酸均屬純生酮胺基酸，其中白胺酸是常見的辨識重點。核酸則應掌握「不是典型前驅物」，不必擴張成核酸所有組成成分都與醣類代謝無關。 三、三個不可逆步驟與四個旁路酵素 糖質新生與糖解共用許多可逆反應，但不是把糖解的全部反應直接倒轉。糖解的三個不可逆步驟，需要改用下列酵素繞過。 糖解的不可逆酵素糖質新生的旁路酵素反應方向 丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶丙酮酸→草醯乙酸→磷酸烯醇丙酮酸。 磷酸果糖激酶-1果糖-1,6-二磷酸酶果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸。 己糖激酶或肝臟葡萄糖激酶葡萄糖-6-磷酸水解酶葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖。 丙酮酸羧化酶（pyruvate carboxylase，PC）位於粒線體，將丙酮酸羧化為草醯乙酸。反應可表示為：丙酮酸＋碳酸氫根＋ATP→草醯乙酸＋ADP＋無機磷酸。 此反應需要ATP供能、生物素（biotin）協助攜帶二氧化碳，以及碳酸氫根作為二氧化碳來源。教材以CO₂表示羧化所需的碳來源時，也是在描述這項需求。ADP是ATP消耗後的產物，並非此反應所需投入的能源。 後續由磷酸烯醇丙酮酸羧激酶將草醯乙酸轉為磷酸烯醇丙酮酸，使用GTP。整體而言，糖質新生是消耗能量的合成途徑。 四、果糖-2,6-二磷酸：糖解與糖質新生的切換訊號 肝細胞內的果糖-2,6-二磷酸（F-2,6-BP）是協調兩條途徑的重要調節物。它會活化糖解的磷酸果糖激酶-1，並抑制糖質新生的果糖-1,6-二磷酸酶。 濃度變化糖解作用糖質新生 果糖-2,6-二磷酸升高促進抑制 果糖-2,6-二磷酸降低減弱有利進行 其濃度由肝臟的雙功能酵素PFK-2／FBPase-2調控。胰島素促使此酵素去磷酸化，使PFK-2活性增加、果糖-2,6-二磷酸升高，促進糖解。升糖素透過cAMP與蛋白激酶A使其磷酸化，使FBPase-2活性增加、果糖-2,6-二磷酸降低，有利糖質新生。 果糖-2,6-二磷酸是調節訊號；果糖-1,6-二磷酸則是糖解與糖質新生途徑中的中間產物，兩者不可混淆。 五、乙醯輔酶A、檸檬酸與低能量訊號 乙醯輔酶A：別位活化丙酮酸羧化酶，促進草醯乙酸生成。空腹時脂肪酸氧化可提供能量及乙醯輔酶A，支持糖質新生。 檸檬酸：抑制磷酸果糖激酶-1，並活化果糖-1,6-二磷酸酶，因此抑制糖解、有利糖質新生。判斷時應連結這兩個主要調控標的。 AMP：代表低能量狀態，活化磷酸果糖激酶-1，並抑制果糖-1,6-二磷酸酶，方向為促進糖解、抑制糖質新生。 ADP：同樣反映能量不足，可抑制丙酮酸羧化酶及磷酸烯醇丙酮酸羧激酶，不利耗能的糖質新生。 務必區分「調節途徑」與「提供碳原料」：乙醯輔酶A能促進糖質新生，但人體不能由乙醯輔酶A淨合成葡萄糖，因此也不能把白胺酸視為生糖原料。 常考陷阱 「利用乳酸維持血糖是肝醣分解」：肝醣分解利用既有肝醣；由乳酸重新合成葡萄糖才是糖質新生。 「乳酸發酵可將乳酸變成血糖」：乳酸發酵將丙酮酸還原為乳酸並再生NAD⁺；利用乳酸造糖則須進入糖質新生。 「肌肉缺乏己糖激酶或丙酮酸激酶，所以不能供應血糖」：關鍵缺乏酵素是葡萄糖-6-磷酸水解酶。 「所有胺基酸都能生糖」：先排除純生酮胺基酸；丙胺酸可生糖，白胺酸不能。 「丙酮酸羧化需要ADP」：需要ATP；ADP是產物。生物素與二氧化碳來源均不可漏記。 「果糖-2,6-二磷酸促進糖質新生」：方向相反，濃度高時促進糖解、抑制糖質新生。 「乙醯輔酶A活化丙酮酸激酶」：應連結丙酮酸羧化酶，兩者名稱相近但功能不同。 「AMP、ADP與檸檬酸都促進糖質新生」：低能量訊號不利造糖；檸檬酸才具有抑制糖解、促進糖質新生的典型作用。 記憶口訣 「肝腎造糖，肌缺末酶；乳甘丙可用，白胺只生酮。」乳、甘、丙分別指乳酸、甘油、丙胺酸；末酶指葡萄糖-6-磷酸水解酶。 「二六高，糖解跑；乙醯A，活化PC；檸檬抑糖解，低能停造糖。」