Az agynak szüksége van cukorra: az idegsejtek szinte kizárólag glükózon dolgoznak, ezért gondoskodni kell e cukor folyamatos ellátásáról. Az agy körülbelül 120 g glükózt fogyaszt naponta, míg az egész szervezet napi szükséglete körülbelül 200 g.
Testünkben körülbelül 100 g glükózt glikogén formájában tárolnak a májban, további 5-10 g-ot biológiai folyadékokban, míg körülbelül 200-300 g-ot az izomban tárolnak, mindig glikogén formájában. A szükséges glükózellátás folyamatosságának biztosítása érdekében olyan stratégiát alkalmaznak, amely a kevésbé mobil molekulákat glükózzá alakítja: glükoneogenezis.
A glükoneogenezis a glükóz szintézisének folyamata, amely nem szénhidrát prekurzorokból indul ki:
- tejsav: anaerob glikolízissel állítják elő
- aminosavak *: az étrendből vagy a szerkezeti fehérjék lebomlásából származnak
- glicerin: trigliceridek hidrolíziséből nyerik
A glükoneogenezis elengedhetetlen a megfelelő glükózellátás biztosításához az inzulinfüggetlen szövetekhez (agy, vörösvértestek és izmok intenzív fizikai terhelés során).
A glükoneogenezis, amely számos szövetben és különösen a májban megy végbe, elengedhetetlenné válik a böjt alatt, amikor a szervezet szénhidrátkészlete kimerül.
* A különböző glükoneogenetikus aminosavak közül (beleértve a glutaminsavat és az aszparaginsavat, az alanint, a ciszteint, a glicint, a prolint, a szerint, a treonint) a vázizomzatból felszabaduló alanin játszik meghatározó szerepet (lásd glükóz-alanin ciklus).
A glükoneogenezis a piruvátból indul ki, és nagyrészt a glikolízis fordítottja.
Az agy:
- normál körülmények között csak glükózt használ;
- hosszan tartó éhezés (2-3 nap) esetén egyre inkább kihasználja a ketontestek energetikai tulajdonságait;
- ha azonnali böjtölést (étkezések között) végez, miután kimerítette a szénhidráttartalékokat, a szerkezeti fehérjék hidrolíziséből nyert aminosavakból származó glükózt használja fel: a proteáz enzimek aminosavakká bontják a fehérjéket, amelyek azután A transzamináz enzimek alfa-keto-savakká alakulnak, amelyeket a glükóz helyettesítésére használnak (lásd az aminosav lebontását).
A glükoneogenezis a máj kizárólagos felelőssége (kisebb mértékben a vesékben + és a bélben is előfordul); itt a glükoneogenezis révén glükózt kapnak, amelyet a különböző szövetekbe, egészen az agyig szállítanak.
A glikolízis tíz reakciójából hét a glükoneogenezissel ellentétes irányban fordul elő; Ha a glükoneogenezis lenne a glikolízis pontos inverze, minden szakaszban szükség lenne energiaellátásra. Ezért a glikolízis három reakciója nem használható ki (energia okokból) a glükoneogenezisben; e három reakció helyett más reakciókat használnak ki más szubsztrátok, termékek és enzimek.
A glükóz-6-foszfátból glükózzá vezető reakciót katalizálja a foszfatáz kináz helyett; a fruktóz-1,6-biszfoszfátról a fruktóz-6-foszfátra való áttérést szintén egy foszfatáz katalizálja, nem pedig egy kináz.
A harmadik reakció, amely eltér a glikolízistől, az, amely piruvátból foszfoenol -pirivát képződéséhez vezet; ez keresztül történik piruvát -karboxiláz, amely szén -dioxid molekulát használ a szénlánc meghosszabbítására, és a foszfoenol -piruvát -karboxikináz (ennek a folyamatnak az energiáját a GTP biztosítja).
Tegyük fel, hogy sportol, és távol van az étkezésektől, aktiválnia kell a glükóz anyagcserét, hogy energiát termeljen. Ha a vércukorszint kevesebb, mint 5 mM, akkor a glükózszükséglet jel realizálódik: a hasnyálmirigy α -sejtjei felszabadítanak egy hormont (ez egy kis dipeptid), a glukagont, amely a vér révén eljut a hepatocitákhoz (máj); itt a glükoneogenetikai út aktiválódik és a glikolízis blokkolódik. Az újonnan képződött glükóz a vérkeringésbe kerül, és mindenekelőtt a vörösvértestekhez, az idegrendszerhez és az izomszövethez jut. Lásd még: szénhidrátok és hipoglikémia.
