Hjärnan behöver sockerarter: neuroner fungerar nästan uteslutande på glukos, så det är nödvändigt att säkerställa en kontinuerlig tillförsel av detta socker. Hjärnan förbrukar cirka 120 g glukos per dag, medan det dagliga behovet av hela organismen uppgår till cirka 200 g.
I vår kropp lagras cirka 100 g glukos i form av glykogen i levern, ytterligare 5-10 g finns i biologiska vätskor, medan cirka 200-300 g lagras i muskeln, alltid i form av glykogen. För att säkerställa kontinuiteten i glukosförsörjningen till de vävnader som behöver det, används en strategi som omvandlar de mindre rörliga molekylerna till glukos: glukoneogenes.
Glukoneogenes är processen för syntes av glukos utgående från icke-kolhydratprekursorer:
- mjölksyra: producerad av anaerob glykolys
- aminosyror *: härrör från kosten eller från nedbrytning av strukturproteiner
- glycerol: erhålls genom hydrolys av triglycerider
Glukoneogenes är viktigt för att säkerställa tillräcklig tillförsel av glukos till insulinoberoende vävnader (hjärna, röda blodkroppar och muskler under intensiv fysisk träning).
Glukoneogenes, som äger rum i många vävnader och i synnerhet i levern, blir avgörande under fastan, när kroppens kolhydratreserver är slut.
* Av de olika glukoneogenetiska aminosyrorna (inklusive glutaminsyror och asparaginsyror, alanin, cystein, glycin, prolin, serin, treonin) spelar alanin som frigörs från skelettmuskeln en dominerande roll (se glukos-alanincykel).
Glukoneogenes utgår från pyruvat och är till stor del motsatsen till glykolys.
Hjärnan:
- under normala förhållanden använder den endast glukos;
- vid långvarig fasta (2-3 dagar) utnyttjar den alltmer ketonkropparnas energiska egenskaper;
- när du har en omedelbar fasta (mellan måltiderna), efter att ha förbrukat kolhydratreserverna, använder den glukosen som härrör från aminosyrorna som erhålls genom hydrolys av strukturproteiner: proteasenzymerna bryter ner proteinerna till aminosyror som sedan genom verkan av enzymer transaminaser, omvandlas till alfa-ketosyror, i sin tur används för att ersätta glukos (se nedbrytning av aminosyra).
Glukoneogenes är det enda ansvaret för levern (det förekommer också i mindre utsträckning i njurarna + och i tarmen); här erhålls glukos genom glukoneogenes som transporteras till de olika vävnaderna, upp till hjärnan.
Sju av tio glykolysreaktioner sker i motsatt riktning mot glukoneogenes; om glukoneogenes var den exakta inversen av glykolys, i varje steg skulle det vara nödvändigt att leverera energi. Därför kan tre glykolysreaktioner inte utnyttjas (av energiska skäl) i glukoneogenes; istället för dessa tre reaktioner utnyttjas andra reaktioner med olika substrat, produkter och enzymer.
Reaktionen som leder från glukos 6-fosfat till glukos katalyseras av a fosfatas i stället för ett kinas; övergången från fruktos 1,6-bisfosfat till fruktos 6-fosfat katalyseras också av ett fosfatas snarare än ett kinas.
Den tredje reaktionen som skiljer sig från glykolys är den som leder till bildandet av fosfoenolpyrivat från pyruvat; detta sker genom pyruvat -karboxylas, som använder en koldioxidmolekyl för att förlänga kolkedjan, och med hjälp av fosfoenolpyruvat -karboxykinas (energin för denna process tillhandahålls av GTP).
Antag att du tränar och är borta från måltider, du måste aktivera glukosmetabolismen för att producera energi. Om blodsockret är mindre än 5 mM realiseras glukosbehovssignalen: α -cellerna i bukspottkörteln frigör ett hormon (det är en liten dipeptid) glukagonet som genom blodet når hepatocyterna (levern); här aktiveras den glukoneogenetiska vägen och glykolysen blockeras. Den nybildade glukosen kommer att släppas ut i cirkulationen och framför allt transporteras till röda blodkroppar, nervsystemet och muskelvävnad. Se även: kolhydrater och hypoglykemi.
