Aivot tarvitsevat sokereita: neuronit toimivat lähes yksinomaan glukoosilla, joten on välttämätöntä varmistaa tämän sokerin jatkuva saanti. Aivot kuluttavat noin 120 g glukoosia päivässä, kun taas koko organismin päivittäinen tarve on noin 200 g.
Kehossamme noin 100 g glukoosia varastoituu glykogeenin muodossa maksaan, toinen 5-10 g löytyy biologisista nesteistä, kun taas noin 200-300 g varastoituu lihakseen aina glykogeenin muodossa. Jotta glukoosin saanti jatkuisi sitä tarvitseville kudoksille, käytetään strategiaa, joka muuntaa vähemmän liikkuvat molekyylit glukoosiksi: glukoneogeneesi.
Glukoneogeneesi on glukoosin synteesiprosessi, joka alkaa ei-hiilihydraatti-esiasteista:
- maitohappo: tuotettu anaerobisella glykolyysillä
- aminohapot *: peräisin ruokavaliosta tai rakenneproteiinien hajoamisesta
- glyseroli: saadaan triglyseridien hydrolyysistä
Glukoneogeneesi on välttämätön, jotta varmistetaan riittävä glukoosin saanti insuliinista riippumattomiin kudoksiin (aivot, punasolut ja lihakset intensiivisen liikunnan aikana).
Glukoneogeneesi, joka tapahtuu monissa kudoksissa ja erityisesti maksassa, tulee välttämättömäksi paaston aikana, kun kehon hiilihydraattivarat ovat lopussa.
* Erilaisista glukoneogeneettisistä aminohapoista (mukaan lukien glutamiini- ja asparagiinihapot, alaniini, kysteiini, glysiini, proliini, seriini, treoniini) luurankolihaksista vapautuneella alaniinilla on hallitseva rooli (ks. Glukoosi-alaniinisykli).
Glukoneogeneesi alkaa pyruvaatista ja on pitkälti glykolyysin päinvastainen.
Aivot:
- normaaleissa olosuhteissa se käyttää vain glukoosia;
- jos kyseessä on pitkä paasto (2-3 päivää), se hyödyntää yhä enemmän ketonikappaleiden energiaominaisuuksia;
- kun sinulla on välitön paasto (aterioiden välillä), kun hiilihydraattivarat on käytetty loppuun, se käyttää glukoosia, joka on peräisin rakenneproteiinien hydrolyysistä saaduista aminohapoista: proteaasientsyymit hajottavat proteiinit aminohapoiksi, jotka sitten transaminaasien entsyymeistä, muuttuvat alfa-ketohapoiksi, joita puolestaan käytetään glukoosin korvaamiseen (ks. aminohappojen hajoaminen).
Glukoneogeneesi on yksin maksan vastuulla (sitä esiintyy vähäisemmässä määrin myös munuaisissa + ja suolistossa); täällä glukoneogeneesin kautta saadaan glukoosia, joka kuljetetaan eri kudoksiin, aivoihin asti.
Seitsemän kymmenestä glykolyysireaktiosta tapahtuu päinvastaiseen suuntaan kuin glukoneogeneesi; Jos glukoneogeneesi olisi tarkka käänteinen glykolyysi, kussakin vaiheessa olisi tarpeen toimittaa energiaa. Siksi kolmea glykolyysireaktiota ei voida hyödyntää (energiasyistä) glukoneogeneesissä; näiden kolmen reaktion sijasta muita reaktioita käytetään eri tavoin substraatteja, tuotteita ja entsyymejä.
Reaktio, joka johtaa glukoosi-6-fosfaatista glukoosiksi, katalysoi a fosfataasi kinaasin sijasta; siirtymistä fruktoosi-1,6-bisfosfaatista fruktoosi-6-fosfaatiksi katalysoi myös fosfataasi kinaasin sijasta.
Kolmas reaktio, joka eroaa glykolyysistä, on se, joka johtaa fosfenolipyrivaatin muodostumiseen pyruvaatista; tämä tapahtuu pyruvaatikarboksylaasi, joka käyttää hiilidioksidimolekyyliä hiiliketjun pidentämiseen, ja fosfenolipyruvaattikarboksinaasi (energia tähän prosessiin saadaan GTP: stä).
Oletetaan, että harjoittelet ja olet kaukana aterioista, sinun on aktivoitava glukoosin aineenvaihdunta energian tuottamiseksi. Jos verensokeri on alle 5 mM, glukoositarpeen signaali toteutuu: haiman a -solut vapauttavat hormonin (se on pieni dipeptidi) glukagonin, joka veren kautta saavuttaa hepatosyytit (maksa); tässä aktivoidaan glukoneogeneettinen reitti ja glykolyysi estetään. Äskettäin muodostunut glukoosi vapautuu verenkiertoon ja kuljetetaan ennen kaikkea punasoluihin, hermostoon ja lihaskudokseen. Katso myös: hiilihydraatit ja hypoglykemia.
