Mozog potrebuje cukry: neuróny pracujú takmer výlučne na glukóze, preto je potrebné zabezpečiť nepretržitý prísun tohto cukru. Mozog spotrebuje asi 120 g glukózy denne, pričom denná potreba celého organizmu je asi 200 g.
V našom tele je asi 100 g glukózy uložených vo forme glykogénu v pečeni, ďalších 5-10 g sa nachádza v biologických tekutinách, zatiaľ čo asi 200-300 g je uložených v svale, vždy vo forme glykogénu. Na zaistenie kontinuity dodávky glukózy do tkanív, ktoré to potrebujú, sa používa stratégia, ktorá prevádza menej pohyblivé molekuly na glukózu: glukoneogenéza.
Glukoneogenéza je proces syntézy glukózy vychádzajúci z prekurzorov bez uhľohydrátov:
- kyselina mliečna: vyrába sa anaeróbnou glykolýzou
- aminokyseliny *: pochádzajú zo stravy alebo z degradácie štrukturálnych bielkovín
- glycerol: získaný hydrolýzou triglyceridov
Glukoneogenéza je nevyhnutná na zabezpečenie adekvátneho prísunu glukózy do tkanív nezávislých od inzulínu (mozog, červené krvinky a svaly počas intenzívnych fyzických cvičení).
Glukoneogenéza, ktorá prebieha v mnohých tkanivách a najmä v pečeni, sa stáva nevyhnutnou počas pôstu, keď sú telesné zásoby sacharidov vyčerpané.
* Z rôznych glukoneogenetických aminokyselín (vrátane kyselín glutámovej a asparágovej, alanínu, cysteínu, glycínu, prolínu, serínu, treonínu) hrá alanín uvoľňovaný z kostrového svalstva prevládajúcu úlohu (pozri glukózo-alanínový cyklus).
Glukoneogenéza začína z pyruvátu a je do značnej miery opakom glykolýzy.
Mozog:
- za normálnych podmienok používa iba glukózu;
- v prípade dlhotrvajúceho pôstu (2-3 dni) stále viac využíva energetické vlastnosti ketónových teliesok;
- keď máte bezprostredný pôst (medzi jedlami), po vyčerpaní zásob uhľohydrátov použije glukózu pochádzajúcu z aminokyselín získaných hydrolýzou štruktúrnych bielkovín: proteázové enzýmy degradujú proteíny na aminokyseliny, ktoré potom pôsobením enzýmov transamináz, sa transformujú na alfa-keto kyseliny, ktoré sa zase používajú ako náhrada glukózy (pozri degradáciu aminokyselín).
Glukoneogenéza je výhradnou zodpovednosťou pečene (v menšej miere sa vyskytuje aj v obličkách + a v čreve); tu sa glukoneogenézou získava glukóza, ktorá bude transportovaná do rôznych tkanív až do mozgu.
Sedem z desiatich reakcií glykolýzy prebieha v opačnom smere ako glukoneogenéza; Ak by glukoneogenéza bola presnou inverznou glykolýzou, v každom štádiu by bolo potrebné dodať energiu. Preto nemožno v glukoneogenéze využiť (z energetických dôvodov) tri reakcie glykolýzy; namiesto týchto troch reakcií sa využívajú iné reakcie s rôznymi substráty, produkty a enzýmy.
Reakcia, ktorá vedie z 6-fosfátu glukózy na glukózu, je katalyzovaná a fosfatáza namiesto kinázy; prechod z fruktózo-1,6-bisfosfátu na fruktózo-6-fosfát je tiež katalyzovaný skôr fosfatázou než kinázou.
Treťou reakciou, ktorá sa líši od glykolýzy, je tá, ktorá vedie k tvorbe fosfoenolpyrivátu z pyruvátu; toto sa deje prostredníctvom pyruvátkarboxyláza, ktorá pomocou molekuly oxidu uhličitého predlžuje uhlíkový reťazec, a pomocou fosfoenolpyruvát karboxykináza (energiu pre tento proces dodáva GTP).
Predpokladajme, že cvičíte a ste mimo jedla, musíte na výrobu energie aktivovať metabolizmus glukózy. Ak je hladina glukózy v krvi nižšia ako 5 mM, potom sa realizuje signál potreby glukózy: α bunky pankreasu uvoľňujú hormón (je to malý dipeptid) glukagón, ktorý sa krvou dostáva do hepatocytov (pečene); tu sa aktivuje glukoneogenetická dráha a zablokuje sa glykolýza. Novo vytvorená glukóza sa uvoľní do obehu a bude transportovaná predovšetkým do červených krviniek, nervového systému a svalového tkaniva. Pozri tiež: uhľohydráty a hypoglykémia.
