Beynin şekere ihtiyacı vardır: nöronlar neredeyse sadece glikoz üzerinde çalışır, bu nedenle bu şekerin sürekli olarak tedarik edilmesini sağlamak gerekir. Beyin günde yaklaşık 120 g glikoz tüketirken, tüm organizmanın günlük ihtiyacı yaklaşık 200 g'dır.
Vücudumuzda yaklaşık 100 g glikoz karaciğerde glikojen şeklinde, 5-10 g daha biyolojik sıvılarda, yaklaşık 200-300 g ise kasta her zaman glikojen şeklinde depolanır. İhtiyacı olan dokulara glikoz arzının sürekliliğini sağlamak için, daha az hareketli molekülleri glikoza dönüştüren bir strateji kullanılır: glukoneogenez.
Glukoneogenez, karbonhidrat olmayan öncüllerden başlayarak glikoz sentezi sürecidir:
- laktik asit: anaerobik glikoliz ile üretilir
- amino asitler *: diyetten veya yapısal proteinlerin bozulmasından elde edilen
- gliserol: trigliseritlerin hidrolizinden elde edilir
Glukoneogenez, insülinden bağımsız dokulara (yoğun fiziksel egzersiz sırasında beyin, kırmızı kan hücreleri ve kaslar) yeterli miktarda glikoz verilmesini sağlamak için gereklidir.
Birçok dokuda ve özellikle karaciğerde gerçekleşen glukoneogenez, vücudun karbonhidrat rezervlerinin tükendiği oruç sırasında gerekli hale gelir.
* Çeşitli glukoneogenetik amino asitlerden (glutamik ve aspartik asitler, alanin, sistein, glisin, prolin, serin, treonin dahil), iskelet kasından salınan alanin baskın bir rol oynar (bkz. glukoz-alanin döngüsü).
Glukoneogenez piruvattan başlar ve büyük ölçüde glikolizin tersidir.
Beyin:
- normal koşullar altında sadece glikoz kullanır;
- uzun süreli açlık durumunda (2-3 gün) keton cisimlerinin enerjik özelliklerinden giderek daha fazla yararlanır;
- Ani bir oruç tuttuğunuzda (öğünler arasında), karbonhidrat rezervlerini tükettikten sonra, yapısal proteinlerin hidrolizinden elde edilen amino asitlerden elde edilen glikozu kullanır: proteaz enzimleri proteinleri amino asitlere indirger ve daha sonra eylemle enzimlerin transaminazları, sırayla glikozun yerini almak için kullanılan alfa-keto asitlere dönüştürülür (bkz. amino asit bozulması).
Glukoneogenez yalnızca karaciğerin sorumluluğundadır (böbreklerde + ve bağırsakta da daha az oranda meydana gelir); burada glukoneogenez yoluyla beyne kadar çeşitli dokulara taşınacak olan glukoz elde edilir.
On glikoliz reaksiyonundan yedisi glukoneogenezin tersi yönde gerçekleşir; glukoneogenez, glikolizin tam tersi olsaydı, her aşamada enerji sağlamak gerekirdi.Bu nedenle, glukoneogenezde (enerji nedenleriyle) üç glikoliz reaksiyonundan yararlanılamaz; bu üç reaksiyon yerine, diğer reaksiyonlardan farklı şekillerde yararlanılır. substratlar, ürünler ve enzimler.
Glikoz 6-fosfattan glikoza yol açan reaksiyon, bir tarafından katalize edilir. fosfataz bir kinaz yerine; fruktoz 1,6-bifosfattan fruktoz 6-fosfata geçiş de bir kinaz yerine bir fosfataz tarafından katalize edilir.
Glikolizden farklı olan üçüncü reaksiyon, piruvattan fosfoenolpirivat oluşumuna yol açan reaksiyondur; bu, aracılığıyla olur piruvat karboksilazkarbon zincirini uzatmak için bir karbondioksit molekülü kullanan ve fosfoenolpiruvat karboksikinaz (bu işlem için enerji GTP tarafından sağlanır).
Diyelim ki egzersiz yapıyorsunuz ve yemeklerden uzaktasınız, enerji üretmek için glikoz metabolizmasını aktive etmeniz gerekiyor. Kan şekeri 5 mM'den azsa, glikoz gereklilik sinyali gerçekleşir: pankreasın a hücreleri, kan yoluyla hepatositlere (karaciğer) ulaşan glukagon hormonu (küçük bir dipeptittir) salgılar; burada glukoneogenetik yol aktive olur ve glikoliz bloke edilir. Yeni oluşan glikoz dolaşıma salınacak ve her şeyden önce kırmızı kan hücrelerine, sinir sistemine ve kas dokusuna iletilecektir. Ayrıca bakınız: karbonhidratlar ve hipoglisemi.
