Мозок потребує цукру: нейрони працюють майже виключно на глюкозу, тому необхідно забезпечити безперервне надходження цього цукру. Мозок споживає близько 120 г глюкози на день, тоді як добова потреба всього організму становить близько 200 г.
У нашому організмі близько 100 г глюкози зберігається у формі глікогену в печінці, ще 5-10 г міститься в біологічних рідинах, тоді як близько 200-300 г зберігається у м’язах, завжди у формі глікогену. Для забезпечення безперервності подачі глюкози до тканин, які її потребують, використовується стратегія, яка перетворює менш рухливі молекули в глюкозу: глюконеогенез.
Глюконеогенез-це процес синтезу глюкози, починаючи з невуглеводних попередників:
- молочна кислота: виробляється шляхом анаеробного гліколізу
- амінокислоти *: випливають з раціону або в результаті розпаду структурних білків
- гліцерин: отримують при гідролізі тригліцеридів
Глюконеогенез необхідний для забезпечення достатнього надходження глюкози до інсулінонезалежних тканин (мозок, еритроцити та м’язи під час інтенсивних фізичних навантажень).
Глюконеогенез, який протікає в багатьох тканинах і, зокрема, в печінці, стає важливим під час голодування, коли запаси вуглеводів організму вичерпуються.
* З різних глюконеогенетичних амінокислот (включаючи глутамінову та аспарагінову кислоти, аланін, цистеїн, гліцин, пролін, серин, треонін) переважну роль відіграє аланін, що виділяється зі скелетних м’язів (див. Цикл глюкози-аланіну).
Глюконеогенез починається з пірувату і значною мірою є зворотним для гліколізу.
Мозок:
- в нормальних умовах він використовує тільки глюкозу;
- у разі тривалого голодування (2-3 дні) він все більше використовує енергетичні властивості кетонових тіл;
- коли ви маєте негайне голодування (між прийомами їжі), після того як вичерпали запаси вуглеводів, він використовує глюкозу, отриману з амінокислот, отриманих при гідролізі структурних білків: ферменти протеази розщеплюють білки до амінокислот, які потім під дією ферментів трансаміназ, трансформуються в альфа-кетокислоти, в свою чергу, використовуються для заміни глюкози (див. деградацію амінокислот).
Глюконеогенез є виключною відповідальністю печінки (він також меншою мірою виникає в нирках + і в кишечнику); тут шляхом глюконеогенезу отримується глюкоза, яка транспортується до різних тканин, аж до мозку.
Сім із десяти реакцій гліколізу відбуваються у напрямку, протилежному глюконеогенезу; якби глюконеогенез був прямо протилежним гліколізу, на кожній стадії було б необхідно подавати енергію. Отже, три реакції гліколізу не можуть бути використані (з енергетичних причин) у глюконеогенезі; замість цих трьох реакцій інші реакції експлуатуються з різними субстрати, продукти та ферменти.
Реакція, яка веде від глюкозо-6-фосфату до глюкози, каталізується а фосфатази замість кінази; перехід від 1,6-бісфосфату фруктози до 6-фосфату фруктози також каталізується фосфатазою, а не кіназою.
Третя реакція, що відрізняється від гліколізу, - це реакція, що призводить до утворення фосфоенолпірівату з пірувату; це відбувається через піруваткарбоксилаза, яка використовує молекулу вуглекислого газу для подовження вуглецевого ланцюга, а за допомогою фосфоенолпіруваткарбоксикіназа (енергію для цього процесу забезпечує ГТП).
Припустимо, що ви займаєтесь спортом і перебуваєте подалі від їжі, вам потрібно активувати метаболізм глюкози для виробництва енергії. Якщо рівень глюкози в крові менше 5 мМ, то реалізується сигнал необхідності глюкози: α -клітини підшлункової залози виділяють гормон (це невеликий дипептид) глюкагон, який через кров потрапляє до гепатоцитів (печінка); тут активується глюконеогенетичний шлях і блокується гліколіз. Новоутворена глюкоза буде вивільнятися в кровотік і надходити перш за все до еритроцитів, нервової системи та м’язової тканини. Дивіться також: вуглеводи та гіпоглікемія.
