Aju vajab suhkruid: neuronid töötavad peaaegu eranditult glükoosiga, seega on vaja tagada selle suhkru pidev varustamine. Aju tarbib päevas umbes 120 g glükoosi, samas kui kogu organismi päevane vajadus on umbes 200 g.
Meie kehas ladustatakse maksas umbes 100 g glükoosi glükogeeni kujul, veel 5-10 g leidub bioloogilistes vedelikes, umbes 200–300 g aga lihastes, alati glükogeeni kujul. Glükoosivarustuse järjepidevuse tagamiseks seda vajavatesse kudedesse kasutatakse strateegiat, mis muudab vähem liikuvad molekulid glükoosiks: glükoneogenees.
Glükoneogenees on glükoosi sünteesi protsess, mis algab mitte-süsivesikute lähteainetest:
- piimhape: toodetud anaeroobse glükolüüsi teel
- aminohapped *: tulenevad toidust või struktuurvalkude lagunemisest
- glütserool: saadakse triglütseriidide hüdrolüüsil
Glükoneogenees on hädavajalik, et tagada piisav glükoosivarustus insuliinist sõltumatutesse kudedesse (aju, punased verelibled ja lihased intensiivse füüsilise koormuse ajal).
Glükoneogenees, mis toimub paljudes kudedes ja eriti maksas, muutub paastumise ajal hädavajalikuks, kui keha süsivesikute varud on ammendunud.
* Erinevatest glükoneogeneetilistest aminohapetest (sh glutamiin- ja asparagiinhapped, alaniin, tsüsteiin, glütsiin, proliin, seriin, treoniin) on ülekaalus skeletilihastest vabanev alaniin (vt glükoosi-alaniini tsükkel).
Glükoneogenees algab püruvaadist ja on suures osas glükolüüsi vastupidine.
Aju:
- normaalsetes tingimustes kasutab see ainult glükoosi;
- pikema paastu korral (2-3 päeva) kasutab ta üha enam ära ketoonkehade energeetilisi omadusi;
- kui teil on kohe paast (söögikordade vahel), pärast süsivesikute varude ammendumist kasutab see glükoosi, mis on saadud struktuurvalkude hüdrolüüsil saadud aminohapetest: proteaasi ensüümid lagundavad valgud aminohapeteks, mis seejärel ensüümide transaminaasidest, muundatakse alfa-ketohapeteks, mida kasutatakse omakorda glükoosi asendamiseks (vt aminohapete lagunemine).
Glükoneogeneesi eest vastutab ainuisikuliselt maks (see esineb vähemal määral ka neerudes + ja soolestikus); siin saadakse glükoneogeneesi kaudu glükoos, mis transporditakse erinevatesse kudedesse kuni ajju.
Seitse kümnest glükolüüsi reaktsioonist toimub glükoneogeneesile vastupidises suunas; kui glükoneogenees oleks glükolüüsi täpne pöördvõrdeline, oleks igal etapil vaja energiat tarnida. Seetõttu ei saa glükoneogeneesis (energeetilistel põhjustel) kasutada kolme glükolüüsi reaktsiooni; nende kolme reaktsiooni asemel kasutatakse teisi reaktsioone erineva substraadid, tooted ja ensüümid.
Reaktsiooni, mis viib glükoos-6-fosfaadist glükoosiks, katalüüsib a fosfataas kinaasi asemel; üleminekut fruktoos-1,6-bisfosfaadilt fruktoos-6-fosfaadile katalüüsib samuti pigem fosfataas kui kinaas.
Kolmas reaktsioon, mis erineb glükolüüsist, on see, mis viib püruvaadist fosfoenoolpürivaadi moodustumiseni; see juhtub läbi püruvaadi karboksülaas, mis kasutab süsinikdioksiidi molekuli süsinikuahela pikendamiseks ja fosfoenoolpüruvaat -karboksükinaas (energia selle protsessi jaoks annab GTP).
Oletame, et treenite ja olete söögikordadest eemal, peate energia tootmiseks aktiveerima glükoosi metabolismi. Kui vere glükoosisisaldus on alla 5 mM, realiseerub glükoosivajaduse signaal: kõhunäärme a -rakud vabastavad hormooni (see on väike dipeptiid) glükagooni, mis jõuab vere kaudu hepatotsüütidesse (maks); siin aktiveeritakse glükoneogeneetiline rada ja glükolüüs on blokeeritud. Äsja moodustunud glükoos vabaneb vereringesse ja edastatakse ennekõike punaste vereliblede, närvisüsteemi ja lihaskoe kaudu. Vaata ka: süsivesikud ja hüpoglükeemia.
