Yaklaşık 135g/24sa ile sinir sistemi organizmadaki en büyük glikoz tüketicisidir. Bununla birlikte, uzun süre yemek yenmezse, sinir sistemi de keton cisimlerini oksitleyerek enerji ihtiyacının büyük bir bölümünü karşılayabilir.
Maddeler
- Laktat: Cori döngüsünün bir parçası olarak, anaerobik metabolizma sırasında üretilen laktat, yeni sentez için kullanılır.
- Amino asitler: Parçalandıklarında glukojenik amino asitler, sitrik asit döngüsünün piruvat veya diğer ara ürünlerini verir. Amino asitler açlık sırasında, özellikle iskelet kasları bozulduğunda salınır.
- Gliserin: Trigliseritlerin parçalanması sırasında üretilen gliserin, ara ürün alfa-gliserofosfat aracılığıyla gliserokinaz enziminin katılımıyla karaciğerde dihidroksiaseton fosfata dönüştürülebilir. Dihidroksiaseton fosfat, glikolizin bir ara ürünüdür.
- Pirimidinler: Pirimidinler deoksitimidin ve timidin parçalandığında, sitrik asit döngüsü yoluyla glukoneogeneze de dahil edilebilen süksinil-CoA üretilir.
- Tek sayılı yağ asitleri: Tek sayılı yağ asitlerinin parçalanması, sitrik asit döngüsünün substratları olarak propionil-CoA ve süksinil-CoA yoluyla glukoneogenez içine dahil edilebilir. Çift sayılı yağ asitleri ile bu mümkün değildir.
Reaksiyon
Glukoneogenezin reaksiyon süreçlerini anlamak, glikoliz reaksiyonlarının bilgisini gerektirir.
Glukoneogenez temel olarak glikolizin tersine çevrilmesidir. Ancak termodinamik nedenlerle, aşağıdaki gibi adlandırılması gereken 3 baypas reaksiyonu gereklidir:
İlk reaksiyon
Piruvattan fosfoenolpiruvat oluşur. Bunun için iki enzim gerekir.
Piruvat karboksilaz (koenzim biyotin) şunları katalize eder:
Piruvat + ATP + CO2 —> oksaloasetat + ADP + Pi
Oksaloasetat, malat mekiği (α-ketoglutarat değişimi) yoluyla mitokondriden sitozole taşınır.
Fosfoenolpiruvat karboksikinaz (kısaca PEP-CK) şunları katalize eder:
Oksaloasetat + GTP —> Fosfoenolpiruvat + GDP + CO2
İkinci reaksiyon
Fruktoz-1,6-bifosfat, fruktoz-6-fosfat oluşturmak üzere hidrolize edilir. İlişkili enzim fruktoz-1,6-bisfosfatazdır:
Fruktoz-1,6-bifosfat+ H2O —> Fruktoz-6-fosfat + Pi
Üçüncü reaksiyon
Son baypas reaksiyonunda, glikoz-6-fosfattan hidroliz ile glikoz oluşur. Bunu yapmak için önce glukoz-6-fosfat aktif olarak endoplazmik retikuluma emilmelidir. Glikoz-6-fosfataz enzimi şunları katalize eder:
Glukoz-6-fosfat+ H2O –> Glukoz + Pi
Diğer tüm glukoneogenez reaksiyonları, glikolizdeki ile aynı enzimler tarafından tersine çevrilir. Glikoz monomerleri, GLUT7 taşıyıcı yoluyla endoplazmik retikulumu terk eder. Sitozolden glikoz molekülleri, GLUT2 taşıyıcısı yoluyla kana girer.
Düzenleme
Karaciğer
Glukoneogenez, yüksek enerji gereksinimine sahiptir. Piruvattan başlayarak, 1 molekül glikoz üretilene kadar 6 molekül ATP tüketilir. Bu nedenle glukoneogenez, katı talep odaklı düzenlemelere tabidir.
Glikoliz ve glukoneogenez zıt yönlerde düzenlenir. Bir metabolik yoldaki artış, diğerinde azalmaya yol açar. Glukokortikoidler, katekolaminler ve glukagon glukoneogenezi arttırır. Örneğin, glikolizin önemli bir enzimi olan piruvat kinaz, katekolaminlerin etkisiyle fosforilasyon ile inaktive edilir.
Metabolik süreçler, ara ürün fruktoz-2,6-bifosfat tarafından düzenlenir. Fruktoz-2,6-bifosfat, glikoliz ve glukoneogenez sırasında metabolik bir ara madde olarak oluşur. Yüksek konsantrasyonlarda, fruktoz-1,6-bisfosfatazı allosterik olarak inhibe eder ve böylece fosfofruktokinaz 1 tarafından katalize edilen başka bir reaksiyon yoluyla artan glikolize yol açar.
Bununla birlikte, cAMP’ye bağlı protein kinaz A (PKA), örneğin katekolaminlerin etkisiyle aktive edilirse, enzim fosfofruktokinaz 2 fosforile edilir. Bu durumda, fosfofruktokinaz 2, bir fosfataz görevi görür ve fruktoz-2,6-bifosfat stokunu azaltır. Mantıksal sonuç, fruktoz-1,6-bifosfataz aktivitesinde bir artış ve dolayısıyla glukoneogenezdir.
Ek olarak, yüksek bir ATP/ADP oranı, fruktoz-1,6-bisfosfataz aktivitesinin artmasına neden olur.
Böbrek
Renal glukoneogenezin düzenlenmesi henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Ancak şimdiye kadar ), bunun pek düzenlenmediği ve herhangi bir metabolik durum altında gerçekleştiği bilinmektedir. Öncelikle renal medullaya glukoz sağlanmasının amaçlandığına inanılmaktadır. Açlık sırasında, renal glukoneogenez, toplam kan glukozunun %20 ila %40’ını üretmek için yukarı doğru düzenlenebilir.
|Enzim||Endüktör||Baskılayıcı|
|Piruvat karboksilaz||Glukokortikoid +cAMP||İnsülin|
|PEP Karbosikinaz||Glukokortikoid +cAMP||İnsülin|
|Fruktoz 1,6 bifosfataz||Glukokortikoid||İnsülin|
|Flukoz 6 fosfataz||Glukokortikoid||İnsülin|