Ο εγκέφαλος χρειάζεται σάκχαρα: οι νευρώνες λειτουργούν σχεδόν αποκλειστικά στη γλυκόζη, επομένως είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η συνεχής παροχή αυτού του σακχάρου. Ο εγκέφαλος καταναλώνει περίπου 120 g γλυκόζης την ημέρα, ενώ η ημερήσια απαίτηση ολόκληρου του οργανισμού ανέρχεται σε περίπου 200 g.
Στο σώμα μας αποθηκεύονται περίπου 100 g γλυκόζης με τη μορφή γλυκογόνου στο ήπαρ, άλλα 5-10 g βρίσκονται στα βιολογικά υγρά, ενώ περίπου 200-300 g αποθηκεύονται στον μυ, πάντα με τη μορφή γλυκογόνου. Για να διασφαλιστεί η συνέχεια της παροχής γλυκόζης στους ιστούς που τη χρειάζονται, χρησιμοποιείται μια στρατηγική που μετατρέπει τα λιγότερο κινητά μόρια σε γλυκόζη: γλυκονεογένεση.
Η γλυκονεογένεση είναι η διαδικασία σύνθεσης γλυκόζης ξεκινώντας από προδρόμους μη υδατανθράκων:
- γαλακτικό οξύ: παράγεται με αναερόβια γλυκόλυση
- αμινοξέα *: που προέρχονται από τη διατροφή ή από την αποδόμηση των δομικών πρωτεϊνών
- γλυκερόλη: λαμβάνεται από την υδρόλυση των τριγλυκεριδίων
Η γλυκονεογένεση είναι απαραίτητη για να εξασφαλιστεί επαρκής παροχή γλυκόζης σε ιστούς ανεξάρτητους από την ινσουλίνη (εγκέφαλος, ερυθρά αιμοσφαίρια και μύες κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής άσκησης).
Η γλυκονεογένεση, η οποία λαμβάνει χώρα σε πολλούς ιστούς και συγκεκριμένα στο ήπαρ, καθίσταται απαραίτητη κατά τη διάρκεια της νηστείας, όταν εξαντληθούν τα αποθέματα υδατανθράκων του σώματος.
* Από τα διάφορα γλυκονεογενετικά αμινοξέα (συμπεριλαμβανομένων των γλουταμικών και ασπαρτικών οξέων, αλανίνη, κυστεΐνη, γλυκίνη, προλίνη, σερίνη, θρεονίνη), η αλανίνη που απελευθερώνεται από τους σκελετικούς μύες παίζει κυρίαρχο ρόλο (βλ. Κύκλο γλυκόζης-αλανίνης).
Η γλυκονεογένεση ξεκινά από το πυροσταφυλικό και είναι σε μεγάλο βαθμό το αντίστροφο της γλυκόλυσης.
Ο εγκέφαλος:
- υπό κανονικές συνθήκες, χρησιμοποιεί μόνο γλυκόζη.
- σε περίπτωση παρατεταμένης νηστείας (2-3 ημέρες) εκμεταλλεύεται όλο και περισσότερο τις ενεργειακές ιδιότητες των κετονικών σωμάτων.
- όταν έχετε άμεση νηστεία (μεταξύ των γευμάτων), αφού εξαντλήσετε τα αποθέματα υδατανθράκων, χρησιμοποιεί τη γλυκόζη που προέρχεται από τα αμινοξέα που λαμβάνονται από την υδρόλυση των δομικών πρωτεϊνών: τα ένζυμα πρωτεάσης αποικοδομούν τις πρωτεΐνες σε αμινοξέα, τα οποία στη συνέχεια των ενζύμων τρανσαμινάσες, μετατρέπονται σε άλφα-κετοξέα, με τη σειρά τους χρησιμοποιούνται για να αντικαταστήσουν τη γλυκόζη (βλ. αποικοδόμηση αμινοξέων).
Η γλυκονεογένεση είναι η αποκλειστική ευθύνη του ήπατος (συμβαίνει επίσης σε μικρότερο βαθμό στα νεφρά + και στο έντερο) · εδώ, μέσω της γλυκονεογένεσης, λαμβάνεται γλυκόζη η οποία θα μεταφερθεί στους διάφορους ιστούς, μέχρι τον εγκέφαλο.
Επτά στις δέκα αντιδράσεις της γλυκόλυσης συμβαίνουν προς την αντίθετη κατεύθυνση της γλυκονεογένεσης. Αν η γλυκονεογένεση ήταν το ακριβώς αντίστροφο της γλυκόλυσης, σε κάθε στάδιο, θα ήταν απαραίτητο να παρέχεται ενέργεια. Επομένως, τρεις αντιδράσεις γλυκόλυσης δεν μπορούν να αξιοποιηθούν (για ενεργειακούς λόγους) στη γλυκονεογένεση. αντί για αυτές τις τρεις αντιδράσεις, άλλες αντιδράσεις εκμεταλλεύονται με διαφορετικές υποστρώματα, προϊόντα και ένζυμα.
Η αντίδραση που οδηγεί από 6-φωσφορική γλυκόζη σε γλυκόζη καταλύεται με α φωσφατάση αντί για κινάση? Η μετάβαση από 1,6-διφωσφορική φρουκτόζη σε 6-φωσφορική φρουκτόζη καταλύεται επίσης με φωσφατάση παρά με κινάση.
Η τρίτη αντίδραση που διαφέρει από τη γλυκόλυση είναι αυτή που οδηγεί στο σχηματισμό φωσφονολοπυριβικού από πυροσταφυλικό. αυτό συμβαίνει μέσω του πυροσταφυλική καρβοξυλάση, το οποίο χρησιμοποιεί μόριο διοξειδίου του άνθρακα για να επιμηκύνει την αλυσίδα άνθρακα, και μέσω του καρβοξυκινάση φωσφονολοπυροσταφυλικού (η ενέργεια για αυτή τη διαδικασία παρέχεται από το GTP).
Ας υποθέσουμε ότι ασκείστε και είστε μακριά από τα γεύματα, πρέπει να ενεργοποιήσετε το μεταβολισμό της γλυκόζης για να παράγετε ενέργεια. Εάν η γλυκόζη του αίματος είναι μικρότερη από 5 mM τότε πραγματοποιείται το σήμα απαίτησης γλυκόζης: τα κύτταρα α του παγκρέατος απελευθερώνουν μια ορμόνη (είναι ένα μικρό διπεπτίδιο) τη γλυκαγόνη η οποία, μέσω του αίματος, φτάνει στα ηπατοκύτταρα (ήπαρ). εδώ η γλυκονεογενετική οδός ενεργοποιείται και η γλυκόλυση αποκλείεται. Η νεοσυσταθείσα γλυκόζη θα απελευθερωθεί στην κυκλοφορία και θα μεταφερθεί πάνω απ 'όλα στα ερυθρά αιμοσφαίρια, το νευρικό σύστημα και τον μυϊκό ιστό. Δείτε επίσης: υδατάνθρακες και υπογλυκαιμία.
