Мозак треба шећере: неурони раде готово искључиво на глукози, па је потребно осигурати континуирано снабдевање овим шећером. Мозак троши око 120 г глукозе дневно, док дневна потреба цијелог организма износи око 200 г.
У нашем телу се око 100 г глукозе складишти у облику гликогена у јетри, још 5-10 г се налази у биолошким течностима, док се око 200-300 г складишти у мишићима, увек у облику гликогена. Да би се обезбедио континуитет снабдевања глукозе ткивима којима је потребна, користи се стратегија која претвара мање покретне молекуле у глукозу: глуконеогенеза.
Глуконеогенеза је процес синтезе глукозе почевши од прекурсора који нису угљени хидрати:
- млечна киселина: производи се анаеробном гликолизом
- аминокиселине *: потичу из исхране или разградње структурних протеина
- глицерол: добија се хидролизом триглицерида
Глуконеогенеза је од суштинског значаја за обезбеђивање адекватног снабдевања глукозе ткивима независним од инсулина (мозак, црвена крвна зрнца и мишићи током интензивних физичких вежби).
Глуконеогенеза, која се одвија у многим ткивима, а посебно у јетри, постаје неопходна током поста, када се исцрпљују резерве угљених хидрата у телу.
* Од различитих глуконеогенетских аминокиселина (укључујући глутаминску и аспарагинску киселину, аланин, цистеин, глицин, пролин, серин, треонин), аланин ослобођен из скелетних мишића игра доминантну улогу (види циклус глукоза-аланин).
Глуконеогенеза почиње од пирувата и углавном је обрнута од гликолизе.
Мозак:
- у нормалним условима користи само глукозу;
- у случају продуженог поста (2-3 дана) све више експлоатише енергетска својства кетонских тела;
- када имате брз пост (између оброка), након што сте исцрпили резерве угљених хидрата, он користи глукозу која потиче од аминокиселина добијених хидролизом структурних протеина: ензими протеазе разграђују протеине до аминокиселина које затим, дејством ензима трансаминаза, претварају се у алфа-кето киселине, које се затим користе за замену глукозе (види разградњу аминокиселина).
Глуконеогенеза је искључива одговорност јетре (у мањој мери се јавља и у бубрезима + и у цревима); овде се глуконеогенезом добија глукоза која ће се транспортовати до различитих ткива, до мозга.
Седам од десет реакција гликолизе догађа се у смеру супротном од глуконеогенезе; да је глуконеогенеза потпуно обрнута од гликолизе, у свакој фази било би потребно испоручити енергију. Због тога се три реакције гликолизе не могу искористити (из енергетских разлога) у глуконеогенези; уместо ове три реакције, друге реакције се користе са различитим супстрати, производи и ензими.
Реакцију која води од глукозе 6-фосфата до глукозе катализује а фосфатаза уместо киназе; прелаз из фруктозе 1,6-бисфосфата у фруктозу 6-фосфат такође катализује фосфатаза, а не киназа.
Трећа реакција која се разликује од гликолизе је она која доводи до стварања фосфоенолпиривата из пирувата; ово се дешава кроз пируват карбоксилаза, који користи молекул угљен -диоксида да продужи ланац угљеника, а помоћу фосфоенолпируват карбоксикиназа (енергију за овај процес обезбеђује ГТП).
Претпоставимо да вежбате и да сте удаљени од оброка, морате активирати метаболизам глукозе за производњу енергије. Ако је глукоза у крви мања од 5 мМ тада се остварује сигнал за потребу за глукозом: а ћелије панкреаса ослобађају хормон (то је мали дипептид) глукагон који кроз крв доспева до хепатоцита (јетра); овде се активира глуконеогенетски пут и блокира гликолиза. Новонастала глукоза ће се пустити у циркулацију и пренијети пре свега у црвена крвна зрнца, нервни систем и мишићно ткиво. Такође погледајте: угљени хидрати и хипогликемија.
