Otak membutuhkan gula: neuron bekerja hampir secara eksklusif pada glukosa, jadi perlu untuk memastikan pasokan gula ini terus menerus. Otak mengkonsumsi sekitar 120 g glukosa per hari, sedangkan kebutuhan harian seluruh organisme berjumlah sekitar 200 g.
Dalam tubuh kita sekitar 100 g glukosa disimpan dalam bentuk glikogen di hati, 5-10 g lainnya ditemukan dalam cairan biologis, sedangkan sekitar 200-300 g disimpan di otot, selalu dalam bentuk glikogen. Untuk memastikan kontinuitas pasokan glukosa ke jaringan yang membutuhkannya, digunakan strategi yang mengubah molekul yang kurang bergerak menjadi glukosa: glukoneogenesis.
Glukoneogenesis adalah proses sintesis glukosa dimulai dari prekursor non-karbohidrat:
- asam laktat: diproduksi oleh glikolisis anaerobik
- asam amino *: berasal dari makanan atau dari degradasi protein struktural
- gliserol: diperoleh dari hidrolisis trigliserida
Glukoneogenesis sangat penting untuk memastikan pasokan glukosa yang cukup ke jaringan yang tidak bergantung pada insulin (otak, sel darah merah dan otot selama latihan fisik yang intens).
Glukoneogenesis, yang berlangsung di banyak jaringan dan khususnya di hati, menjadi penting selama puasa, ketika cadangan karbohidrat tubuh habis.
* Dari berbagai asam amino glukoneogenetik (termasuk asam glutamat dan aspartat, alanin, sistein, glisin, prolin, serin, treonin), alanin yang dilepaskan dari otot rangka memainkan peran utama (lihat siklus glukosa-alanin).
Glukoneogenesis dimulai dari piruvat dan sebagian besar merupakan kebalikan dari glikolisis.
Otak:
- dalam kondisi normal, hanya menggunakan glukosa;
- dalam kasus puasa berkepanjangan (2-3 hari) semakin mengeksploitasi sifat energik dari badan keton;
- ketika Anda memiliki puasa langsung (di antara waktu makan), setelah kehabisan cadangan karbohidrat, ia menggunakan glukosa yang berasal dari asam amino yang diperoleh dari hidrolisis protein struktural: enzim protease mendegradasi protein menjadi asam amino yang kemudian, dengan tindakan enzim transaminase, diubah menjadi asam alfa-keto, yang pada gilirannya digunakan untuk menggantikan glukosa (lihat degradasi asam amino).
Glukoneogenesis adalah satu-satunya tanggung jawab hati (juga terjadi pada tingkat yang lebih rendah di ginjal + dan di usus); di sini, melalui glukoneogenesis, diperoleh glukosa yang akan diangkut ke berbagai jaringan, hingga ke otak.
Tujuh dari sepuluh reaksi glikolisis terjadi dalam arah yang berlawanan dengan glukoneogenesis; jika glukoneogenesis adalah kebalikan dari glikolisis, pada setiap tahap, akan diperlukan untuk memasok energi.Oleh karena itu, tiga reaksi glikolisis tidak dapat dimanfaatkan (untuk alasan energi) dalam glukoneogenesis; alih-alih ketiga reaksi ini, reaksi lain dieksploitasi dengan berbeda substrat, produk dan enzim.
Reaksi yang mengarah dari glukosa 6-fosfat menjadi glukosa dikatalisis oleh fosfatase bukannya kinase; transisi dari fruktosa 1,6-bifosfat ke fruktosa 6-fosfat juga dikatalisis oleh fosfatase daripada kinase.
Reaksi ketiga yang berbeda dari glikolisis adalah reaksi yang mengarah pada pembentukan fosfoenolpirivat dari piruvat; ini terjadi melalui karboksilase piruvat, yang menggunakan molekul karbon dioksida untuk memperpanjang rantai karbon, dan melalui fosfoenolpiruvat karboksikinase (energi untuk proses ini disediakan oleh GTP).
Misalkan Anda berolahraga dan jauh dari makan, Anda perlu mengaktifkan metabolisme glukosa untuk menghasilkan energi. Jika glukosa darah kurang dari 5 mM maka sinyal kebutuhan glukosa direalisasikan: sel pankreas melepaskan hormon (ini adalah dipeptida kecil) glukagon yang, melalui darah, mencapai hepatosit (hati); di sini jalur glukoneogenetik diaktifkan dan glikolisis diblokir. Glukosa yang baru terbentuk akan dilepaskan ke dalam sirkulasi dan disampaikan terutama ke sel darah merah, sistem saraf, dan jaringan otot. Lihat juga: karbohidrat dan hipoglikemia.
