Glukoneogeneze je biosyntéza glukózy z jiných než sacharidových zdrojů. Mezi nejvýznamnější výchozí látky pro syntézu glukózy patří laktát nebo pyruvát, glukogenní aminokyseliny a glycerol. Smyslem tohoto děje je udržet glykémii ve fyziologických mezích i za stavu lačnění nebo nadměrné spotřeby. Dalšími úkoly jsou doplňování meziproduktů citrátového cyklu a konečně zpracování katabolitů: laktátu z pracujícího svalu a glycerolu z mobilizace mastných kyselin v tukové tkáni.

Některé reakce glukoneogeneze probíhají v cytoplazmě a jiné v matrix mitochondrií. Orgánově je převaha glukoneogeneze lokalizována v játrech a v kůře ledvin.

 

Většina reakčních stupňů v biosyntéze glukózy je katalyzováno enzymy glykolýzy a probíhá tedy obrácením reakcí užitých při odbourávání glukózy. U 3 reakcí je však rovnováha silně posunuta ve směru glykolýzy, jejich zvrat by byl energeticky náročný, a proto probíhají jiným mechanismem. Týká se to těchto reakcí:

vstupní reakce - přeměna pyruvátu na fosfoenolpyruvátu (silně makroergický)

odštěpování fosforylových skupin z fruktóza-1,6-bisfosfátu

odštěpování fosforylových skupin z glukóza-6-fosfátu

 

Přeměna pyruvátu na fosfoenolpyruvát může v buňce probíhat 3 různými cestami:

1. cesta - jednostupňový děj, přímá karboxylace pyruvátu na fosfoenolpyruvát v cytosolu - tuto cestu dovedou realizovat pouze některé bakterie

2. a 3. cesta - tzv."obchvat pyruvátkinázové reakce", tedy tvorba fosfoenolpyruvátu přes oxalacetát. Potřebný enzym, pyruvátkarboxyláza, je lokalizován v matrix mitochondrií, kam pyruvát proniká bez obtíží. Oxalacetát však neprochází mitochondriální membránou, a proto je buď redukován na malát (3. cesta) nebo dekarboxylován a zároveň fosforylován na fosfoenolpyruvát (2. cesta).

2. cesta je podmíněna katalýzou fosfoenolpyruvátkarboxykinázy, která je u některých buněk lokalizována právě v mitochondriích a u některých buněk v cytozolu. Pokud je enzym lokalizován v mitochondriích, vzniká tam fosfoenolpyruvát a přechází do cytoplazmy, kde je dále metabolizován.

Při 3. cestě malát má možnost proniknout mitochondriální membránou a v cytoplazmě se potom převádí zpět na oxalacetát a ten se v karboxykinázové reakci přeměňuje na fosfoenolpyruvát.

 

Schéma glukoneogeneze:


 


 

 

Odštěpení jedné z fosforylovaných skupin z fruktóza-1,6-bisfosfátu katalyzuje specifická fruktóza-1,6-bisfosfatáza (v poloze 1), tzv. „obchvat fosfofruktokinázové reakce". Fruktóza-6-fosfát se dále snadno přeměňuje na glukóza-6-fosfát. Z tohoto meziproduktu může být získána glukóza v reakci katalyzované glukóza-6-fosfatázou (tzv. „obchvat hexokinázové reakce") nebo mohou navazovat reakce směřující k syntéze oligosacharidů, polysacharidů (glykogenu). Glukóza-6-fosfatáza je lokalizována v endoplazmatickém retikulu buněk jater, ledvin a střeva. Chybí ve svalu a v mozku, takže fosforylovaná glukóza tam zůstává v buňce jako metabolické palivo.

Promotorem glukoneogenez jsou glukagon a adrenalin, jejichž působení je zprostředkováno c AMP.

 

Energetická bilance glukoneogeneze

Na výrobu molekuly glukózy je třeba 2 molekul pyruvátu, na přeměnu každé na fosfoenolpyruvát je třeba vynaložit energii 1 ATP a 1 GTP, na fosforylaci 3-fosfoglycerátu také 1 ATP a na redukci fosfoglycerátu 1 NADH (= 3 ATP). Výdej energie při biosyntéze glukózy je tedy 12 ATP.

 

Literatura

Z.Vodrážka: Biochemie. Academia, Praha 1992.

Karlson, Gerok, Gross: Pathobiochemie. Academia, Praha 1987.

 

Další informace:

 

Karolína Pešková, Petr Schneiderka