Der Weg der Glukoneogenese erscheint mir ziemlich sinnlos. Ich verstehe nicht, warum ein Organismus Energie aufwenden möchte, um ein Molekül zu erzeugen, das dann für weniger Energie wieder verstoffwechselt werden kann? Der Pfad scheint nur als völlige Energieverschwendung zu dienen?
Kann jemand erklären, warum wir Glukoneogenese haben und wann sie verwendet wird?
Die Glukoneogenese ist nicht die Umkehrung der Glykolyse, sondern die Erzeugung von Glukose aus Nicht-Kohlenhydrat-Vorläufern (wie ungeradkettigen Fettsäuren und Proteinen). Der Grund für diesen Prozess ist, dass einige Organe und Gewebe nur Glukose als Energiequelle verwenden können. Dazu gehören das Gehirn (obwohl auch hier Ketonkörper verwendet werden können), Erythrozyten, Hoden und das Nierenmark.
Normalerweise stammt die Glukose für die Versorgung dieser Gewebe direkt aus Kohlenhydraten in der Nahrung oder Speicherkohlenhydraten wie Glykogen oder Stärke, aber wenn diese nicht verfügbar sind, hat der Körper eine andere Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen und das Aushungern dieser Gewebe zu vermeiden. Siehe zum Beispiel hier und hier .
Bevor über die Glukoneogenese gesprochen wird, ist es notwendig, sich über Folgendes im Klaren zu sein:
und wenn man an Säugetiere denkt:
weil diese beiden letzteren nie gleich sind,
oder in anderen Organismen:
SÄUGETIERE
Die Gluconeogenese wird fast ausschließlich von der Leber durchgeführt , die aus ihrem oxidativen Stoffwechsel das NADH und ATP für diesen Prozess bereitstellen kann. (Die Niere hat auch eine geringe Kapazität zur Glukoneogenese, aber der Grund dafür ist eine andere Frage). Die Gewebe, die die Glukose verbrauchen, sind je nach den Umständen überwiegend Erythrozyten , Gehirn- und Nervengewebe und Muskel .
Ruhendes „Laktat-Recycling“ nach der Absorption
Erythrozyten haben keine Mitochondrien und können daher nur durch anaerobe Glykolyse atmen, wodurch das Pyruvat zu Laktat reduziert wird (um NAD + zu regenerieren ). Das Laktat geht ins Blut, wird von der Leber aufgenommen und zu Pyruvat oxidiert. Die Glukoneogenese wandelt das Pyruvat in Glukose um, die wieder in den Blutkreislauf gelangt und die von den Erythrozyten verbrauchte wieder herstellt. (Das Gehirn verwendet hier auch Glukose, aber ich werde mich weiter unten damit befassen.)
„Laktat-Recycling“ im Training
Muskel hat je nach Typ eine bestimmte aerobe Kapazität. Bei starker Belastung wird der Skelettmuskel jedoch anaerob und erhält ATP für die Muskelkontraktion aus der aeroben Glykolyse, wodurch wiederum Laktat produziert wird. Die Glykolyse der Leber recycelt dieses Laktat, um den Blutzucker wie im vorherigen Abschnitt aufrechtzuerhalten. (Diese Gesamtkoordination zwischen Geweben wird in Lehrbüchern oft als „Cori-Zyklus“ bezeichnet. Der Name kann jedoch irreführend sein, da es sich nicht um einen chemischen Zyklus wie den Tricarbonsäurezyklus oder den Harnstoffzyklus handelt.)
Hunger
Bei Hunger sinken die Nettoenergievorräte. Das einzige Gewebe, das mit Glukose versorgt werden muss, ist jedoch das Gehirn (auch wenn es einen Teil seines Energiebedarfs aus anderen Quellen beziehen kann). Leberdie Gluconeogenese liefert dies, aber andere Substrate als Laktat werden benötigt, um die durch den Nettoverbrauch verlorene Glukose wiederherzustellen, nachdem die Glykogenreserven der Leber erschöpft sind. Die wichtigsten glukoneogenen Vorläufer sind eine Untergruppe von Aminosäuren aus dem Proteinabbau (die sogenannten glukogenen Aminosäuren), die an verschiedenen Stellen des Signalwegs eingespeist werden. Glycerin aus dem Abbau von Triglyceriden kann ebenfalls verwendet werden, Fettsäuren selbst jedoch nicht, da sie in Acetyl-CoA umgewandelt werden, das mit Oxalacetat kondensiert, um in den Tricarbonsäurezyklus eingespeist zu werden, und kein Netto-Kohlenstoffskelett erzeugen, das für die Glykolyse verwendet werden könnte.
PFLANZEN
Ich bin kein Pflanzenbiochemiker, daher lasse ich mich gerne korrigieren, wenn ich falsch liege, aber ich verstehe, dass die Gluconeogenese nach der Samenkeimung für die Produktion von Hexosen zur Verwendung in Zellwand-Polysacchariden während des Wachstums wichtig ist. Samen enthalten Fettreserven, die bei der Keimung zu Acetyl-CoA oxidiert werden, das in den Tricarbonsäurezyklus übergeht. Pflanzen (und einige Bakterien) sind jedoch in der Lage, dieses über einen Stoffwechselweg, der Säugetieren fehlt, in Pyruvat umzuwandeln – dem Glyoxylatzyklus ( http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22383/ ). In Pflanzen wird die produzierte Glukose also nicht zur Energiebereitstellung durch Oxidation verwendet, sondern als biosynthetische Vorstufe.
BAKTERIEN
Gluconeogenese ist in bestimmten Bakterien vorhanden, wo der Weg vermutlich entstanden ist (eher als in Säugetieren). Daher ist es interessant, seine Rolle dort zu betrachten. Auch hier bin ich kein Bakteriologe, aber der Glyoxylatzyklus ist auch in Bakterien vorhanden, und es ist wahrscheinlich, dass eine Funktion der Glukoneogenese darin besteht, das Wachstum auf Fettsäuren zu ermöglichen, wobei die produzierte Glukose für die Synthese von Zellwand-Polysacchariden benötigt wird.
Die Glukoneogenese tritt während längerem Hungern oder Fasten über Nacht auf, hauptsächlich in Leber und Niere, um Gehirn und rote Blutkörperchen mit Glukose zu versorgen. Da Gehirn und rote Blutkörperchen für ihre Aktivität kontinuierlich Glukose benötigen, ist dieser Prozess praktisch. Die an der Glukoneogenese beteiligten Schritte unterscheiden sich von denen der Glykolyse, es ist nicht das Gegenteil davon. Sie können mehr Details 1 und 2 erhalten .
AliceD
Chris
AliceD
Chris
Chris