สมองต้องการน้ำตาล: เซลล์ประสาททำงานเฉพาะกับน้ำตาลกลูโคสเท่านั้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องให้น้ำตาลในปริมาณที่ต่อเนื่อง สมองกินกลูโคสประมาณ 120 กรัมต่อวัน ในขณะที่ความต้องการรายวันของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ 200 กรัม
ในร่างกายของเรา กลูโคสประมาณ 100 กรัมจะถูกเก็บไว้ในรูปของไกลโคเจนในตับ พบอีก 5-10 กรัมในของเหลวทางชีวภาพ ในขณะที่ประมาณ 200-300 กรัมจะถูกเก็บไว้ในกล้ามเนื้อ ซึ่งอยู่ในรูปของไกลโคเจนเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่ากลูโคสจะถูกส่งไปยังเนื้อเยื่อที่ต้องการอย่างต่อเนื่อง จึงใช้กลยุทธ์ที่แปลงโมเลกุลที่เคลื่อนที่ได้น้อยกว่าให้กลายเป็นกลูโคส: gluconeogenesis
Gluconeogenesis เป็นกระบวนการสังเคราะห์กลูโคสโดยเริ่มจากสารตั้งต้นที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต:
- กรดแลคติก: ผลิตโดยไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน
- กรดอะมิโน *: มาจากอาหารหรือจากการย่อยสลายโปรตีนโครงสร้าง
- กลีเซอรอล: ได้จากการไฮโดรไลซิสของไตรกลีเซอไรด์
การสร้างกลูโคสเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีน้ำตาลกลูโคสเพียงพอไปยังเนื้อเยื่อที่ไม่ขึ้นกับอินซูลิน (สมอง เซลล์เม็ดเลือดแดง และกล้ามเนื้อระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนัก)
Gluconeogenesis ซึ่งเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อจำนวนมากและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในตับ กลายเป็นสิ่งจำเป็นในระหว่างการอดอาหาร เมื่อคาร์โบไฮเดรตสำรองของร่างกายหมดลง
* กรดอะมิโนกลูโคเจเนติกต่างๆ (รวมถึงกรดกลูตามิกและแอสปาร์ติก อะลานีน ซีสเตอีน ไกลซีน โพรลีน ซีรีน ทรีโอนีน) อะลานีนที่ปล่อยออกมาจากกล้ามเนื้อโครงร่างมีบทบาทเด่น (ดู วัฏจักรกลูโคส-อะลานีน)
Gluconeogenesis เริ่มต้นจาก pyruvate และส่วนใหญ่เป็นการย้อนกลับของ glycolysis
สมอง:
- ภายใต้สภาวะปกติจะใช้กลูโคสเท่านั้น
- ในกรณีของการอดอาหารเป็นเวลานาน (2-3 วัน) มันใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติที่มีพลังของร่างกายคีโตนมากขึ้น
- เมื่อคุณอดอาหารทันที (ระหว่างมื้ออาหาร) หลังจากหมดคาร์โบไฮเดรตสำรองแล้ว กลูโคสที่ได้มาจากกรดอะมิโนที่ได้จากการไฮโดรไลซิสของโปรตีนโครงสร้าง: เอ็นไซม์โปรตีเอสจะย่อยสลายโปรตีนเป็นกรดอะมิโน จากนั้นโดยการกระทำ ของเอนไซม์ทรานส์อะมิเนสจะเปลี่ยนเป็นกรดอัลฟาคีโต ในทางกลับกัน ใช้เพื่อทดแทนกลูโคส (ดูการย่อยสลายของกรดอะมิโน)
Gluconeogenesis เป็นความรับผิดชอบของตับ แต่เพียงผู้เดียว (เกิดขึ้นในระดับที่น้อยกว่าในไต + และในลำไส้) ที่นี่ผ่าน gluconeogenesis กลูโคสจะได้รับซึ่งจะถูกส่งไปยังเนื้อเยื่อต่างๆจนถึงสมอง
ปฏิกิริยาของ glycolysis เจ็ดในสิบเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับ gluconeogenesis; ถ้ากลูโคเจเนซิสเป็นค่าผกผันที่แน่นอนของไกลโคไลซิสในแต่ละขั้นตอนก็จำเป็นต้องจัดหาพลังงาน ดังนั้น ปฏิกิริยาไกลโคไลซิส 3 อย่างจึงไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ (ด้วยเหตุผลด้านพลังงาน) ในการเกิดกลูโคเนซิส แทนที่จะใช้ปฏิกิริยาทั้งสามนี้ ปฏิกิริยาอื่นๆ จะถูกใช้ประโยชน์ด้วยความแตกต่าง สารตั้งต้น ผลิตภัณฑ์ และเอนไซม์
ปฏิกิริยาที่นำจากกลูโคส 6-ฟอสเฟตไปเป็นกลูโคสนั้นถูกเร่งโดยa ฟอสฟาเตส แทนที่จะเป็นไคเนส การเปลี่ยนจากฟรุกโตส 1,6-บิสฟอสเฟตไปเป็นฟรุกโตส 6-ฟอสเฟตยังถูกเร่งปฏิกิริยาด้วยฟอสฟาเตสมากกว่าไคเนส
ปฏิกิริยาที่สามที่แตกต่างจากไกลโคไลซิสคือปฏิกิริยาที่นำไปสู่การก่อตัวของฟอสโฟฟีนอลไพริเวตจากไพรูเวต สิ่งนี้เกิดขึ้นผ่าน ไพรูเวตคาร์บอกซิเลสซึ่งใช้โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อยืดสายโซ่คาร์บอนและโดยวิธี ฟอสโฟฟีนอลไพรูเวต คาร์บอกซีไคเนส (พลังงานสำหรับกระบวนการนี้จัดทำโดย GTP)
สมมติว่าคุณกำลังออกกำลังกายและไม่ได้รับประทานอาหาร คุณจำเป็นต้องกระตุ้นการเผาผลาญกลูโคสเพื่อผลิตพลังงาน ถ้าระดับน้ำตาลในเลือดน้อยกว่า 5 มิลลิโมลาร์ จะรับรู้สัญญาณความต้องการกลูโคส: เซลล์ α ของตับอ่อนจะปล่อยฮอร์โมน (เป็นไดเปปไทด์ขนาดเล็ก) กลูคากอนซึ่งผ่านเลือดไปถึงเซลล์ตับ (ตับ); ที่นี่เปิดใช้งานเส้นทาง gluconeogenetic และ glycolysis ถูกบล็อก กลูโคสที่สร้างขึ้นใหม่จะถูกปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดและส่งต่อไปยังเซลล์เม็ดเลือดแดง ระบบประสาท และเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ ดูเพิ่มเติมที่: คาร์โบไฮเดรตและภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ
