Gluconeogenese

Synonyme

  • Cori-Zyklus
  • Glykogenese

Übersicht

Biologie

Definition

  • Bezeichnung für die Synthese von Glucose aus Nicht-Kohlenhydratvorstufen.

Bemerkungen

  • Als Vorstufen für die Synthese von Glucose über die Gluconeogese sind Aminosäuren (glukoplastische Aminosäuren, v.a. bei Hunger aus abgebautem Muskelprotein), Lactat (aus Erythrozyten und anaerobem Muskelstoffwechsel) sowie Glycerol (aus dem Abbau von Neutralfetten und anderen Lipiden) geeignet.
  • Formal ist die Gluconeogenese eine Umkehrung der Glykolyse, wobei aber drei energetisch ungünstige Schritte durch spezifisch glukoneogenetische Enzyme umgangen werden müssen:
    1. Pyruvat zu Phosphoenolpyruvat (PEP)
      • Aus Lactat gebildetes Pyruvat (Laktatdehydrogenase-Reaktion) wird nach Einschleusung in Mitochondrien unter Spaltung von ATP und CO2-Anlagerung in Oxalacetat umgewandelt (Pyruvatcarboxylase-Reaktion mit dem Coenzym Biotin).
      • Nach Ausschleusung ins Zytoplasma wird Oxalacetat GTP-abhängig zu PEP carboxyliert und phosphoryliert (Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase-Reaktion)
    2. Fructose-1,6-bisphosphat zu Fructose-6-phosphat
      • Die Abspaltung des Phosphatrests wird durch die Fructose-1,6-bisphosphatase katalysiert.
    3.  Glucose-6-phosphat zu Glucose
  • Grundsätzlich kann nicht nur das Oxalacetat des Glyoxylsäurezyklus zur Gluconeogenese benutzt werden, sondern auch das des Citrat-Zyklus.
  • Eine lebende Zelle muss mit Hilfe regulatorischer Maßnahmen sicherstellen, dass Gluconeogenese und Glykolyse nicht gleichzeitig ablaufen, da sich die Reaktionen sonst gegenseitig aufheben würden. Dies wäre eine Verschwendung von Energie für die Zelle.
  • Ein glykolytischer Abbau ist dann notwendig, wenn die ATP-Konzentration in der Zelle niedrig und damit der AMP-Spiegel hoch ist.
  • AMP hat nun aber eine allosterische Hemmwirkung auf das Enzym, dass die Umkehr der glykolytischen Reaktionen Fructose-1,6-bisphosphat zu Fructose-6-phosphat hydrolysiert. In diesem Fall kann also nur die Glykolyse ablaufen, die Gluconeogenese wird unterbunden.
  • Ist die Konzentration an ATP hoch, die an AMP dementsprechend niedrig, so wird das Enzym, welches in der Glykolyse Fructose-1,6-bisphosphat bildet allosterisch gehemmt, während das andere Enzym nun nicht mehr behindert wird. Somit kann nun nur die Gluconeogenese ablaufen.

Physiologie

Bemerkungen

  • Beim Menschen findet die Gluconeogenese vorwiegend in Leber (ca. 90 %) und Niere statt.
 

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