Unter Gluconeogenese versteht man die Biosynthese von Glucose aus Vorläufern, die keine Kohlenhydrate sind. Es ist im Wesentlichen das Gegenteil der Glykolyse, die hauptsächlich in der Leber und den Nieren beim Fasten, Hungern oder intensiver körperlicher Betätigung auftritt.

Wie die Gluconeogenese funktioniert

Vorläufer

Die Hauptvorläufer für die Gluconeogenese sind Laktat (aus der anaeroben Glykolyse im Muskel), Aminosäuren (insbesondere Alanin aus dem Muskelproteinabbau) und Glycerin (aus dem Fettabbau). Diese Moleküle treten an verschiedenen Stellen in den Stoffwechselweg ein.

Umgehung irreversibler Schritte

Die Glykolyse umfasst drei irreversible Schritte, die bei der Gluconeogenese umgangen werden müssen und durch verschiedene Enzyme katalysiert werden. Pyruvat wird durch Pyruvatcarboxylase in Oxalacetat und dann durch PEP-Carboxykinase (unter Umgehung der Pyruvatkinase) in Phosphoenolpyruvat umgewandelt. Fructose-1,6-bisphosphat wird durch Fructose-1,6-bisphosphatase (unter Umgehung von PFK-1) in Fructose-6-phosphat umgewandelt. Glucose-6-Phosphat wird durch Glucose-6-Phosphatase (unter Umgehung von Hexokinase) in Glucose umgewandelt.

Energiekosten

Die Gluconeogenese ist energetisch teuer. Für die Synthese eines Glucosemoleküls sind 4 ATP, 2 GTP und 2 NADH erforderlich.

Verordnung

Glukoneogenese und Glykolyse werden wechselseitig reguliert, um einen vergeblichen Kreislauf zu verhindern. Wenn reichlich Energie vorhanden ist, wird die Glykolyse gehemmt und die Gluconeogenese aktiviert. Die Hormone Glucagon und Cortisol stimulieren die Gluconeogenese, während Insulin sie hemmt.

Der Cori-Zyklus

Bei intensiver körperlicher Betätigung produzieren die Muskeln durch anaerobe Glykolyse Laktat. Das Laktat wird ins Blut abgegeben und von der Leber aufgenommen, die es über die Gluconeogenese wieder in Glukose umwandelt. Die Glukose kehrt zu den Muskeln zurück und schließt den Cori-Zyklus ab.