תהליך הגלוקונאוגנזה הינו תהליך הפוך לתהליך הגליקוליזה – אשר בו מגלוקוז נוצר פירובט.
בתהליך הגלוקונאוגנזה משתתפים רוב האנזימים אשר משתתפים בתהליך הגליקוליזה להבדיל מהשלבים האחרונים של הגליקוליזה  - או השלבים הראשונים של הגלוקונאוגנזה.
 
מתוך עשרה שלבים אשר קיימים בגליקוליזה – שבעה שלבים משותפים לגלוקונאוגנזה.
שלושה שלבים בתהליך הגליקוליזה אינם הפיכים ונעקפים על ידי תהליך הגלוקונאוגנזה:
 
• זרחון גלוקוז לגלוקוז 6 פוספט – על ידי האנזים הקסוקינאז או גלוקוקינאז.
• זרחון פרוקטוז 6 פוספט לפרוקטוז 1,6 ביספוספט על ידי האנזים פוספופרוקטוקינאז 1  - PFK.
• המרת פוספואנול פירובט לפירובט על ידי האנזים פירובט קינאז.




 
גלוקונאוגנזה












© כל הזכויות שמורות לבעלי האתר: ליאור שנהב. אין להעתיק, לשכפל, לפרסם, לצלם או לעשות שימוש כלשהו בתוכן עמוד זה, ללא אישור מראש בכתב מהנהלת האתר. אין להתייחס למידע באתר כאל עצה רפואית , כתחליף לעצה רפואית או כתחליף להתייעצות עם כל בעל מקצוע אחר. התוספים המתוארים אינם תרופות ואינם תחליף לתרופות. כל העושה במידע זה שימוש על מנת לטפל בעצמו או באדם אחר, עושה זאת על דעת עצמו ועל אחריותו בלבד!
גלוקונאוגנזה - שלב ראשון.
השלב הראשון בתהליך הינו המרת פירובט לפוספואנול פירובט – Phosphoenolpyruvate – PEP.
שלב זה מבוצע על ידי שתי תגובות בהם מעורבים שני אנזימים: פירובט קרבוקסילאז ופוספואנול פירובט קרבוקסיקינאז.
 
התגובה הראשונה מתרחשת בתוך המיטוכונדריה. פירובט מומר לאוקסלואצטט על ידי האנזים פירובט קרביקסילאז, בתגובה נדרש ביוטין כקופקטור. לאוקסלואצטט אין גישה ישירה אל מחוץ למיטוכונדריה. האנזים מלט דהידרוגנאז - Malate dehydrogenase מבצע המרה של אוקסלואצטט למלט אשר יוצא מהמיטוכונדריה אל הציטוזול.
 
לאחר יציאת מלט מהמיטוכונדריה, מלט מומר בציטוזול בחזרה לאוקסלואצטט. בציטוזול, אוקסלואצטט מומר לפוספואנול פירובט  על ידי האנזים פוספואנול פירובט קרבוקסיקינאז.  Phosphoenolpyruvate carboxykinase. בתגובה נדרש יון מגנזיום Mg+2 כקופקטור.
גלוקונאוגנזה - שלב שני.
בשלב השני מומר פרוקטוז 1,6 ביספוספט ל - פרוקטוז 6 פוספט על ידי האנזים פרוקטוז 1,6 ביספוספטאז - fructose 1,6-bisphosphatase. בתגובה מתבצעת הידרוליזה של קבוצת פוספט מ – C1 – קבוצת הפוספט אינה משמשת ליצירת ATP. בתגובה נדרש יון מגנזיום Mg+2 כקופקטור.
גלוקונאוגנזה - שלב שלישי.
בשלב השלישי מתבצעת תגובה דומה לתגובה בשלב השני. גלוקוז 6 פוספט מומר לגלוקוז על ידי האנזים גלוקוז – 6 פוספטאז -  glucose 6-phosphatase. בתגובה מתבצעת הידרוליזה של קבוצת פוספט, קבוצת הפוספט אינה משמשת ליצירת ATP. בתגובה נדרש יון מגנזיום Mg+2 כקופקטור.
גלוקונאוגנזה - סיכום התגובות
שלב ראשון:
 
Pyruvate  + HCO3-   +ATP    →   Oxaloacetate  +  ADP   +  Pi
 
Oxaloacetate + NADH + H+    →   malate  +  NAD+
 
Malate  +  NAD+   →    Oxaloacetate  +  NADH  +  H+
 
Oxaloacetate  +  GTP    →  Phosphoenol pyruvate  + GDP  + CO2

 
שלב שני:
 
Fructose-1,6-bisphosphate  +H2O  →    fructose-6-phosphate  +  Pi

 
שלב שלישי:
 
Glucose-6-phosphate   + H2O  →   Glucose   + Pi
 
גלוקונאוגנזה – סובסטרטים
מספר מולקולות עשויות להשתלב בתהליך הגלוקונאוגנזה: לקטט, אלנין, גליצרול, חומצות אמינו גלוקוגניות
 
לקטט
לקטט נוצר בגוף כתוצר סופי של תהליך הגליקוליזה, בתנאים בהם גלוקוז אינו מומר לפירובט.
מקור רוב הלקטט אשר מגיע אל הכבד הינו מרקמת השריר. מעגל קורי הינו המסלול המטבולי בו מולקולת לקטט מועברות מהשרירים אל הדם ומשם אל הכבד. בכבד דרך מסלול הגלוקונאוגנזה מיוצר גלוקוז ממולקולת הלקטט. הגלוקוז מופרש בחזרה אל הדם ונקלט ברקמת השריר והמעגל חוזר על עצמו.
 
מעגל קורי אינו יעיל מבחינה אנרגטית. בתהליך הגליקוליזה, ייצור שתי מולקולות לקטט מניב שתי מולקולות ATP, לעומת זאת ייצור גלוקוז מלקטט דרך מסלול הגלוקונאוגנזה דורש 6 מולקולות ATP – לשם דיוק 4 מולקולות ATP ו – 2 מולקולות GPT אשר ניתן להחשיבן כשוות ל – ATP.
מעגל קורי
אלנין
מעגל האלנין  - חומצת האמינו אלנין נוצרת בתאי השריר מפירובט ומופרשת אל הדם. אלנין נקלטת בכבד ומומרת בחזרה לפירובט ולגלוקוז. גלוקוז מופרש בחזרה אל הדם ונקלט בתאי השריר והמעגל חוזר על עצמו.  
מעגל האלנין
חומצות אמינו  גלוקוגניות  
אלאנין פרולין
ארגינין סרין
אספרטט  ואלין
ציסטאין  לאוצין
גלוטמין  ליזין
גלוטמט  
גליצין  
היסטידין  
מתיונין  
   
 
חומצות אמינו גלוקוגניות
מעגל קרבס מהווה צומת מטבולית אשר תוצריה קשורים לתהליך הגלוקונאוגנזה. חומצות אמינו אשר עשויות להשתלב במעגל קרבס על יד המרה לתוצריו עשויות למצוא את גורלן המטבולי כחומר מוצר לייצור גלוקוז באופן בלתי ישיר.
גליצרול
פירוק טריגליצרידים ברקמת השומן מניב חומצות שומן וגליצרול. גליצרול עובר המרה לגליצרול – 3 פוספט -  glycerol 3-phosphate ולדהידרוקסיאצטון פוספט - dihydroxyacetone phosphate – תוצר הגליקוליזה.
גלוטמין
גלוטמין הינה חומצת אמינו. הכליות ותאי המעי משתמשים בגלוטמין כמקור עיקרי לייצור גלוקוז.
גלוטמין מומרת ליון הגלוטמט אשר עשוי להיות מומר לאלפא קטוגלוטרט – מטבוליט של מעגל קרבס. המשך המטבוליזם של לאלפא קטוגלוטרט במעגל קרבס מסתיים באוקסלואצטט, מקור לפוספואנול פירובט.
גלוקונאוגנזה - בקרה הורמונלית
אינסולין
אינסולין מופרש בתגובה לאכילה ומסמן לגוף לאכסן אנרגיה. בעקבות הפרשת אינסולין גלוקוז נכנס אל תאי הגוף, בעיקר כבד, רקמת שריר ורקמת שומן ומאוכסן כגליקוגן או משמש לבניית טריגליצרידים. אינסולין מדכא את תהליך הגלוקונאוגנזה על ידי דיכוי פעילות כל האנזימים אשר מהווים נקודות מעקף לתהליך הגליקוליזה: פירובט קרבוקסילאז, ופוספואנול פירובט קרבוקסיקינאז, פרוקטוז 1,6 ביספוספטאז ו גלוקוז – 6 פוספטאז.
 
גלוקוקורטיקואידים, גלוקגון ואפינפרין – אדרנלין
להורמונים אלו השפעה הפוכה מזו של אינסולין. הורמונים אלו מופרשים בשעת דחק ומטרתם לאפשר לגוף לנצל את מאגרי הגליקוגן כמקור לאנרגיה בהיעדר מקור חיצוני לגלוקוז – מזון וזירוז בניית מאגרי גליקוגן תוך כדי ניצול מקורות אחרים פרט לגלוקוז.  



גלוקונאוגנזה - מעכבים
פעילות האנזים פירובט קרבוקסילאז מעוכבת על יד רמה גבוהה של ADP בתא.
פעילות האנזים פרוקטוז 1,6 ביספוספטאז מעוכבת על ידי עליה בריכוזי פרוקטוז 1,6 ביספוספט, AMP, פרוקטוז 2,6 ביספוספט.
 

אלכוהול – אתנול.
צריכת אלכוהול בכמות גדולה תגרום לעיכוב תהליך הגלוקונאוגנזה. מטבוליזם של אלכוהול גורם לירידה בכמות ה – NAD+ ועליה כמות ה – NADH.
 
ריכוז נמוך של NAD+ וריכוז גבוה של NADH ישפיעו על התהליכים הבאים:
 
ריכוז גבוה של NADH גורם לשינוי התגובה בה מעורב לקטט דהידרוגנאז  -  lactate dehydrogenase לכיוון לקטט ולקטט לא יוכל לשמש כסובסטרט לתהליך הגלוקונאוגנזה, מאחר ופירובט מומר ללקטט.

 
פירובט אשר נוצר מאלנין מומר ללקטט, כך נחסמת דרכה של אלנין כסובסטרט עבור תהליך הגלוקונאוגנזה. 
 
המרת גליצרול לדהידרוקסי אצטון הינו תהליך אשר דורש NDA+, רמה נמוכה של NAD+ אינה מאפשרת המרה זו. 
 
היות ולקטט, אלנין וגליצרול הינם סובסטרטים עיקריים לתהליך הגלוקונאוגנזה, חסימתם המטבולית תשפיע על יעילות הגוף לייצר גלוקוז בכמות מספקת.

מושגים

גלוקונאוגנזה - Gluconeogenesis

לפגישת היכרות ללא
התחייבות וללא תשלום

 
גלוקונאוגנזה הינו מסלול מטבולי ליצירת גלוקוז ממספר מולקולות כגון: פירובט, לקטט, אלנין, חומצות אמינו גלוקוגניות נוספות, גלוטמט וגליצרול. התהליך מתרחש בעיקר בכבד – האיבר העיקרי לייצור כ 90% מהגלוקוז בתהליך זה . כ 10% מיוצרים בעיקר שיעור נמוך של ייצור גלוקוז בתהליך הגלוקונאוגנזה מתרחש בשרירי השלד, שריר הלב ובמוח.