Si chiama così la sintesi del glucosio da precursori non saccaridici e viene sfruttata durante il digiuno o durante un intenso sforzo fisico per l'enorme richiesta di glucosio da parte del cervello.
I precursori non saccaridici sono:
| glicerolo (dall'idrolisi dei trigliceridi) | da cui si ottiene | diidrossiacetone fosfato |
| lattato (dal muscolo sotto sforzo) | da cui si ottiene | piruvato |
| aminoacidi | dai quali si ottiene | piruvato, ossalacetato |
La gluconeogenesi sfrutta ovviamente una via metabolica che non è l'inverso della glicolisi. Infatti le tre tappe irreversibili della glicolisi sono superate da nuove reazioni:
A
nella glicolisi il fosfoenolpiruvato cede il suo gruppo fosforico ad alta energia all'ADP per dare ATP e piruvato per mezzo della piruvato chinasi
nella gluconeogenesi si deve ottenere il fosfoenolpiruvato dal piruvato. Ciò si fa attraverso la formazione di ossalacetato, in due tappe:
1. (nei mitocondri) il piruvato viene prima carbossilato (biotina) ad ossalacetato, consumando una molecola di ATP, dalla piruvato carbossilasi (enzima soggetto a modulazione allosterica positiva da parte dell'acetil-CoA);
piruvato + CO2 + ATP + H2O → ossalacetato + ADP + Pi + 2H+
2. (nel citosol) l'ossalacetato viene decarbossilato e poi fosforilato a fosfoenolpiruvato a spese di un secondo legame fosforico ad alta energia dalla fosfoenolpiruvato carbossichinasi:
ossalacetato + GTP ↔ fosfoenolpiruvato + GDP + CO2
La somma di queste reazioni è:
piruvato + ATP + GTP + H2O → fosfoenolpiruvato + ADP + GDP + Pi + 2H+
ΔGo' = 0,837 KJ/mol
B
nella glicolisi il fruttosio 6-fosfato è fosforilato a fruttosio 1,6-bifosfato dalla fosfofruttochinasi
nella gluconeogenesi il fruttosio 6-fosfato si forma dal fruttosio 1,6-bifosfato per idrolisi dell'estere fosforico sull'atomo di carbonio C-1. Il catalizzatore è la fruttosio 1,6-bifosfatasi (sito di controllo della gluconeogenesi)
fruttosio 1,6-bifosfato + H2O → fruttosio 6-fosfato + Pi
C
nella glicolisi il glucosio è fosforilato a glucosio 6-fosfato dall'esochinasi
nella gluconeogenesi il glucosio si forma per idrolisi del glucosio 6-fosfato in una reazione catalizzata dalla glucosio 6-fosfatasi (che è presente solo nel fegato e nel rene)
glucosio 6-fosfato + H2O → glucosio (ematico) + Pi
Si pone l'accento sul fatto che la glucosio 6-fosfatasi non si trova nel tessuto muscolare né nel cervello dei vertebrati, per cui questi sono incapaci di fornire glucosio al sangue.
La stechiometria della gluconeogenesi è:
2piruvato + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 4H2O + 2H+ → glucosio + 4ADP + 2GDP + 2NAD+ + 6Pi
ΔGo' = -37,66 KJ/mol
