Gluconeogenese is het opnieuw vormen vanglucose. Bij gluconeogenese wordt glucose uit niet-koolhydraatbronnen als aminozuren englycerol, maar vooral uitpyrodruivenzuur, gemaakt. Verder kunnen naast pyrodruivenzuur ookglycerine,di- oftricarbonzuren als uitgangsstof dienen. De glycerine (ook glycerol genaamd) is van deafbraak vanvetten afkomstig en de di- en tricarbonzuren van afbraak van aminozuren uitvoedsel of bij onvoldoende voedsel (honger) uit het spierweefsel.
Gluconeogenese is geen omgekeerdeglycolyse. Bij gluconeogenese worden de drie onomkeerbarereactiestappen omzeild. Dit voorkomt dat glycolyse en gluconeogenese tegelijkertijd in de cel optreden. Bij dit proces kunnen enkele tussenstappen van deglycolyse in omgekeerde richting verlopen. Drie reactiestappen zijn veranderd om het proces energetisch mogelijk te maken. De belangrijksteenzymen die nodig zijn bij de gluconeogenese bevinden zich in hetcytoplasma van decel. Een uitzondering hierop ispyrodruivenzuur-carboxylase dat zich in hetmitochondrium bevindt. De snelheid van de gluconeogenese wordt bepaald door het sleutelenzym fructose 1,6-difosfatase voor de omzetting van fructose 1,6-difosfaat (F-1.6BP).Acetyl-CoA beïnvloedt de activiteit van het enzym pyrodruivenzuur-carboxylase in het mitochondrium encitroenzuur doet dat bij het enzym fructose 1,6-difosfatase.

Gluconeogenese vindt bij de mens vooral in delever plaats en in mindere mate in denieren. Het is vooral belangrijk als er door zware inspanning veelmelkzuur gevormd wordt en bij honger om debloedsuikerspiegel op peil te houden. Dit melkzuur kan gemakkelijk omgezet worden in pyrodruivenzuur dat in de gluconeogenese gebruikt wordt. De gluconeogenese staat onder invloed van het hormooncortisol uit debijnierschors en voorziet in glucose als er te weinig glucose in de cellen aanwezig is en als de hoeveelheid melkzuur in het bloed toeneemt. De keuze in het lichaam voor gluconeogenese in plaats van glycolyse is zeer belangrijk, omdat gluconeogenese energie kost terwijl glycolyse energie oplevert. Het hormoonglucagon stopt de glycolyse bij een te laag glucosegehalte in het bloed en start de gluconeogenese.
De specifieke stappen in de gluconeogenese zijn:
- de regulerende stap van de (indirecte) omzetting van pyrodruivenzuur in enolpyrodruivenzuurfosfaat; vindt gedeeltelijk plaats in demitochondriën. Hiervoor is een Shuttle-System (deMalat-Aspartat-Shuttle) beschikbaar:
- de carboxylering vanpyrodruivenzuur inoxaalazijnzuur (OA) in het mitochondrium, waarbij 1 molecuulATP-verbruikt wordt, door het enzym pyrodruivenzuur-carboxylase;
- de fosforylerende decarboxylering van oxaalazijnzuur (OA) in enolpyrodruivenzuurfosfaat (PEP) in het mitochondrium, waarbij 1 molecuulGTP verbruikt wordt, door het enzym enoldruivezuurfosfaat carboxykinase of kortweg PEP-carboxykinase;
- oxaalazijnzuur wordt tijdelijk omgezet inappelzuur voor transport uit het mitochondrium;
- de laatste stap is de vorming van glucose-6-fosfaat (G-6P) uit fructose 6-fosfaat (F-6P) door het enzym fosfoglucose-isomerase. Vrije glucose wordt niet direct gevormd, omdat glucose - in tegenstelling tot glucose 6-fosfaat - makkelijk uit de celdiffundeert. De laatste stap in de reactie vindt daarom plaats in het lumen van hetendoplasmatisch reticulum. Hier bevindt zich het membraangebonden enzym glucose-6-fosfatase dat glucose-6-fosfaat omzet in glucose. Glucose wordt vervolgens voor het transport tijdelijk omgezet incytosol.
Fosfofructokinase,hexokinase en pyrodruivenzuurkinase van glycolyse worden tijdens gluconeogenese door de betreffendefosfatasen (PEP-carboxykinase, pyrodruivenzuur carboxylase en fructose bis-fosfatase, glucose-6-fosfatase) vervangen (afsplitsing van fosfaat en geen terugwinning van ATP).Pyrodruivenzuurkinase wordt omzeild, waarbij de twee nucleoside-trifosfaten (NTPs) ATP en GTP voor de benodigde energie zorgen om de reactie in de gewensteanabole richting te drijven.
Glycolyse (Glucose
pyrodruivenzuur) en gluconeogenese (pyrodruivenzuur
Glucose).
- gebruikte afkortingen van de stofwisselingsproducten (metabolieten):
- G-6P Glucose-6-phosphate of Glucose-6-fosfaat;
- F-6P Fructose-6-phosphate of Fructose-6-fosfaat ;
- F-1.6BP Fructose-1.6-bisphosphate of Fructose-1.6-disfosfaat;
- GAP Glyceraldehyd-3-phosphate of Glyceraldehyd-3-fosfaat;
- DAP Dihydroxyaceton-phosphat of Dihydroxyaceton-fosfaat;
- 2.3-BPG 2.3-Bisphosphoglycerate of 2.3-Bisfosfoglyceraat;
- PG Phosphoglycerate of Glycerinezuurfosfaat;
- Pyr Pyruvate of Pyrodruivenzuur
- OA Oxalacetat of Oxaalazijnzuur;
- Mal Malate of Appelzuur;
- PEP Phosphoenolpyruvate of Enolpyrodruivenzuurfosfaat;
- Lac Lactate of melkzuur.