La glicolisi, una cascata enzimatica in dieci fasi, inizia con la fosforilazione del glucosio. Attraverso una serie di riarrangiamenti, il glucosio viene convertito in fruttosio‑6‑fosfato, quindi in fruttosio‑1,6‑bifosfato e infine diviso in due triosofosfati. Nella seconda metà, questi triosi fosfati vengono trasformati in piruvato, generando una resa netta di due molecole di ATP e due di NADH per molecola di glucosio. Pertanto, un glucosio produce due molecole di piruvato e due ATP.
La gluconeogenesi può iniziare da diversi substrati, in particolare dal lattato e da altri precursori non carboidrati. La sua prima reazione è la conversione reversibile del piruvato in fosfoenolpiruvato (PEP), un intermedio presente anche nella glicolisi ma prodotto nella direzione opposta. Essenzialmente, la gluconeogenesi rispecchia la glicolisi al contrario, impiegando gli stessi intermedi ma in sequenza opposta.
Tre enzimi chiave conferiscono alla gluconeogenesi la sua direzionalità distinta:piruvato carbossilasi e PEP carbossichinasi (convertendo il piruvato in PEP), fruttosio‑1,6‑bisfosfatasi (rimuovendo un fosfato dal fruttosio‑1,6‑bifosfato) e glucosio‑6‑fosfatasi (defosforilando il glucosio‑6‑fosfato in glucosio libero).
Il piruvato può essere generato da aminoacidi (soprattutto quelli chetogenici) e dall'ossidazione degli acidi grassi. Di conseguenza, le diete ricche di proteine o grassi possono fornire substrati per la sintesi del glucosio nel fegato.
Il glucosio funge da substrato nella glicolisi e dal prodotto della gluconeogenesi. Entrambi i percorsi operano nel citosol, consumano ATP e acqua e condividono diversi metaboliti intermedi.
Altri intermedi condivisi includono piruvato, fosfoenolpiruvato e trioso fosfati. La natura in più fasi di questi percorsi consente una regolazione precisa da parte dell'organismo, con attività che fluttuano in base agli stati nutrizionali e di attività fisica.
La distinzione fondamentale sta nella loro direzione:la glicolisi degrada il glucosio per estrarre energia (catabolico), mentre la gluconeogenesi costruisce glucosio da precursori non carboidrati (anabolico).
Mentre la glicolisi si verifica ubiquitariamente nel citoplasma di tutte le cellule, la gluconeogenesi è in gran parte limitata ai tessuti epatici e renali, dove mantiene i livelli di glucosio nel sangue durante il digiuno.
Comprendere questi percorsi è essenziale per apprezzare il modo in cui il corpo bilancia la produzione di energia e l'omeostasi del glucosio.
