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Lecture 12 - Lecture12 Lecture12: 14.4Gluconeogenesis...

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Lecture 12 Lecture 12: Gluconeogenesis and Glycogen Metabolism 14.4 Gluconeogenesis In humans: brain and nervous system depend on blood glucose as major fuel  source Glucose is stored in glycogen but is not sufficient between meals, fasting, exercise  so we must synthesize glucose from noncarbohydrate precursors through  gluconeogenesis:  converts pyruvate, 3C and 4C compounds to glucose  In animals, the important 3C precursors are lactate, pyruvate, glycerol and a.a’s;  in mammals, this takes place in the liver After exercise, anaerobic glycolysis produces lactate in skeletal muscle and is  returned to the liver to convert into glucose; moves back to muscle and converted  to glycogen  Gluconeogenesis and glycolysis are not identical pathways running in opposite  directions; only 7/10 steps are identical in reverse 3 rxns of glycolysis are irreversible and cannot be used: 1) converting glucose to  glucose 6-phosphate by hexokinase, 3) phosphorylating fructose 6-phosphate into  fructose 1,6-bisphosphate by phosphofructokinase-1, and 10) converting  phosphoenolpyruvate to pyruvate by pyruvate kinase These 3 steps are reverse; both glycolysis and gluconeogenesis are irreversible;  both pathways occurly mostly in the cytosol BYPASS I: PYRUVATE TO PHOSPHOENOLPYRUVATE  requires 2 exergonic  reactions - cannot occur by reversing pyruvate kinase reaction of glycolysis (large, negative  standard free-energy and irreversible) - 2 routes: following, where pyruvate or alanine is the glucogenic precursor; second  where lactate is the precursor  - Pyruvate is first transported from cytosol into mitochondria, or generated from  alanine within mitochondria via transamination  - Pyruvate carboxylase  requires  biotin  converts pyruvate to oxaloacetate at  expense of ATP; biotin is carrier of activated HCO 3 - - Pyruvate + HCO 3 -  + ATP   oxaloacetate + ADP + Pi - Pyruvate carboxylase is the first regulatory enzyme in gluconeogenic pathway and  requires acetyl Co-A as positive effector - Acetyl Co-A is produced by fatty  acid oxidation and accumulation signals  availability of fatty acids as fuel - Pyruvate carboxylase reaction also replenishes intermediates in citric acid cycle - Mitochondrial membrane has no transporter for oxaloacetate so it must be  reduced to malate by  malate dehydrogenase  at expensive of NADH - Oxaloacetate + NADH + H +    L-Malate + NAD + - Malate leaves mitochondrion and in cytosol is reoxidized to oxaloacetate and  regenerates NADH 1 of 7
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Lecture 12 - Oxaloacetate is converted to PEP by  phosphoenolpyruvate carboxykinase  - Mg 2++  dependent reaction requires GTP as the phosphoryl group donor -
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