Glukoneogeneza to proces metaboliczny, podczas którego powstaje glukoza, prosty cukier, który dostarcza organizmowi energii ze źródeł innych niż węglowodany. Źródłami tymi są zazwyczaj aminokwasy, które są związkami naturalnie występującymi w tkankach roślin i zwierząt. Aminokwasy są znane jako budulec białek i odgrywają istotną rolę w funkcjach metabolicznych. Energia wytworzona z rozpadu tych substancji jest jedyną energią wykorzystywaną w mózgu, jądrach, erytrocytach i rdzeniu nerek. Glukoneogeneza zwykle zachodzi w wątrobie, choć czasami bardzo mała ilość może wystąpić w nerkach.
Proces zaczyna się od kwasu pirogronowego, a kończy na glukozie. Odwróceniem tego procesu jest glikoliza, która zaczyna się od glukozy, a kończy na kwasie pirogronowym, ale kilka etapów w środku jest innych. Glukoneogeneza omija trzy etapy glikolizy, ponieważ wymagana energia jest zbyt duża, aby można ją było odwrócić. Chociaż używa się wielu tych samych aminokwasów, nie jest to identyczne odwrócenie.
W pierwszym etapie kwas pirogronowy jest przekształcany w kwas szczawiooctowy. Następnie, jeśli występuje wystarczająca ilość ATP w stosunku do ilości Acetyl-CoA, proces jest kontynuowany z katalizowaniem enzymów na każdym etapie, popychając proces do przodu. Główne etapy ścieżki od początku do końca są następujące:
Kwas pirogronowy -> Kwas szczawiooctowy -> Fosfoenolopirogronian Fosfoglicerynian Bisfosfoglicerynian Aldehyd glicerynowy 3-fosforan i dihydroksyacetonofosforan Fruktozo-1-bisfosforan -> Fruktozo-6-fosforan -> Glukozo-6-fosforan -> Glukoza
Proces ten jest istotny nie tylko dlatego, że jest źródłem energii dla określonych ważnych narządów, ale także dlatego, że pomaga ustabilizować poziom glukozy we krwi, gdy coś pójdzie nie tak. Podczas długotrwałego postu rozpoczyna się glukoneogeneza, aby wytworzyć glukozę potrzebną do utrzymania dopływu krwi na krytycznym poziomie. Glukoza jest ważna dla wielu funkcji organizmu. Zazwyczaj, gdy węglowodany są spożywane, poziom glukozy we krwi wzrasta, a organizm przechowuje to dietetyczne źródło energii w postaci glikogenu w wątrobie.
Kiedy ktoś pości, zapasy glikogenu są przetwarzane i uwalniane do krwi w postaci glukozy. Z biegiem czasu zapasy glikogenu w wątrobie ulegają wyczerpaniu, co powoduje, że organizm przetwarza triacyloglicerole z tkanki tłuszczowej na kwasy tłuszczowe, które mają być wykorzystane jako paliwo, oraz glicerol do wykorzystania w glukoneogenezie. Powoduje również uwalnianie aminokwasów z mięśni. Obecność tych i innych prekursorów jest katalizatorem rozpoczęcia tego procesu metabolicznego.