متابولیسم کربوهیدرات ها

متابولیسم کربوهیدرات ها :

بیشتر کربوهیدرات های هضم شده به صورت مونومر های خود در می آیند و از طرق مختلف این مواد ، وارد جریان خون شده و در آن جا تحت تاثیر ترانسپور های خاصی وارد سلول می شوند و مورد متابولیسم قرار می گیرند ( گلوکز را در نظر می گیریم و بقیه را به آن تعمیم می دهیم Gult 1 , Gult 2 , …

اولین واکنش های متابولیسمی : گلیکولیز :

مرحله 1 : فسفوریله شدن گلوکز :

گروه فسفر روی کربن شماره 6 قرار می گیرد . به همراه مصرف ATP

( آنابولیسم = ماده ی جدیدی بوجود آمده است ) در این حالت گلوکز باردار

می شود و نمی تواند از غشاء سلول خارج شود آنزیمی که این واکنش را

کاتالیز می کند آنزیم هگزو کیناز و گلوکو کیناز هستند ( یکی از این دو) .

هگزو کیناز در بیشتر سلول های بدن یافت می شوند اما گلوکوکیناز در

سلول های کبدی یافت می شود . تفاوت دیگر این دو آنزیم در میزان

فعالیت شان است . هگزوکیناز در غلظت های پایین گلوکز فعال است در

حالی که گلوکو کیناز زمانی فعال می شود که غلظت گلوکز افزایش یابد ( زمان بعد از صرف غذا)

KM هگزوکیناز = 0.1 مولار (حداکثر فعالیت) KM گلوکوکیناز 5 مولار است. برخی از بافت ها وابسته به انسولین نیستند و گلوکز براحتی وارد سلول شده ، مهار می شود . ولی برخی از بافت ها وابستگی شدیدی به انسولین دارند .

انسولین 2 نقش دارد : 1- نفوذ پذیری گلوکز را به درون سلول افزایش می دهد .

2- باعث ارسال پیام هایی به هسته ی سلول می شود تا پروتئین گلوکوکیناز در سلول بیو سنتز شود و بتواند گلوکز را مهار کند .

مرحله 2 : واکنش ایزومراسیون

در این واکنش گلوکز تغییر شکل داده و تبدیل به فروکتوز می شود . واکنش قبلی یک طرفه بود همان طور که قبلاً اشاره شد اکثراً واکنش اول و آخر یک طرفه و واکنش های بین این دو، دو طرفه هستند .

آنزیم این مرحله گلوکز 6 فسفات ایزومراز است که فروکتوز 6 فسفات ایزومراز 1 هم خوانده می شود .

مرحله ٣ :

فروکتوز 6 فسفات مجدداً فسفریله می شود ç فروکتوز 1 و 6 بیس فسفات

این واکنش هم یک طرفه بوده و با مصرف ATP همراه است آنزیم این واکنش فسفو فروکتو کیناز است PFK نیاز سلول باعث می شود که این واکنش یک طرفه باشد . فسفوریله شدن گلوکز دلیل بر وارد شدن آن به چرخه ی گلیکولیز نیست اما فسفوریله شدن فروکتوز 6 فسفات نشان دهنده وارد شدن این مولکول به چرخه ی گلیکولیز است

مرحله ی 4 :

F-1, 6-Bis P ç GA3P = گلیسر آلدئید ٣ فسفات

DHAP ç = دی هیدروکسی استون فسفات

آنزیم این مرحله آلدولاز است .

مرحله ی 5:

این دو قند ٣ کربنه تحت اثر تریولاز ایزومراز به هم تبدیل می شوند . گلیسر آلدئید ٣ فسفات در مراحل بعدی مورد استفاده قرار می گیرد

مرحله ی 6 : واکنشی دو طرفه است که در آن گلیسر آلدئید ٣ فسفات مجدّداً فسفریله می شود . و تبدیل به 1و ٣ بیس فسفات گلیسرات می شود . تحت اثر آنزیم گلیسر آلدئید ٣ فسفات دهیدروژناز در این جا تولید NADH + H را داریم - این واکنش اولین واکنش اکسیداسیون احیا در این چرخه است .

üهمیشه اگر NAD و FMN و FAD وجود داشتند آنزیم دهیدروژناز دخالت دارد و هیدروژن را جا به جا می کند . این واکنش بسیار مهم است چون در آن NAD+ نقش دارد و اگر نباشد واکنش انجام نمی شود .

مرحله ی 7: اولین واکنش انرژی زا است . و در آن 1 و ٣ بیس فسفات گلیسرات تبدیل به ٣ فسفو گلیسرات می شود و تولید یک مولکول ATP را داریم .

üنکته : چون دو قند سه کربنه به هم تبدیل می شوند در این جا تولید 2 مولکول ATP را خواهیم داشت .

در این جا بالانس انرژی صفر می شود چون در مراحل قبلی مصرف دو مولکول ATP را داشتیم و ... آنزیمی که در این مرحله داریم فسفو گلیسرات کیناز است

مرحله 8 :

آنزیم موتاز باعث می شود که عامل فسفری از روی یک کربن به روی کربنی دیگر در همان مولکول منتقل شود . و در این مرحله ٣ فسفو گلیسرات تبدیل به 2 فسفو گلیسرات می شود .

همین طور 2 فسفو گلیسرات به دست آمده تحت اثر آنزیم اِنولاز تبدیل به فسفو انول پیرووات می شود . فسفو انول پیرووات ناپایدار است و با تولید یک ATP تبدیل به پیرووات می شود ( تحت اثر آنزیم پیرووات کیناز) .

N در کل 2 مولکول ATP تولید شد . ( در مرحله های بی هوازی )

در زنجیره ی انتقال الکترون از این مرحله 8 َATP خواهیم داشت . به این علت که به ازای هر مولکول قند سه کربنه وارد شده به گلیکولیز ، 1 NADH تولید شد و در کل به ازای یک مولکول گلوکز 6 کربنه 2 مولکول NADH و 2 مولکول ATP خواهیم داشت که جمعاً می شود 8 مولکول ATP .

پیرووات تولید شده در گلیکولیز به چندین مسیر می تواند وارد شود

اولین مسیری که معمولاً در جهت ادامه ی مسیر گلیکولیز است ، تبدیل شدن به اسید لاکتیک ،

استیل کو آنزیمA ، اتانول ، اسید آمینه ی آلانین و ا ُگزالو استات است و در زمانی که اکسیژن در دسترس سلول نیست ، مسیر Fermentation یا تخمیر را خواهیم داشت . در این مسیر تبدیل پایروویت را به اسید لاکتیک خواهیم داشت .

سیکل تبدیل اسید لاکتیک به گلوکز و برگشت آن را Cori می گویند . بیو سنتز گلوکز را Gloconeogenesis می گویند (گلوکونئوژنسیس) . در بیو سنتز گلوکز یک مولکول فسفر از روی گلوکز 6 فسفات برداشته شده و گلوکز آزاد می شود این عمل در Endoplasmic reticulum رخ می دهد . سیکل کوری در سلول های قرمز خون رخ می دهد چون فاقد میتوکندری هستند پیرووات نمی تواند وارد سیکل هوازی شود ç از این مسیر عبور می کند .

برای مرحله ی گلیکولیز که NAD نیاز داشتیم از تبدیل پیرووات به اسید لاکتیک تامین می شود .

آلانین و پیرووات نیز به یکدیگر تبدیل می شوند . اسید لاکتیک روی آکتین و میوزین تاثیر گذاشته و جلوگیری از انقباض و انبساط می کند ç درد به علت تجمع اسید لاکتیک در ماهیچه خواهیم داشت . مواد واسطه ی حاصل از گلیکولیز کدامند ؟ چه فایده ای دارند ؟ گلوکز 6 فسفات : مثلاً سنتز لاکتوز ، گلیکوژن ، گلیسر آلدئید 3فسفات . دی هیدروکسی استون فسفات . پنتوز فسفات هم از دیگر مسیر هایی است که ممکن است گلوکز 6 فسفات به آن برود . 2 قند سه کربنه ی ذکر شده می توانند در چرخه ها ی دیگر قرار گرفته و NAD را برای دیگر چرخه ها تامین کنند .از طرفی این ترکیبات ٣ کربنه می توانند گلیسرول تولید کنند : منشاء گلیسرول همین دو قندند . اسید آمینه ی سرین نیز می تواند از این مسیر تولید شود .

ورود پیرووات به میتو کندری :

E1 برداشتن یک مولکول CO2 را انجام می دهد که پیرووات کربوکسیلاز است و کو فاکتور ش تیامین است.

E2: انتقال دهنده ی باقیمانده ی پیرووات به روی CO A است. در ساختمان کو آنزیم A تیامین نقش دارد

E3: اتم هیدروژن طی یک سری از مراحل بر روی NAD منتقل شده و تولید یک مولکول NADH میکند

ویتامین پنتاتونیک اسید در ساختمان این آنزیم ( دی هیدرو فنول دی هیدروژناز ) نقش دارد .

نقش های استیل کو آنزیم A :

1- وارد چرخه ی TCA یا کربس می شود

2- بیو سنتز اسید های چرب

3- بیو سنتز کلسترول ç بیو سنتز هورمون های استروئیدی

4- اجسام کتونی

در طی چرخه کربس ، هیدروژن موجود بر روی استیل کو آنزیم A به NAD منتقل شده و 2 کربن این مولکول ( استیل کو آنزیم A) به صورت CO2از چرخه خارج می شود .

اگر میزان استیل کو آنزیم A زیاد شود ، مهار آنزیم 2 صورت می گیرد و مسیر بلوکه می شود .

در چرخه ی کربس 12 مولکول ATP تولید می شود . و در کل از هر مولکول پیرووات 15 تا مولکول ATP خواهیم داشت ( به علت تولید 3 مولکول NADH که هر مولکول آن 3 ATP تولید می کند و 1 مولکول FADH2 که هر کدام از آن 2 مولکول ATPتولید می کند و همین طور یک مولکول ATP که جمعاً می شود 12 مولکول ATP ) و چون هر مولکول گلوکز تبدیل به 2 مولکول پیرووات می شود ، تا این جا 30 مولکول ATP داریم ، در گلیکولیز هم که 8 تا ATP داشتیم ç یک گلوکز 38 ATP تولید می کند .

مسیر گلی اگزالات :

مسیری فرعی است در گیاهان . برخی از اسید های چرب و .. می توانند وارد این چرخه شوند و در تولید گلوکز و یا ذخیره سازی آن شرکت کنند . OAA + Acetyl CO A ç سیترات

این سیکل در ارگانی به نام گلی اگزوزوم رخ می دهد و در آن سیترات تبدیل به ایزو سیترات می شود .

در این جا مشابه سیکل کربس در میتو کندری را داریم اما سیکل کربس در این جا کامل نمی شود .

مسیر پنتوز فسفات :

مسیری فرعی برای متابولیسم گلوکز است . 5% گلوکز مصرفی توسط سلول وارد این مسیر می شود و در بافت های خاصی مثل بافت هایی که بیو سنتز چربی در آن رخ می دهد ( غدد جنسی و .. ) ، صورت می گیرد.

به دو مرحله تقسیم می شود : اکسیداسیون و غیر اکسیداسیون

در مسیر اکسیداسیون گلوکز اکسیده می شود و عامل هیدروژن آن برداشته شده و به NAD منتقل می شود .

اهداف پنتوز فسفات:

- تولید NADH + H جهت مصارف بیو سنتز چربی

- تولید قند 5 کربنه برای اسید های نوکلئیک

- تولید انرژی با فراورده هایی مثل فروکتوز 6 فسفات و گلیسر آلدئید ٣ فسفات

- اریترو چهار فسفات تنها قند 4 کربنه است که در این جا بوجود آمده است برای بیو سنتز اسید آمینه های معطر

- تنها قند 7 کربنه که در طبیعت وجود دارد سدوهپتوز 7 فسفات در این جا بوجود می آید .

اسید های آمینه ی گلیکوژنیک : اسید آمینه هایی که وارد چرخه ی کربس وارد شده و در انتها به OAA تبدیل می شوند و خود OAA در مسیری تبدیل به گلوکز می شود .مسیر تولید گلوکز مشابه با مسیر گلیکولیز نیست چون چند واکنش در مسیر گلیکولیز یک طرفه اند ç نمی توانند همان مسیری که آمده اند را برگردند . مثلاً پیرووات که به استیل کو آنزیم A تبدیل شود نمی تواند مسیر برگشت را همان طور که آمده است طی کند بلکه از مسیر های دیگری تولید ماده ی اولیه را می کند .

مسیرهای گلوکز :

, Glyconeogenesis, Glecogenesis, Glycogenolyse Glycolysis

گلیکوژنیک : ( تبدیل به گلوکز)

üموادی که به پیرووات تبدیل می شوند هم گلوکوژنیک هستند و هم کتوژنیک ç به آنها کتوژنیک – گلوکوژنیک آمینو اسید گفته می شود .

نقش بایوتین : انتقال CO2 از پیرووات به اگزالو استیک آنزیمی که داریم به شکل آپو کربوکسیلاز است و تا بایوتین وارد نشود ، کربوکسیلاز نخواهیم داشت .

متابولیسم کربوهیدرات ها

متابولیسم کربوهیدرات ها :

مطالب مشابه :

متابولیسم اسید های چرب در بدن موجودات

اسلایدهای آموزشی

متابولیسم کربوهیدرات ها

غدد درون ریز

فیزیولوژی غدد درون ریز

جدول ویتامین ها و مواد معدنی مورد نیاز بدن

آشنایی با انواع ویتامین ها و نقش آنها در بدن

نقش مواد معدنی در مسیرهای متابولیکی

کربوهیدرات