Pośredni metabolizm węglowodanów obejmuje następujące reakcje
Pośredni metabolizm węglowodanów obejmuje następujące reakcje lub ścieżki:
Większość energii potrzebnej do wykonywania różnych czynności przez żywe komórki pochodzi z metabolizmu węglowodanów.
1. Glikogeneza
2. Glikologenoliza
3. Ścieżka glikolizy lub Embden-Meyerhof
4. Cykl fosforanowy pentozowy
5. Glukoneogeneza.
Glikogeneza:
Konwersja cukru w glikogen nazywana jest glikogenezą. Odbywa się to w komórkach wątroby za pomocą szeregu reakcji chemicznych. Glukoza jest najpierw fosforylowana do glukozo-6-fosforanu (G6P) pod wpływem enzymu heksokinazy. Energia potrzebna do tego procesu jest dostarczana przez ATP.
Raz powstaje glukozo-6-fosforan, na który może oddziaływać cztery różne enzymy, tj. Istnieją cztery szlaki metabolizmu;
(i) w celu uzupełnienia zapasów glukozy we krwi,
(ii) do budowy glikogenu w wątrobie jako magazynu glukozy we krwi i komórkach mięśniowych,
(iii) w celu dostarczenia związków pośrednich do syntezy białek, tłuszczów i kwasów nukleinowych, oraz
(iv) w celu dostarczenia energii.
W celu wytworzenia glikogenu w wątrobie, glukozo-6-fosforan (G6P) najpierw przekształca się w glukozo-1-fosforan (G1P) i ta reakcja jest katalizowana przez enzym, fosfoglu- komutazę. Następnie enzym fosforylaza przekształca wiele cząsteczek glukozo-1-fosforanu w glikogen i kwas fosforowy. Te serie reakcji przedstawiono poniżej:
Glikogenolezy:
Po obniżeniu poziomu glukozy glikogen przekształca się w glukozę. W tym procesie reakcje glikogenezy są odwrócone. Glikogen jest najpierw przekształcany, w obecności H3PO4 i fosforylazy, w glukozo-1-fosforan (GIP), który jest natychmiast przekształcany w glukozo-6-fosforan (G6P) przez fosfoglukwutazę. Następnie glukozo-6-fosforan jest hydrolizowany do glukozy i kwasu fosforowego przez fosfatazę wątrobową.
Glukoneogeneza:
Tworzenie glukozy lub glikogenu ze źródeł niewęglowych nazywa się glukoneogenezą. Około 90% procesu zachodzi w wątrobie, a pozostałe w nerkach. Głównymi substancjami do glukoneogenezy są glukogeniczne aminokwasy, mleczan i glicerol.
Dłuższe zapotrzebowanie na glukozę podczas głodzenia jest zaspokajane przez przywoływanie innych źródeł, takich jak aminokwasy glukogeniczne, w tym alanina, cysteina, glicyna i seryna. Są rozkładane przez transaminę do kwasu pirogronowego, który można utlenić w cyklu Krebsa lub przekształcić w zmagazynowany glikogen.
Jednakże kwas pirogronowy i kwas mlekowy powstały w mięśniu i przekazane do wątroby mogą również służyć jako źródło węglowodanów. Proces glukoneogenezy zależy od enzymu 1, 6-difosforanu fruktozy obecnego w wątrobie.
Szlak fosforanu pentozowego:
Nazywa się go także Hexose Monophosphate Shunt lub "Warburg-Dickens-Lipmann pathway". Ten szlak jest znany jako "bocznik monofosforanu heksozowego", ponieważ glukozo-6-fosforan, który jest metabolizowany głównie przez szlak glikolityczny, może zostać skierowany lub zablokowany w inne reakcje metaboliczne.
W wątrobie ten szlak może stanowić aż 60 procent całkowitego utlenienia węglowodanów. W tym szlaku glukoza jest metabolizowana beztlenowo zarówno w tkankach roślinnych jak i zwierzęcych.
Możemy podsumować szlak pentozofosforanowy w następujący sposób:
2-glukozo-6-fosforan + 12 NADP + 6H2O → 2 fosforany glicerolu-3 + 12 NADPH 2 + ATP + 6CO 2 . Ta droga jest ważniejsza jako źródło cukrów pentozowych do syntezy acjów nukleinowych. Wytwarzanie NADPH w szlaku jest również znaczące, ponieważ jest wymagane do syntezy tłuszczu, który występuje głównie w wątrobie i tkance tłuszczowej, powodując ponowne utlenienie NADPH do NADP. Tak więc istnieje rodzaj synergistycznej zależności, w której szlak zastawki trójfosforanu heksozy dostarcza NADPH do syntezy lipidów, który z kolei regeneruje NADP + umożliwiając przejście szlaku zastawki.
Metaboliczny szlak glukozy:
Podział glukozy w komórkach, przedstawiony wzorem:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2, -> 6 CO 2 + 6H 2 O + Energia (668 kilokalorii / mol) odbywa się w dwóch etapach: (a) w przypadku braku tlenu lub beztlenowej drogi oddechowej (zwanej glikolizą wyższe rośliny i (b) stadium aerobowe lub cykl Krebsa, który wymaga tlenu.
A. Glikoliza:
Podział komórkowy glukozy przez szereg enzymów glikolitycznych na kwas pirogronowy w kilku reakcjach jest często nazywany szlakiem Embden-Meyerhof. Kwas pirogronowy w stosunku do kwasu mlekowego: W normalnych warunkach pirogronian powstały w wyniku powyższego beztlenowego procesu oddechowego w wielu komórkach i tkankach byłby dalej metabolizowany za pomocą tlenowej drogi oddechowej prowadzącej do dwutlenku węgla i wody.
Jednak przy braku tlenu cząsteczkowego, tak jak w mięśniach szkieletowych, pirogronian przekształca się w kwas mlekowy poprzez redukcję utleniania, w której NADH zmniejsza kwas pirogronowy do kwasu mlekowego w obecności specyficznego enzymu, dehydrogenazy kwasu mlekowego.
Jednakże w wielu drobnoustrojach i komórkach roślinnych (w warunkach ograniczonego dostarczania O2, pirogronian jest konwertowany do alkoholu etylowego i CO2 zamiast kwasu mlekowego za pomocą następujących dwóch reakcji.
(a) Kwas pirogronowy na acetaldehyd:
Ta reakcja, która jest katalizowana przez enzym karboksylazę enzymu, jest w istocie rozszczepieniem dwutlenku węgla (dekarboksylacja) z kwasu pirogronowego z wytworzeniem aldehydu octowego.
(b) Aldehyd octowy do alkoholu etylowego:
Aldehyd acetalowy jest następnie redukowany przez NADH w obecności enzymu dehydrogenazy alkoholowej do octanu etylu.
Zatem ogólne wyniki oddychania beztlenowego w komórkach zwierzęcych, takich jak mięśnie, gdy 0 2 ogranicza, to rozdzielanie glukozy na dwie cząsteczki kwasu mlekowego z uwolnieniem energii.
C 6 H 12 O 6 -> 2 CH 3 CHOHCOOH + Energia (36 kcal / mol)
(Glukoza) (kwas mlekowy)
W mikroorganizmach i komórkach roślinnych, w warunkach beztlenowych, glukoza jest metabolizowana do postaci 2 moli alkoholu etylowego i 2 cząsteczek CO 2 z uwolnieniem energii.
C 6H 12 O 6 -> 2C 2 H 5 OH + 2 CO 2 + Energia (50 Kcal / mol)
B. Tlenowcowa droga oddechowa:
W warunkach tlenowych w komórkach metabolizmu oddechowego, kwas pirogronowy jest utleniany przez szereg reakcji enzymatycznych, aby uzyskać energię, C0 2 i H7 0. Ścieżka metaboliczna, którą się to odbywa, jest znana jako cykl Krebsa lub kwas trójkarboksylowy ( TCA) lub cykl kwasu cytrynowego.
Podsumowanie reakcji cyklicznej Kreb'a:
Kwas pirogronowy + 4 NAD + FAD + → 3CO 2 + 4NADH 2 + FADH 2 + ATP (GTP)
ADP (PKB) + Pi + 2H Z O
