وسيط التمثيل الغذائي للكربوهيدرات يشمل ردود الفعل التالية
يتضمن التمثيل الغذائي الوسيط للكربوهيدرات التفاعلات التالية أو المسارات:
تستمد معظم الطاقة اللازمة لأداء مختلف الأنشطة من الخلايا الحية في استقلاب الكربوهيدرات.
1. جليكوجينسيس
2. الجليكوجين
3. تحلل أو مسار Embden-Meyerhof
4. دورة Pentose الفوسفات
5. Gluconeogenesis.
تكون الغليكوجين:
يسمى تحويل السكر إلى الجليكوجين بتكوين الجليكوجين. يحدث هذا في خلايا الكبد عن طريق سلسلة من التفاعلات الكيميائية. يتم لأول مرة phosphorylated الجلوكوز في الجلوكوز 6- الفوسفات (G6P) تحت تأثير إنزيم hexokinase. يتم توفير الطاقة اللازمة لهذه العملية من قبل اعبي التنس المحترفين.
مرة واحدة ، يتم تشكيل الجلوكوز-6-الفوسفات ، يمكن أن تعمل على أربعة أنزيمات مختلفة ، أي ، هناك أربعة مسارات لعملية الأيض الخاصة به ؛
(1) لتجديد امدادات الجلوكوز في الدم ،
(2) لبناء الجليكوجين في الكبد كمخزن للجلوكوز في خلايا الدم والعضلات ،
(ثالثًا) توفير وسيطات لتركيب البروتينات والدهون والأحماض النووية ، و
(رابعا) لتوفير الطاقة.
لتركيب الجليكوجين في الكبد ، يتم تحويل الجلوكوز 6-الفوسفات (G6P) أولاً إلى الجلوكوز 1- الفوسفات (G1P) ويتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم ، فسفوغلو كوموتاز. ثم يحول إنزيم الفوسفوريلاز العديد من جزيئات الجلوكوز-فوسفات إلى حمض الجلايكوجين وحمض الفوسفوريك. تظهر سلسلة التفاعل هذه أدناه:
تحلل الغليكوجين:
عندما يتم خفض مستوى الجلوكوز في الدم ، يتم تحويل الجليكوجين إلى الجلوكوز. في هذه العملية ، يتم عكس ردود فعل الجليكوجين. يتم تحويل الجلايكوجين لأول مرة ، في وجود H 3 P0 4 و Phosphorylase ، إلى الجلوكوز - الفوسفات (GIP) ، والتي يتم تحويلها مباشرة إلى الجلوكوز 6 - الفوسفات (G6P) بواسطة الفوسفوغلوكوتاز. ثم يتم تحلل الجلوكوز 6-الفوسفات إلى الجلوكوز وحمض الفوسفوريك بواسطة فوسفاتيز الكبد.
استحداث السكر:
يسمى تكوين الجلوكوز أو الجليكوجين من مصادر غير الكربوهيدرات بتكوين الجلوكوز. حوالي 90 ٪ من العملية تحدث في الكبد والبقية في الكلى. المواد الرئيسية للتكوين الجلوكوجيني هي الأحماض الأمينية glucogenic ، اللاكتات والجليسرين.
يتم تلبية احتياجات المدى الطويل من الجلوكوز أثناء التجويع عن طريق استدعاء مصادر أخرى مثل الأحماض الأمينية الجلوكوجينية بما في ذلك الألانين والسيستين والجليسين والسيرين. وهي تتحلل عن طريق الانتقال إلى حمض البيروفيك ، الذي يمكن إما أن يتأكسد من خلال دورة كريب ، أو يتحول إلى جليكوجين مخزَّن.
ومع ذلك ، يمكن أن حمض البيروفيك وحمض اللبنيك التي تشكلت في العضلات وتمريرها إلى الكبد بمثابة مصدر للكربوهيدرات. تعتمد عملية تكوين الغلوكوز على إنزيم الفركتوز 1 ، 6 ديفوسفات موجود في الكبد.
سبيل فسفات البنتوز:
ويسمى أيضا "التحويلة أحادية الفوسفات Hexose" أو "مسار Warburg-Dickens-Lipmann". يُعرف هذا المسار باسم "تحويلة الفوسفات السداسي" نظرًا لأن الجلوكوز -6-فوسفات الذي يتم استقلابه بشكل أساسي عن طريق المسار الجلوكي ، قد يتم تحويله أو تحويله إلى تفاعلات أيضية أخرى.
في الكبد ، قد يمثل هذا المسار ما يصل إلى 60 في المائة من إجمالي أكسدة الكربوهيدرات. في هذا المسار يتم استقلاب الجلوكوز بشكل لاهوائي في كل من الأنسجة النباتية والحيوانية.
قد نلخص مسار pentose phosphate كما يلي:
2 Glucose-6-phosphate + 12 NADP + 6H 2 O → 2 Glyceraldehyde-3 phosphates + 12 NADPH 2 + ATP + 6CO 2 . هذا المسار هو أكثر أهمية كمصدر للسكريات pentose لتخليق acia النووي. كما أن إنتاج NADPH في المسار مهم أيضًا لأنه مطلوب لتخليق الدهون ، والذي يحدث في المقام الأول في الكبد والأنسجة الدهنية مما يؤدي إلى إعادة تأكسد NADPH إلى NADP. وهكذا يوجد نوع من العلاقة التآزرية التي يوفر فيها مسار تحويلة الفوسفات الأحادي السداسي NADPH لتخليق الدهون ، مما يؤدي بدوره إلى تجديد NADP + لتمكين مسار التحويلة للمضي قدما.
المسار الاستقلابي للجلوكوز:
انهيار الجلوكوز في الخلايا ، كما هو موضح في الصيغة:
يتم إجراء C 6 H 12 O 6 + 6O 2 ، -> 6CO 2 + 6H 2 O + Energy (668 سعرات حرارية / مول) على مرحلتين: (أ) في حالة عدم وجود الأكسجين أو مسار التنفس اللاهوائي (يسمى التحلل السكري في الحيوانات و النباتات الأعلى و (ب) المرحلة الهوائية أو دورة كريب التي تتطلب الأكسجين.
أ. التحلل:
وغالبا ما يطلق على الانهيار الخلوي للجلوكوز من خلال سلسلة من الانزيمات حالمة للحمض إلى حمض البيروفيك من خلال العديد من التفاعلات مسار Embden-Meyerhof. حامض بيروفيك إلى حامض اللبنيك: في الظروف العادية ، يتم استقلاب البيروفيك الناتج عن العملية التنفسية اللاهوائية المذكورة أعلاه في العديد من الخلايا والأنسجة من خلال المسار التنفسي الهوائي إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.
ومع ذلك ، في غياب الأكسجين الجزيئي ، كما هو الحال في العضلات الهيكلية ، يتم تحويل البيروفيت إلى حمض اللاكتيك عن طريق تقليل الأكسدة ، حيث يقوم NADH بتقليل حمض البيروفيك إلى حمض اللاكتيك في وجود إنزيم معين ، ديهيدرجاز حمض اللاكتيك.
ومع ذلك ، في العديد من الكائنات الحية الدقيقة والخلايا النباتية (في ظل ظروف محدودة من 2 -supply ، يتم تحويل البيروفات إلى الكحول الإيثيلي وثاني أكسيد الكربون بدلا من حمض اللاكتيك عن طريق ردود الفعل التالية اثنين.
(أ) حمض بيروفيك إلى الأسيتالديهيد:
هذا التفاعل ، الذي يتم تحفيزه بواسطة كربوكسيلاز الإنزيم ، هو في الأساس فصل من ثاني أكسيد الكربون (نزع الكربوكسيل) من حمض البيروفيك لتشكيل أسيتالديهيد.
(ب) الأسيتالديهيد إلى كحول الإيثيل:
ثم يتم تقليل الأسيتالديهايد بواسطة NADH في وجود ديهيدروجينيز إنزيم الكحول إيثيل.
وهكذا ، فإن النتائج العامة للتنفس اللاهوائي في الخلايا الحيوانية مثل العضلات عندما يكون الحد 0 2 هو تقسيم الجلوكوز إلى جزيئين من حمض اللاكتيك مع إطلاق الطاقة.
C 6 H 12 O 6 -> 2CH 3 CHOHCOOH + Energy (36 kcal / mole)
(الجلوكوز) (حمض اللاكتيك)
في الكائنات الحية الدقيقة والخلايا النباتية ، في ظل الظروف اللاهوائية ، يتم استقلاب الجلوكوز لتشكيل 2 مولات من الكحول الإيثيلي وجزيئين من CO 2 مع إطلاق الطاقة.
C 6 H 12 O 6 -> 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + Energy (50 Kcal / mole)
B. مسار التنفس الهوائية:
في ظل الظروف الهوائية في الخلايا الأيضية في الجهاز التنفسي ، يتأكسد حمض البيروفيك من خلال سلسلة من التفاعلات الأنزيمية لإنتاج الطاقة ، C02 و H7 0. ويعرف المسار الأيضي الذي يحدث من خلاله دورة Kreb أو حمض Tricarboxylic ( TCA) دورة أو دورة حمض الستريك.
ملخص رد فعل دورة كريب:
Pyruvic Acid + 4 NAD + FAD + → 3CO 2 + 4NADH 2 + FADH 2 + ATP (GTP)
ADP (GDP) + Pi + 2H Z O
