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 GA3P = گلیسر آلدئید ٣ فسفات
DHAP = 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 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 یک گلوکز 38 ATP تولید می کند .
مسیر گلی اگزالات :
- قبلی
- بعدی >>