Intermediær metabolisme af carbohydrat omfatter de følgende reaktioner

Den mellemliggende metabolisme af kulhydrat omfatter følgende reaktioner eller veje:

Det meste af den energi, der kræves for at udføre forskellige aktiviteter ved levende celler, er afledt af kulhydratmetabolisme.

1. Glykogenese

2. Glycogenolyse

3. Glycolyse eller Embden-Meyerhof-vejen

4. Pentosefosfatcyklus

5. Gluconeogenese.

glykogenese:

Omdannelsen af sukker til glykogen kaldes glycogenese. Dette sker i leveren celler ved en række kemiske reaktioner. Glukosen er først phosphoryleret til glucose-6-phosphat (G6P) under påvirkning af et enzymhexokinase. Den energi, der kræves til denne proces, leveres af ATP.

En gang dannes glucose-6-phosphat, det kan håndteres af fire forskellige enzymer, det vil sige, at der er fire veje til dets metabolisme;

(i) at fylde forsyningen af glucose i blodet

(ii) at opbygge leverglycogen som et lagerhus til blod- og muskelcelleglucose,

(iii) at tilvejebringe mellemprodukter til syntesen af proteiner, fedtstoffer og nukleinsyrer, og

iv) at tilvejebringe energi

Til opbygning af leverglycogen bliver glucose-6-phosphat (G6P) først omdannet til glucose-1-phosphat (G1P), og denne reaktion katalyseres af et enzym, phosphoglucomutase. Derefter omdanner enzymet phosphorylase mange glucose-1-phosphatmolekyler til glycogen og phosphorsyre. Disse reaktionsserier er vist nedenfor:

glycogenolyse:

Når blodglukoseniveauet sænkes, omdannes glycogen til glucose. I denne proces er reaktionerne af glycogenese omvendt. Glycogenet omdannes først, i nærværelse af H3PO4 og phosphorylase, til glucose-1-phosphat (GIP), der omdannes til fosfatoglucomutase omgående til glucose-6-phosphat. Derefter hydrolyseres glucose-6-phosphat til glucose og phosphorsyre af leveren phosphatase.

glukoneogenese:

Dannelsen af glucose eller glycogen fra ikke-kulhydratkilder hedder gluconeogenese. Ca. 90% af processen sker i leveren og de resterende i nyrerne. De vigtigste stoffer til gluconeogenese er glukogene aminosyrer, lactat og glycerol.

Langsigtede behov for glucose under sult er opfyldt ved at kalde på andre kilder, såsom glukogene aminosyrer, herunder alanin, cystein, glycin og serin. De nedbrydes ved transaminering til pyrodruesyre, som enten kan oxideres gennem Krebs cyklus eller transformeres til lagret glykogen.

Imidlertid kan pyruvsyre og mælkesyre dannet i musklen og passeret til leveren også tjene som kilden til kulhydrat. Glukoneogeneseprocessen afhænger af enzymet fructose 1, 6 diphosphat, der er til stede i leveren.

Pentosephosphatvej:

Det kaldes også Hexose Monophosphate Shunt eller "Warburg-Dickens-Lipmann-banen". Denne vej er kendt som "hexose monophosphate shunt", fordi glucose-6-phosphat, der metaboliseres hovedsageligt af glycolytisk vej, kan omdirigeres eller shuntes til andre metaboliske reaktioner.

I leveren kan denne vej udgøre så meget som 60 procent af den samlede kulhydratoxidation. På denne måde metaboliseres glucose anaerobt i både plante- og dyrevæv.

Vi kan opsummere pentosephosphatvejen som følger:

2 Glucose-6-phosphat + 12 NADP + 6H20 → 2 Glyceraldehyd-3-phosphater + 12 NADPH2 + ATP + 6CO2. Denne vej er vigtigere som en kilde til pentosukker til nukleinsacia-syntesen. Produktionen af NADPH i vejen er også signifikant, fordi den er nødvendig til syntese af fedt, som primært forekommer i leveren og fedtvævet, hvilket medfører omoxidering af NADPH til NADP. Der eksisterer således en type synergistisk forhold, hvori hexosemonophosphat-shunt-vejen tilvejebringer NADPH til lipidsyntese, som igen regenererer NADP ^+, hvilket gør det muligt for shunt-banen at fortsætte.

Metabolisk vej af glukose:

Fordelingen af glucose i cellerne, vist ved formlen:

C6H12O6 + 6O2, -> 6CO2 + 6H20 + Energi (668 kilokalorier / mol) foregår i to faser: (a) i fravær af ilt eller anaerob respiratorisk vej (kaldet glycolyse i dyr og højere planter og (b) aerob stadium eller Krebs cyklus, der kræver ilt.

A. Glykolyse:

Den cellulære nedbrydning af glukose gennem en række glycolytiske enzymer til pyruvsyre gennem flere reaktioner kaldes ofte Embden-Meyerhof-vejen. Pyruvinsyre til melkesyre: Under normale omstændigheder vil pyruvat dannet ved den ovennævnte anaerobe åndedrætsproces i mange celler og væv metaboliseres yderligere ved hjælp af den aerobe respiratoriske vej til kuldioxid og vand.

Imidlertid omdannes pyruvat i fravær af molekylært oxygen som i skeletsmusklerne til mælkesyre ved en oxidationsreduktion, hvor NADH reducerer pyruvinsyre til mælkesyre i nærvær af det specifikke enzym, mælkesyre-dehydrogenase.

Imidlertid omdannes pyruvat i mange mikroorganismer og planteceller (under betingelser med en begrænset O2-tilførsel til ethylalkohol og CO2 i stedet for mælkesyre ved hjælp af følgende to reaktioner.

(a) Pyruvinsyre til acetaldehyd:

Denne reaktion, som katalyseres af enzymet carboxylase, er i det væsentlige en opdeling af en carbondioxid (decarboxylering) fra pyruvsyre til dannelse af acetaldehyd.

(b) acetaldehyd til ethylalkohol:

Acetaldehyd reduceres derefter med NADH i nærværelse af enzymetalkohol dehydrogenasen til ethylaclohol.

Således er de samlede resultater af anaerob respiration i dyrcellerne, såsom muskler, når 0 er begrænsende, splittelsen af glucose i to molekyler mælkesyre med frigivelse af energi.

C6H12O6 -> 2CH3CHOHCOOH + Energi (36 kcal / mol)

(Glukose) (melkesyre)

I mikroorganismer og planteceller metaboliseres glucose under anaerobe betingelser for at danne 2 mol ethylalkohol og 2 molekyler CO ₂ med frigivelse af energi.

C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2C02 + Energi (50 Kcal / mol)

B. Aerob vejret:

Under aerobe forhold i cellerne respiratorisk metabolisme oxideres pyrodruesyren gennem en række enzymatiske reaktioner for at give energi, C02 og H7 0. Den metaboliske vej, hvorved dette finder sted, er kendt som Krebs cyklus eller tricarboxylsyren ( TCA) cyklus eller citronsyre cyklus.

Sammendrag af Krebs cyklereaktion:

Pyruvinsyre + 4 NAD + FAD + → 3CO2 + 4NADH2 + FADH2 + ATP (GTP)

ADP (GDP) + Pi + 2HZO