مطالب علمی_آموزشی متابولیسم کربوهیدرات در بیوشیمی

[BARAN_KH_Z]

افزایش گلوکز خون، ترشح هورمون انسولین را تحریک می‌کند. اتصال این هورمون به گیرنده تیروزین کیناز در غشای سلول با فعال شدن فسفوپروتئین فسفاتازها همراه است. فسفاتازها با جدا کردن گروه فسفات از آنزیم گلیکوژن سنتتاز این آنزیم را فعال و با جدا کردن فسفات از گلیکوژن فسفوریلاز و فسفوریلاز کیناز A این آنزیم‌ها را مهار می‌کنند. در نتیجه سنتز گلیکوژن افزایش می‌یابد

 

[BARAN_KH_Z]

تنظیم گلیکولیز
هگزوکیناز، فسفوفروکتوکیناز و پیرووات کیناز آنزیم‌های تنظیم‌کننده گلیکولیز هستند. اتصال گلوکز به جایگاه تنظیمی هگزوکیناز سبب فعال شدن و اتصال گلوکز ۶-فسفات به این جایگاه سبب مهار آنزیم می‌شود. اتصال ATP و سیترات به جایگاه تنظیمی فسفوفروکتوکیناز I، این آنزیم را مهار و اتصال ADP و فروکتوز ۲،۶-بیس‌فسفات به این جایگاه آنزیم را فعال می‌کند. افزایش ATP، استیل کوآ، بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب، آنزیم پیرووات کیناز را مهار و افزایش فروکتوز ۱،۶ بیس فسفات این آنزیم را فعال می‌کند.

اتصال انسولین به گیرنده سلولی بیان ژن آنزیم هگزوکیناز و پیرووات کیناز در سلول را افزایش داده و هورمون گلوکاگون فعالیت این دو آنزیم را مهار می‌کند. انسولین و گلوکاگون با تنظیم غلظت فروکتوز ۲،۶-بیس فسفات به طور غیر مستقیم فعالیت آنزیم فسفوفروکتوکیناز I را کنترل می‌کند. انسولین با فعال کردن آنزیم فسفوفروکتوکیناز II غلظت فروکتوز ۲،۶-بیس فسفات در سلول را افزایش و گلوکاگون با فعال کردن آنزیم فروکتوز ۲،۶ بیس فسفاتاز غظت این متابولیت را کاهش می‌دهد.

تنظیم گلوکونئوژنز
فسفوانول پیرووات کربوکسی کیناز، پیرووات کربوکسیلاز و فروکتوز ۱،۶-بیس فسفاتاز سه آنزیم کلیدی گلوکونئوژنز هستند. اتصال ADP و استیل کوآ به جایگاه تنظیمی پیرووات کربوکسیلاز با فعال شدن آنزیم و افزایش گلیکونئوژنز همراه است. اتصال فروکتوز ۲،۶ بیس فسفات به جایگاه تنظیمی آنزیم فروکتوز ۱،۶ بیس‌فسفاتاز، آنزیم را مهار کرده و گلونئوژنز را کاهش می‌دهد.

کورتیزول بیان ژن و سنتز آنزیم‌های فسفوانول پیرووات کربوکسی کیناز، پیرووات کربوکسیلاز و فروکتوز ۱،۶ بیس فسفاتاز، و گلوکاکون بیان آنزیم‌های فسفوانول پیرووات کربوکسی کیناز و پیرووات کربوکسیلاز را افزایش می‌دهد. در نتیجه ترشح این دو هورمون با افزایش گلوکونئوژنز همراه است. هورمون‌های اپی‌نفرین، نوراپی‌نفرین و گلوکاگون با تنظیم آنزیم‌های فسفوفروکتوکیناز I و فروکتوز ۲،۶ بیس‌فسفاتاز، فعالیت فروکتوز ۱،۶ بیس‌فسفاتاز و گلوکونئوژنز را کنترل می‌کنند. این هورمون‌ها فسفوفروکتوکیناز II را مهار و فروکتوز ۲،۶ بیس فسفاتاز را فعال می‌کند. در نتیجه فسفوفروکتوکیناز ۲،۶ بیس فسفات کاهش یافته و فروکتوز ۱،۶ بیس فسفاتاز فعال می‌شود.

متابولیسم سایر کربوهیدرات ها
گالاکتوز، مانوز و فروکتوز مونوساکاریدهای دیگری هستند که از گوارش کربوهیدرات‌های رژیم غذایی تشکیل شده و وارد مسیرهای مختلف متابولیسم کربوهیدرات می‌شوند. گالاگتوز به شکل مونوساکارید یا دی‌ساکارید لاکتوز وارد دستگاه گوارش می‌شود. آنزیم‌های لوله گوارش لاکتوز را به گلوکز و گالاکتوز هیدرولیز می‌کنند. گالاکتوز پس از جذب در روده به کبد منتقل و در یک مسیر چهارمرحله‌ای به گلوکز تبدیل می‌شود. در مرحله اول آنزیم گالاکتوکیناز با استفاده از فسفات ATP، گالاکتوز را به گالاکتوز ۱-فسفات تبدیل می‌کند. در مرحله بعد آنزیم گالاکتوز ۱-فسفات یوریدیل ترانسفراز، گروه یوریدیل UDP-گلوکز را به گالاکتوز ۱-فسفات منتقل می‌کند. در این واکنش آنزیمی، گالاکتوز ۱-فسفات به UDP-گالاکتوز و UDP-گلوکز به گلوکز ۱-فسفات تبدیل می‌شود. در مرحله بعد UDP-گالاکتوز به‌وسیله آنزیم UDP-گالاکتوز-۴-اپیمراز به UDP-گلوکز و گلوکز ۱-فسفات به‌وسیله آنزیم موتاز به گلوکز ۶-فسفات تبدیل می‌شود. در پایان این مسیر UDP-گلوکز وارد گلیکوژنز و گلوکز ۶-فسفات وارد گلیکولیز خواهد شد.

 

[BARAN_KH_Z]

مانوز از گوارش پلی‌ساکاریدها و گلیکوپروتئین‌ها وارد جریان خون می‌شود. این مونوساکارید در سلول‌های کبدی به‌وسیله آنزیم هگزوکیناز به مانوز ۶-فسفات تبدیل می‌شود. آنزیم فسفومانوز ایزومراز، مانوز ۶-فسفات را به فروکتوز ۶-فسفات تغییر می‌دهد و فروکتوز ۶-فسفات وارد مسیر گلیکولیز می‌شود. فروکتوز قند اصلی میوه‌ها است. این کربوهیدرات در سلول‌ها ابتدا به‌وسیله هگزوکیناز به فروکتوز ۱-فسفات فسفوریله می‌شود. در مرحله بعدی آنزیم آلدولاز B، فروکتوز ۱-فسفات را به دی‌هیدروکسی استون فسفات و گلیسرآلدهید تجزیه خواهد شد. دی‌هیدروکسی استون فسفات بدون تغییر و گلیسرآلدهید پس از فسفوریله شدن، به شکل گلیسرآلدهید ۳-فسفات وارد مسیر گلیکولیز می‌شود. گلسیرآلدهید و دی‌هیدروکسی استون فسفات تولید شده در این مسیر علاوه بر تامین انرژی در سنتز تری‌گلیسرید و گلیکوژنز شرکت می‌کنند