Karbohydratmetabolisme



All kunnskapen som mennesket har samlet i århundrer om Karbohydratmetabolisme er nå tilgjengelig på internett, og vi har samlet og bestilt den for deg på en mest mulig tilgjengelig måte. Vi vil at du skal kunne få tilgang til alt relatert til Karbohydratmetabolisme som du vil vite raskt og effektivt; at opplevelsen din er hyggelig og at du føler at du virkelig har funnet informasjonen om Karbohydratmetabolisme som du lette etter.

For å nå våre mål har vi gjort en innsats for ikke bare å få den mest oppdaterte, forståelige og sannferdige informasjonen om Karbohydratmetabolisme, men vi har også passet på at utformingen, lesbarheten, lastehastigheten og brukervennligheten til siden være så hyggelig som mulig, slik at du på denne måten kan fokusere på det essensielle, kjenne til all data og informasjon som er tilgjengelig om Karbohydratmetabolisme, uten å måtte bekymre deg for noe annet, vi har allerede tatt hånd om det for deg. Vi håper vi har oppnådd vårt formål og at du har funnet informasjonen du ønsket om Karbohydratmetabolisme. Så vi ønsker deg velkommen og oppfordrer deg til å fortsette å nyte opplevelsen av å bruke scientiano.com.

Karbohydratmetabolisme er hele de biokjemiske prosessene som er ansvarlige for metabolsk dannelse , nedbrytning og interkonvertering av karbohydrater i levende organismer .

Karbohydrater er sentrale for mange viktige metabolske veier . Planter syntetiserer karbohydrater fra karbondioksid og vann gjennom fotosyntese , slik at de kan lagre energi absorbert fra sollys internt. Når dyr og sopp konsumerer planter, bruker de cellulær respirasjon for å bryte ned disse lagrede karbohydrater for å gjøre energi tilgjengelig for cellene. Både dyr og planter lagrer frigjort energi midlertidig i form av høyenergimolekyler, for eksempel ATP , for bruk i forskjellige cellulære prosesser.

Mennesker kan konsumere en rekke karbohydrater, fordøyelsen bryter ned komplekse karbohydrater til noen få enkle monomerer ( monosakkarider ) for metabolisme: glukose , fruktose , mannose og galaktose . Glukose distribueres til celler i vevet, hvor det brytes ned eller lagres som glykogen . Ved aerob respirasjon metaboliseres glukose og oksygen for å frigjøre energi, med karbondioksid og vann som sluttprodukter. Det meste av fruktose og galaktose reiser til leveren , hvor de kan omdannes til glukose og fett.

Noen enkle karbohydrater har sine egne enzymatiske oksidasjonsveier , det samme gjør bare noen få av de mer komplekse karbohydratene. Den disakkarid laktose , for eksempel, krever enzymet laktase for å bli brutt i dets monosakkarid komponenter, glukose og galaktose.

Metabolske veier

Glykolyse

Glykolyse er prosessen med å bryte ned et glukosemolekyl i to pyruvatmolekyler , mens energi lagres under denne prosessen som ATP og NADH . Nesten alle organismer som bryter ned glukose bruker glykolyse. Glukoseregulering og produktbruk er hovedkategoriene der disse veiene er forskjellige mellom organismer. I noen vev og organismer er glykolyse den eneste metoden for energiproduksjon. Denne veien er felles for både anaerob og aerob respirasjon.

Glykolyse består av ti trinn, delt inn i to faser. I den første fasen krever det nedbrytning av to ATP -molekyler. I løpet av den andre fasen overføres kjemisk energi fra mellomproduktene til ATP og NADH. Nedbrytningen av ett molekyl glukose resulterer i to molekyler pyruvat, som kan oksideres ytterligere for å få tilgang til mer energi i senere prosesser.

Glykolyse kan reguleres på forskjellige trinn i prosessen gjennom tilbakemeldingsregulering. Trinnet som er mest regulert er det tredje trinnet. Denne forskriften skal sikre at kroppen ikke overproduserer pyruvatmolekyler. Forordningen tillater også lagring av glukosemolekyler i fettsyrer. Det er forskjellige enzymer som brukes gjennom glykolyse. Enzymene oppregulerer , nedregulerer og tilbakemeldinger regulerer prosessen.

Glukoneogenese

Glukoneogenese (GNG) er en metabolsk vei som resulterer i dannelse av glukose fra visse ikke-karbohydrat karbonsubstrater. Det er en allestedsnærværende prosess som finnes i planter, dyr, sopp, bakterier og andre mikroorganismer. [1] Hos virveldyr skjer glukoneogenese hovedsakelig i leveren og i mindre grad i nyrens cortex. Det er en av to hovedmekanismer - den andre er nedbrytning av glykogen (glykogenolyse) - brukt av mennesker og mange andre dyr for å opprettholde blodsukkernivået, og unngå lave nivåer (hypoglykemi). [2] Hos drøvtyggere, fordi diettkarbohydrater har en tendens til å bli metabolisert av vumeorganismer, skjer glukoneogenese uavhengig av faste, lavt karbohydratkost, mosjon, etc. [3] Hos mange andre dyr skjer prosessen i perioder med faste, sult, lavt karbohydratkost eller intens trening.

Hos mennesker kan substrater for glukoneogenese komme fra alle ikke-karbohydratkilder som kan omdannes til pyruvat eller mellomprodukter av glykolyse (se figur). For nedbrytning av proteiner inkluderer disse substratene glukogene aminosyrer (men ikke ketogene aminosyrer); fra nedbrytning av lipider (for eksempel triglyserider) inkluderer de glyserol, fettsyrer med ulik kjede (selv om det ikke er fettsyrer med jevne kjeder, se nedenfor); og fra andre deler av metabolismen inkluderer de laktat fra Cori -syklusen. Under betingelser med langvarig faste kan aceton avledet fra ketonlegemer også tjene som et substrat, og gir en vei fra fettsyrer til glukose. [4] Selv om mest glukoneogenese forekommer i leveren, øker det relative bidraget av glukoneogenese fra nyrene ved diabetes og langvarig faste. [5]

Glukoneogenesebanen er svært endergonisk til den er koblet til hydrolysen av ATP eller GTP, noe som effektivt gjør prosessen eksergonisk. For eksempel krever veien som går fra pyruvat til glukose-6-fosfat 4 molekyler ATP og 2 molekyler GTP for å gå spontant. Disse ATPene tilføres fra fettsyrekatabolisme via beta -oksidasjon. [6]

Glykogenolyse

Glykogenolyse refererer til nedbrytning av glykogen. I leveren, musklene og nyrene skjer denne prosessen for å gi glukose når det er nødvendig. Et enkelt glukosemolekyl spaltes fra en gren av glykogen, og transformeres til glukose-1-fosfat under denne prosessen. Dette molekylet kan deretter omdannes til glukose-6-fosfat , et mellomprodukt i glykolyseveien.

Glukose-6-fosfat kan deretter utvikle seg gjennom glykolyse. Glykolyse krever bare inngang av ett molekyl ATP når glukosen stammer fra glykogen. Alternativt kan glukose-6-fosfat omdannes tilbake til glukose i leveren og nyrene, slik at det kan øke blodsukkernivået om nødvendig.

Glukagon i leveren stimulerer glykogenolyse når blodsukkeret senkes, kjent som hypoglykemi. Glykogenet i leveren kan fungere som en backup -kilde til glukose mellom måltidene. Lever glykogen fungerer hovedsakelig på sentralnervesystemet. Adrenalin stimulerer nedbrytningen av glykogen i skjelettmuskelen under trening. I musklene sikrer glykogen en raskt tilgjengelig energikilde for bevegelse.

Glykogenese

Glykogenese refererer til prosessen med å syntetisere glykogen. Hos mennesker kan glukose omdannes til glykogen via denne prosessen. Glykogen er en svært forgrenet struktur, som består av kjerneproteinet Glykogenin , omgitt av grener av glukoseenheter, knyttet sammen. Forgreningen av glykogen øker løseligheten, og gjør at et større antall glukosemolekyler kan være tilgjengelig for nedbrytning samtidig. Glykogenese forekommer først og fremst i leveren, skjelettmuskulaturen og nyrene. Glykogenesebanen bruker energi, som de fleste syntetiske veier, fordi en ATP og en UTP forbrukes for hvert molekyl av glukose som blir introdusert.

Pentosefosfatvei

Den pentose fosfat-sporet er en alternativ metode for oksidering av glykose. Det forekommer i leveren , fettvevet , binyrebarken , testiklene , brystkjertlene , fagocytter og røde blodlegemer . Den produserer produkter som brukes i andre celleprosesser, samtidig som NADP reduseres til NADPH. Denne veien reguleres gjennom endringer i aktiviteten til glukose-6-fosfatdehydrogenase.

Fruktosemetabolisme

Fruktose må gjennomgå visse ekstra trinn for å komme inn i glykolyseveien. Enzymer i visse vev kan legge til en fosfatgruppe til fruktose. Denne fosforyleringen skaper fruktose-6-fosfat, et mellomprodukt i glykolyseveien som kan brytes ned direkte i disse vevene. Denne veien forekommer i muskler, fettvev og nyre. I leveren produserer enzymer fruktose-1-fosfat, som kommer inn i glykolyseveien og senere spaltes i glyseraldehyd og dihydroksyacetonfosfat.

Galaktosemetabolisme

Laktose, eller melkesukker, består av ett molekyl glukose og ett molekyl galaktose. Etter separasjon fra glukose, beveger galaktose seg til leveren for å konvertere til glukose. Galaktokinase bruker ett molekyl av ATP til å fosforylere galaktose. Den fosforylerte galaktosen omdannes deretter til glukose-1-fosfat, og deretter til slutt glukose-6-fosfat, som kan brytes ned i glykolyse.

Energiproduksjon

Mange trinn i karbohydratmetabolismen gir cellene tilgang til energi og lagrer den mer forbigående i ATP . Kofaktorene NAD + og FAD reduseres noen ganger under denne prosessen for å danne NADH og FADH 2 , som driver opprettelsen av ATP i andre prosesser. Et molekyl av NADH kan produsere 1,52,5 molekyler ATP, mens et molekyl av FADH 2 gir 1,5 molekyler ATP.

Energi produsert under metabolismen av ett glukosemolekyl
Pathway ATP -inngang ATP -utgang Netto ATP NADH -utgang FADH 2 -utgang ATP endelig utbytte
Glykolyse (aerob) 2 4 2 2 0 5-7
Sitronsyresyklus 0 2 2 8 2 17-25

Vanligvis er den totale nedbrytningen av ett molekyl glukose ved aerob respirasjon (dvs. involverer både glykolyse og sitronsyresyklusen ) vanligvis omtrent 3032 molekyler ATP. Oksidasjon av ett gram karbohydrat gir omtrent 4 kcal energi .

Hormonell regulering

Glukoregulering er vedlikehold av jevne nivåer av glukose i kroppen.

Hormoner frigjort fra bukspyttkjertelen regulerer den generelle metabolismen av glukose. Insulin og glukagon er de primære hormonene som er involvert i å opprettholde et jevnt nivå av glukose i blodet, og frigjøringen av hver kontrolleres av mengden næringsstoffer som for tiden er tilgjengelig. Mengden insulin som frigjøres i blodet og sensitiviteten til cellene for insulin bestemmer begge mengden glukose som cellene bryter ned. Økte nivåer av glukagon aktiverer enzymer som katalyserer glykogenolyse, og hemmer enzymer som katalyserer glykogenese. Motsatt blir glykogenese forbedret og glykogenolyse hemmet når det er høye nivåer av insulin i blodet.

Nivået på sirkulasjonsglukose (uformelt kjent som "blodsukker"), samt påvisning av næringsstoffer i tolvfingertarmen er den viktigste faktoren som bestemmer mengden glukagon eller insulin som produseres. Frigjøringen av glukagon utløses av lave nivåer av blodsukker, mens høye nivåer av blodsukker stimulerer celler til å produsere insulin. Fordi nivået av sirkulasjonsglukose i stor grad bestemmes av inntak av diettkarbohydrater, kontrollerer dietten viktige aspekter ved metabolismen via insulin. Hos mennesker dannes insulin av betaceller i bukspyttkjertelen , fett lagres i fettvevsceller , og glykogen lagres og frigjøres etter behov av leverceller. Uavhengig av insulinnivå, frigjøres ingen glukose til blodet fra indre glykogenlagre fra muskelceller.

Karbohydrater som lagring

Karbohydrater lagres vanligvis som lange polymerer av glukosemolekyler med glykosidbindinger for strukturell støtte (f.eks. Kitin , cellulose ) eller for energilagring (f.eks. Glykogen , stivelse ). Den sterke affiniteten til de fleste karbohydrater for vann gjør imidlertid lagring av store mengder karbohydrater ineffektiv på grunn av den store molekylvekten til det solvaterte vann-karbohydratkomplekset. I de fleste organismer kataboliseres overflødige karbohydrater regelmessig for å danne acetyl-CoA , som er et fôrlager for fettsyresyntesebanen ; fettsyrer , triglyserider og andre lipider brukes ofte til langsiktig energilagring. Lipids hydrofobe karakter gjør dem til en mye mer kompakt form for energilagring enn hydrofile karbohydrater. Glukoneogenese gjør at glukose kan syntetiseres fra forskjellige kilder, inkludert lipider.

Hos noen dyr (for eksempel termitter ) og noen mikroorganismer (for eksempel protister og bakterier ) kan cellulose demonteres under fordøyelsen og absorberes som glukose.

Menneskelige sykdommer

Referanser

  1. ^ a b c d e f g h Maughan, Ron (2009). "Karbohydratmetabolisme". Kirurgi (Oxford) . 27 (1): 610. doi : 10.1016/j.mpsur.2008.12.002 .
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t Nelson, David Lee (2013). Lehninger prinsipper for biokjemi . Cox, Michael M., Lehninger, Albert L. (6. utg.). New York: WH Freeman and Company. ISBN 978-1429234146. OCLC  824794893 .
  3. ^ a b c Sanders, LM (2016). "Karbohydrat: Fordøyelse, absorpsjon og metabolisme". Encyclopedia of Food and Health . s. 643650. doi : 10.1016/b978-0-12-384947-2.00114-8 . ISBN 9780123849533.
  4. ^ a b c d Hall, John E. (2015). Guyton og Hall Textbook of Medical Physiology E-Book (13 utg.). Elsevier helsevitenskap. ISBN 978-0323389303.
  5. ^ Hansen, R. Gaurth; Gitzelmann, Richard (1975-06-01). Fysiologiske effekter av matkarbohydrater . ACS Symposium Series. 15 . American Chemical Society. s.  100122 . doi : 10.1021/bk-1975-0015.ch006 . ISBN 978-0841202467.
  6. ^ "Regulering av mobil respirasjon (artikkel)." Khan Academy. www.khanacademy.org, https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/regulation-of-cellular-respiration .
  7. ^ a b c d e f g h i j k l m n Dashty, Monireh (2013). "En rask titt på biokjemi: karbohydratmetabolisme". Klinisk biokjemi . 46 (15): 133952. doi : 10.1016/j.clinbiochem.2013.04.027 . PMID  23680095 .
  8. ^ Gropper, Sareen S .; Smith, Jack L .; Carr, Timothy P. (2016-10-05). Avansert ernæring og menneskelig metabolisme . Cengage læring. ISBN 978-1-337-51421-7.
  9. ^ a b Ramos-Martinez, Juan Ignacio (2017-01-15). "Reguleringen av pentosefosfatveien: Husk Krebs". Arkiver for biokjemi og biofysikk . 614 : 5052. doi : 10.1016/j.abb.2016.12.012 . ISSN  0003-9861 . PMID  28041936 .
  10. ^ a b c d Ahern, Kevin; Rajagopal, Indira; Tan, Taralyn (2017). Biokjemi gratis for alle . Oregon State University.
  11. ^ a b Energetikk for cellulær respirasjon (glukosemetabolisme) .
  12. ^ a b Lebovitz, Harold E. (2016). "Hyperglykemi sekundær til ikke -diabetiske tilstander og terapier". Endokrinologi: Voksen og barn . s. 73751. doi : 10.1016/b978-0-323-18907-1.00042-1 . ISBN 9780323189071.
  13. ^ Brockman, RP (mars 1978). "Roller av glukagon og insulin i reguleringen av metabolisme hos drøvtyggere. En gjennomgang" . The Canadian Veterinary Journal . 19 (3): 5562. ISSN  0008-5286 . PMC  1789349 . PMID  647618 .
  14. ^ G Cooper, The Cell , American Society of Microbiology, s. 72
  15. ^ Watanabe, Hirofumi; Hiroaki Noda; Gaku Tokuda; Nathan Lo (23. juli 1998). "Et cellulasegen av termittopprinnelse". Natur . 394 (6691): 33031. doi : 10.1038/28527 . PMID  9690469 . S2CID  4384555 .
  16. ^ Coleman, Geoffrey (8. februar 1978). "Metabolismen av cellulose, glukose og stivelse av Rumen Ciliate Protozoon Eudiplodinium Magii" . Journal of General Microbiology . 107 (2): 35966. doi : 10.1099/00221287-107-2-359 .

Eksterne linker

Opiniones de nuestros usuarios

Bent Sund

Veldig interessant dette innlegget om Karbohydratmetabolisme.

Fredrik Stene

I dette innlegget om Karbohydratmetabolisme har jeg lært ting jeg ikke visste, så jeg kan legge meg nå.

Knut Syversen

Endelig en artikkel om Karbohydratmetabolisme som er gjort lett å lese.