Zwischenstoffwechsel von Kohlenhydraten umfasst die folgenden Reaktionen
Der intermediäre Stoffwechsel von Kohlenhydraten umfasst die folgenden Reaktionen oder Pfade:
Die meiste Energie, die für die Durchführung verschiedener Aktivitäten lebender Zellen erforderlich ist, stammt aus dem Kohlenhydratstoffwechsel.
1. Glykogenese
2. Glykogenolyse
3. Glykolyse oder Embden-Meyerhof-Weg
4. Pentose-Phosphat-Zyklus
5. Gluconeogenese.
Glykogenese:
Die Umwandlung von Zucker in Glykogen wird Glykogenese genannt. Dies geschieht in den Leberzellen durch eine Reihe chemischer Reaktionen. Die Glucose wird zunächst unter dem Einfluss eines Enzyms Hexokinase zu Glucose-6-phosphat (G6P) phosphoryliert. Die für diesen Prozess benötigte Energie wird von ATP geliefert.
Sobald sich Glucose-6-phosphat gebildet hat, kann es von vier verschiedenen Enzymen beeinflusst werden, d. H. Es gibt vier Stoffwechselwege;
(i) um die Zufuhr von Glukose im Blut aufzufüllen,
(ii) Aufbau von Leberglykogen als Lager für Blut- und Muskelzellglukose,
(iii) Bereitstellung von Zwischenprodukten für die Synthese von Proteinen, Fetten und Nukleinsäuren und
(iv) um Energie bereitzustellen.
Zum Aufbau von Leberglykogen wird das Glucose-6-phosphat (G6P) zuerst in Glucose-1-phosphat (G1P) umgewandelt und diese Reaktion wird durch ein Enzym, die Phosphoglucomutase, katalysiert. Dann wandelt das Enzym Phosphorylase viele Glucose-L-Phosphat-Moleküle in Glykogen und Phosphorsäure um. Diese Reaktionsreihe ist unten gezeigt:
Glykogenolyse:
Wenn der Blutzuckerspiegel abgesenkt wird, wird Glykogen wieder in Glukose umgewandelt. In diesem Prozess sind die Reaktionen der Glykogenese umgekehrt. Das Glykogen wird zuerst in Gegenwart von H 3 P0 4 und Phosphorylase in Glucose-1-phosphat (GIP) umgewandelt, das sofort durch Phosphoglucomutase in Glucose-6-phosphat (G6P) umgewandelt wird. Dann wird Glucose-6-phosphat durch die Leberphosphatase zu Glucose und Phosphorsäure hydrolysiert.
Glukoneogenese:
Die Bildung von Glukose oder Glykogen aus Nicht-Kohlenhydratquellen wird als Glukoneogenese bezeichnet. Etwa 90% des Prozesses tritt in der Leber und der Rest in den Nieren auf. Die wichtigsten Substanzen für die Gluconeogenese sind glucogene Aminosäuren, Lactat und Glycerol.
Längerfristig wird der Bedarf an Glukose während der Hungersnot erfüllt, indem auf andere Quellen wie glucogene Aminosäuren wie Alanin, Cystein, Glycin und Serin zurückgegriffen wird. Sie werden durch Transaminierung zu Brenztraubensäure abgebaut, die entweder durch den Kreb-Zyklus oxidiert oder in gespeichertes Glykogen umgewandelt werden kann.
Pyruvinsäure und Milchsäure, die im Muskel gebildet und an die Leber abgegeben werden, können jedoch auch als Kohlenhydratquelle dienen. Der Prozess der Gluconeogenese hängt von dem in der Leber vorhandenen Enzym Fructose 1, 6-Diphosphat ab.
Pentose-Phosphat-Weg:
Es wird auch als Hexose-Monophosphat-Shunt oder „Warburg-Dickens-Lipmann-Weg“ bezeichnet. Dieser Weg wird als "Hexose-Monophosphat-Shunt" bezeichnet, da Glucose-6-phosphat, das hauptsächlich durch den Glykolyse-Stoffwechselweg metabolisiert wird, in andere Stoffwechselreaktionen umgeleitet oder umgeleitet werden kann.
In der Leber kann dieser Weg bis zu 60% der gesamten Kohlenhydratoxidation ausmachen. Auf diesem Weg wird Glucose anaerob in pflanzlichen und tierischen Geweben abgebaut.
Wir können den Pentosephosphatweg wie folgt zusammenfassen:
2 Glucose-6-phosphat + 12 NADP + 6H 2 O → 2 Glyceraldehyd-3-phosphate + 12 NADPH 2 + ATP + 6CO 2 . Dieser Weg ist wichtiger als Quelle von Pentose-Zuckern für die Nukleinsäure-Synthese. Die Produktion von NADPH auf dem Weg ist ebenfalls bedeutsam, da es für die Synthese von Fett benötigt wird, das hauptsächlich in der Leber und im Fettgewebe auftritt und die Reoxidation des NADPH zu NADP bewirkt. Somit besteht eine Art synergistischer Beziehung, bei der der Hexosemonophosphat-Shunt-Weg NADPH für die Lipidsynthese liefert, die wiederum NADP + regeneriert, wodurch der Shunt-Weg fortschreiten kann.
Stoffwechselweg von Glukose:
Der Abbau von Glukose in den Zellen, dargestellt durch die Formel:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2, -> 6CO 2 + 6H 2 O + Energy (668 Kilokalorien / Mol) erfolgt in zwei Stufen: (a) in Abwesenheit von Sauerstoff oder anaeroben Atemwegen (im Tier Glykolyse genannt) höhere Pflanzen und (b) aerobes Stadium oder Kreb-Zyklus, der Sauerstoff benötigt.
A. Glykolyse:
Der zelluläre Abbau von Glukose durch eine Reihe von glykolytischen Enzymen zu Brenztraubensäure durch mehrere Reaktionen wird oft als Embden-Meyerhof-Weg bezeichnet. Pyruvinsäure zu Milchsäure: Unter normalen Umständen würde Pyruvat, das durch den obigen anaeroben Atmungsprozess in vielen Zellen und Geweben gebildet wurde, über den aeroben Atmungsweg zu Kohlendioxid und Wasser weiter metabolisiert.
In Abwesenheit von molekularem Sauerstoff wird jedoch Pyruvat wie in den Skelettmuskeln durch Oxidations-Reduktion in Milchsäure umgewandelt, wobei NADH in Gegenwart des spezifischen Enzyms Milchsäuredehydrogenase Pyruvinsäure zu Milchsäure reduziert.
In vielen Mikroorganismen und Pflanzenzellen (unter Bedingungen einer eingeschränkten O 2 -Versorgung wird Pyruvat jedoch mittels der folgenden zwei Reaktionen anstelle von Milchsäure in Ethylalkohol und CO 2 umgewandelt.
(a) Brenztraubensäure zu Acetaldehyd:
Diese Reaktion, die durch das Enzym Carboxylase katalysiert wird, ist im Wesentlichen eine Abspaltung eines Kohlendioxids (Decarboxylierung) von Brenztraubensäure unter Bildung von Acetaldehyd.
(b) Acetaldehyd bis Ethylalkohol:
Acetaldehyd wird dann durch NADH in Gegenwart des Enzyms Alkoholdehydrogenase zu Ethylalkohol reduziert.
Somit ist das Gesamtergebnis der anaeroben Atmung in tierischen Zellen wie Muskeln, wenn O 2 einschränkt, die Aufspaltung von Glucose in zwei Moleküle Milchsäure unter Freisetzung von Energie.
C 6 H 12 O 6 -> 2CH 3 CHOHCOOH + Energie (36 kcal / Mol)
(Glukose) (Milchsäure)
In Mikroorganismen und Pflanzenzellen wird Glucose unter anaeroben Bedingungen unter Freisetzung von Energie zu 2 Mol Ethylalkohol und 2 Molekülen CO 2 metabolisiert.
C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + Energie (50 kcal / Mol)
B. Aerober Atemweg:
Unter aeroben Bedingungen im Atmungsmetabolismus der Zellen wird die Brenztraubensäure durch eine Reihe enzymatischer Reaktionen zu Energie (C0 2 und H 7 0) oxidiert. Der Stoffwechselweg, über den dieser Stoff stattfindet, wird als Kreb-Zyklus oder Tricarbonsäure ( TCA-Zyklus oder Zitronensäurezyklus.
Zusammenfassung der Kreb-Zyklusreaktion:
Brenztraubensäure + 4 NAD + FAD + → 3CO 2 + 4NADH 2 + FADH 2 + ATP (GTP)
ADP (BIP) + Pi + 2H Z O
