Chuyển hóa trung gian của carbohydrate bao gồm các phản ứng sau
Chuyển hóa trung gian của carbohydrate bao gồm các phản ứng hoặc con đường sau đây:
Hầu hết năng lượng cần thiết để thực hiện các hoạt động khác nhau của các tế bào sống có nguồn gốc từ quá trình chuyển hóa carbohydrate.
1. Glycogenesis
2. Phân hủy glycogen
3. Con đường Glycolysis hoặc Embden-Meyerhof
4. Chu trình Pentose phosphate
5. Phát sinh Glucone.
Glycogenesis:
Việc chuyển đổi đường thành glycogen được gọi là glycogenesis. Điều này diễn ra trong các tế bào gan bởi một loạt các phản ứng hóa học. Glucose đầu tiên được phosphoryl hóa thành glucose-6- phosphate (G6P) dưới tác động của enzyme hexokinase. Năng lượng cần thiết cho quá trình này được cung cấp bởi ATP.
Một khi, glucose-6-phosphate được hình thành, nó có thể được tác động bởi bốn loại enzyme khác nhau, nghĩa là, có bốn con đường chuyển hóa của nó;
(i) để bổ sung lượng glucose trong máu,
(Ii) để xây dựng glycogen gan như một kho dự trữ glucose của máu và tế bào cơ,
(iii) để cung cấp các chất trung gian để tổng hợp protein, chất béo và axit nucleic và
(iv) để cung cấp năng lượng.
Để xây dựng glycogen ở gan, glucose-6-phosphate (G6P) trước tiên được chuyển thành glucose-1- phosphate (G1P) và phản ứng này được xúc tác bởi một enzyme, phosphoglucomutase. Sau đó enzyme phosphorylase chuyển đổi nhiều phân tử glucose-l-phosphate thành glycogen và axit phosphoric. Một loạt các phản ứng được hiển thị dưới đây:
Glycogenolysis:
Khi mức glucose trong máu hạ thấp, glycogen được chuyển thành glucose. Trong quá trình này, các phản ứng của glycogenesis bị đảo ngược. Glycogen lần đầu tiên được chuyển đổi, với sự hiện diện của H 3 P0 4 và phosphorylase, thành glucose-l-phosphate (GIP), ngay lập tức được chuyển thành glucose-6-phosphate (G6P) bởi phosphoglucomutase. Sau đó glucose-6-phosphate bị thủy phân thành glucose và axit phosphoric bởi phosphatase gan.
Gluconeogenesis:
Sự hình thành glucose hoặc glycogen từ các nguồn không carbohydrate được gọi là gluconeogenesis. Khoảng 90% quá trình xảy ra ở gan và phần còn lại ở thận. Các chất chính cho gluconeogenesis là axit amin glucogen, lactate và glycerol.
Nhu cầu glucose dài hạn hơn trong quá trình đói được đáp ứng bằng cách gọi các nguồn khác như axit amin glucogen bao gồm alanine, cysteine, glycine và serine. Chúng bị biến chất khi truyền sang axit pyruvic, có thể bị oxy hóa thông qua chu trình của Kreb, hoặc biến đổi thành glycogen được lưu trữ.
Tuy nhiên, axit pyruvic và axit lactic hình thành trong cơ bắp và được chuyển đến gan cũng có thể đóng vai trò là nguồn cung cấp carbohydrate. Quá trình gluconeogenesis phụ thuộc vào enzyme fructose 1, 6 diphosphate có trong gan.
Con đường Pentose phosphate:
Nó cũng được gọi là Hexose Monophosphate Shunt hoặc đường dẫn War War-Dickens-Lipmann. Con đường này được gọi là shunt hexose monophosphate shunt do vì glucose-6-phosphate được chuyển hóa chủ yếu bởi con đường glycolytic, có thể được chuyển hướng, hoặc chuyển sang các phản ứng trao đổi chất khác.
Ở gan, con đường này có thể chiếm tới 60% trong tổng số oxy hóa carbohydrate. Trong con đường này, glucose được chuyển hóa yếm khí trong cả mô thực vật và động vật.
Chúng tôi có thể tóm tắt con đường pentose phosphate như sau:
2 Glucose-6-phosphate + 12 NADP + 6H 2 O → 2 Glyceraldehyd-3 photphat + 12 NADPH 2 + ATP + 6CO 2 . Con đường này quan trọng hơn như là một nguồn đường pentose để tổng hợp acia hạt nhân. Việc sản xuất NADPH theo con đường cũng rất có ý nghĩa vì nó cần thiết cho quá trình tổng hợp chất béo, xảy ra chủ yếu ở gan và mô mỡ mang lại sự tái oxy hóa NADPH thành NADP. Do đó, một loại mối quan hệ hiệp đồng tồn tại trong đó con đường shunt monophosphate hexose cung cấp NADPH để tổng hợp lipid, từ đó tái tạo NADP + cho phép con đường shunt tiến hành.
Con đường chuyển hóa của Glucose:
Sự phân hủy glucose trong các tế bào, được thể hiện bằng công thức:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2, -> 6CO 2 + 6H 2 O + Năng lượng (668 kilocalories / mol) diễn ra trong hai giai đoạn: (a) khi không có oxy hoặc đường hô hấp kị khí (gọi là glycolysis ở động vật và thực vật bậc cao và (b) giai đoạn hiếu khí hoặc chu trình Kreb cần oxy.
A. Glycolysis:
Sự phân hủy tế bào của glucose thông qua một loạt các enzyme glycolytic thành axit pyruvic thông qua một số phản ứng thường được gọi là con đường Embden-Meyerhof. Axit pyruvic thành axit Lactic: Trong trường hợp bình thường, pyruvate được hình thành từ quá trình hô hấp yếm khí ở trên trong nhiều tế bào và mô sẽ được chuyển hóa thêm bằng con đường hô hấp hiếu khí thành carbon dioxide và nước.
Tuy nhiên, trong trường hợp không có oxy phân tử, như trong cơ xương, pyruvate được chuyển thành axit lactic bằng cách khử oxy hóa trong đó NADH làm giảm axit pyruvic thành axit lactic khi có enzyme đặc biệt là axit lactic dehydrogenase.
Tuy nhiên, trong nhiều vi sinh vật và tế bào thực vật (trong điều kiện hạn chế O 2, pyruvate được chuyển thành rượu ethyl và CO 2 thay vì axit lactic bằng hai phản ứng sau.
(a) Axit pyruvic thành Acetaldehyd:
Phản ứng này, được xúc tác bởi enzyme carboxylase, về cơ bản là tách ra một carbon dioxide (decarboxylation) từ axit pyruvic để tạo thành acetaldehyd.
(b) Acetaldehyd thành cồn Ethyl:
Acetaldehyd sau đó bị khử bởi NADH với sự hiện diện của enzyme rượu dehydrogenase thành ethyl aclohol.
Do đó, kết quả tổng thể của hô hấp yếm khí trong các tế bào động vật như cơ bắp khi 0 2 bị hạn chế là sự phân tách glucose thành hai phân tử axit lactic với sự giải phóng năng lượng.
C 6 H 12 O 6 -> 2CH 3 CHOHCOOH + Năng lượng (36 kcal / mol)
(Glucose) (axit lactic)
Trong vi sinh vật và tế bào thực vật, trong điều kiện yếm khí, glucose được chuyển hóa để tạo thành 2 mol rượu ethyl và 2 phân tử CO 2 với sự giải phóng năng lượng.
C 6 H 12 O 6 -> 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + Năng lượng (50 Kcal / mol)
B. Đường hô hấp hiếu khí:
Trong điều kiện hiếu khí trong quá trình chuyển hóa hô hấp của tế bào, axit pyruvic bị oxy hóa thông qua một loạt các phản ứng enzyme để tạo ra năng lượng, C0 2 và H 7 0. Con đường trao đổi chất diễn ra được gọi là chu trình Kreb hoặc Axit Tricarboxylic ( TCA) chu trình hoặc chu trình axit Citric.
Tóm tắt phản ứng chu trình của Kreb:
Axit pyruvic + 4 NAD + FAD + → 3CO 2 + 4NADH 2 + FADH 2 + ATP (GTP)
ADP (GDP) + Pi + 2H Z O
