متابولیسم کربوهیدرات
متابولیسم کربوهیدرات مجموعهای از مسیرهای بیوشیمیایی است که طی آن کربوهیدراتهای رژیمی و ذخیرهشده برای تأمین انرژی تجزیه، سنتز و به یکدیگر تبدیل میشوند. گلوکز در مرکز این فرآیند قرار دارد: از طریق گلیکولیز اکسید میشود، به صورت گلیکوژن ذخیره میگردد، توسط گلوکونئوژنز بازسازی میشود و برای نیازهای بیوسنتزی از طریق مسیر پنتوز فسفات هدایت میگردد.
Definition
متابولیسم کربوهیدرات مجموعه یکپارچهای از مسیرها است که کاتابولیسم، ذخیرهسازی، سنتز و تبدیل متقابل قندها را تنظیم میکند و بر تولید و استفاده از گلوکز برای تأمین نیازهای انرژی و بیوسنتزی سلولی متمرکز است.
Scope
این مدخل مسیرهای اصلی کربوهیدرات — گلیکولیز، گلوکونئوژنز، سنتز و تجزیه گلیکوژن، و مسیر پنتوز فسفات — را به همراه تنظیم هورمونی آنها توسط انسولین و گلوکاگون پوشش میدهد. این مبحث، مدیریت کربوهیدرات را در چارچوب متابولیسم سوخت کل بدن قرار میدهد و آن را به عنوان یک موضوع مرجع، نه به عنوان راهنمای بالینی، بررسی میکند.
Key concepts
- گلیکولیز
- گلوکونئوژنز
- گلیکوژنز و گلیکوژنولیز
- مسیر پنتوز فسفات
- همئوستاز گلوکز
- تنظیم توسط انسولین و گلوکاگون
- تولید گلوکز کبدی
Mechanisms
گلوکز وارد شده به سلول فسفریله شده و از طریق گلیکولیز به پیرووات اکسید میشود. پیرووات در شرایط هوازی به استیل-کوآ برای چرخه اسید سیتریک یا در صورت محدودیت اکسیژن به لاکتات تبدیل میگردد. گلوکز اضافی به صورت گلیکوژن، عمدتاً در کبد و ماهیچه، ذخیره میشود و در صورت نیاز توسط گلیکوژنولیز آزاد میگردد. در طول ناشتایی، کبد گلوکز جدید را از لاکتات، گلیسرول و اسیدهای آمینه گلوکوژنیک از طریق گلوکونئوژنز سنتز میکند و گلوکز خون را برای مغز و گلبولهای قرمز حفظ مینماید. مسیر پنتوز فسفات، گلوکز-۶-فسفات را برای تولید NADPH و ریبوز-۵-فسفات منحرف میکند. این مسیرها به صورت متقابل کنترل میشوند: انسولین جذب گلوکز، گلیکولیز و سنتز گلیکوژن را تحریک میکند، در حالی که گلوکاگون گلیکوژنولیز و گلوکونئوژنز را پیش میبرد، بنابراین تولید گلوکز کبدی برای حفظ یک عرضه پایدار در گردش تنظیم میشود.
Clinical relevance
متابولیسم کربوهیدرات اساس بیوشیمیایی برای درک تنظیم گلوکز خون و شرایطی است که در آن این تنظیم مختل میشود، مانند دیابت. این مدخل فیزیولوژی زمینهای را به عنوان دانش پیشزمینه توضیح میدهد و آستانههای تشخیصی یا توصیههای درمانی برای افراد ارائه نمیدهد.
History
واکنشهای گلیکولیز عمدتاً در اوایل قرن بیستم کشف شد و نام امبدن-مایرهوف را به این مسیر داد، در حالی که کارل و گرتی کوری چرخه لاکتات و گلوکز بین ماهیچه و کبد را توصیف کردند. تنظیم این مسیرها توسط انسولین و گلوکاگون بعدها با پیشرفت بیوشیمی غدد درونریز و سیگنالینگ روشن شد.
Key figures
- Gustav Embden
- Otto Meyerhof
- Carl Cori
- Gerty Cori
Related topics
Seminal works
- han-2016
- saltiel-kahn-2001
Frequently asked questions
- تفاوت بین گلیکولیز و گلوکونئوژنز چیست؟
- گلیکولیز گلوکز را به پیرووات تجزیه میکند تا انرژی آزاد شود، در حالی که گلوکونئوژنز گلوکز جدید را از پیشسازهای غیرکربوهیدراتی مانند لاکتات، گلیسرول و اسیدهای آمینه میسازد؛ این دو در جهتهای مخالف عمل میکنند و به صورت متقابل تنظیم میشوند.
- چرا بدن کربوهیدرات را به صورت گلیکوژن ذخیره میکند؟
- گلیکوژن یک ذخیره گلوکز با قابلیت بسیج سریع است که به کبد و ماهیچه اجازه میدهد تا نوسانات کوتاهمدت در عرضه و تقاضای گلوکز را بدون ایجاد اختلال در گلوکز خون تعدیل کنند.