कार्बोहाइड्रेट उपापचय
कार्बोहाइड्रेट उपापचय उन मार्गों का नेटवर्क है जिनके द्वारा कोशिकाएँ ऊर्जा और जैवसंश्लेषक अग्रदूतों की अपनी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए शर्करा को ग्रहण करती हैं, संग्रहीत करती हैं, तोड़ती हैं और संश्लेषित करती हैं। यह ग्लूकोज पर केंद्रित है: ग्लाइकोलिसिस के माध्यम से इसका ऑक्सीकरण, ग्लाइकोजन के रूप में इसका भंडारण, गैर-कार्बोहाइड्रेट स्रोतों से इसका संश्लेषण, और कम करने वाली शक्ति और राइबोज बनाने के लिए पेंटोज फॉस्फेट मार्ग के माध्यम से इसका विचलन। इन मार्गों को हार्मोन और इंट्रासेलुलर संकेतों द्वारा कसकर समन्वित किया जाता है ताकि रक्त शर्करा एक संकीर्ण सीमा के भीतर रहे जबकि सेलुलर ईंधन की मांग बदलती रहे।
Definition
कार्बोहाइड्रेट उपापचय में परस्पर जुड़े उपचय और अपचय मार्ग शामिल हैं जो मोनोसैकराइड और उनके पॉलिमर को संसाधित करते हैं, ग्लूकोज ऑक्सीकरण, भंडारण, संश्लेषण और एटीपी, एनएडीपीएच और कार्बन कंकाल प्रदान करने के लिए शंटिंग को नियंत्रित करते हैं।
Scope
यह क्षेत्र स्तनधारी कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट के प्रबंधन के प्रमुख मार्गों और पूरे शरीर की प्रणालियों को शामिल करता है जो रक्त शर्करा को स्थिर रखते हैं। इसके विषय ग्लूकोज के अवशोषण और समस्थिति, ग्लाइकोजन संश्लेषण और टूटने, ग्लूकोनियोजेनेसिस, ग्लाइकोलिसिस के विनियमन और पेंटोज फॉस्फेट मार्ग का इलाज करते हैं। इसका ढाँचा जैव रासायनिक और शैक्षिक है: यह बताता है कि मार्ग कैसे काम करते हैं और नियंत्रित होते हैं, न कि चयापचय रोग का निदान या प्रबंधन कैसे किया जाता है।
Sub-topics
Core questions
- एटीपी प्राप्त करने के लिए ग्लूकोज का ऑक्सीकरण कैसे होता है, और उस प्रवाह को कैसे नियंत्रित किया जाता है?
- कोशिकाएँ अतिरिक्त ग्लूकोज को कैसे संग्रहीत करती हैं और मांग पर इसे फिर से कैसे जुटाती हैं?
- जब आहार की आपूर्ति अपर्याप्त हो तो ग्लूकोज का संश्लेषण कैसे होता है?
- अपचय और उपचय कार्बोहाइड्रेट मार्गों को एक ही समय में चलने से कैसे रोका जाता है?
- हार्मोन रक्त शर्करा को स्थिर रखने के लिए इन मार्गों को ऊतकों में कैसे एकीकृत करते हैं?
Key concepts
- केंद्रीय चयापचय मुद्रा के रूप में ग्लूकोज
- विरोधी मार्गों का पारस्परिक विनियमन
- दर-सीमित एंजाइमों का एलोस्टेरिक और सहसंयोजक नियंत्रण
- इंसुलिन और ग्लूकागन द्वारा हार्मोनल एकीकरण
- ऊतक-विशिष्ट चयापचय विशेषज्ञता
- सब्सट्रेट साइक्लिंग और व्यर्थ चक्र
- एनएडीपीएच और जैवसंश्लेषक कम करने वाली शक्ति
Mechanisms
कार्बोहाइड्रेट उपापचय के मार्ग ग्लूकोज और उसके फॉस्फोराइलेटेड डेरिवेटिव्स के आसपास व्यवस्थित होते हैं। ग्लाइकोलिसिस ग्लूकोज को पाइरूवेट में ऑक्सीकृत करता है, एटीपी और एनएडीएच उत्पन्न करता है; ग्लाइकोजन संश्लेषण और ग्लाइकोजेनोलिसिस ग्लूकोज इकाइयों को संग्रहीत और जारी करते हैं; ग्लूकोनियोजेनेसिस लैक्टेट, ग्लिसरॉल और अमीनो एसिड से ग्लूकोज का पुनर्निर्माण करता है; और पेंटोज फॉस्फेट मार्ग एनएडीपीएच और राइबोज-5-फॉस्फेट की आपूर्ति के लिए ग्लूकोज-6-फॉस्फेट को ऑक्सीकृत करता है। विरोधी मार्गों को पारस्परिक रूप से विनियमित किया जाता है ताकि संश्लेषण और टूटना एक साथ न हो, एक नियंत्रण जो एलोस्टेरिक प्रभावकों और हार्मोन-प्रेरित फॉस्फोराइलेशन कैस्केड के माध्यम से होता है। इंसुलिन अवशोषण, भंडारण और ऑक्सीकरण को बढ़ावा देता है, जबकि ग्लूकागन और एड्रेनालाईन जुटाने और संश्लेषण का पक्ष लेते हैं, पूरे जीव की जरूरतों के साथ कोशिका की चयापचय स्थिति को एकीकृत करते हैं।
Clinical relevance
कार्बोहाइड्रेट उपापचय की गड़बड़ी प्रमुख रोग प्रक्रियाओं को रेखांकित करती है, सबसे प्रमुख रूप से मधुमेह मेलेटस का अनियमित ग्लूकोज समस्थिति और प्रोलिफेरेटिंग कोशिकाओं का परिवर्तित ग्लूकोज प्रबंधन। इन मार्गों को समझना चयापचय शरीर विज्ञान और चयापचय अनुसंधान के पीछे के तर्क की व्याख्या के लिए मूलभूत है। यह प्रविष्टि शैक्षिक है और तंत्र का वर्णन करती है; यह व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।
History
कार्बोहाइड्रेट उपापचय उन पहले चयापचय नेटवर्कों में से एक था जिसे स्पष्ट किया गया था, जिसकी शुरुआत बीसवीं सदी की शुरुआत में ग्लाइकोलिटिक अनुक्रम के पुनर्निर्माण और कोरीज़ के ग्लाइकोजन टर्नओवर और उनके नाम वाले चक्र के विवरण से हुई थी। नियामक एंजाइमों और प्रतिक्रिया नियंत्रण की मध्य-शताब्दी की पहचान, साथ ही इंसुलिन सिग्नलिंग की बाद की समझ ने इन मार्गों को एक सुसंगत, हार्मोन-शासित प्रणाली में बुना।
Key figures
- Otto Warburg
- Carl Cori
- Gerty Cori
- C. Ronald Kahn
Related topics
Seminal works
- saltiel-2001
- vanderheiden-2009
Frequently asked questions
- ग्लूकोज कार्बोहाइड्रेट उपापचय के लिए इतना केंद्रीय क्यों है?
- ग्लूकोज सामान्य मुद्रा है जो प्रमुख मार्गों को जोड़ती है: इसे ऊर्जा के लिए ऑक्सीकृत किया जा सकता है, ग्लाइकोजन के रूप में संग्रहीत किया जा सकता है, कमी होने पर संश्लेषित किया जा सकता है, या कम करने वाली शक्ति और राइबोज बनाने के लिए शंट किया जा सकता है, इसलिए इसकी एकाग्रता और प्रवाह को कसकर विनियमित किया जाता है।
- ग्लाइकोलिसिस और ग्लूकोनियोजेनेसिस जैसे विरोधी मार्ग एक साथ चलने से कैसे बचते हैं?
- उन्हें पारस्परिक रूप से विनियमित किया जाता है। जो संकेत एक मार्ग को सक्रिय करते हैं वे दूसरे को रोकते हैं, मुख्य रूप से एलोस्टेरिक प्रभावकों और हार्मोन-प्रेरित फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से, ताकि कोशिका ग्लूकोज को एक साथ तोड़ने और फिर से बनाने में ऊर्जा बर्बाद न करे।