เมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต

เมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรตคือชุดของวิถีชีวเคมีที่คาร์โบไฮเดรตจากอาหารและที่สะสมไว้ถูกย่อยสลายเพื่อสร้างพลังงาน สังเคราะห์ และเปลี่ยนรูปซึ่งกันและกัน กลูโคสเป็นศูนย์กลางของกระบวนการนี้: มันถูกออกซิไดซ์ผ่านไกลโคไลซิส ถูกเก็บสะสมในรูปไกลโคเจน สร้างขึ้นใหม่โดยกลูโคนีโอเจเนซิส และถูกส่งผ่านวิถีเพนโทสฟอสเฟตเพื่อตอบสนองความต้องการในการสังเคราะห์ทางชีวภาพ

Definition

เมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรตคือชุดของวิถีที่ทำงานร่วมกันซึ่งควบคุมการสลายตัว การเก็บสะสม การสังเคราะห์ และการเปลี่ยนรูปของน้ำตาล โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่การผลิตและการใช้กลูโคสเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานและการสังเคราะห์ทางชีวภาพของเซลล์

Scope

บทความนี้ครอบคลุมวิถีหลักของคาร์โบไฮเดรต ได้แก่ ไกลโคไลซิส กลูโคนีโอเจเนซิส การสังเคราะห์และการสลายไกลโคเจน และวิถีเพนโทสฟอสเฟต พร้อมกับการควบคุมด้วยฮอร์โมนอินซูลินและกลูคากอน โดยจะอธิบายการจัดการคาร์โบไฮเดรตภายในเมแทบอลิซึมเชื้อเพลิงทั่วร่างกาย และถือเป็นหัวข้ออ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Key concepts

• ไกลโคไลซิส
• กลูโคนีโอเจเนซิส
• ไกลโคเจเนซิสและไกลโคเจโนไลซิส
• วิถีเพนโทสฟอสเฟต
• ภาวะธำรงดุลของกลูโคส
• การควบคุมโดยอินซูลินและกลูคากอน
• การผลิตกลูโคสของตับ

Mechanisms

กลูโคสที่เข้าสู่เซลล์จะถูกฟอสโฟรีเลทและออกซิไดซ์ผ่านไกลโคไลซิสไปเป็นไพรูเวต ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นอะซิติล-โคเอ (acetyl-CoA) สำหรับวัฏจักรกรดซิตริกภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจน หรือเป็นแลคเตตเมื่อออกซิเจนจำกัด กลูโคสส่วนเกินจะถูกเก็บสะสมในรูปไกลโคเจน โดยหลักแล้วในตับและกล้ามเนื้อ และถูกปล่อยออกมาโดยไกลโคเจโนไลซิสเมื่อจำเป็น ในระหว่างการอดอาหาร ตับจะสังเคราะห์กลูโคสใหม่จากแลคเตต กลีเซอรอล และกรดอะมิโนที่สร้างกลูโคสผ่านกลูโคนีโอเจเนซิส เพื่อรักษาระดับน้ำตาลในเลือดสำหรับสมองและเซลล์เม็ดเลือดแดง วิถีเพนโทสฟอสเฟตจะเปลี่ยนกลูโคส-6-ฟอสเฟตเพื่อสร้าง NADPH และไรโบส-5-ฟอสเฟต วิถีเหล่านี้ถูกควบคุมซึ่งกันและกัน: อินซูลินส่งเสริมการดูดซึมกลูโคส ไกลโคไลซิส และการสังเคราะห์ไกลโคเจน ในขณะที่กลูคากอนกระตุ้นไกลโคเจโนไลซิสและกลูโคนีโอเจเนซิส ดังนั้นการผลิตกลูโคสของตับจึงถูกปรับให้คงระดับการไหลเวียนที่เสถียร

Clinical relevance

เมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรตเป็นพื้นฐานทางชีวเคมีสำหรับการทำความเข้าใจการควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดและภาวะที่ผิดปกติ เช่น โรคเบาหวาน บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาพื้นฐานเพื่อเป็นความรู้เบื้องต้น และไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือคำแนะนำในการรักษาสำหรับแต่ละบุคคล

History

ปฏิกิริยาของไกลโคไลซิสส่วนใหญ่ได้รับการค้นพบในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ทำให้วิถีนี้มีชื่อว่า Embden-Meyerhof ในขณะที่ Carl และ Gerty Cori ได้อธิบายวัฏจักรของแลคเตตและกลูโคสระหว่างกล้ามเนื้อและตับ การควบคุมวิถีเหล่านี้โดยอินซูลินและกลูคากอนได้รับการชี้แจงในภายหลังเมื่อชีวเคมีของต่อมไร้ท่อและการส่งสัญญาณพัฒนาขึ้น

Key figures

• Gustav Embden
• Otto Meyerhof
• Carl Cori
• Gerty Cori

Seminal works

• han-2016
• saltiel-kahn-2001

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างไกลโคไลซิสและกลูโคนีโอเจเนซิสคืออะไร?

ไกลโคไลซิสสลายกลูโคสเป็นไพรูเวตเพื่อปลดปล่อยพลังงาน ในขณะที่กลูโคนีโอเจเนซิสสร้างกลูโคสใหม่จากสารตั้งต้นที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต เช่น แลคเตต กลีเซอรอล และกรดอะมิโน ทั้งสองกระบวนการดำเนินไปในทิศทางตรงกันข้ามและถูกควบคุมซึ่งกันและกัน

ทำไมร่างกายจึงเก็บคาร์โบไฮเดรตในรูปไกลโคเจน?

ไกลโคเจนเป็นแหล่งสำรองกลูโคสที่สามารถระดมใช้ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยให้ตับและกล้ามเนื้อสามารถปรับสมดุลความผันผวนระยะสั้นของการจัดหากลูโคสและความต้องการโดยไม่รบกวนระดับน้ำตาลในเลือด