Il metabolismo intermedio del carboidrato comprende le seguenti reazioni
Il metabolismo intermedio dei carboidrati include le seguenti reazioni o percorsi:
La maggior parte dell'energia necessaria per svolgere varie attività vivendo le cellule è derivata dal metabolismo dei carboidrati.
1. Glicogenesi
2. Glicogenolisi
3. Via glicolisi o via Embden-Meyerhof
4. Ciclo del fosfato pentoso
5. Gluconeogenesi.
glicogenesi:
La conversione dello zucchero in glicogeno è chiamata glicogenesi. Ciò avviene nelle cellule del fegato da una serie di reazioni chimiche. Il glucosio viene dapprima fosforilato in glucosio-6- fosfato (G6P) sotto l'influenza di un enzima esochinasi. L'energia richiesta per questo processo è fornita da ATP.
Una volta che il glucosio-6-fosfato è formato, può essere agito da quattro diversi enzimi, cioè ci sono quattro vie per il suo metabolismo;
(i) reintegrare la fornitura di glucosio nel sangue,
(ii) costruire glicogeno epatico come magazzino per il glucosio nel sangue e nelle cellule muscolari,
(iii) fornire intermedi per la sintesi di proteine, grassi e acidi nucleici e
(iv) per fornire energia.
Per la formazione di glicogeno epatico, il glucosio-6-fosfato (G6P) viene prima convertito in glucosio-1- fosfato (G1P) e questa reazione è catalizzata da un enzima, fosfoglucomutasi. Quindi l'enzima fosforilasi converte molte molecole di glucosio-l-fosfato in acido glicogeno e fosforico. Queste serie di reazioni sono mostrate di seguito:
glicogenolisi:
Quando il livello di glucosio nel sangue si abbassa, il glicogeno viene riconvertito in glucosio. In questo processo, le reazioni della glicogenesi sono invertite. Il glicogeno viene prima convertito, in presenza di H 3 P0 4 e fosforilasi, in glucosio-l-fosfato (GIP), che viene immediatamente convertito in glucosio-6-fosfato (G6P) mediante fosfoglucomutasi. Quindi il glucosio-6-fosfato viene idrolizzato a glucosio e acido fosforico dalla fosfatasi epatica.
gluconeogenesi:
La formazione di glucosio o glicogeno da fonti non di carboidrati è chiamata gluconeogenesi. Circa il 90% del processo avviene nel fegato e il rimanente nei reni. Le principali sostanze per la gluconeogenesi sono gli aminoacidi glucogenici, il lattato e il glicerolo.
I bisogni a più lungo termine del glucosio durante la fame sono soddisfatti chiamando altre fonti come gli amminoacidi glucogenici tra cui alanina, cisteina, glicina e serina. Essi sono degradati dalla transaminazione all'acido piruvico, che può essere ossidato attraverso il ciclo di Kreb o trasformato in glicogeno immagazzinato.
Tuttavia, l'acido piruvico e l'acido lattico formati nel muscolo e passati al fegato possono anche servire come fonte di carboidrati. Il processo di gluconeogenesi dipende dall'enzima fruttosio 1, 6 difosfato presente nel fegato.
Via del pentoso fosfato:
Viene anche chiamato Hexose Monophosphate Shunt o "Warburg-Dickens-Lipmann pathway". Questo percorso è noto come "hexosis monophosphate shunt" poiché il glucosio-6-fosfato, che è metabolizzato principalmente dalla via glicolitica, può essere deviato, o deviato, in altre reazioni metaboliche.
Nel fegato, questa via può rappresentare fino al 60% dell'ossidazione totale dei carboidrati. In questa via il glucosio viene metabolizzato anaerobicamente sia nei tessuti vegetali che animali.
Possiamo riassumere la via del pentoso fosfato come segue:
2 Glucosio-6-fosfato + 12 NADP + 6H 2 O → 2 Gliceraldeide-3 fosfati + 12 NADPH 2 + ATP + 6CO 2 . Questo percorso è più importante come fonte di zuccheri pentosi per la sintesi dell'acia nucleica. Anche la produzione di NADPH nel percorso è significativa perché è necessaria per la sintesi del grasso, che si verifica principalmente nel fegato e nel tessuto adiposo determinando la riossidazione del NADPH al NADP. Pertanto esiste un tipo di relazione sinergica in cui la via dello shunt monofosfato esoso fornisce NADPH per la sintesi lipidica, che a sua volta rigenera il NADP + consentendo al percorso dello shunt di procedere.
Via metabolica del glucosio:
La ripartizione del glucosio nelle cellule, indicata dalla formula:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2, -> 6CO 2 + 6H 2 O + Energia (668 kilocalorie / mole) si svolge in due fasi: (a) in assenza di ossigeno o di via respiratoria anaerobica (chiamata glicolisi in animale e piante superiori e (b) stadio aerobico o ciclo di Kreb che richiede ossigeno.
A. glicolisi:
La disgregazione cellulare del glucosio attraverso una serie di enzimi glicolitici all'acido piruvico attraverso diverse reazioni viene spesso chiamata via Embden-Meyerhof. Acido piruvico ad acido lattico: In circostanze normali il piruvato formato dal processo respiratorio anaerobico sopra descritto in molte cellule e i tessuti sarebbero ulteriormente metabolizzati attraverso la via respiratoria aerobica fino all'anidride carbonica e all'acqua.
Tuttavia, in assenza di ossigeno molecolare, come nei muscoli scheletrici, il piruvato viene convertito in acido lattico mediante una riduzione dell'ossidazione in cui l'NADH riduce l'acido piruvico all'acido lattico in presenza dell'enzima specifico, l'acido lattico deidrogenasi.
Tuttavia, in molti microrganismi e cellule vegetali (in condizioni di limitata quantità di O 2, il piruvato viene convertito in alcol etilico e CO 2 anziché acido lattico mediante le due reazioni seguenti.
a) Acido piruvico rispetto all'acetaldeide:
Questa reazione, che è catalizzata dall'enzima carbossilasi, è essenzialmente una scissione di un biossido di carbonio (decarbossilazione) dall'acido piruvico per formare acetaldeide.
(b) acetaldeide ad alcol etilico:
L'acetaldeide viene quindi ridotta dall'NADH in presenza dell'enzima alcol deidrogenasi in etil aclohol.
Pertanto, i risultati complessivi della respirazione anaerobica nelle cellule animali come i muscoli quando 0 2 è limitante è la scissione del glucosio in due molecole di acido lattico con il rilascio di energia.
C 6 H 12 O 6 -> 2CH 3 CHOHCOOH + Energia (36 kcal / mole)
(Glucosio) (acido lattico)
Nei microrganismi e nelle cellule vegetali, in condizioni anaerobiche, il glucosio viene metabolizzato per formare 2 moli di alcol etilico e 2 molecole di CO 2 con il rilascio di energia.
C 6 H 12 O 6 -> 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + Energia (50 Kcal / mole)
B. Via respiratoria aerobica:
In condizioni aerobiche nel metabolismo respiratorio delle cellule, l'acido piruvico viene ossidato attraverso una serie di reazioni enzimatiche per produrre energia, C0 2 e H 7 0. La via metabolica con cui avviene questo è conosciuta come il ciclo di Kreb o l'acido tricarbossilico ( Ciclo TCA) o il ciclo dell'acido citrico.
Riassunto della reazione al ciclo di Kreb:
Acido piruvico + 4 NAD + FAD + → 3CO 2 + 4NADH 2 + FADH 2 + ATP (GTP)
ADP (PIL) + Pi + 2H Z O
