Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Karbohidrat Metabolizması. Giriş  Karbonhidratlar, önemli gıda maddelerinin en başında yer alır.  Yaklaşık olarak günlük enerji ihtiyacının % 50 si.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Karbohidrat Metabolizması. Giriş  Karbonhidratlar, önemli gıda maddelerinin en başında yer alır.  Yaklaşık olarak günlük enerji ihtiyacının % 50 si."— Sunum transkripti:

1 Karbohidrat Metabolizması

2 Giriş  Karbonhidratlar, önemli gıda maddelerinin en başında yer alır.  Yaklaşık olarak günlük enerji ihtiyacının % 50 si karbonhidratlarla karşılanır.  Yetişkinde günlük enerji gereksiniminin 2400 kcal oldu ğ u düşünülürse;  1 g karbonhidrat 4 kcal verdi ğ ine göre bir günde yaklaşık 300 g karbonhidrat almamız gerekir.

3  Özellikle beyin dokusu enerji ihtiyacı açısından büyük ölçüde karbonhidratlara ba ğı ml ı d ı r ve kan glukozunun dü ş üklü ğ ü (hipoglisemi) bu organda ciddi fonksiyon bozukluklar ı na yol açar (Beynin 1 saattaki glukoz ihtiyac ı 6 g dır).

4 Karbohidratlar-Enerji-Yapım Enerji sa ğ lamas ı d ışı nda karbonhidratlar laktozun, polisakkaridlerin,  glikoprotein ve  glikolipidlerin yap ı s ı na kat ı l ı rlar.  Ayr ı ca karbonhidrat metabolizmas ı n ı n zaman zaman protein ve lipid metabolizmalar ı ile beraber yürüdü ğ ünü, karbonhidratlardan amino asit ve ya ğ sentezlendi ğ ini, tersine amino asitlerin deaminasyonu ile olu ş an karbon iskeletlerinden glukoz sentezlendi ğ ini görece ğ iz.

5 Glukoz  Glukoz, karbonhidrat metabolizmasının temel maddesidir.  Türü ne olursa olsun organizmaya giren her karbonhidrat sonunda glukoza çevrilir. Bu nedenle ''  Karbonhidrat metabolizması deyince akla glukoz metabolizması gelir. '' ş eklinde  dü ş ünmek yerinde bir görü ş olur. 

6 KARBOHİDRAT METABOLİZMASININ BAŞLICA METABOLİK YOLLARI  1 ) Glikojenez : Glukozdan glikojen sentezi.  2) Glikojenoliz: Glikojenin yıkılması. Bu olayın karaci ğ erdeki son ürünü glukoz, kas dokusundaki son ürünü glukoz-6- fosfattIr.  3) Glikoliz ( Embden-Meyerhof Yolu) : Glukozun pirüvat veya laktata kadar yıkılması

7  4) Pirüvat Metabolizması : Pirüvatın asetil- KoA ya dönüşümü  5) Trikarboksilik Asit Siklüsü ( Krebs Siklüsü) : Asetil-KoA içindeki asetil kısmının CO2 ye parçalanması ve bu sırada redükte koenzimlerin oluşumu.  6) Pentoz fosfat Yolu : Glukozun bir başka şekilde oksidasyonu ile NADPH ve pentoz sentezi.

8  7) Glukoneojenezis : Karbonhidrat olmayan maddelerden glukoz sentezi  8) Glukuronik asit Yolu : Glukozdan glukuronik asit sentezi.  Karbonhidrat metabolizmas ı n ı n temel metabolik yollar ı ş ekil de topluca gösterilmi ş tir.

9

10

11

12 KARBOHİDRATLARIN SİNDİRİMİ VE EMİLİMİ  Diyette bulunan karbonhidratlar çoğunlukla polisakkarid ve disakkarid (nişasta, laktoz ve  sukroz), daha az oranda da monosakkarid (glukoz ve früktoz) formunda Bulunurlar.  Karbonhidratların bağırsaktan emilebilmeleri için monosakkarid haline çevrilmeleri şarttır.

13 Sindirim ve Emilim  Karbonhidratlar ı n parçalanma işlemi a ğı zdan itibaren başlayabilir.  Tükrükte bulunan - amilaz polisakkarid parçalayan bir enzim olmasına ra ğ men, çi ğ neme süresinin k ı sal ığı nedeniyle fazla etkin de ğ ildir.  Midenin asit pH s ı bu enzimin daha fazla çal ış mas ı na olanak vermez.

14  Pankreastan çok aktif bir ba ş ka - amilaz salg ı lan ı r.  Gerek tükrük gerekse pankreas amilazı, - 1 4 glikozid ba ğı na sahip polisakkaridleri bir ba ğ atlayarak parçalar ve aktivitesi zincir sonuna yahut dallanma noktas ı na 2 glukoz ünitesi kal ı nca durur.

15  - amilaz  Böylece - amilaz etkisi sonunda yakla şı k  Olarak; % 40 oran ı nda maltoz, % 30 oran ı nda - 1 4 ve - 1 6 ba ğı içeren -dekstrin % 25 oran ı nda - 1 4 ba ğı ile ba ğ lanm ış 3 glukozlu maltotrioz, % 5 oran ı nda da 4-9 glukoz içeren polisakkarid molekülleri meydana gelir.

16

17  İ nce bağırsak mukozasının fırçamsı kenarı tarafından salgılanan di ğ er hidrolitik enzimlerle karbohidrat sindirimi sürdürülür ve tamamlanır. Bu enzimlerden - glukozidaz her defasında bir tane olmak üzere  1 4 ba ğı parçalar. - dekstrinaz,  1 6 ba ğı nı koparır ve serbest glukoz üniteleri meydana gelir.

18  Yine bağırsak mukozası kaynaklı  - galaktozidaz veya laktaz laktozu,  sükraz ise sükrozu parçalar ve sonunda glukoz, galaktoz ve früktozdan ibaret monosakkaridler meydana gelir.

19 İncebağırsakta Sindirim Sukraz Sukroz Glukoz + Fruktoz Maltaz Maltoz Glukoz + Glukoz Laktoz Glukoz + Galaktoz Laktaz

20

21 Monosakkaridlerin ince bağırsaktan emilimleri  Bunun için 3 yol vardır. Bunlar  aktif transport,  taşıyıcı moleküllerle yürütülen kolaylaştırılmış diffüzyon ve  basit diffüzyon dur.  Monosakkaridlerin transportunda SGLT 1 ve GLUT5 isimli glukoz taşıyıcıları (glucose transporter) rol oynar.

22  SGLT 1 taşıyıcıları, ince bağırsak hücresinin  serozal tarafına yerleşmiş Na +,K + -ATP az sistemine (sodyum pompası) ba ğı mlı olarak çalışır ve monosakkarid, enerji harcanarak düşük konsantrasyondaki bağırsak lumeninden alınır ve yüksek konsantrasyonlu ekstraselüler ortama aktarılır.

23  Glukoz ve galaktoz emilimi tek yönlü olarak çalışan bu yolla gerçekleşir.  GLUT5 ise sodyum pompasına ba ğ lı olmaksızın, konsantrasyon farkına dayal ı olarak monosakkaridlerin iki yönlü kolaylaştırılmış diffüzyonundan sorumludur. Früktoz ve bir k ı s ı m glukoz bu yolla ta şı n ı r.

24  Basit diffüzyonda ise ta şı y ı c ı protein yoktur, olay ı yönlendiren konsantrasyon gradientidir.  Basit diffüzyon glukoz ve früktoz emiliminde kullan ı l ı r.

25

26

27 GLUKOZ VE HÜCRE  Bağırsaklardan emildikten sonra vena porta aracılı ğı ile sistemik dolaşıma katılan  glukoz, galaktoz ve fruktoz hücre düzeyinde tek monosakkarid (glukoz) üzerinden metabolize edilir.  Früktozun glukoza dönüşümü bağırsak ve karaci ğ erde, galaktozun glukoza dönüşümü ise yalnızca karaci ğ erde gerçekleşir.

28 GLİKOLİZ Glikoz doğada çok yaygın bir monosakkariddir. Hücreler glikozu özel bir yolla yıkar. Canlılar burada açığa çıkan enerjiyi, yaşamsal işlevlerini devam ettirebilmek için kullanırlar. Oksijen kullanmaksızın sitoplazmada gerçekleşen glikozun pirüvik asite(pirüvata) kadar yıkımına “glikoliz” denir. Şeker parçalanması glikoz molekülünün aktivasyonu ile başlar. Glikoz ilk olarak “hekzokinaz” enziminin etkisi altında ATP ile tepkimeye girerek glikoz-6-fosfatı yapar ve kimyasal olarak aktif hale geçer. Glikoz-6-fosfat, glikoza göre enerjice daha zengindir. Glikoz-6-fosfat da fosfo-glikoizomeraz enzimi ile fruktoz-6-fosfata dönüşür. Daha sonra her biri bir enzim tarafından katalizlenen tepkimeler olur. Glikoliz sonucunda 1molekül glikozdan 2 pirüvik asit oluşurken; 4 molekül ADP, ATP’ye çevrilir. Başlangıçta 2 ATP, glikozu, glikoz-6-fosfata ve fruktoz-6-fosfatı, fruktoz-1,6 difosfata çevirmek için kullanıldığından net kazanç 2 ATP’dir. Sonraki tepkimelerde kullanıma hazır 2 molekül de NADH+H + koenzimi oluşur. C 6 H 12 O 6 + 2ATP 2C 3 H 4 O 3 (pirüvik asit) + 4H + 2ADP + 2P

29 GLİKOLİZ Glikolizin ilk reaksiyonunda glukoz, glukoz-6-fosfata dönüşmek üzere C-6’da fosfatlanarak sonraki reaksiyonlar için hazırlanır; fosfat donörü ATP’dir: Enzim Heksokinazdır.

30  Glukoz-6-Fosfat, glukoz molekülünü hücre içinde tutan bir tür kapand ı r ve glukozun hücre d ışı na ç ı k ışı n ı engeller.  Fosforilasyon için 2 ayr ı enzimin bulunu ş u  glukozun karaci ğ er ve di ğ er organlar taraf ı ndan kullan ı l ış önceli ğ ini belirlemeye  yöneliktir. Bu uygulama her iki enzimin Km de ğ erlerinin bilinmesi ile aç ı kl ı k kazan ı r.

31

32 2) Glukoz-6-fosfatın fruktoz-6-fosfata reversible izomerizasyonunudur. Fosfoheksoz izomeraz (fosfoglukoz izomeraz), katalizler

33  3) Fruktoz-6-fosfatın fruktoz-1,6- bisfosfata fosforilasyonunu, fosfofruktokinaz-1 katalizler; fosfat grubu donörü ATP’dir:

34  4) Fruktoz-1,6-bisfosfat, fruktoz-1,6-bisfosfat aldolaz (aldolaz) tarafından katalizlenen bir reverzibl aldol kondensasyon reaksiyonunda iki farklı trioz fosfata yıkılır; bir aldoz olan gliseraldehit-3-fosfat ile bir ketoz olan dihidroksiaseton fosfat oluşturur:

35  5) Dihidroksiaseton fosfat ile gliseraldehit-3-fosfatın karşılıklı dönüşümlerini trioz fosfat izomeraz katalizler:

36  6) Glikolizin ATP’nin oluştuğu sonuç fazının ilk basamağı, gliseraldehit-3- fosfatın 1,3-bisfosfogliserata oksidasyonudur; reaksiyonu, gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz katalizler:

37  7) 1,3-bisfosfogliseratın karboksil grubundaki yüksek enerjili fosfat grubu, ATP ve 3- fosfogliserat oluşturmak üzere ADP’ye transfer edilir; reaksiyonu fosfogliserat kinaz katalizler:

38  8) 3-fosfogliserat, 2-fosfogliserata dönüştürülür; reaksiyonu fosfogliserat mutaz katalizler:

39  9) 2-fosfogliseratın yüksek fosfat grubu transfer potansiyeli olan fosfoenolpirüvata (PEP) dehidrasyonu, enolaz vasıtasıyla katalizlenir:

40  10) Glikolizin son basamağında fosfoenolpirüvattaki fosfat grubu ADP’ye transfer edilir; ATP ile pirüvat oluşur; reaksiyonu pirüvat kinaz katalizler:

41 11)

42 Glikolizin düzenlenmesi  Louis Pasteur, maya vasıtasıyla glukozun fermantasyonu çalışmaları sırasında, anaerobik şartlar altında glukozun tüketim miktar ve hızının aerobik şartlardakinden çok daha fazla olduğunu buldu. Daha sonraki kas çalışmalarında anaerobik ve aerobik şartlar altındaki glikolizin hızında aynı büyük farklılıklar görüldü.  Glikolizin anaerobik şartlarda hızlı aerobik şartlarda yavaş olması Pasteur etkisi olarak bilinir ki bunun biyokimyasal temeli, anaerobik şartlar altında glikolizden üretilen ATP’nin glukozun aerobik şartlar altında tamamen CO2 ve H2O’ya oksidasyonundan üretilen ATP’den çok daha az olmasıdır.  Sabit ATP düzeylerini sağlamak için glikolitik yola glukoz akımı düzenlenir.

43  Glikolizin hızında gerekli düzenleme, fosfofruktokinaz-1 (PFK-1) ve  pirüvat kinaz enzimlerinin düzenlenmesi vasıtasıyla başarılır.  Her iki enzim, ATP üretilmesi ve tüketilmesi arasındaki sellüler dengeyi yansıtan bazı anahtar metabolitlerin konsantrasyonlarındaki değişmelerle allosterik olarak düzenlenirler.

44 Pirüvatın anaerobik ve aerobik şartlarda akıbeti

45 GLİKOLİZİN ENERJİ BİLANÇOSU  Glikolizde 2 ATP harcanmaktadır  Glikolitik tepkimelerde ise 4 ATP oluşmaktadır.  Glikolizin enerji kazancı net 2 ATP olmaktadır.  Glikolizin devam edebilmesi için sürekli NAD+ ve ADP sağlanmalıdır.  Hücrelerin büyük bir bölümünde O2 kullanılarak oksidatif fosforilasyonla ATP, elde edilmektedir.

46 Cori döngüsü  Memeli kaslarında egzersiz sırasında oluşan laktat, kan yoluyla kas hücrelerinden karaciğere taşınır ve hepatik laktat dehidrojenaz etkisiyle pirüvata dönüştürülür.  Pirüvat da glukoneojenez yoluyla tekrar glukoza dönüştürülebilir.  Glukozun ekstrahepatik dokularda laktata dönüşmesinin ardından laktatın karaciğerde tekrar glukoza dönüşmesi Cori döngüsü olarak bilinir.

47 KAN DOLAŞIMI İSKELET KASI GLİKOLİZ GLUKONEOGENEZ Glukoz 2 Pirüvat 2 Laktat Glukoz 2 Pirüvat 2 Laktat KARACİĞER NADH + H + NAD + NADH + H + NAD + NADH + H + NAD + NADH + H + NAD + 2 ATP 6 ATP CORİ DÖNGÜSÜ

48 ALKOL FERMANTASYONU Maya ve diğer mikroorganizmalar glukozu laktattan daha çok etanol ve CO2’e fermente ederler. Alkol fermantasyon olarak adlandırılan bu olay sırasında glukoz, glikoliz yoluyla pirüvata dönüştürülür; pirüvat da iki basamaklı bir proçeste etanol ve CO2’e dönüştürülür. Pirüvatın etanol ve CO2’e dönüştürülmesi proçesinin ilk basamağı pirüvat dekarboksilaz tarafından katalizlenir ve pirüvattan asetaldehit oluşturulur; ikinci basamakta ise asetaldehit, NADH gerektiren alkol dehidrojenaz enzimi tarafından katalizlenen bir reaksiyonda etanole dönüştürülür:

49

50 Sitrik asit döngüsü, trikarboksilik asit döngüsü (TCA döngüsü), Krebs döngüsü  Krebs devri karbonhidratlar, yağlar ve proteinlerin solunumla parçalanması olayında ortak karbon yoludur. Yağ asitleri ve aminoasitler farklı sayıda karbon atomu taşıdıkları için farklı sayıda ATP üretilmesine neden olurlar. Sonuçta oluşan su ve karbondioksit miktarı da farklı olur. Örneğin yağ asitleri az O 2, çok H 2 taşırlar ve solunum sonucunda az CO 2 ve çok H 2 O oluşur

51  Sitrik asit döngüsü, aerobik metabolizmanın merkezini oluşturur; hücresel solunumda karbonhidrat, yağ ve protein katabolizmasının ortak son ürünü olan asetil-CoA’nın asetil gruplarının oksitlendiği döngüsel olaylar dizisidir:

52 Karbonhidratlardan glikoliz yolunda oluşan pirüvat, aerobik şartlar altında karboksil grubunu CO2 şeklinde kaybetmek suretiyle oksitlenerek asetil- CoA’ya dönüşür; pirüvatın oksidatif dekarboksilasyonu olarak bilinen bu reaksiyonu, pirüvat dehidrojenaz enzim kompleksi katalizler:

53 TCA DÖNGÜSÜ

54 Başlıca reaksiyonlar  1) Sitrik asit döngüsünün ilk reaksiyonu, asetil-CoA’nın oksaloasetat ile kondensasyonudur; reaksiyonu sitrat sentaz katalizler ve sitrat oluşur:

55  2) Akonitaz(akonitat hidrataz) enzimi, sitratın cis-akonitat ara ürünü üzerinden izositrata reversibl dönüşümünü katalizler; bu basamakta dehidrasyon ve hidrasyon reaksiyonları birbirini izler:

56  3) İzositrat dehidrojenaz enzimi, izositratın oksidatif dekarboksilasyonunu katalizleyerek izositratı α-ketoglutarat ve CO2’e oksitler:

57  4) α-Ketoglutarat, oksidatif dekarboksilasyona uğrayarak süksinil-CoA ve CO2’e oksitlenir; reaksiyonu α- ketoglutarat dehidrojenaz enzim kompleksi katalize eder ve NAD+ elektron akseptörü olarak görev görür:

58  5) Sitrik asit döngüsünde α-ketoglutaratın oksidasyon enerjisi, süksinil-CoA’nın tiyoester bağlarının oluşmasında kullanılmıştır. Sitrik asit döngüsünün sonraki basamağında, süksinil-CoA’nın tiyoester bağlarının yüksek derecede negatif hidroliz standart serbest enerjisi(ΔGoi ≈ −36 kJ/mol), bu bağların yıkılması sırasında salınır ve GTP veya ATP’de bir fosfoanhidrid bağının sentezi için kullanılır. Bu reaksiyon, reversibldir; süksinil-CoA sentetaz veya süksinik tiyokinaz diye adlandırılan enzim tarafından katalizlenir; süksinil- CoA’dan süksinat oluşur:

59  6) Süksinil-CoA’dan oluşan süksinat, flavoprotein süksinat dehidrojenaz vasıtasıyla fumarata okside edilir:

60  7) Fumaraz (fumarat hidrataz) enzimi vasıtasıyla katalizlenen bir reversibl hidrasyon reaksiyonu sonunda fumarat, L-malata dönüştürülür:

61  8) Sitrik asit döngüsünün son reaksiyonunda, NAD-bağımlı L-malat dehidrojenaz, L-malatın oksaloasetata oksidasyonunu katalizler:

62 Sitrik asit döngüsü reaksiyonlarından oksaloasetattan sitrat oluşumu ve α- ketoglutarattan süksinil-KoA oluşumu tek yönlü, diğer reaksiyonlar iki yönlüdür:

63

64 Sitrik asit döngüsünde elde edilen biyolojik enerji  Sitrik asit döngüsünün her  dönüşünde üç NADH,  bir FADH2 ve  bir GTP(veya ATP)  ortaya çıkar ve oksidatif  dekarboksilasyon  reaksiyonlarında  iki CO2 serbestleşir:

65  Sitrik asit döngüsünde döngünün her dönüşünde bir ATP molekülü oluşmakla beraber döngüde dört oksidasyon basamağı da solunum zincirine büyük bir elektron akımı sağlar ve böylece sonuç olarak oksidatif fosforilasyon sırasında fazla miktarda ATP oluşmasına yol açar ki solunum zincirinde bir FADH2, 2 ATP oluşmasını sağlar; bir NADH ise 3 ATP oluşmasını sağlar.  Bir glukoz molekülünden glikoliz yolunda iki pirüvat oluştuğunu biliyoruz. Bu iki pirüvat da pirüvat dehidrojenaz enzim kompleksi vasıtasıyla asetil-CoA’ya dönüştükten sonra sitrik asit döngüsüne girmektedirler. Sitrik asit döngüsü ve oksidatif fosforilasyon ile bir asetil-CoA molekülünün tam olarak oksitlenmesi sonucunda yaklaşık 12 ATP elde edilmektedir:

66

67 Bir tek glukoz molekülünün tamamen CO2 ve H2O’ya oksitlenmesi suretiyle net 38 adet ATP kazancı olduğu hesaplanabilir: ATP (net)FADH2NADH2Net Kazanç Glikoliz 2 ATP __ 2x3 8 ATP Pirüvik asit __ 2x3 6 ATP Krebs Çemberi 2 ATP 2x2 6x3 24 ATP 4 ATP 30 ATP 38 ATP C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + H 2 O + ENERJİ(net 38 ATP)

68 Sitrik asit döngüsünün düzenlenmesi  Karbon atomlarının pirüvattan sitrik asit döngüsüne geçişi iki düzeyde sıkı bir şekilde düzenlenir; pirüvat dehidrojenaz kompleksi reaksiyonu vasıtasıyla pirüvatın asetil-CoA’ya dönüşümü basamağı ve sitrat sentaz reaksiyonu vasıtasıyla asetil-CoA’nın döngüye giriş basamağı. Sitrik asit döngüsü, aynı zamanda izositrat dehidrojenaz ve α-ketoglutarat dehidrojenaz reaksiyonlarında düzenlenir:

69

70 Glioksilat Döngüsü  Bitkilerde, bazı omurgasızlarda, E.coli ve maya gibi bazı mikroorganizmalarda asetatın hem yüksek enerji kaynağı olarak hem de karbonhidrat sentezi için fosfoenolpirüvat kaynağı olarak görev görmesi önemlidir.  Glioksilat döngüsünde izositrat, izositrat liyaz vasıtasıyla süksinat ve glioksilata yıkılır; daha sonra glioksilat, malat sentaz tarafından katalizlenen bir reaksiyonda malat oluşturmak üzere asetil-CoA ile kondense olur.

71 Glioksilat Döngüsü

72  DİĞER MONOSAKKARİDLERİN METABOLİZMALARI

73 Fruktoz + GlukozSakkaroz Besin ve içeceklerde tatlandırıcı Disakkarid Hekzokinaz (Fruktokinaz) Fruktoz 1-fosfat Karaciğer Dihidroksiaseton fosfat + Gliseraldehid 3-fosfat Glikoliz 2ATP + 2NADH FRUKTOZ Fruktoz katabolizmasında fosfofruktokinaz-1 aşaması atlandığı için kontrol mekanizması etkili olmaz. ATP Fruktoz 1-fosfat aldolaz Fruktoz 1,6-bisfosfat  Sakkaraz

74 GALAKTOZ Laktoz Laktaz Glukoz+ Galaktoz Süt şekeri Disakkarid Galaktokinaz Galaktoz 1-fosfat Galaktoz 1-fosfat üridil transferaz UDP-Glukoz Glukoz 1-fosfat UDP-Galaktoz UDP-Galaktoz epimeraz UDP-Glukoz Glukoz 1-fosfat Glukoz 6-fosfat2ATP + 2NADH Glikoliz Fosfoglukomutaz

75 Monosakkarid + Disakkarid Glikozidik bağ D -glukoz MaltozNişasta Hidroliz 1,4  -Glikozidik bağ D -glukoz SellobiozSelüloz Hidroliz 1,4  -Glikozidik bağ D -glukoz İzomaltozNişasta Hidroliz 1,6  -Glikozidik bağ

76 D -galaktoz D -glukoz Laktoz Hidroliz 1,4  -Glikozidik bağ D -fruktoz D -glukoz Hidroliz 1,6  -Glikozidik bağ Sakkaroz

77 POLİSAKKARİDLER HomopolisakkaridlerHeteropolisakkaridler NişastaGlikojen HayvansalBitkisel Glukoz polimeri Düz zincir yapısıDallı zincir yapısı


"Karbohidrat Metabolizması. Giriş  Karbonhidratlar, önemli gıda maddelerinin en başında yer alır.  Yaklaşık olarak günlük enerji ihtiyacının % 50 si." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları