Take a fresh look at your lifestyle.

Karbonhidrat Metabolizması ve Adenozin Trifosfat Oluşumu Fizyoloji Ders Notu / Tıp Fakültesi Dönem 2

0 90

NOT: Yukarıda Zenginleştirilmiş metin görümündeki PDF halinden okumanızı tavsiye ediyorum. Microsoft Word’te kullanılan bir takım elementler WordPress Editörde desteklenmediği için alttaki yazı düz yazı şeklinde görülmektedir. Lütfen PDF’teki resim şeklinde okuyunuz bu düz yazı kısmı Arama Motorları için eklenmiştir.


Karbonhidrat Metabolizması ve Adenozin Trifosfat Oluşumu

1)ATP

2)Kreatin Fosfat

3)Glikolitik Yol→ Acil durumda enerji temini için önemli. Uzun süre devam etmez.

4)Oksidatif Yol→Uzun süreli enerji temini için

  • Sitrat miktarı ATP sentezi için sınırlayıcı bir faktör. ADP/ATP oranı → ATP sentezleyip sentezlemeyeceğimizi belirler.
  • Oksidatif yol islevşel değilse yağlar kullanılır.
  • Pentoz Fosfat Yolu → fazla glikozun yağ olarak depolanması için gereklidir.
  • Kahverengi yağ dokusunda hiç ATP Sentetaz yok bu yüzden enerjinin tamamı ısıya dönüşür.

Metabolizmada Adenozin Trifosfatın Rolü

  • AMP Fazla olursa → Hücrenin yenilenmesi ile ilgili reaksiyonlar devreye girer.
  • AMP artarsa → Hücrenin daha fazla yaşaması sağlanır
  • Fruktozun taşıyıcısı yok.
  • Astrositlerde glikojen depolanması Anjiyotensin-4 ile sağlanır. Diğer adı IRP → İnsulin Releted Peptid
  • Glikojen → KC , Kas , beyinde (astrositlerde) depolanır.

  • Glikolitik yol sitoplazmada gerçekleşir.
  • Oksidatif yol mitokondride gerçekleşir.

Karbonhitrat Metabolizmasında
Glikozun Merkezi Rolü

  • Sindirim kanalında Kh sindirimlerinin son ürünleri glikoz, fruktoz ve galaktozdan İbarettir;
  • bunların da ortalama yüzde 80 kadarını glikoz oluşturur.
  • Barsak kanalından emilen fruktozun çoğu ve galaktozun hemen hemen hepsi derhal karaciğerde glikoza çevrilir.
  • Bu nedenle dolaşım kanında pek az fruktoz ve galaktoz bulunur.
  • KC’de %5-8 arasında glikojen depolanır → kristal olarak çöktürülür → osmoz için → suyun içeri fazladan girmemesi için
  • Karaciğer hücrelerinde monosakkaritlerin (glikoz, fruktoz ve galaktoz) birbirlerine çevrilmelerini hızlandıran enzimler bulunur,
  • Ayrıca, bu reaksiyonların dinamiğine uygun olarak, kaciğer monosakkaritleri kana geriye serbestlettiği zaman son ürün daima glikozdur.
  • Bu karaciğer hücrelerinde bol miktarda glikozfosfataz bulunması sayesinde gerçekleşir→ Amaç ihtiyaç halinde glukozu tekrardan dolaşıma vermek.
  • Böylece, glikoz-6-fosfat, glikoz ve fosfata yıkılır ve karaciğer hücrelerinin zarlarından glikoz tekrar kana taşınabilir.
  • Bu nedenle bir kez daha vurgulamak gerekirse, dolaşım kanındaki monosakkaritlerin yüzde 95’ten çoğunun son dönüşüm ürünü glikozdur.

Hücre Membranından Glikozun Taşınması

  • Glikozun vücudun doku hücrelerinde kullanılabilmesi için hücre zarından hücrenin sitoplazmasına taşınması gerekir.
  • Ancak, glikoz hücre zarı porlarından difüze olamaz.
  • Çünkü, bunun için parçacıkların molekül ağırlıkları en çok 100 olmalıdır
  • Oysa, glikozun molekül ağırlığı 180’dir. Ancak, glikoz kolaylaştırılmış difüzyon mekanizmasıyla oldukça serbest olarak hücrenin İçine geçer.
  • Temelde şöyle açıklanabilir, Hücre zarının lipit yüzeyinde glikozla birleşebilen çok sayıda taşıyıcı protein molekülleri bulunur.
  • Bağlanmış durumdaki glikoz, taşıyıcı ile zarın bir tarafından diğer tarafına kolayca taşınır ve sonra serbestlenir.
  • Bu nedenle, eğer glikoz konsantrasyonu zarın bir tarafında diğer tarafa göre daha fazla ise, yüksek konsantrasyonlu taraftan karşı tarafa doğru daha fazla glikoz taşınacaktır.
  • Doku hücrelerinin çoğunun zarından glikozun taşınması, sindirim zarı ya da böbrek tübül epitelindeki taşıma yöntemlerinden oldukça farklıdır.
  • Glikoz, adı geçen bu bölgelerde aktif sodyum-glikoz kotransport mekanizmasıyla iletilir ve aktif sodyum taşınması, glikozun konsantrasyon farkına zıt yönde emilimi için gerekli enerjiyi sağlar.
  • Sodyum kotransport mekanizması, ancak glikozun aktif emilimi için uyum yapmış özel epitel hücrelerinde işlev görür.
  • Bütün öteki hücre zarlarında glikoz ancak yüksek konsantrasyondan düşük olan tarafa doğru, kolaylaştırılmış difüzyonla taşınır.
  • Bunu da sağlayan membran glikoz taşıyıcı proteinin özgün bağlanma niteliğidir.

İnsülinin Glikozun Kolaylaştırılmış
Difüzyonunu Artırması

  • İnsülin, glikoz ve diğer monosakkaritlerin taşınmasını büyük ölçüde artırır.
  • İnsülinin yokluğunda, karaciğer ve beyin hücreleri dışında bütün vücut hücrelerine taşınan glikoz miktarı normal enerji metabolizması için gereken miktarın çok uzağındadır.
  • Bu nedenle, hücrelerin çoğunda karbonhidratların kullanım hızı pankreastan insülin salgılama hızı ile kontrol edilir.

Glikozun Fosforilasyonu

Glikoz hücrelere girer girmez, aşağıdaki reaksiyonda görüldüğü gibi bir fosfat kökü ile birleşir

Bu fosforilasyon, karaciğerde glikokinaz enzimi, öteki hücrelerin çoğunda da hekzokinaz enzimi ile hızlandırılır.

Glikozun fosforilasyonu karaciğer hücreleri, böbrek tubulus epiteli ve barsak epitel hücreleri dışında hemen tümüyle geri dönüşsüzdür.

Yukarıda adı geçen hücrelerde ise aktive olduğunda, reaksiyonu tersine döndüren diğer bir enzim olan glikoz fosfataz, da bulunur.

Vücudun çoğu dokusunda fosforilasyon glikozun hücre İçinde hapsedilmesine hizmet eder.

Yukarıdaki özgül hücreler, özellikle karaciğer hücreleri dışında glikoz hücreye girer girmez fosfat ile bağlanır ve geriye difüze olamaz

Glikojenin Karaciğer ve Kasta Depo Edilmesi

Glikoz bir hücreye emildikten sonra, ya hücreye enerji sağlamak için kullanılır ya da glikozun büyük bir polimeri olan glikojen halinde depo edilir.

Vücuttaki bütün hücreler hiç değilse bir miktar glikojen depo edebilirler.

Ancak, belirli bazı hücrelerde büyük miktarda depo edilebilir;

Özellikle karaciğer hücreleri ağırlıklarının yüzde 5-8 i, kas hücreleri ağrlıklarının yüzde 1 -3’ü kadar glikojen depo edebilirler.

Glikojen molekülleri ortalama molekül ağırlıkları 5.000.000 ya da daha büyük molekül ağırlığına kadar çıkan moleküller halinde polimerize olabilir

Glikojenin çoğu katı kristaller şeklinde çöker.

Monosakkaritlerin yüksek molekül ağırlığındaki bileşiğe (glikojen) çevrilmesi, hücre içi sıvının ozmotik basıncını önemli şekilde değiştirmeden, büyük miktarda karbonhidratın depo edilmesini sağlar

Aksi halde, molekül ağırlığı küçük olan yüksek konsantrasyondaki eriyebilir monosakkaritler hücre içi ve hücre dışı ozmotik basınçlar arasında büyük bir dengesizlik yaratabilirdi.

Depolanan Glikojenin Yıkımı-Glikojenoliz

  • Glikojenoliz, hücrelerde depolanan glikojenin tekrar glikoz oluşturmak üzere hücrelerde yıkılmasıdır.
  • Daha sonra glikoz enerji sağlamada kullanılabilir.
  • Glikojenoliz, glikojen oluşumundaki kimyasal reaksiyonların tersine dönüşümü ile gerçekleşmez
  • Glikojenolizde, glikojen polimerinin herbir dalındaki glikoz molekülleri, bağlandıkları diziden fosforilaz enzimiyle katalize edilerek ayrılır.
  • Dinlenme durumunda, fosforilaz inaktif şekildedir
  • Böylece glikojen depo edilir.
  • Glikojenden glikoz elde edilmesi gerekliğinde, önce fosforilaz aktive edilmelidir.

Epinefrin veya Glukagon ile Fosforilazın Aktivasyonu

Epinefrın ve glukagon, Fosforilazı aktive eder ve böylece hızlı bir glikojenolize neden olurlar.

Bu hormonların her birinin ilk etkisi hücrelerde siklik AMP oluşumunu sağlamaktır

Bu madde daha sonra fosforilazı aktive eden kimyasal reaksiyonlar zincirini başlatmaktadır.

Epinefrin sempatik sistem uyarıldığı zaman böbreküstü medullasından serbestlenir.

Böylece, sempatik sinir sisteminin işlevlerinden biride, hızlı enerji metabolizması için gerekli glikozu artırmaktır.

Epinefrinin bu işlevi, özellikle karaciğer hücreleri ve kasta ortaya çıkar.

Glukagon

Glukagon kanda glikoz konsantrasyonu çok düştüğü zaman, pankreasın alfa hücrelerinden salgılanan bir hormondur.

Başlıca, karaciğer hücrelerinde, siklik AMP oluşumunu uyarır

Karaciğerdeki glikojeni glikoza çevirerek kana verir,

böylece kan glikoz düzeyini yükseltir.

Glikolitik Yolla Glikoz Moleküllerinden Enerji Serbestlenmesi

Bir gram glikoz molekülünün tam oksidasyonu ile 686.000 kalori enerji serbestlendiği ve bir gram ATP molekülü oluşumu için sadece 12.000 kalorilik enerji gerektiği için bir gram ATP molekülü oluşurken glikoz bir defada su ve karbon diokside kadar parçalansaydı fazla enerji israf edilecekti.

Vücudun bütün hücreleri içerdikleri bir seri özel protein enzimlerle, glikoz molekülünü küçük adımlara bölünmüş bir dizi tepkimeyle parçalar ve her basamakta enerji bir molekül ATP oluşturmak üzere küçük paketler halinde serbestlenir.

Böylece hücrelerde kullanılan her glikoz molekülüne karşılık 38 ATP molekülü oluşur.

Glikoliz ve Pirüvik Asit Oluşumu

Glikoz molekülünden enerji açığa çıkışının en önemli yolu glikoliz sürecinin başlatılmasıdır.

Daha sonra glikolizin son ürünleri enerji sağlamak İçin oksidasyona uğrarlar.

Glikoliz, glikoz molekülün iki molekül pirüvik asit oluşturmak üzere parçalanması anlamına gelir.

Glikoliz, ardışık 10 farklı kimyasal reaksiyon aşamasıyla gerçekleşir.

Bu aşamaların her biri en az bir özgün protein enzim ile katalize edilir.

Glikoz ilk olarak, fruktoz 1, 6-fosfata çevrilir, sonra üç karbon atomlu iki molekül gliseraldehit-3-fosfata parçalanır, daha sonra da herbiri beş aşamada prüvik aside parçalanır

Glikolitik seride bir çok kimyasal reaksiyon bulunmasına karşın çoğu basamakta glikoz molekülündeki serbest enerjinin ancak küçük bir bölümü açığa çıkar.

Bununla birlikte. 1.3 fosfo gliserik asitle 3-fosfogliserik asit aşamaları ve fosfoenolpirüvik asitle pirüvik asit aşamaları arasında serbestlenen enerji paketleri, bir mol ATP oluşumu için gereken 12.000 kalorilik enerjiden fazladır ve bu reksiyonlar ATP oluşturacak biçimde eşlenirler.

Böylece her bir mol fruktoz 1-6 difosfatın pirüvik aside parçalanması sırasında toplam 4 mol ATP oluşur.

Ancak glikolizin başlayabilmesi için glikoz molekülünden fruktoz 1-6 difosfatın oluşumu için 2 mol ATP gereklidir

Bu nedenle glikolitik süreçte her bir glikoz molekülünden sadece 2ATP kazanılır.

Bu ATP ye aktarılan 24.000 kalorilik enerjidir

Ancak glikoliz sırasında orijinal glikozdan toplam 56.000 kalori enerji kazanıldığı için ATP sentezinde tüm verim sadece %43 tür.

% 57 si ısıya dönüşür.

Pirüvik Asidin Asetilkoenzim A’ya Dönüşümü

Bu reaksiyona göre pantotenik asit vitamini türevi olan koenzim A ile iki pirüvik asit molekülü iki molekül asetil-CoA oluşturmak üzere birleşirken iki karbon dioksit molekülü ve dört hidrojen atomu serbestlenmektedir.

Bu dönüşümde ATP oluşmaz, ancak serbestlenen 4 hidrojen atomunun daha sonra oksitlenmesi sırasında altı molekül ATP oluşur.

Sitrik Asit Döngüsü (Krebs Sİklusu)

Glikoz molekülünün yıkılmasında bundan sonraki aşamaya sitrik asit döngüsü (trikarboksilik asit siklusu ya da Krebs siklusu) adı verilir.

Bu kimyasal reaksiyon zincirinde asetil-CoA’nın asetil parçası, karbon dioksit ve hidrojen atomlarına yıkılır.

Bu reaksiyonların tümü mitokondri matriksinde gerçekleşir.

Serbestlenen hidrojen atomları, oksitlendiğinde büyük miktarda enerjiyi serbestleterek ATP oluşturmak üzere eklenir.

Sitrik asit döngüsünün başlangıç aşamasında asetil-COA sitrik asit oluşturmak için okzolaasetik asitle birleşir. asetil-CoA nın CoA bölümü serbestler ve prüvik asitten daha fazla asetil-CoA oluşturmakta kullanılır.

Asetil bölümü ise sitrik asit molekülünün bir parçasını yapar.

Sitrik asit döngüsünün ardaşık aşamalarına , birkaç su molekülü katılırken siklusun diğer aşamalarında CO2 ve H atomlarıda serbestler

Metabolize olan her glikoz molekülü için 2 asetil-CoA molekülünün 6 mol su ile birlikte sitrik asit döngüsüne girer

Bunlar daha sonra 4 karbondioksit molekülü , 16 hidrojen atomu 2 molekül koenzim A ya ayrılır.iki molekül ATP oluşur

Sitrik asit döngüsünde ATP oluşumu

Sitrik asit döngüsü sırasında büyük miktarda enerji serbestlenmez.

Ancak kimyasal reaksiyonların birinde (α –ketoglutarik asidin süksinik aside dönüşümü sırasında) bir molekül ATP oluşur.

Böylece metabolize olan her glikoz molekülün den 2 asetil-CoA molekülü sitrik asit siklusuna girer ve her birinde bir molekül ATP ya da toplam 2 molekül ATP oluşur

TCA döngüsünde dehidrejenazların NAD ın hidrojen atomlarını serbestletici etkisi

Sitrik asit döngüsünün çeşitli kimyasal reaksiyonları sırasında

hidrojen atomları serbestlenir.

Dört hidrojen atomu glikoliz sırasında, 4 atom, pirüvik asitten asetil-CoA oluşumunda’ 16‘ sı da sitrik asit döngüsünde olmak üzere, bir

glikoz molekülünün parçalanması sonucu toplam 24

adet hidrojen atomu serbestlenir.

Ancak bu hidrojen atomları basitçe hücre içi sıvıya katılamazlar.

Her defasında ikili paketler halinde serbestlenirler

Bu olay dehidrojenaz adı verilen özgün bir protein enzimle katalize edilir.

24 adet hidrojen atomundan 20’si niyasin vitamini türevi olan nikotinamıd adenin dinükleotid (NAD) ile birleşir

Bu reaksiyon, özgün dehidrojenaz enzimi aracılığı olmadan ya da hidrojen taşıyıcısı olarak görev yapan NAD+ bulunmadan gerçekleşemez.

Hem serbest hidrojen iyonu, hem de NAD+ ile birleşmiş hidrojen büyük miktarda ATP oluşturan birçok oksidatif kimyasal reaksiyona girer

Glikoz yıkımı sırasında serbetleyen 4 hidrojen atomuda (TCA siklusunda süksinik ve fumarik asıt basamakları arasında serbestleyenler.)özgül bir dehidrojenaz ile bağlanır.

Ancak daha sonra NAD+” aracılığı olmaksızın doğrudan oksidatif sürece katılırlar.

Karbon dioksitin serbestlenmesinde dekarboksilazların işlevi

Pirüvik asitten Asetil-CoA olşumunda ve sitrik asit siklusunda Co2 üç aşamada serbestlenir.

Karbon dioksidin serbestlenmesine neden olan dekarboksilaz adı verilen özgül protein enzimleri karbon dioksidi substrattan ayırırlar.

Karbon dioksit vücut sıvılarında erir ve sonra akciğerlere taşınarak oradan da vücut dışına atılır.

Hidrojenin Oksidasyonuyla Büyük Miktarda ATP Oluşumu (Oksidatif Fosforilasyon Olayı)

(1) glikoliz,

(2) sitrik asit döngüsü.

(3) dehidrojenasyon

(4) dekarboksilasyon süreçleri sırasında ne yazık ki küçük miktarda ATP oluşur.

Tek bir glikoz molekülünün metabolizması sırasında glikolizde ve sitrik asit döngüsünde 2’şer ATP molekülü oluşur.

Glikoz metabolizması sırasında oluşan toplam ATP’nin % 90’ı glikoz yıkımının ilk aşamalarında açığa çıkan hidrojen atomlarının daha sonra oksidasyonu sırasında oluşur.

Bütün bu ilk aşamaların temel işlevi glikoz molekülündeki hidrojenleri oksidasyon için kullanılabilecek hale getirmektir.

hidrojenin oksidasyonu mitokondrilerde enzimatik olarak katalize edilen bir seri reaksiyon sonucu gerçekleşir.

Bu reaksiyonlar:

(1) her hidrojen atomunu bir hidrojen iyonuyla bir elektrona ayırır ve

(2) elektronlar sıvıdaki çözünmüş oksijeni, hidroksil iyonlarını oluşturmak üzere su molekülleri ile birleştirmek için kullanır.

Sonra hidrojen ve hidroksil iyonları su oluşturmak üzere su molekülleri birleştirmek için kullanılır.

ATP Oluşturmada Mitokondrilerdeki Kemiozmotik Mekanizma

Hidrojenin iyonizasyonu, Elektron Taşıma Zinciri ve Su oluşumu

Mitokondrideki oksidatif fosforilasyonun ilk basamağı besinlerden ayrılan hidrojen atomlarının iyonizasyonudur

Bu hidrojen atomları çift çift ayrılır

Bunlardan biri derhal H+ iyonuna dönüşür diğeri de NADH oluşturmak üzere NAD+ ile bağlanır.

İlk olarak NADH’dan hidrojen atomunun da ayrılmasıyla bir H+ iyonu daha oluşur

Ayrılan NAD+ da bu süreçte tekrar tekrar kullanılır.

Hidrojen atomlarından ayrılarak iyonizasyona neden olan elektronlar derhal, mitokondrinin iç zarının (raf zarı) bir integral parçası olan elektron alıcılarının elektron transport zincirine girerler.

Elektron alıcıları elektron alıp vererek geri dönüşümlü olarak redüklenir ya da oksitlenirler.

Elektron taşıma zincirinin önemli elemanları arasında flova protein, birçok demir sülfit proteinleri, ubikinon ve sitokram B. C1,C A veA3 bulunur.

Herbir elektron bu alıcılar arasında birinden ötekine geçerek nihayet sitokrom A3 ulaşır.

Bu alıcıya sitokrom oksidaz adı verilir.

Zira, iki elektron vererek oksijen elementini iyonik oksijene indirger ve daha sonra bu oksijen iyonları su oluşturmak için hidrojen iyonlarıyla birleşir.

Hidrojen İyonlarının Elektron Taşıma Zinciri Tarafından Mitokondrinin Dış Boşluğuna Pompalanması

Elektronlar, elektron transport zincirinden geçerken büyük miktarda enerji serbestlenir.

Bu enerji hidrojen iyonlarını: mitokondrinin iç matriksinden iç ve dış zarlar arasındaki dış boşluğa pompalanmak için kullanılır.

Böylece bu boşlukta pozitif yüklü hidrojen iyon konsantrasyonu artarken iç matrikste kuvvetli bir negatif elektriksel potansiyel yaratılmış olur.

ATP Oluşumu

Oksidatif fosforilasyonda bundan sonraki aşama ADP’nin ATP’ye çevrilmesidir.

Bu olayda mitokondrinin iç membranı boyunca yerleşik, başı bir düğme gibi iç matrikse doğru uzanan büyük bir protein rol oynar.

Bu molekül bir ATPaz’dır ve ATP sentetaz adını alır.

Dış hoşluktaki pozitif yüklü yüksek hidrojen iyon konsantrasyonu ile iç zarın iki taralı arasındaki büyük elektriksel potansiyel farkı, hidrojen iyonlarının mitokondri iç matriksine ATPaz molekülünün içinden geçerek akışına neden olur

Hidrojen akımından kaynaklanan enerji ATPaz tarafından ADPnin serbest ATP’ye dönüşümünde kullanılır.

Böylece molekül yüksek enerjili bir fosfat bağı daha kazanmış olur.

Sürecin son aşaması mitokondri içindeki ATP’nin sitoplazmaya aktarılmasıdır.

Bu geçiş, iç zardan kolaylaştırılmış difüzyonyonla

Geçirgen olan mitokondri dış zarından da basit difüzyonla olur.

ADP de, ATP’ye çevrilmek üzere sürekli olarak mitokondri matriksine taşınır.

Elektron taşıma zincirinden geçen her iki elektrona karşılık (iki hidrojen atomunun iyonizasyonunu temsil eder) üç molekül ATP sentez edilir

Vücuda Enerji Gerektiği Zaman Depolanan Glikojenden Enerji Serbestlenmesinin Kontrolü: Hücrede Glikoliz Hızının Kontrolünde ATP ve ADP Konsantrasyonlarının Etkisi

Hücrelerin gereksinimi olmadığı halde, glikozdan sürekli enerji serbestlenmesi büyük bir israf olurdu.

Glikoliz ve onu izleyen hidrojen atomlarının oksidasyonu hücrenin ATP gereksinimine göre. sürekli olarak kontrol edilir.

Bu kontrol çeşitli geribildirim kontrol mekanizmaları ile sağlanır.

Bunlardan en önemlisi ADP ve ATP nin hücredeki konsantrasyonlarıdır.

ATP’nin enerji metabolizması üzerindeki önemli denetim yollarından biri, fosfofruktokinaz enzimini baskılamasıdır.

Bu enzim glikolitik reaksiyon basamaklarından birinde yer alan fruktoz1-6 difosfatın oluşumunu sağlar,

Bu nedenle hücrede ATP miktarının fazla olması glikolizisi yavaşlatır.

Tersine, ADP ve AMP, bu enzimin etkinliğini büyük ölçüde artırır.

ATP’nin hücre içindeki hemen hemen bütün kimyasal reaksiyonlara enerji sağlamak için kullanılması sonucu ATP derişimi azaldığında, ATP’nin fosfofruktokinaz üzerindeki baskılaması kalkar,

Aynı zamanda artan ADP derişimi de enzim aktivitesini uyarır. Böylece glikolitik süreç yeniden harekete geçer ATP depoları yenilenir.

Başka bir kontrol yolu da sitrik asit döngüsünde oluşan sitrat iyonudur.

Bu iyonun artması aynı zamanda fosfofrüktokinazı kuvvetle baskılayarak glikolitik süreci engeller.

Böylece glikoliz sırasında oluşan pirüvik asidin kullanılmasını sağlayan sitrik asit döngüsü de duraklatılmış olur.

Hücredeki bütün ADP, ATP’ye dönüştüğünde ilave olarak ATP oluşmadığını görürüz.

Sonuç olarak besinlerin (glikoz, yağ ve proteinler) ATP oluşturmak üzere kullanım aşamaları durur.

Hücrede, çeşitli fizyolojik işlevlere gereken enerji için ATP kullanıldığında yeni oluşan ADP ve AMP enerji süreçlerini tekrar başlatırlar.

ADP ve AMP de hemen hemen ani olarak ATP durumuna dönerler. Bu sayede çok ağır egzersizdeki aşırı hücresel aktivite dışında. ATP deposu her zaman otomatik olarak dolu tutulur.

Enerjinin anaerobik yolla serbestlenmesi

Bazen oksijen sağlanamadığı veya yetersiz olduğu durumlarda oksidalif fosforilasyon gerçekleşemez.

Bu koşullarda bile, hücrede karbonhidrat yıkımının glikoliz evresinde küçük miktarda enerji elde edilebilir.

Çünkü glikozu pirüvik aside parçalayan kimyasal reaksiyonlar oksijen gerektirmez.

Bu süreç glikozun çok büyük ölçüde israfına yol açar.

Bu yoldan tüketilen her glikoz molekülünden elde edilen enerjinin ancak 24.000 kalorisi ATP oluşumunda kullanılır ki, bu da glikoz molekülündeki toplam enerjinin yüzde 3’ünden biraz daha fazladır.

Bununla beraber, hücrelerde serbestleyen ve anaerobik enerji denilen bu glikolitik enerji oksijen bulunmadığı zaman birkaç dakika için hayat kurtarıcı olabilir.

Anaerobik glikoliz sırasındalaktik asit oluşumu ile fazladan anaeorbik enerji serbestlenmesi

Kütlelerin yasası etkisine göre bir kimyasal reaksiyonun son ürünleri ortamda biriktiği zaman. reaksiyonun hızı sıfıra yaklaşır.

Glikolitik reaksiyonların iki farklı son ürünü (1) pirüvik asit ve (2) NADH ve H+ oluşturmak üzere NAD+ ile birleşen hidrojen atomlarıdır.

Bunlardan biri ya da ikisinin birikmesi glikolitik süreci durdurarak daha fazla ATP oluşmasını önleyecektir.

Miktarları çok artmaya başladığı zaman, bu iki son ürün birbiriyle etkileşerek, laktik asit oluştururlar.

Anaerobik koşullarda, pirüvik asidin büyük bir bölümü laktik aside dönüşür.

Pirüvik asit hücre dışı sıvıya, hatta aktivitesi az olan diğer hücrelerin içine kolayca geçer.

Bu nedenle laktik asit. glikolitik son ürünleri ortadan kaldıran bir çeşit “lavabo deliği” gibidir.

Böylece pirüvik asit ve hidrojen ortamdan uzaklaştırılarak glikolizin devamı sağlanmış olur.

Eğer bu çevrilme olmasaydı, glikoliz ancak birkaç saniye daha devam edebilirdi.

Halbuki oksijensiz ortamda bile bu yolla dakikalarca önemli miktarda ATP sağlanabilir.

Laktik Asidin Oksijen Varlığında Tekrar Pirüvik Aside Dönüşümü.

Eğer kişi bir anaerobik metabolizma sonrası tekrar oksijen solumaya başlarsa, laktik asit tekrar hızla pirüvik asit ve NADH+H+”ne dönüşür.

Daha sonra bu maddeler hızla büyük miktarda ATP oluşturmak üzere oksidasyona uğrarlar.

Bu fazla miktardaki ATP de pirüvik asidin yaklaşık dörtte üçünün tekrar glikoza dönüşümüne yol açar.

Böylece, tekrar oksijen sağlandığında anaerobik glikoliz sırasında oluşan büyük miktardaki laktik asit vücuttan kaybedilmez, ya tekrar glikoza dönüştürülür ya da doğrudan enerji için kullanılır.

Bu değişimin büyük bölümü karaciğerde, küçük bir bölümü de diğer dokularda gerçekleşir.

Laktik Asidin Kalpte Enerji İçin Kullanımı.

Kalp kası laktik asidi pirüvik aside çevirerek enerji için kullanma yeteneğine sahiptir.

Bu olay büyük ölçüde ağır egzersiz sırasında, iskelet kaslarından kana büyük miktarda laktik asit serbestlendiği zaman gerçekleşir.

Daha sonra bunlar kalp tarafından fazladan enerji kaynağı olarak kullanılırlar.

Pentoz Fosfat Yoluyla Glikozdan Enerji Serbestlenmesi

Vücutta hemen hemen tüm kaslarda, enerji için kullanılan tüm karbonhidratlar glikolizle pirüvik aside yıkılır ve daha sonra da okside olur.

Bununla birlikte, glikolitik yol glikozun yıkılarak enerji için kullanıldığı tek yol değildir

Glikozun yıkılıp oksitlenmesi için ikinci yolda pentoz fosfat yada fosfoglukonat yoludur.

Bu yol ile glikozun %30 u karaciğerde ve ondan daha fazlası yağ hücrelerinde yakılır.

Bu yol özellikle sitrik asit döngüsündeki enzimlerden bağımsız olarak enerji sağlaması nedeniyle önem taşır.

Böylece belli enzimatik bozukluğu bulunan hücrelerde alternatif bir yol oluşturur.

Glikozdan, 1 molekül karbon dioksit, 4 hidrojen atomu serbestlenmesi ile beş karbonlu bir şeker D-ribuloz oluşur.

Bu madde daha sonra diğer beş-, dört-, yedi- ve üç karbonlu şekerlere çevrilir.

Sonuç olarak, bu şekerlerin değişik kombinasyonları ile tekrar glikoz sentez edilir.

Ancak başlangıçta reaksiyona giren her 6 molekül glikozdan tekrar sadece 5 molekül glikoz sentezlenir.

Yani pentoz fosfat yolu döngüsel bir sureçtir.

Her çevrimde bir molekül glikoz metabolize olur.

Böylece, siklusun tekrar tekrar çevrimi ile tüm glikoz karbon dioksit ve hidrojene çevrilir.

Hidrojen daha sonra oksidatif fosforilasyon yolağına girerek ATP oluşur ya da daha sık olarak yağ veya diğer maddelelerin sentezinde kullanılır.

Hidrojenin yağ sentezinde kullanılması Dinükleotid Fosfat‘ın İşlevi

Pentoz fosfat döngüsü sırasında serbestleyen hidrojen, glikolitik yolda olduğu gibi NAD+ ile birleşmez.

Onun yerine hemen hemen NAD+ ile aynı olan fakat ondan bir fazla fosfat kökü içeren nikotinamid adenin dinükleotid fosfat (NADP+) ile birleşir.

Bu fark son derece önemlidir.

Çünkü ancak NADP+ ile hidrojen birleşerek oluşturulan NADPH karbonhidratlardan yağların ve bazı başka maddelerin sentezi için kullanılabilir.

Hücrelerde aktivite yokluğu nedeniyle glikoz kullanımı için glikolitik yol yavaşladığı zaman, pentoz fosfat yolu çalışarak (başlıca karaciğerde) hücrelere taşınmakta olan fazla glikozu parçalar ve bol miktarda NADPH oluşturur.

NADPH glikozdan türeyen asetil-CoA nın uzun yağ zincirlerine dönüşmesine yardımcı olur.

Bu glikoz molekülündeki enerjinin ATP oluşumu dışında, vücutta yağ oluşumu ve depolanmasında kullanıldığı ayrı bir yoldur.

Glikozun Glikojen veya Yağa Dönüşümü

Enerji için glikozun hemen gerekmediği durumlarda hücrelere sürekli olarak gelen glikozun fazlası ya . glikojen şeklinde depo edilir ya da yağa çevrilir.

Glikozun hücrelerde mümkün olduğu kadar çok glikojen şeklinde depo edilmesi tercih edilir.

Glikojen depolayan hücreler glikojen ile doyma düzeyine yaklaştıkları zaman glikozun fazlası karaciğer ve yağ hücrelerinde yağa çevrilerek depo edilir.

Protein ve Yağlardan Karbonhidratların Oluşumu “Glikoneojenez”

Vücutta karbonhidrat depoları normalin altına indiği

Zaman amino asitlerden ve gliserolden oldukça çok miktarda glikoz yapılır.

Bu olaya glikoneojenez denir.

Glikoneojenez açlık sırasında kan glikoz konsantrasyonundan aşırı düşüşü önlemede özellikle önemlidir.

Glikoz beyin ve eritrositler gibi dokularda enerji için temel maddedir

kanda uygun miktarda bulunması gerekmektedir.

Açlıkta kan glikoz düzeyini korumada karaciğer depolanan glikojeni glikoza çevirerek ve glikozu esas olarak laktat ile amino asitlerden (glikoneojenez) sentezleyerek önemli bir rol oynar.

Beyne devamlı glikoz sağlanmasına yardımcı olmak için karaciğerin glikoz üretiminin v yaklaşık %20 si glikoneogenezdendir.

Uzun süren açlıkta böbrekler de amino asitlerden ve başka proteinlerden hatırı sayılır miktarda glikoz sentezler.

Vücut proteinlerindeki aminoasitlerin yaklaşık %60’ı

Kolayca karbonhidratlara dönüştürülebilir, geri kalan yüzde 40’ının kimyasal yapısı ise bunu zorlaştırır ya da olanaksızlaştırır.

Her amino asit biraz farklı bir kimyasal süreçle glikoza çevrilir.

Örneğin, alanin basitçe deaminasyonla doğrudan pirüvik aside çevrilir; pirüvik asit de daha sonra glikoza dönüştürülür ve glikojen şeklinde depolanır.

Daha karmaşık yapılı birçok amino asitler de üç-dört-beş- ya da yedi karbonlu farklı şekerlere çevrilir;

Daha sonra fosfoglukonat yoluna girerek sonunda glikoz oluşlururlar.

Böylece deaminasyon ile birlikte bazı birbirine dönüşüm süreçleri sonucu, amino asitlerin çoğu glikoza dönüşür.

Glikoneojenezin Düzenlenmesi

Hücrelerde karbonhidratların azalması ve kan şekerinin düşmesi glikoneojenez hızında artış sağlayan temel uyaranlardır.

Karbonhidratların azalması doğrudan birçok glikolitik ve fosfoglukonat reaksiyonları tersine çevirerek, deamine amino asitleri ve gliserolü karbonhidratlara dönüştürür.

Buna ek olarak özellikle kortizol hormonu bu düzenlemede önemli rol oynar.

Kortikotropin ve Glikokortikoidlerin Glikoneojenez Üzerine Etkisi

Hücrelerde normal miktarda karbonhidrat bulunmadığı zaman, henüz tam anlaşılamayan nedenlerle adenohipofizden kortikotropin salgısı artmaya başlar.

Bu da böbreküstü korteksini uyararak gliko kortikoid hormonların, özellikle kortizolün çok miktarda yapılmasını sağlar.

Kortizol vücuttaki bütün hücrelerde proteinleri mobilize ederek vücut sıvılarında amino asit miktarını yükseltir.

Bunların büyük kısmı karaciğerde derhal deamine olur ve glikoza çevrilecek ideal maddeler haline gelirler.

Böylece glikoneojenezi hızlandıran en önemli yollardan biri böbreküstü korieksindeki glikokortikoidlerin serbestlenmesidir.

Kan Glikozu

Üç veya 4 saat süreyle yemek yememiş bir insanda, kanda normal glikoz konsantrasyonu yaklaşık 90 mg/dl’dir.

Eğer kişide diabetes mellitus yoksa. çok miktarda karbonhidrat içeren bir yemekten sonra bile bu düzey nadiren 140 mg/dl’nin üzerine çıkar.

Kanda glikoz konsantrasyonunun düzenlenmesi, insülin ve glukagon hormonları ile sağlanır.

Cevap bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.