Məlumat

2.6.1: Karbohidratların mübadiləsi - Biologiya

2.6.1: Karbohidratların mübadiləsi - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Öyrənmə Məqsədləri

  • Enerji istehsalı üçün karbohidrat mübadiləsinin əhəmiyyətini təhlil edin

Karbohidratlar mübadiləsi

Karbohidratlar heyvanlar və bitkilər üçün əsas enerji formalarından biridir. Bitkilər günəşdən gələn işıq enerjisindən istifadə edərək (fotosintez prosesi zamanı) karbohidratlar əmələ gətirir, heyvanlar isə karbohidrat əldə etmək üçün bitki və ya digər heyvanları yeyirlər. Bitkilər karbohidratları nişasta adlanan uzun polisaxarid zəncirlərində saxlayır, heyvanlar isə karbohidratları qlikogen molekulu kimi saxlayır. Bu böyük polisaxaridlər çoxlu kimyəvi bağlar ehtiva edir və buna görə də çoxlu kimyəvi enerji saxlayır. Bu molekullar maddələr mübadiləsi zamanı parçalandıqda, kimyəvi bağlardakı enerji sərbəst buraxılır və hüceyrə prosesləri üçün istifadə edilə bilər.

Karbohidratlardan enerji istehsalı (hüceyrə tənəffüsü)

Hər hansı bir monosaxaridin (sadə şəkər) metabolizması hüceyrənin istifadə etməsi üçün enerji istehsal edə bilər. Həddindən artıq karbohidratlar bitkilərdə nişasta, heyvanlarda isə qlikogen kimi saxlanılır, orqanizmin enerji tələbatı birdən-birə artarsa, maddələr mübadiləsinə hazır olur. Bu enerji tələbləri artdıqda, karbohidratlar monosaxaridlərə parçalanır və daha sonra orqanizmin bütün canlı hüceyrələrinə paylanır. Qlükoza (C6H12O6) enerji istehsalı üçün istifadə edilən monosaxaridlərin ümumi nümunəsidir.

Hüceyrə daxilində hər bir şəkər molekulu bir sıra mürəkkəb kimyəvi reaksiyalar nəticəsində parçalanır. Kimyəvi enerji monosaxariddəki bağlardan ayrıldığı üçün yüksək enerjili adenozin trifosfat (ATP) molekullarını sintez etmək üçün istifadə olunur. ATP bütün hüceyrələrin əsas enerji valyutasıdır. Dollar mal almaq üçün valyuta kimi istifadə edildiyi kimi, hüceyrələr də dərhal iş yerinə yetirmək və kimyəvi reaksiyaları gücləndirmək üçün ATP molekullarından istifadə edirlər.

Metabolizm zamanı qlükozanın parçalanması hüceyrə tənəffüsü adlanır, bu tənliklə təsvir edilə bilər:

[ce{C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + enerji}]

Karbohidratların istehsalı (fotosintez)

Bitkilər və bəzi digər orqanizmlər fotosintez adlanan proses vasitəsilə karbohidratlar istehsal edirlər. Fotosintez zamanı bitkilər karbon qazı molekullarını (CO) yaradaraq işıq enerjisini kimyəvi enerjiyə çevirir.2) qlükoza kimi şəkər molekullarına çevrilir. Bu proses böyük bir molekulu sintez etmək üçün bağların qurulmasını nəzərdə tutduğundan, davam etmək üçün enerji (işıq) girişi tələb olunur. Fotosintez yolu ilə qlükoza sintezi bu tənliklə təsvir olunur (diqqət yetirin ki, bu, əvvəlki tənliyin əksidir):

[ce{6CO2 + 6H2O + enerji → C6H12O6 + 6O2}]

Bitkilərin kimyəvi proseslərinin bir hissəsi olaraq, qlükoza molekulları digər şəkər növləri ilə birləşdirilə və onlara çevrilə bilər. Bitkilərdə qlükoza ATP təmin etmək üçün hüceyrə tənəffüsü ilə yenidən qlükozaya parçalana bilən nişasta şəklində saxlanılır.

Əsas Nöqtələr

  • Canlı orqanizmlərin enerji istehsal etmək üçün istifadə etdiyi qlükoza parçalanması tənliklə təsvir edilir: [ce{C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + enerji} ömrə]
  • Bitkilərin qlükozanı sintez etmək üçün istifadə etdiyi fotosintetik proses tənliyi ilə təsvir edilir: [ce{6CO2 + 6H2O + enerji → C6H12O6 + 6O2} ömrə]
  • İstehlak olunan qlükoza, hüceyrədə iş və kimyəvi reaksiyaları gücləndirmək üçün istifadə olunan ATP şəklində enerji yaratmaq üçün istifadə olunur.
  • Fotosintez zamanı bitkilər işıq enerjisini qlükoza molekullarını yaratmaq üçün istifadə olunan kimyəvi enerjiyə çevirir.

Əsas Şərtlər

  • adenozin trifosfat: hüceyrədaxili enerji ötürülməsində tez-tez "enerji valyutasının molekulyar vahidi" adlanan koenzim kimi hüceyrələrdə istifadə olunan çoxfunksiyalı nukleozid trifosfat
  • qlükoza: C6H12O6C6H12O6C6H12O6 molekulyar formuluna malik sadə monosaxarid (şəkər); hüceyrə metabolizması üçün əsas enerji mənbəyidir

İlkin karbohidrat mübadiləsi genləri Arabidopsis thaliana tumurcuqlarının apikal meristemində istilik-stress yaddaşında iştirak edir.

Bitkilərdə tumurcuq apikal meristem (SAM) yerüstü orqanların inkişafı üçün vacibdir. Bununla belə, onun abiotik stresslərə molekulyar reaksiyaları haqqında çox az şey məlumdur. Burada biz göstəririk ki, Arabidopsis thaliana SAM əvvəlki qeyri-ölümcül HS-nin avtonom istilik gərginliyi (HS) yaddaşını nümayiş etdirir və SAM-a bir neçə gün sonra ölümcül HS-ə məruz qaldıqdan sonra böyüməsini bərpa etməyə imkan verir. RNT ardıcıllığından istifadə edərək, kök hüceyrə (SC) tənzimləyiciləri CLAVATA1 (CLV1) və CLV3, HEAT SHOCK PROTEIN 17.6A (HSP17.6A) və əsas karbohidrat-FRUCSE mübadiləsi daxil olmaqla, SAM-ın HS transkripsiya yaddaşının yaradılmasında iştirak edən genləri müəyyən etdik. BİFOSFAT ALDOLAZA 6 (FBA6). Biz şəkərin mövcudluğunun yüksək temperaturda bitkilərin yaşaması üçün vacib olduğunu nümayiş etdiririk. İSTİLİK ŞOK KEÇİRİLMƏ FAKTORU A2 (HSFA2A) HSP17.6A və FBA6-nın promotorlarındakı istilik şoku elementlərinə bağlanaraq ifadəsini birbaşa tənzimləyir və bu, HSFA2-nin SAM yaddaş genlərinin transkripsiya aktivləşməsi üçün lazım olduğunu göstərir. Kollektiv olaraq, bu tapıntılar göstərir ki, bitkilər SC-ləri saxlamaq üçün inkişaf etmiş bir qoruma mexanizmini inkişaf etdirmişlər və deməli, stresdən azad edildikdən sonra tumurcuqların böyüməsini yenidən başlatmaq qabiliyyəti.

Açar sözlər: aldolaz karbon metabolizmi istilik stressi apikal meristem termomemory thermopriming.

Copyright © 2021 Müəlliflər. Elsevier Inc tərəfindən nəşr edilmişdir. Bütün hüquqlar qorunur.


İçindəkilər

Glikoliz Redaktəsi

Glikoliz, bir qlükoza molekulunun iki piruvat molekuluna parçalanması prosesidir, eyni zamanda bu proses zamanı ayrılan enerjini ATP və NADH şəklində saxlayır. [2] Qlükozanı parçalayan demək olar ki, bütün orqanizmlər qlikolizdən istifadə edir. [2] Qlükoza tənzimlənməsi və məhsuldan istifadə bu yolların orqanizmlər arasında fərqləndiyi əsas kateqoriyalardır. [2] Bəzi toxumalarda və orqanizmlərdə qlikoliz enerji istehsalının yeganə üsuludur. [2] Bu yol həm anaerob, həm də aerob tənəffüs üçün ümumidir. [1]

Glikoliz on mərhələdən ibarətdir, iki fazaya bölünür. [2] Birinci fazada iki ATP molekulunun parçalanmasını tələb edir. [1] İkinci fazada ara maddələrdən kimyəvi enerji ATP və NADH-ə ötürülür. [2] Bir qlükoza molekulunun parçalanması nəticəsində iki piruvat molekulu əmələ gəlir ki, bu da sonrakı proseslərdə daha çox enerji əldə etmək üçün daha da oksidləşə bilər. [1]

Glikoliz prosesin müxtəlif mərhələlərində əks əlaqənin tənzimlənməsi ilə tənzimlənə bilər. Ən çox tənzimlənən addım üçüncü pillədir. Bu tənzimləmə bədənin piruvat molekullarını həddindən artıq istehsal etməməsini təmin etmək üçündür. Tənzimləmə həmçinin qlükoza molekullarının yağ turşularına saxlanmasına imkan verir. [6] Qlikoliz zamanı istifadə olunan müxtəlif fermentlər var. Fermentlər prosesi tənzimləyir, aşağı salır və əks əlaqəni tənzimləyir.

Qlükoneogenez redaktəsi

Qlükoneogenez (GNG) müəyyən karbohidrat olmayan karbon substratlarından qlükoza əmələ gəlməsi ilə nəticələnən metabolik bir yoldur. Bu, bitkilərdə, heyvanlarda, göbələklərdə, bakteriyalarda və digər mikroorqanizmlərdə mövcud olan hər yerdə yayılmış bir prosesdir.[1] Onurğalılarda qlükoneogenez əsasən qaraciyərdə, daha az dərəcədə isə böyrəklərin qabığında baş verir. Bu, iki əsas mexanizmdən biridir – digəri qlikogenin deqradasiyasıdır (qlikogenoliz) – insanlar və bir çox digər heyvanlar tərəfindən aşağı səviyyələrdən (hipoqlikemiyadan) qaçaraq qan qlükoza səviyyəsini saxlamaq üçün istifadə olunur.[2] Geviş gətirən heyvanlarda pəhriz karbohidratları rumen orqanizmləri tərəfindən metabolizə olunduğu üçün qlükoneogenez aclıqdan, az karbohidratlı pəhrizlərdən, idmandan və s. asılı olmayaraq baş verir.[3] Bir çox digər heyvanlarda bu proses oruc tutma, aclıq, aşağı karbohidratlı pəhrizlər və ya intensiv məşq zamanı baş verir.

İnsanlarda qlükoneogenez üçün substratlar piruvat və ya qlikolizin aralıq məhsullarına çevrilə bilən hər hansı qeyri-karbohidrat mənbələrindən gələ bilər (şəklə bax). Zülalların parçalanması üçün bu substratlara lipidlərin (məsələn, trigliseridlər kimi) parçalanması nəticəsində yaranan qlükogen amin turşuları (ketogen amin turşuları olmasa da), onlara qliserin, tək zəncirli yağ turşuları (cüt zəncirli yağ turşuları olmasa da, aşağıya baxın) daxildir. və maddələr mübadiləsinin digər hissələrindən onlara Kori dövründən olan laktat daxildir. Uzun müddətli aclıq şəraitində keton cisimlərindən əldə edilən aseton yağ turşularından qlükozaya gedən yolu təmin edən substrat kimi də xidmət edə bilər.[4] Ən çox qlükoneogenez qaraciyərdə baş versə də, böyrəklər tərəfindən qlükoneogenezin nisbi töhfəsi şəkərli diabet və uzun müddətli aclıqda artır.[5]

Qlükoneogenez yolu, ATP və ya GTP-nin hidrolizi ilə birləşənə qədər yüksək dərəcədə enderqonikdir və prosesi effektiv şəkildə ekzerqonik edir. Məsələn, piruvatdan qlükoza-6-fosfata gedən yolun kortəbii şəkildə davam etməsi üçün 4 ATP molekulu və 2 GTP molekulu tələb olunur. Bu ATP-lər beta oksidləşmə yolu ilə yağ turşularının katabolizmindən təmin edilir.[6]

Glycogenolysis Redaktə edin

Glikogenoliz glikogenin parçalanmasına aiddir. [7] Qaraciyərdə, əzələlərdə və böyrəklərdə bu proses lazım olduqda qlükoza təmin etmək üçün baş verir. [7] Tək bir qlükoza molekulu qlikogenin bir qolundan ayrılır və bu proses zamanı qlükoza-1-fosfata çevrilir. [1] Bu molekul daha sonra qlikoliz yolunda aralıq olan qlükoza-6-fosfata çevrilə bilər. [1]

Qlükoza-6-fosfat daha sonra qlikoliz yolu ilə irəliləyə bilər. [1] Qlikoliz yalnız qlükoza qlikogendən əmələ gəldikdə ATP-nin bir molekulunun daxil olmasını tələb edir. [1] Alternativ olaraq, qlükoza-6-fosfat qaraciyərdə və böyrəklərdə yenidən qlükoza çevrilə bilər və lazım olduqda qanda qlükoza səviyyəsini yüksəltməyə imkan verir. [2]

Qaraciyərdəki qlükaqon, hipoqlikemiya olaraq bilinən qan qlükozasının aşağı düşdüyü zaman glikogenolizi stimullaşdırır. [7] Qaraciyərdəki qlikogen yeməklər arasında ehtiyat qlükoza mənbəyi kimi fəaliyyət göstərə bilər. [2] Qaraciyər qlikogeni əsasən mərkəzi sinir sisteminə xidmət edir. Adrenalin məşq zamanı skelet əzələsində qlikogenin parçalanmasını stimullaşdırır. [7] Əzələlərdə glikogen hərəkət üçün sürətlə əldə edilə bilən enerji mənbəyini təmin edir. [2]

Glikogenez redaktəsi

Glikogenez qlikogenin sintezi prosesinə aiddir. [7] İnsanlarda qlükoza bu proses vasitəsilə qlikogenə çevrilə bilər. [2] Glikogen yüksək şaxələnmiş strukturdur, əsas protein Glikogenindən ibarətdir və bir-birinə bağlanmış qlükoza vahidlərinin budaqları ilə əhatə olunmuşdur. [2] [7] Qlikogenin budaqlanması onun həllolma qabiliyyətini artırır və eyni zamanda daha çox sayda qlükoza molekulunun parçalanması üçün əlçatan olmasına imkan verir. [2] Qlikogenez əsasən qaraciyərdə, skelet əzələlərində və böyrəklərdə baş verir. [2] Qlikogenez yolu əksər sintetik yollar kimi enerji sərf edir, çünki daxil edilən hər bir qlükoza molekulu üçün ATP və UTP istehlak olunur. [8]

Pentoza fosfat yolu Redaktə edin

Pentoza fosfat yolu qlükozanın oksidləşməsinin alternativ üsuludur. [7] Qaraciyərdə, yağ toxumasında, adrenal korteksdə, testislərdə, süd vəzilərində, faqositlərdə və qırmızı qan hüceyrələrində olur. [7] NADP-ni NADPH-ə endirərkən digər hüceyrə proseslərində istifadə olunan məhsullar istehsal edir. [7] [9] Bu yol qlükoza-6-fosfat dehidrogenazanın aktivliyindəki dəyişikliklərlə tənzimlənir. [9]

Fruktoza mübadiləsi Redaktə edin

Fruktoza qlikoliz yoluna daxil olmaq üçün müəyyən əlavə addımlardan keçməlidir. [2] Müəyyən toxumalarda yerləşən fermentlər fruktozaya bir fosfat qrupu əlavə edə bilər. [7] Bu fosforlaşma fruktoza-6-fosfat yaradır, qlikoliz yolunda ara məhsuldur və birbaşa həmin toxumalarda parçalana bilir. [7] Bu yol əzələlərdə, yağ toxumasında və böyrəkdə baş verir. [7] Qaraciyərdə fermentlər fruktoza-1-fosfat istehsal edir ki, bu da qlikoliz yoluna daxil olur və daha sonra qliseraldehid və dihidroksiaseton fosfata parçalanır. [2]

Qalaktoza mübadiləsi Redaktə edin

Laktoza və ya süd şəkəri bir molekul qlükoza və bir molekul qalaktozadan ibarətdir. [7] Qlükozadan ayrıldıqdan sonra qalaktoza qlükoza çevrilmək üçün qaraciyərə gedir. [7] Qalaktokinaz qalaktozanı fosforilləşdirmək üçün bir ATP molekulundan istifadə edir. [2] Fosforlanmış qalaktoza daha sonra qlükoza-1-fosfata, sonra isə qlikolizdə parçalana bilən qlükoza-6-fosfata çevrilir. [2]

Karbohidrat mübadiləsinin bir çox mərhələləri hüceyrələrə enerji əldə etməyə və onu daha keçici olaraq ATP-də saxlamağa imkan verir. [10] NAD+ və FAD kofaktorları bəzən bu proses zamanı azalaraq NADH və FADH əmələ gətirirlər.2, digər proseslərdə ATP yaradılmasını idarə edən. [10] NADH molekulu 1,5-2,5 ATP molekulu, FADH molekulu istehsal edə bilər.2 1,5 molekul ATP verir. [11]

Bir qlükoza molekulunun metabolizmi zamanı yaranan enerji
Yol ATP girişi ATP çıxışı xalis ATP NADH çıxışı FADH2 çıxış ATP son məhsuldarlığı
Qlikoliz (aerob) 2 4 2 2 0 5-7
Sitrik turşusu dövrü 0 2 2 8 2 17-25

Tipik olaraq, bir qlükoza molekulunun aerob tənəffüslə tam parçalanması (yəni həm qlikoliz, həm də limon turşusu dövrü ilə əlaqədar) adətən təxminən 30-32 ATP molekuludur. [11] Bir qram karbohidratın oksidləşməsi təxminən 4 kkal enerji verir. [3]

Qlükorequlyasiya bədəndə sabit qlükoza səviyyəsinin saxlanmasıdır.

Pankreasdan ayrılan hormonlar qlükozanın ümumi metabolizmasını tənzimləyir. [12] İnsulin və qlükaqon qanda qlükozanın sabit səviyyəsinin saxlanmasında iştirak edən əsas hormonlardır və hər birinin sərbəst buraxılması hazırda mövcud olan qida maddələrinin miqdarı ilə idarə olunur. [12] Qanda sərbəst buraxılan insulinin miqdarı və hüceyrələrin insulinə həssaslığı həm hüceyrələrin parçaladığı qlükoza miqdarını müəyyən edir. [4] Qlükaqonun səviyyəsinin artması glikogenolizi kataliz edən fermentləri aktivləşdirir və qlikogenezi kataliz edən fermentləri inhibə edir. [10] Əksinə, qanda yüksək səviyyədə insulin olduqda glikogenez güclənir və qlikogenoliz inhibə edilir. [10]

Qan dövranındakı qlükoza səviyyəsi (rəsmi olaraq "qan şəkəri" kimi tanınır), həmçinin Duodenumda qida maddələrinin aşkarlanması istehsal olunan qlükaqon və ya insulinin miqdarını təyin edən ən vacib amildir. Qlükaqonun sərbəst buraxılması qanda qlükoza səviyyəsinin aşağı olması ilə baş verir, qanda qlükozanın yüksək səviyyəsi isə hüceyrələri insulin istehsalına stimullaşdırır. Qan dövranı qlükoza səviyyəsi əsasən pəhriz karbohidratlarının qəbulu ilə müəyyən edildiyi üçün, pəhriz insulin vasitəsilə maddələr mübadiləsinin əsas aspektlərinə nəzarət edir. [13] İnsanlarda insulin mədəaltı vəzinin beta hüceyrələri tərəfindən hazırlanır, yağ piy toxuması hüceyrələrində saxlanılır və qlikogen qaraciyər hüceyrələri tərəfindən həm saxlanılır, həm də ehtiyac duyulduğunda sərbəst buraxılır. İnsulinin səviyyəsindən asılı olmayaraq, əzələ hüceyrələrindən daxili glikogen anbarlarından qana qlükoza buraxılmır.

Karbohidratlar adətən struktur dəstək (məsələn, xitin, sellüloza) və ya enerjinin saxlanması (məsələn, qlikogen, nişasta) üçün qlikozid bağları olan qlükoza molekullarının uzun polimerləri kimi saxlanılır. Bununla belə, əksər karbohidratların suya güclü yaxınlığı, həll edilmiş su-karbohidrat kompleksinin böyük molekulyar çəkisi səbəbindən böyük miqdarda karbohidratların saxlanmasını səmərəsiz edir. Əksər orqanizmlərdə artıq karbohidratlar mütəmadi olaraq katabolizmə uğrayaraq asetil-KoA əmələ gətirir ki, bu da yağ turşularının sintezi yolu üçün yem ehtiyatı olan yağ turşuları, trigliseridlər və digər lipidlər adətən uzunmüddətli enerjinin saxlanması üçün istifadə olunur. Lipidlərin hidrofobik xüsusiyyəti onları hidrofilik karbohidratlardan daha yığcam enerji saxlama forması edir. Qlükoneogenez qlükoza müxtəlif mənbələrdən, o cümlədən lipidlərdən sintez etməyə imkan verir. [14]

Bəzi heyvanlarda (məsələn, termitlər [15] ) və bəzi mikroorqanizmlərdə (protistlər və bakteriyalar kimi) sellüloza həzm zamanı parçalana və qlükoza kimi udula bilər. [16]


Ümumi xüsusiyyətlər

Karbohidratlar üçün bir sıra təsnifat sxemləri işlənib hazırlansa da, burada istifadə edilən dörd böyük qrupa - monosaxaridlərə, disakaridlərə, oliqosaxaridlərə və polisaxaridlərə bölünmə ən çox yayılmışlar arasındadır. Monosaxaridlərin əksəriyyəti və ya sadə şəkərlər üzümdə, digər meyvələrdə və balda olur. Onlar üçdən doqquza qədər karbon atomunu ehtiva edə bilsələr də, ən çox yayılmış nümayəndələr zəncirvari molekul yaratmaq üçün birləşən beş və ya altı atomdan ibarətdir. Ən vacib sadə şəkərlərdən üçü - qlükoza (həmçinin dekstroza, üzüm şəkəri və qarğıdalı şəkəri kimi tanınır), fruktoza (meyvə şəkəri) və qalaktoza eyni molekulyar formulaya malikdir, (C)6H12O6), lakin onların atomları fərqli struktur quruluşlarına malik olduqları üçün şəkərlər fərqli xüsusiyyətlərə malikdirlər, yəni izomerlərdir.

Struktur quruluşlardakı kiçik dəyişikliklər canlılar tərəfindən aşkar edilir və izomer birləşmələrin bioloji əhəmiyyətinə təsir göstərir. Məsələn, məlumdur ki, müxtəlif şəkərlərin şirinlik dərəcəsi molekulyar quruluşun bir hissəsini təşkil edən hidroksil qruplarının (―OH) düzülüşünə görə fərqlənir. Dad və hər hansı bir xüsusi struktur quruluş arasında mövcud ola biləcək birbaşa əlaqə hələ müəyyən edilməmişdir, yəni şəkərin xüsusi struktur quruluşunu bilməklə onun dadını proqnozlaşdırmaq hələ mümkün deyil. Qlükozanın kimyəvi bağlarındakı enerji dolayı yolla əksər canlıları fəaliyyətlərini davam etdirmək üçün lazım olan enerjinin böyük bir hissəsini təmin edir. Sadə şəkər kimi nadir hallarda rast gəlinən qalaktoza daha böyük molekullar əmələ gətirmək üçün adətən digər sadə şəkərlərlə birləşdirilir.

Sadə bir şəkərin bir-biri ilə əlaqəli iki molekulu disakarid və ya ikiqat şəkər əmələ gətirir. Disaxarid saxaroza və ya süfrə şəkəri bir molekul qlükoza və bir molekul fruktozadan ibarətdir, saxaroza ən tanış mənbələri şəkər çuğunduru və qamış şəkəridir. Süd şəkəri və ya laktoza və maltoza da disakaridlərdir. Disakaridlərdəki enerji canlılar tərəfindən istifadə edilməzdən əvvəl molekullar müvafiq monosaxaridlərə parçalanmalıdır. Üç-altı monosaxarid vahidindən ibarət olan oliqosakaridlər təbii mənbələrdə olduqca nadir hallarda olur, baxmayaraq ki, bir neçə bitki törəməsi müəyyən edilmişdir.

Polisaxaridlər (termin çoxlu şəkər deməkdir) təbiətdə olan struktur və enerji ehtiyatı olan karbohidratların əksəriyyətini təmsil edir. Bir-birinə bağlanmış 10.000-ə qədər monosaxarid vahidindən ibarət ola bilən böyük molekullar, polisaxaridlər ölçüləri, struktur mürəkkəbliyi və şəkərin tərkibinə görə bu günə qədər bir neçə yüz fərqli növ müəyyən edilmişdir. Bitkilərin əsas struktur komponenti olan sellüloza, bir-birinə bağlı çoxlu qlükoza vahidlərindən ibarət mürəkkəb polisaxariddir, ən çox yayılmış polisaxariddir. Bitkilərdə olan nişasta və heyvanlarda olan qlikogen də kompleks qlükoza polisaxaridləridir. Nişasta (köhnə ingilis sözündən stercan, “bərk etmək” mənasını verir) əsasən toxumlarda, köklərdə və gövdələrdə olur və burada bitkilər üçün mövcud enerji mənbəyi kimi saxlanılır. Bitki nişastası çörək kimi qidalara emal edilə bilər və ya məsələn, kartofda olduğu kimi birbaşa istehlak edilə bilər. Qlükoza molekullarının budaqlanan zəncirlərindən ibarət olan qlikogen ali heyvanların qaraciyərində və əzələlərində əmələ gəlir və enerji mənbəyi kimi yığılır.


Karbohidratların əhəmiyyəti

Karbohidratlar pəhrizimizin vacib hissəsi olan və bədəni enerji ilə təmin edən bioloji makromolekulların əsas sinfidir.

Öyrənmə Məqsədləri

Karbohidratların orqanizmlərə verdiyi faydaları təsvir edin

Əsas Çıxarışlar

Əsas Nöqtələr

  • Karbohidratlar bədəni enerji ilə təmin edir, xüsusən də bir çox əsas qidalarda olan sadə şəkər olan qlükoza vasitəsilə.
  • Karbohidratlarda həll olunan və həll olunmayan elementlər var, həll olunmayan hissəsi lif kimi tanınır, müntəzəm bağırsaq hərəkətini təşviq edir, qan qlükozasının istehlak dərəcəsini tənzimləyir və həmçinin bədəndən artıq xolesterolu çıxarmağa kömək edir.
  • Dərhal enerji mənbəyi kimi, qlükoza hüceyrənin enerji valyutası olan ATP istehsal edən hüceyrə tənəffüsü zamanı parçalanır.
  • Karbohidratlar insan qidasının vacib bir hissəsi olduğundan, onları pəhrizdən çıxarmaq arıqlamaq üçün ən yaxşı yol deyil.

Əsas Şərtlər

  • karbohidrat: Bir heyvan və ya bitki üçün enerji mənbəyi olan şəkər, nişasta və ya selüloz.
  • qlükoza: C6H12O6 molekulyar formuluna malik sadə monosaxarid (şəkər), hüceyrə metabolizması üçün əsas enerji mənbəyidir.
  • ATP: Əzələ toxumasında yaranan və hüceyrə reaksiyalarında və nuklein turşularının sintezində enerji mənbəyi kimi istifadə olunan nukleotid. ATP adenozin trifosfatın qısaltmasıdır.

Karbohidratların Faydaları

Bioloji makromolekullar həyat üçün zəruri olan və daha kiçik üzvi molekullardan qurulan böyük molekullardır. Bioloji makromolekulların əsas siniflərindən biri karbohidratlardır, onlar daha sonra üç alt növə bölünür: monosaxaridlər, disakaridlər və polisaxaridlər. Karbohidratlar, əslində, pəhrizimizin vacib bir hissəsidir, taxıllar, meyvələr və tərəvəzlər karbohidratların təbii qaynaqlarıdır. Əsas odur ki, karbohidratlar bədəni enerji ilə təmin edir, xüsusən də nişastanın tərkib hissəsi olan sadə şəkər və bir çox əsas qidaların tərkib hissəsi olan qlükoza vasitəsilə.

Karbohidratlar: Karbohidratlar daha sonra üç alt tipə bölünən bioloji makromolekullardır: monosaxaridlər, disakaridlər və polisaxaridlər. Bütün makromolekullar kimi, karbohidratlar da həyat üçün zəruridir və daha kiçik üzvi molekullardan qurulur.

Qidalanmada karbohidratlar

Karbohidratlar pəhriz dünyasında mübahisəli bir mövzu olmuşdur. Arıqlamağa çalışan insanlar tez-tez karbohidratlardan qaçırlar, bəzi pəhrizlər isə karbohidrat istehlakını tamamilə qadağan edir, aşağı karbohidratlı pəhrizin insanların daha sürətli arıqlamasına kömək etdiyini iddia edirlər. Bununla belə, karbohidratlar minlərlə ildir ki, insan pəhrizinin mühüm hissəsi olmuşdur qədim sivilizasiyaların artefaktları bizim əcdadlarımızın saxlanma yerlərində buğda, düyü və qarğıdalı varlığını göstərir.

Karbohidratlar yaxşı balanslaşdırılmış pəhrizin bir hissəsi olmaq üçün zülallar, vitaminlər və yağlarla zənginləşdirilməlidir. Kalori baxımından bir qram karbohidrat 4,3 Kkal təmin edir. Müqayisə üçün, yağlar 9 Kkal/q, daha az arzuolunan nisbət təmin edir. Karbohidratlarda həll olunan və həll olunmayan elementlər var, həll olunmayan hissəsi lif kimi tanınır, əsasən sellülozadır. Lifin bir çox istifadəsi var, toplu əlavə edərək müntəzəm bağırsaq hərəkətini təşviq edir və qan qlükozasının istehlak dərəcəsini tənzimləyir. Lif həm də bədəndən artıq xolesterolu çıxarmağa kömək edir. Lif nazik bağırsaqda xolesterolu bağlayır və ona yapışır və xolesterol hissəciklərinin qan dövranına daxil olmasının qarşısını alır. Sonra xolesterol bədəndən nəcislə xaric olur. Liflə zəngin pəhrizlər də kolon xərçənginin yaranmasının azaldılmasında qoruyucu rola malikdir. Bundan əlavə, tam taxıl və tərəvəzlərdən ibarət yemək toxluq hissi verir. Dərhal enerji mənbəyi kimi, qlükoza hüceyrə tənəffüsü zamanı parçalanır və bu, hüceyrənin enerji valyutası olan adenozin trifosfat (ATP) istehsal edir. Karbohidratların istehlakı olmadan, “ani enerji”-in mövcudluğu azalar. Pəhrizdən karbohidratların xaric edilməsi arıqlamaq üçün ən yaxşı yol deyil. Tam taxıllar, meyvələr, tərəvəzlər və yağsız ətlə zəngin olan aşağı kalorili pəhriz, bol idman və bol su ilə birlikdə arıqlamaq üçün daha məqsədəuyğun yoldur.


Biologiya 171

Öyrənmə Məqsədləri

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Karbohidrat mübadiləsinin yollarını, qlikoliz və limon turşusu dövranının zülal və lipid mübadiləsi yolları ilə qarşılıqlı əlaqəsini müzakirə edin.
  • Metabolik yolların niyə qapalı sistem hesab edilmədiyini izah edin

Siz canlı hüceyrələrə enerji verən qlükozanın katabolizmi haqqında öyrəndiniz. Ancaq canlılar qida üçün qlükozadan başqa üzvi birləşmələri istehlak edirlər. Bir hinduşka sendviçi hüceyrələrinizdə ATP olaraq necə başa çatır? Bu, karbohidratlar, zülallar və lipidlər üçün bütün katabolik yolların nəticədə qlikoliz və limon turşusu dövriyyəsi yollarına qoşulması ilə baş verir (bax (Şəkil)). Metabolik yollar məsaməli və bir-biri ilə əlaqəli olaraq düşünülməlidir, yəni maddələr digər yollardan daxil olur və ara maddələr başqa yollara ayrılır. Bu yollar qapalı sistemlər deyil! Müəyyən bir yolda olan bir çox substratlar, ara məhsullar və məhsullar digər yollarda reaktivlərdir.

Digər şəkərlərin qlükoza metabolizmi ilə əlaqəsi

Qlükoza polimeri olan qlikogen heyvanlarda enerji saxlayan molekuldur. Adekvat ATP mövcud olduqda, artıq qlükoza həm qaraciyərdə, həm də əzələ hüceyrələrində glikogen kimi saxlanılır. Qan şəkərinin səviyyəsi aşağı düşərsə, qlikogen qlükoza 1-fosfat monomerlərinə (G-1-P) hidroliz ediləcək. Qlükoza mənbəyi kimi qlikogenin olması məşq zamanı ATP-nin daha uzun müddət istehsal olunmasına imkan verir. Qlikogen həm əzələ, həm də qaraciyər hüceyrələrində qlükoza-1-fosfata (G-1-P) parçalanır və qlükoza-6-fosfata (G-6-P) çevrilir və bu məhsul qlikolitik yola daxil olur.

Saxaroza bir qlükoza molekulu və bir qlikozid əlaqəsi ilə birləşmiş bir fruktoza molekulu olan bir disakariddir. Fruktoza həzm zamanı birbaşa qana udulan qlükoza və qalaktoza (süd şəkəri dissaxarid laktozasının bir hissəsi) ilə birlikdə üç "pəhriz" monosaxaridindən biridir. Həm fruktoza, həm də qalaktozun katabolizmi qlükoza ilə eyni sayda ATP molekulu istehsal edir.

Zülalların qlükoza metabolizmi ilə əlaqəsi

Zülallar hüceyrələrdə müxtəlif fermentlər tərəfindən hidrolizə olunur. Çox vaxt amin turşuları yeni zülalların sintezinə çevrilir. Əgər artıq amin turşuları varsa və ya bədən aclıq vəziyyətindədirsə, bəzi amin turşuları qlükoza katabolizminin yollarına daxil olur ((Şəkil)). Qeyd etmək çox vacibdir ki, hər bir amin turşusu bu yollara daxil olmamışdan əvvəl öz amin qrupunu çıxarmalıdır. Amin qrupu ammonyaka çevrilir. Məməlilərdə qaraciyər iki ammonyak molekulundan və bir karbon dioksid molekulundan karbamid sintez edir. Beləliklə, karbamid məməlilərdə amin turşularında yaranan azotdan əmələ gələn əsas tullantı məhsuldur və bədəni sidiklə tərk edir. Qeyd etmək lazımdır ki, amin turşuları hüceyrə tənəffüs siklinin aralıq maddələrindən və reaktivlərdən sintez edilə bilər.


Lipid və qlükoza mübadiləsinin əlaqələri

Qlükoza yolu ilə əlaqəli lipidlərə xolesterol və trigliseridlər daxildir. Xolesterol hüceyrə membranının elastikliyinə töhfə verən və steroid hormonlarının xəbərçisi olan bir lipiddir. Xolesterolun sintezi asetil qruplarından başlayır və yalnız bir istiqamətdə gedir. Prosesi geri qaytarmaq olmaz.

Qliserin və üç yağ turşusunun birləşməsi nəticəsində yaranan trigliseridlər heyvanlarda uzunmüddətli enerji saxlama formasıdır. Heyvanlar ehtiyac duyduqları yağ turşularının çoxunu düzəldə bilirlər. Trigliseridlər qlükoza katabolizmi yollarının hissələri vasitəsilə həm hazırlana, həm də parçalana bilər. Gliserol qlikoliz yolu ilə davam edən qliserol-3-fosfata qədər fosforlaşdırıla bilər. Yağ turşuları mitoxondrilərin matrisində baş verən və onların yağ turşusu zəncirlərini asetil qruplarının iki karbonlu vahidlərinə çevirən beta-oksidləşmə adlanan prosesdə katabolizasiya olunur. Asetil qrupları, limon turşusu dövrünə keçən asetil KoA yaratmaq üçün CoA tərəfindən alınır.


Fotosintez və Hüceyrə Mübadiləsi Yolları Fotosintez və hüceyrə mübadiləsi prosesləri çox mürəkkəb bir neçə yoldan ibarətdir. Ümumiyyətlə güman edilir ki, ilk hüceyrələr sulu mühitdə - qida maddələrindən ibarət "şorba" - ola bilsin ki, bəzi məsaməli gillərin səthində, bəlkə də isti dəniz mühitində yaranıb. Əgər bu hüceyrələr uğurla çoxalsa və sayları durmadan artarsa, bundan belə nəticə çıxır ki, hüceyrələr qida maddələrini öz bədənlərinin komponentlərinə köçürdükləri üçün yaşadıqları mühitdən qida maddələrini tükəndirməyə başlayacaqlar. Bu fərziyyə vəziyyət təbii seleksiya ilə nəticələnəcəkdi ki, ətraflarında qalan qida maddələrindən istifadə edərək və bu qida maddələrini yaşaya biləcəkləri materiallara çevirərək mövcud ola biləcək orqanizmlərə üstünlük verərdi. Seçim, əldə edə bildikləri qida maddələrindən maksimum dəyər əldə edə bilən orqanizmlərə üstünlük verəcəkdir.

Fotosintezin erkən forması sudan hidrogen atomlarının mənbəyi kimi istifadə edərək günəş enerjisindən istifadə etdi, lakin bu yol sərbəst oksigen (anoksigen fotosintez) yaratmadı. (Anoxygenic fotosintezin başqa bir növü sərbəst oksigen yaratmadı, çünki hidrogen ionlarının mənbəyi kimi sudan istifadə etmədi, hidrogen sulfid kimi materiallardan istifadə etdi və nəticədə kükürd çıxardı). Güman edilir ki, qlikoliz bu dövrdə inkişaf etmiş və istehsal olunan sadə şəkərlərdən istifadə edə bilər, lakin bu reaksiyalar karbohidratlarda yığılan enerjini tam olaraq çıxara bilmirdi. Glikolizin inkişafı, ehtimal ki, fotosintezin təkamülündən əvvəl baş vermişdi, çünki o, “ilkin şorba”da kortəbii olaraq yığılan materiallardan enerji çıxarmaq üçün çox uyğun idi. Fotosintezin sonrakı forması sudan elektron və hidrogen mənbəyi kimi istifadə etdi və sərbəst oksigen əmələ gətirdi. Zaman keçdikcə atmosfer oksigenləşdi, lakin oksigen okeanda oksidləşmiş metalları buraxmadan və çöküntüdə “pas” təbəqəsi yaratmadan, ilk oksigen fotosintezatorların yaranma tarixini müəyyən etməyə imkan verdi. Canlılar aerob tənəffüsün təkamülünü təmin edən bu yeni atmosferdən istifadə etməyə uyğunlaşdılar. Oksigen fotosintezin tam prosesi inkişaf etdikdə və atmosfer oksigenləşdikdə, hüceyrələr nəhayət, limon turşusu dövrü və oksidləşdirici fosforlaşmadan istifadə edərək, şəkər molekullarından əhəmiyyətli dərəcədə daha çox enerji çıxarmaq üçün fotosintezlə çıxarılan oksigeni istifadə edə bildilər.

Bölmənin xülasəsi

Karbohidratların, zülalların və lipidlərin parçalanması və sintezi qlükoza katabolizminin yolları ilə əlaqələndirilir. Sadə şəkərlər qalaktoza, fruktoza, glikogen və pentozadır. Bunlar qlikoliz zamanı katabolizasiya olunur. Zülallardan olan amin turşuları piruvat, asetil KoA və limon turşusu dövrünün komponentləri vasitəsilə qlükoza katabolizmi ilə əlaqələndirilir. Xolesterol sintezi asetil qruplarından başlayır və trigliseridlərin komponentləri qlikolizdən qliserol-3-fosfatdan və mitoxondriyada piruvatdan əmələ gələn asetil qruplarından gəlir.

Pulsuz Cavab

Metabolik yolları mahiyyətcə israfçı və ya təbii olaraq qənaətcil kimi təsvir edərdiniz? Niyə?

Çox qənaətcildirlər. Substratlar, ara məhsullar və məhsullar yollar arasında hərəkət edir və bunu maddələr mübadiləsini ümumi balansda saxlayan incə tənzimlənmiş əks əlaqənin qarşısının alınması döngələrinə cavab olaraq edir. Bir yoldakı ara maddələr digərində baş verə bilər və hüceyrənin ehtiyaclarına cavab olaraq bir yoldan digərinə axıcı şəkildə keçə bilər.


Videoya baxın: 6 التمثيل الغذائى الأيض أصعب دروس الأحياء # أولى ثانوى- الانزيمات - الأس الهيدروجينى. (Iyun 2022).