بیوشیمی دیسیپلین تئوری (3) PDF

‫استاد رامین سراوانی‬ ‫((بسمه تعالی))‬ ‫بیوشیمی دیسیپلین تئوری (‪) 3‬‬ ‫گلوکونئوژنز‬...

‫استاد رامین سراوانی‬ ‫((بسمه تعالی))‬ ‫بیوشیمی دیسیپلین تئوری (‪) 3‬‬ ‫گلوکونئوژنز‬ ‫تعریف گلوکونئوژنز‪ :‬سنتز گلوکز از ترکیبات غیر قندی‪.‬‬ ‫ما گلوکز را از طریق طبیعت می توانیم وارد بدن کنیم و همانطور که گفته شده است‪ ،‬از مسیر گلیکولیز به اسید پیروویک‬ ‫میرسیم و اگر در شرایط بی هوازی مطلق باشیم اسید پیروییک تولید اسید الکتیک می کند ‪.‬‬ ‫اما گاهی اوقات از طریق خوراکی نمی توانیم گلوکز را وارد بدن کنیم؛ پس بدن مجبور است خودش گلوکز را تولید کند و برای‬ ‫تولید گلوکز از ترکیباتی که در بدن وجود دارند مثل اسیدهای آمینه ‪ ،‬اسیدهای چرب ‪ ،‬پیروییک و اسیدالکتیک استفاده می کند‬ ‫و از این ترکیبات گلوکز تولید می کند؛ زیرا گلوکز قند ضروری برای بدن است و سلول های مغزی احتیاج به گلوکز دارند ‪.‬‬ ‫پس گلوکونئوژنز یعنی سنتز گلوکز از ترکیبات غیر قندی در بدن در شرایطی که شما ریاضت غذایی یا گرسنگی شدید دارید و‬ ‫منابع گلیکوژن تمام شده و بدن مجبور است از ذخایرچربی و عضالنی استفاده کند ‪.‬‬ ‫مسیر گلوکونئوژنز فقط در سلول های کبدی دیده میشود چون کبد تنظیم کننده قند خون است و کبد باید اسیدهای چرب‪،‬‬ ‫اسیدهای آمینه و سایر ترکیباتی که نام برده شد را در سلول های خودش تبدیل به گلوکز کند و به داخل خون بریزد و این‬ ‫گلوکز در داخل خون گردش کند و به تمام اعضای بدن ما برسد ‪.‬‬ ‫بخش خیلی کوچکی ازگلوکونئوژنز توسط کلیه ها انجام می شود؛ اما کلیه ها در تنظیم قند خون دخالت ندارند چون‬ ‫گلوکونئوژنز فعالی ندارند که بتواند گلوکز قند خون را تنظیم کند اما کبد این توانایی را دارد؛ پس اندام اصلی برای تولید گلوکز‬ ‫از ترکیبات غیر قندی می باشد ‪.‬‬ ‫سوبستراهای گلوکونئوژنز‬ ‫مواد اولیه برای سنتز گلوکزاز ترکیبات غیرقندی از مسیر گلوکونئوژنز‪:‬‬ ‫‪ -1‬الکتات (اسید الکتیک)‬ ‫‪ -2‬اسیدهای آمینه‬ ‫‪ -3‬گلیسرول (از تری گلیسیریدها آزاد می شود)‬ ‫‪ -4‬پروپیونیل‪-‬کوآ (که ازشکستن اسیدهای چرب فرد برای ما تولید می شود)‬ ‫‪1‬‬  ‫مقایسه گلوکونئوژنز با گلیکولیز‪:‬‬ ‫یادآوری مسیر گلیکولیز‪:‬‬ ‫گلیکولیز از گلوکز شروع می شود و به گلوکز ‪-6‬فسفات سپس فروکتوز ‪ -6‬فسفات سپس به فروکتوز ‪1‬و‪-6‬بیس فسفات‬ ‫تبدیل می شود و اینجا آنزیمی به نام آلدوالز این ترکیب را از وسط می شکند و یک ترکیب به نام دی هیدروکسی استن فسفات‬ ‫و یک ترکیب به نام گلیسروآلدئید ‪-3‬فسفات تولید می کند‪.‬می دانیم مسیر گلیسروآلدئید ‪ -3‬فسفات در راه گلیکولیز فعال‬ ‫است و ادامه دارد اما دی هیدروکسی استن فسفات مسیر راه گلیکولیز برایش وجود ندارد و تحت تاثیر یک آنزیمی مجددا دی‬ ‫هیدروکسی استن فسفات تبدیل به گلیسروآلدئید ‪ -3‬فسفات می شود‪(.‬از اینجا به بعد همه مواد و ترکیباتی که تولید می شود را‬ ‫‪ 2‬برابر در نظر بگیرید)‬ ‫گلیسروآلدئید ‪-3‬فسفات به ‪1‬و‪ – 3‬بیس فسفوگلیسرات و سپس به ‪-3‬فسفو گلیسرات و سپس به ‪-2‬فسفو گلیسرات و بعد به‬ ‫فسفوانول پیرووات تبدیل می شود و در اینجا تحت تاثیر آنزیمی به نام پیرووات کیناز به انتهای مسیر گلیکولیز می رسیم که‬ ‫پیرووات تولید می شود‪.‬اگر شرایط بی هوازی مطلق باشد بدن حاضر است پیرووات را به اسید الکتیک تبدیل کند و شما را از‬ ‫شرایط بحرانی نجات دهد‪(.‬در طی چرخه کری اسید الکتیک به گلوکز تبدیل می شود)‬ ‫‪2‬‬  ‫*نکته‪ :‬در مسیر گلوکونئوژنز از اسیدالکتیک و اسیدپیروییک و اسیدهای چرب و از پروپیونیل –کوآ هم که بعدا در چرخه‬ ‫کربس سوکسینل کوآ تبدیل می شود به عنوان سوبسترا نام بردیم‪.‬‬ ‫مسیرگلوکونئوژنز‪:‬‬ ‫وقتی که اسید پیروییک به مسیرگلوکونئوژنز برسد ‪ ،‬یعنی دستور به بدن رسیده که بدن کمبود گلوکز دارد و اسیدپیروییک‬ ‫نمی تواند وارد چرخه کربس شود ‪.‬‬ ‫‪ )1‬پیرووات وارد میتوکندری می شود؛ تحت تاثیر آنزیم پیرووات کربوکسیالز و به کمک کوآنزیم بیوتین ( ویتامین ‪ )H‬یک‬ ‫کربن دریافت می کند و پیرووات سه کربنه به ترکیبی ‪ 4‬کربنه به نام اگزالواستات تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫‪ )2‬اگزالواستات یک ماده ‪ 4‬کربنه ی واسطه در داخل چرخه کربس است و تحت تاثیر آنزیم فسفوانول پیرووات کربوکسی‬ ‫کیناز قرار می گیرد‪.‬کربوکسی کیناز به وسیله یک مولکول انرژی(‪ ) GTP‬یک کربن از اگزالواستات جدا می کند و اگزالواستات‬ ‫‪ 4‬کربنه را تبدیل به فسفوانول پیرووات ‪ 3‬کربنه می کند ‪.‬‬ ‫اگر اسید پیروویک می خواست بشکند‪ ،‬وارد چرخه کربس می شد و به اگزالواستات تبدیل می شد اما به بدن دستور رسیده نیاز‬ ‫نیست پیرووات را بشکند؛ بنابراین پیرووات را مجددا به گلوکز تبدیل می کند؛ وظیفه کبد این است که تمام گلوکز بدن را‬ ‫تامین کند پس پیرووات را وارد هیچ چرخه کربسی نمی کند و مسیر گلیکولیز را برعکس طی می کند تا گلوکز تولید شود و‬ ‫گلوکز را وارد خون می کند ‪.‬‬ ‫در مسیر گلیکولیز توسط آنزیم پیرووات کیناز ‪ ،‬فسفوانول پیرووات به پیرووات تبدیل می شود‪ ،‬که پیرووات کیناز یک آنزیم‬ ‫یک طرفه است پس سلول کبدی توسط میتوکندری مجبور است به پیرووات یک بار کربن اضافه کند تا به اگزالواستات تبدیل‬ ‫شود و بار دیگر از اگزالواستات به کمک فسفوانول پیرووات کربوکسی کیناز و ‪ ، GTP‬یک کربن جدا کند تا به فسفوانول‬ ‫پیرووات تبدیل شود‪(*.‬این واکنش ها داخل میتوکندری مشاهده می شود (‬ ‫‪ )3‬در ادامه واکنش ها دوطرفه است و عکس مسیر گلیکولیز است (شامل مراحل تبدیل فسفوانول پیرووات به فروکتوز‬ ‫‪1‬و‪-6‬بیس فسفات)؛ تا به فروکتوز ‪1‬و‪ – 6‬بیس فسفات می رسیم که توسط آنزیم فروکتوز ‪1‬و‪ – 6‬بیس فسفاتاز ‪ ،‬از کربن‬ ‫شماره یک آن فسفات جدا می کند و ترکیب فروکتوز ‪ -6‬فسفات حاصل می شود‪(.‬در مسیر گلیکولیز در اینجا آنزیم یک طرفه‬ ‫ای عمل می کرد و چون این مسیر را برعکس می رویم باید این آنزیم را دور بزنیم (‬ ‫‪ )4‬فروکتوز ‪ -6‬فسفات با واکنشی دو طرفه به گلوکز ‪-6‬فسفات تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫‪ )5‬آنزیم یک طرفه ای به نام گلوکز ‪ -6‬فسفاتاز‪ ،‬گلوکز‪-6‬فسفات را به گلوکزتبدیل می کند و داخل خون می ریزد ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬آنزیم گلوکز ‪-6‬فسفاتاز فقط در کبد وجود دارد؛ پس نشان می دهد که کبد توانایی دارد که گلوکز ‪ -6‬فسفات را به‬ ‫گلوکز تبدیل کند و وارد خون کند ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬آنزیم گلوکز ‪ -6‬فسفاتاز به مقدار خیلی ناچیزی در داخل کلیه ها وجود دارد اما به دلیل اینکه از نظر ذخیره و یا عمل‬ ‫گلوکونئوژنز ‪ ،‬کلیه ها به اندازه کبد نقش ندارند پس آنزیم گلوکز ‪ -6‬فسفاتازی که در داخل کلیه است نمی تواند به اندازه‬ ‫کافی گلوکز تولید کند و در تنظیم قند خون شرکت کند؛ پس عمده فعالیت گلوکز ‪-6‬فسفاتاز در کبد است و می تواند گلوکز‬ ‫تولید نماید ‪.‬‬ ‫‪3‬‬  ‫*نکته‪ :‬چهار آنزیم در گلوکونئوژنز وجود دارد که در گلیکولیز وجود ندارد‪.‬‬ ‫واکنش های اختصاصی گلوکونئوژنز‪:‬‬ ‫‪ )A‬تبدیل پیرووات به فسفوانول پیرووات‬ ‫‪ )1‬پیروواتی که در داخل سیتوپالسم است وارد میتوکندری می شود و به کمک بیوتین (ویتامین ‪ )H‬و ‪ ، ATP‬توسط آنزیم‬ ‫پیرووات کربوکسیالز به اگزالواستات (‪ 4‬کربنه) تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫‪ )2‬اگزالواستات توسط آنزیم فسفوانول پیرووات کربوکسی کیناز و با مصرف ‪ GTP‬و آزادسازی‪ CO2‬به فسفوانول‬ ‫پیرووات(‪ )PEP‬تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬چون که آنزیم پیرووات کیناز در مسیر گلیکولیز یک طرفه است ‪ ،‬برای دور زدن این مسیر از ‪ 2‬واکنش اختصاصی در‬ ‫داخل میتوکندری استفاده می شود‪.‬‬ ‫‪ )B‬تبدیل فروکتوز ‪1‬و‪ – 6‬بیس فسفات به فروکتوز ‪ -6‬فسفات توسط آنزیم فروکتوز ‪1‬و‪ – 6‬بیس فسفاتاز‬ ‫‪ )C‬تبدیل گلوکز ‪ -6‬فسفات به گلوکز توسط آنزیم گلوکز ‪ -6‬فسفاتاز‬ ‫‪4‬‬  ‫گلوکز‪ -6‬فسفات به کمک آنزیم گلوکز ‪ -6‬فسفاتازو با جداسازی فسفات از کربن شماره ی ‪،6‬گلوکز تولید می شود‪:‬‬ ‫گلوکز ‪ -6‬فسفات توسط یک ترانسفر وارد شبکه آندوپالسمی می شود )‪ (T1‬و آنزیم گلوکز ‪ -6‬فسفاتاز که در شبکه‬ ‫آندوپالسمی وجود دارد‪ ،‬فسفات را از کربن شماره ‪ 6‬جدا می کند و گلوکز را در شبکه آندوپالسمی آزاد می کند این‬ ‫گلوکزتوسط یک ترانسپورتروارد سیتوزول سلول های کبدی می شود )‪ (T2‬و توسط ‪ GLUT4‬یا گلوکز ترانسپورتر شماره ‪،2‬‬ ‫این گلوکز ازغشای سلولی رها می شود‪ ،‬وارد مویرگ می شود و باعث افزایش قند خون می شود ‪.‬‬ ‫زمانی که خیلی گرسنه باشید مسیر گلوکونئوژنز شما فعال است و این گلوکزها توسط کبد به داخل خون می ریزد و قند خون‬ ‫شما همیشه ثابت است تا به مواد غذایی دسترسی داشته باشید‪.‬‬ ‫هزینه گلوکونئوژنز ‪:‬‬ ‫معادل ‪ 6‬مولکول ‪ ATP‬برای تبدیل دو مولکول الکتات به یک مولکول گلوکز الزم است‪.‬‬ ‫انرژی‪ ATP‬عمدتا از طریق اکسیداسیون اسیدهای چرب تامین می شود‪(.‬عدم وجود گلوکز)‬ ‫تنظیم هورمونی گلیکولیز و گلوکونوژنز‬ ‫‪ ‬تنظیم گلیکولیز ‪:‬‬ ‫انسولین (کاهنده قند خون) سبب القا (افزایش) بیان ژن های کد کننده آنزیم های تنظیمی می شود‪.‬‬ ‫گلوکاگون (افزاینده قند خون) اثر عکس دارد ‪.‬‬ ‫‪ ‬تنظیم گلوکونئوژنز ‪:‬‬ ‫گلوکاگون سبب القاء (افزایش) بیان ژن های کد کننده آنزیم های تنظیمی می شود ‪.‬‬ ‫انسولین اثر عکس دارد ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬گلوکاگون و انسولین در راه گلوکونئوژنز و گلیکولیز برعکس یکدیگر عمل می نمایند ‪.‬‬ ‫‪5‬‬  ‫مسیر پنتوز فسفات‪ :‬راه ‪ 5‬کربنه‬ ‫بدن همیشه دوست دارد ترکیباتی که در بدن دارد ‪ 6‬کربنه باشد و از میان این ترکیبات ‪ 6‬کربنه‪ ،‬بهترین آن ها‪ ،‬گلوکز است که‬ ‫بتواند بشکند‪.‬‬ ‫گلوکز باید در مسیرهای دیگر هم برود و ترکیبات دیگر را هم ایجاد کند‪ ،‬مازاد این ترکیباتی که ایجاد شده اند باید مجددا به‬ ‫حالت ترکیب ‪ 6‬کربنه برگردند زیرا بدن به گلوکز احتیاج دارد ‪.‬‬ ‫گلوکز یک بار در راه گلیکولیزو بار دیگر در راه گلیکوژن سازی قرار می گیرد و یا توسط گلوکونئوژنز تولید می شود‪ ،‬اما بدن‬ ‫همیشه کاتابولیسم ندارد و آنابولیسم دارد یعنی در بعضی جاها باید از گلوکز در واکنش های آنابولیسمی استفاده کند ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬راه های آنابولیسمی بیش تر در داخل سیتوپالسم اتفاق می افتد ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬واکنش های کاتابولیسمی بیشتر در داخل میتوکندری اتفاق می افتد؛ مثل چرخه کربس و چرخه پیرووات دهیدروژناز‬ ‫مرور مسیر پنتوز فسفات ‪:‬‬ ‫در مسیر پنتوز فسفات ترکیبات ‪ 5‬کربنه از ترکیبی به نام گلوکز‪-6‬فسفات تولید می شود‪.‬‬ ‫یکی از مسیرهایی که گلوکز می تواند شروع به شکستن کند و در مسیرهای آنابولیسمی بیافتد‪ ،‬راه پنتوز فسفات است‪.‬‬ ‫مسیر پنتوز فسفات در تمام سلول های بدنی خصوصا سلول هایی که هسته دارند‪ ،‬اتفاق می افتد ‪ ،‬سلول هایی که هسته ندارند‬ ‫مانند گلبول های قرمز هم این کار را انجام می دهند ‪ ،‬این آنزیم در سیتوپالسم وجود دارد و احتیاج به میتوکندری ندارد‪.‬گلوکز‬ ‫در داخل سلول ها تبدیل به گلوکز ‪ -6‬فسفات می شود (فرض کنید ریاضت غذایی ندارد ‪ ،‬راه گلیکولیز را ادامه نمی دهد و راه‬ ‫گلوکونئوژنز هم نیازی نیست زیرا بدن دیگر ریاضت غذایی ندارد و نیازبه ساخت گلوکزندارد‪).‬‬ ‫راه پنتوز فسفات از دو بخش تشکیل شده است ‪:‬‬ ‫‪ -2‬فاز غیر اکسیداتیو‬ ‫‪ -1‬فاز اکسیداتیو‬ ‫‪ )A‬فاز اکسیداتیو ‪:‬‬ ‫‪ )1‬گلوکز‪-6‬فسفات تحت تاثیر آنزیمی به نام گلوکز‪ -6‬فسفات دهیدروژناز در داخل سیتوپالسم قرار می گیرد و ‪ NADP‬به‬ ‫‪ NADPH 2‬تبدیل می شود و ماده واسطه ای به نام ‪-6‬فسفوگلوکونوالکتون تولید می شود ‪.‬‬ ‫‪6‬‬  ‫‪ )2‬آنزیم الکتوناز با مصرف ‪-6‬فسفوگلوکونوالکتون و یک مولکول آب‪-6،‬فسفوگلوکونات تولید میکند ‪.‬‬ ‫‪ )3‬آنزیم ‪-6‬فسفوگلوکونات دهیدروژنازمانند آنزیم گلوکز ‪ -6‬فسفات دهیدروژناز از ‪ NADP‬تولید ‪NADPH 2‬می کند و یک‬ ‫کربن هم کم)آزاد( می کند و ریبولوز‪ -5‬فسفات را از ‪-6‬فسفوگلوکونات تولید می کند ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬ماده ورودی ‪ 6‬کربنه است در فاز اکسیداتیو ولی اخرین ماده ای که تولید می شود ‪ 5‬کربنه است ‪.‬‬ ‫‪ ‬اهمیت راه پنتوز فسفات که در داخل سیتوپالسم اتفاق می افتد موارد زیر است ‪:‬‬ ‫‪ )1‬با مصرف گلوکز ‪ NADPH 2‬تولید می کند که در سنتز اسیدهای چرب کاربرد دارد‪ :‬اسیدهای چرب که سنتز شوند به‬ ‫گلیسرول متصل می شوند و به تری گلیسیرید تبدیل می شوند ؛ فرم دیگر ذخیره گلوکز‪ ،‬چربی در داخل بدن می شود ‪.‬‬ ‫‪ )2‬اهمیت دوم وجود آنزیم گلوکز ‪-6‬فسفات دهیدروژناز است ‪:‬‬ ‫این آنزیم را باید تمامی سلول های بدنی داشته باشند‪.‬بعضی افرادی که به دنیا می آیند این آنزیم گلوکز‪ -6‬فسفات‬ ‫دهیدروژناز را ندارند که این افراد دچار بیماری فاویسم ( ‪ )FAVISM‬هستند؛فاویسم یعنی افرادی که به باقال حساسند ‪.‬‬ ‫این افراد ‪ 24‬تا ‪ 48‬ساعت پس از مصرف باقال دچار سردرد ‪ ،‬سرگیجه ‪ ،‬آنمی می شوند و گاهی در موارد شدید باید به‬ ‫بیمارستان مراجعه کنند‪.‬در افراد فاویسم که آنزیم ‪-6‬فسفات دهیدروژنازرا حتی در هنگام تولد ندارند وقتی که از کنار مزرعه‬ ‫باقال رد می شوند با بوی باقال بالفاصله بی هوش می شوند و دچار آنمی شدید و وجود خون در ادرار می شوندو باید به بیمارستان‬ ‫مراجعه کنند و رسیدگی نشود باعث مرگشان می شود ‪.‬‬ ‫‪ )3‬اهمیت ترکیب ریبولوز ‪-5‬فسفات که در انتهای فاز اکسیداتیو تولید می شود ‪.‬‬ ‫‪ )B‬فاز غیر اکسیداتیو‪:‬‬ ‫ریبولوز‪-5‬فسفات که در فاز اکسیداتیو تولید شد‪ ،‬ترکیبی ‪ 5‬کربنه است که بدن قادر به شکستن آن نیست بنابراین مازاد‬ ‫ریبولوز ‪ -5‬فسفات وارد فاز غیر اکسیداتیو می شوند تا تبدیل به ترکیب ‪ 6‬کربنه شوند ‪.‬‬ ‫‪ )1‬در این فاز ریبولوز‪-5‬فسفات (قند کتونی) توسط آنزیمی به نام فسفوپنتوز اپیمراز (اپیمراز یعنی ترکیباتی که اپیمر هم‬ ‫هستند و فقط اختالفشان در قرارگیری یک عامل ‪ OH‬است؛ برای مثال گلوکز و گاالکتوز اپیمر هم هستند؛ گاالکتوز اپیمر شماره‬ ‫‪ 4‬است یعنی در گاالکتوز کربن شماره ‪ 4‬عامل ‪ OH‬ش سمت چپ است اما در گلوکز عامل ‪ OH‬کربن شماره ‪ 4‬در سمت راست‬ ‫است‪ ).‬یک عامل ‪ OH‬جابه جا می شود و به گزیلولوز‪-5‬فسفات تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫بخشی از ریبولوز‪-5‬فسفات را آنزیم فسفوپنتوز ایزومراز برداشت می کند (ایزومراز یعنی عامل کتونی را به عامل آلدئیدی یا‬ ‫عامل آلدئیدی را به عامل کتونی تبدیل می کند ‪(.‬‬ ‫این آنزیم ‪ ،‬ریبولوز‪ -5‬فسفات (عامل کتونی) را به ریبوز‪ -5‬فسفات (عامل آلدئیدی) تبدیل می کند ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬کلمه ریبوز را در ساختمان ) ‪ DNA‬دزوکسی ریبوز( و ساختمان)‪ RNA‬ریبوز) شنیدیم ‪.‬‬ ‫ما با مصرف گلوکز (ابتدای مسیر) ریبوز ‪-5‬فسفات تولید می کنیم ‪ ،‬سلول از این گلوکز ‪( DNA‬ماکرومولکول هوشمندی که به‬ ‫انتقال پیام از نسلی به نسل دیگر می پردازد) و ‪ RNA‬می سازد ؛ پس پایه ‪ DNA‬و ‪ RNA‬از گلوکز می آید و به همین دلیل به‬ ‫گلوکز قند ضروری می گوییم ‪.‬‬ ‫‪7‬‬  ‫‪ )2‬گزیلولوز ‪-5‬فسفات و ریبوز ‪ -5‬فسفات که تا اینجای مسیر تولید شد هر ‪ 2‬دارای ‪ 5‬کربن هستند ؛ آنزیمی به نام ترانس‬ ‫کتوالز که از ویتامین ‪ B1‬استفاده می کند از گزیلولوز ‪ -5‬فسفات ‪ 2‬کربن جدا می کند و آن را به ترکیبی ‪ 3‬کربنه به نام‬ ‫گلیسرآلدئید ‪ -3‬فسفات تبدیل می کند و دو کربنی را که برداشت کرد به ریبوز ‪ -5‬فسفات می دهد و ترکیبی ‪ 7‬کربنه به نام‬ ‫سدوهپتولوز ‪-7‬فسفات ایجاد می شود ‪.‬‬ ‫‪ )3‬آنزیم دیگری به نام ترانس آلدوالز (که وظیفه این انزیم جابه جا کردن ریشه های ‪ 3‬کربنه است) از‬ ‫سدوهپتولوز‪-7‬فسفات ‪ ،‬سه کربن جدا می کند و به ترکیب سه کربنه ی گلیسرآلدئید ‪-3‬فسفات اضافه می کند و ترکیبی ‪6‬‬ ‫کربنه به نام فروکتوز ‪-6‬فسفات را ایجاد می کند و ترکیب ‪ 7‬کربنه سلروهپتولوز ‪-7‬فسفات به ترکیب ‪ 4‬کربنه ای به نام‬ ‫اریتروز ‪-4‬فسفات تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫‪ )4‬از گزیلولوز ‪-5‬فسفات ‪ 2‬کربن توسط آنزیم ترانس کتوالز (به کمک ویتامین ‪ )B1‬جدا می شود و به اریتروز‪-4‬فسفات‬ ‫اضافه می شود و به ترکیب ‪ 6‬کربنه فروکتوز ‪-6‬فسفات تبدیل می شود ؛ از گزیلولوز‪-5‬فسفات که ‪ 2‬کربن جدا شد به‬ ‫گلیسرآلدئید‪-3‬فسفات تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫‪ )5‬فروکتوز‪-6‬فسفات (‪ 6‬کربنه ای) که تولیدمی شود تحت تاثیر آنزیم فسفوهگزوز ایزومراز به گلوکز‪-6‬فسفات تبدیل‬ ‫میشود که از این ماده ‪ 6‬کربنه‪ ،‬همواره برای سوخت و ساز و به عبارتی متابولیسم (کاتابولیسم و آنابولیسم) استفاده می کنیم‪.‬‬ ‫مسیر پنتوز فسفات ‪:‬‬ ‫‪ )1‬فاز اکسیداتیو‪:‬‬ ‫‪ )2‬فاز غیر اکسیداتیو‪:‬‬ ‫‪8‬‬  ‫انجام متفاوت واکنش های مسیر پنتوز در حاالت مختلف‪:‬‬ ‫‪ )1‬فقط نیاز به ‪:NADPH2‬‬ ‫مسیر پنتوز فسفات برای سنتز اسیدهای چرب و تری گلیسیریدها انجام خواهد شد ‪.‬‬ ‫‪ )2‬نیاز به ‪ NADPH2‬و ریبوز‪:‬‬ ‫زمانی برای سنتز تری گلیسیریدها نیاز است و زمانی برای سنتزریبوز که برای ساختن ‪ DNA‬و ‪ RNA‬ضرورت دارد ‪.‬‬ ‫برای مثال ‪ :‬اگر فردی در زندان اعتصاب غذا کند و دستش را چاقو ببرد در این زمان سلول ها در مسیر گلوکونئوژنز از‬ ‫اسیدهای آمینه و چربی های این فرد استفاده می کنند و گلوکز را تولید می کنند و در مسیر پنتوز فسفات ‪ ،‬ریبوز ساخته میشود‬ ‫و از آن برای ساخت ‪ DNA‬استفاده می شود ‪ ،‬و با میتوز سلول ها تکثیر پیدا می کنند و زخم را می بندند تا عفونت نکند ‪.‬‬ ‫پس اگر شخصی اعتصاب غذا کند‪ ،‬بدن خودش‪،‬با‪ DNA‬هایی که از طریق گلوکزهای که خودش می سازد‪ ،‬میتوز را انجام‬ ‫میدهد ‪.‬‬ ‫‪ )3‬فقط نیاز به ریبوز‬ ‫تنظیم فعالیت مسیر پنتوز فسفات ‪:‬‬ ‫‪ ‬آنزیم گلوکز ‪ -6‬فسفات دهیدروژناز‪ :‬توسط انسولین شروع به فعالیت می کند؛ یعنی به محضی که شما غذا می خورید آنزیم‬ ‫‪ G6PD‬فعال می شود و گلوکزها می توانند در این مسیر قرار بگیرند و ریبولوز و ‪ NADPH 2‬تولید کنند که ‪ NADPH 2‬در‬ ‫مسیر سنتز اسیدهای چرب قرار بگیرد‪ ،‬یعنی مازاد گلوکز با سنتز اسید های چرب به تری گلیسیرید تبدیل شوند ‪.‬‬ ‫‪ ‬نسبت ‪ NADP +‬به ‪ :NADPH 2‬وقتی دارید اسیدچرب می سازید ‪( NADPH2‬مخرج) مصرف می شود؛ بنابراین راه‬ ‫پنتوزفسفات باید به طور مدام فعال و ‪ NADPH 2‬تولید شود‪.‬پس در زمان سنتز اسیدهای چرب که مخرج نسبت ‪ NADP‬به‬ ‫‪ NADPH 2‬کوچک تر می شود‪ ،‬مصرف پنتوز فسفات هم بیش تر فعال خواهد شد ‪.‬‬ ‫اختالل در مسیر پنتوز فسفات ‪:‬‬ ‫‪ )1‬فاویسم (کمبود فعالیت‪( G6PD‬آنزیم گلوکز ‪-6‬فسفات دهیدروژناز))‪:‬‬ ‫پزشک متخصص بالفاصله درخواست آزمایش ‪ G6PD‬می کند و اگر آنزیم گلوکز‪-6‬فسفات دهیدروژناز نداشته باشد برچسبی‬ ‫روی دست نوزاد می زنند که بیماری فاویسم دارد و به پدر و مادر اطالع می دهند که از مصرف داروهای ضد ماالریا مانند‬ ‫پریماکین که آنتی اکسیدانت را باال می برد و باعث لیز گلبولهای قرمز می شوند و باقال که باعث افزایش مواد اکسیدانت و لیز‬ ‫گلوبول های قرمز می شوند‪ ،‬جلوگیری کنند زیرا فرزندشان آنزیمی برای خنثی کردن اکسیدان ها ندارد ‪.‬‬ ‫‪ )2‬سندرم ورنیک – کورساکوف (فعالیت غیر طبیعی ترانس کتوالز)‪:‬‬ ‫افرادی که دچار کمبود ویتامین ‪ B1‬هستند در چرخه پیرووات دهیدروژناز و در فاز غیراکسیداتیو پنتوز فسفات دچار اختالل‬ ‫می شوند‪.‬‬ ‫‪9‬‬  ‫نقش حفاظتی گلوتاتیون در برابر عوامل اکسیدان‪:‬‬ ‫گلوکز‪-6‬فسفات تحت اثر آنزیم گلوکز‪-6‬فسفات دهیدروژناز (‪ )G6PD‬تبدیل به ‪-6‬فسفات گلوکونات می شود؛ یکی از‬ ‫مواردی که به کمک این آنزیم در این مسیر تولید می شود‪ NADPH2 ،‬است‪.‬‬ ‫کاربرد ‪:NADPH2‬‬ ‫‪ )1‬در سنتز اسیدهای چرب‬ ‫‪ )2‬کمک به آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز (‪)FAD‬‬ ‫هنگامی که اکسیژن ‪ ،‬مواد غذایی یا داروهای ضد ماالریا مصرف می کنیم ‪ ،‬بدن یون سوپراکسید تولید می کند‪.‬یون های‬ ‫سوپراکسید خطرناک هستند؛ بنابراین بدن‪ ،‬آن ها را به آب اکسیژنه تبدیل می کند ‪.‬آب اکسیژنه هم مادۀ خطرناکی است ولی‬ ‫نسبت به یون سوپراکسید خطر کمتری دارد ‪.‬‬ ‫پراکسید هیدروژن ‪ ،‬در بدن تبدیل به هیدروکسیل رادیکال می شود ‪.‬هیدروکسیل رادیکال‪ ،‬خطرناک تر از آب اکسیژنه است ؛‬ ‫زیرا می تواند به اسیدهای چرب ‪ ،‬لیپیدها ‪ ،‬پروتئین ها و ‪ DNA‬آسیب بزند و باعث ایجاد سرطان شود ‪.‬بنابراین آب اکسیژنه ها‬ ‫باید توسط آنزیمی به نام گلوتاتیون پراکسیداز بشکنند و به آب تبدیل شوند که در این صورت بی خطر هستند ؛ آنزیم‬ ‫گلوتاتیون پراکسیداز در همه سلول ها حتی در گلوبول های قرمز وجود دارد؛ ولی توانایی محدودی دارد زیرا فقط در حضور ‪2‬‬ ‫مولکول (کوآنزیم) گلوتاتیون و فلز سلنیم (‪ ،)Se‬آب اکسیژنه را تبدیل به آب می کند ؛ که برای این کار ‪ 2‬هیدروژن از مولکول‬ ‫گلوتاتیون می گیرد و آن را در ساختمان آب به کار گیرد تا بتواند آب تولید کند‪.‬‬ ‫باقی مانده گلوتاتیون که به صورت احیا است‪ ،‬مجبور هستند از طریق گوگردهایشان به هم متصل می شوند و پل دی سولفیدی‬ ‫تشکیل دهند و به فرم اکسید تبدیل می شوند ؛ چون اگر آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز بخواهد مجددا فعالیت کند ‪ ،‬فرم احیا‬ ‫گلوتاتیون را الزم دارد بنابراین فرم اکسیدشده ی گلوتاتیون باید مجدد توسط آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز به فرم احیا باز گردد‪.‬‬ ‫‪10‬‬ ‫آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز برای شکستن پل دی سولفیدی به ‪ 2‬هیدروژن نیاز دارد که این ‪ 2‬هیدروژن را از ‪ NADPH2‬به دست‬ ‫می آورد‪ NADPH2 (.‬از فعالیت آنزیم گلوکز‪-6‬فسفات دهیدروژناز(‪ (G6PD‬و به کمک سوبسترای گلوکز‪-6‬فسفات تولید‬ ‫میشود‪).‬‬ ‫حال اگر فردی بیماری اویسم داشته باشد ‪ ،‬یعنی آنزیم گلوکز‪-6‬فسفات دهیدروژناز را نداشته باشد در نتیجه قادر به تولید‬ ‫‪ NADPH2‬نخواهد بود و ‪ 2‬هیدروژن در اختیار آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز قرار نخواهد گرفت ‪ ،‬بنابراین فرم اکسید شده‬ ‫مولکول گلوتاتیون افزایش پیدا می کند و تبدیل به فرم احیا نمی شود و گلوتاتیون کافی برای فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسید‬ ‫وجود ندارد و فعالیت این آنزین هم کاهش می یابد ؛ در نتیجه آب اکسیژنه در سیتوپالسم سلول ها افزایش پیدا می کند و به‬ ‫غشا سلولی حمله ور شده و باعث لیز سلول می شود ؛ حال اگر این سلول گلوبول قرمز باشد‪ ،‬لیز گلبول قرمز اتفاق می افتد؛ اگر‬ ‫نورون باشد سلول های عصبی آسیب می بینند و ‪.....‬‬ ‫در نتیجه اهمیت مسیر پنتوز فسفات به علت وجود آنزیم گلوکز‪-6‬فسفات دهیدروژناز و تولید ‪ NADPH2‬است که به کمک‬ ‫آنزیم های گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز ‪ ،‬آب اکسیژنه را به آب تبدیل کند و بدن را از آسیب های اکسیداتیو‬ ‫نجات دهد ؛ به همین علت اگر فردی انزیم گلوکز‪ -6‬فسفات دهیدروژناز را نداشته باشد یا کم داشته باشد دچار بیماری‬ ‫فاویسم می شود ؛ (فاویسم شدید‪ :‬به طور کلی‪ G6PD‬را ندارد – فاویسم متوسط یا ضعیف ‪ G6PD :‬درصد فعالیت کمتری دارد)‬ ‫مسیر اسید اورونیک‪:‬‬ ‫مسیر اورونیک در سیتوپالسم اتفاق می افتد؛ در طی آن عامل فسفات گلوکز ‪-6‬فسفات توسط آنزیم موتاز از کربن ‪ 6‬بر روی‬ ‫کربن شماره ‪ 1‬قرار می گیرد و تبدیل به گلوکز ‪-1‬فسفات می شود ‪(.‬آنزیم موتاز‪:‬یک عامل را در ساختمان یک ترکیب فقط جا‬ ‫به جا میکند‪ ).‬گلوکز‪-1‬فسفات ترکیبی است که نشان ندارد‪.‬همیشه در مسیر متابولیسمی کربوهیدراتها ) ‪ UDP‬اوریدین دی‬ ‫فسفات) نقش نشان را دارد‪.‬گلوکز‪-1‬فسفات به کمک اوریدین تری فسفات یک فسفات خود را از دست می دهد و پیوند‬ ‫فسفات( ‪ )PPi‬آزاد می شود ‪ UDP.‬به گلوکز متصل می شود که در این صورت گلوکز نشان دار است یعنی باید وارد مسیرهای‬ ‫خاصی شود‪(.‬برای اینکه گلوکز بتواند وارد مسیرهای خاصی شود باید حتما نشان دار باشد در غیر این صورت مانند گلوکز‪-6‬‬ ‫فسفات وارد مسیرهای گلوکونئوژنز‪،‬گلیکولیز و‪...‬می شود) حال ‪– UDP‬گلوکز می تواند توسط آنزیم های دهیدروژناز‪ ،‬اکسید‬ ‫شده و عامل الکلی موجود در کربن شماره ‪ 6‬تبدیل به عامل اسیدی می شود؛ بنابراین ‪ UDP‬گلوکرونیک اسید یا ‪UDP‬‬ ‫گلوکرونات تولید می شود ‪.‬‬ ‫‪11‬‬  ‫‪ UDP‬گلوکرونات می تواند ‪:‬‬ ‫‪ )1‬در سنتز گلیکوز آمینوگلیکان به کار رود که جزء پلی ساکاریدهای هتروژنی و مرکب است و می تواند هپارین تولید کند و‬ ‫یا در بسترهایی مانند کندرواتین سولفات و‪...‬به کار رود ‪.‬‬ ‫‪ )2‬نقش سم زدایی داشته باشد ‪ :‬داورها و یا ترکیبات محافظت کننده که به کنسروها زده می شود‪ ،‬می تواند به گلوکورونیک‬ ‫اسید که یک بخش آبدوست دارد‪ ،‬متصل شده و سم زدایی انجام می شود‪.‬‬ ‫‪ )3‬می تواند وارد مسیر دیگری شود و به سمت‪ L-‬گولوکنات رفته و ‪ L-‬گولوکنات به ‪ L-‬گزیلولوز تبدیل شده و –‪ L‬گزیلولوز در‬ ‫نهایت به ‪ D-‬گزیلولوز تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬گزیلولوز ‪-5‬فسفات می تواند هم در مسیر اسید اورونیک و هم در مسیر پنتوز فسفات تولید شود ‪.‬‬ ‫مسیر(‪ -L‬گولونات آسکوربات اگزاالت) در بدن انسان‪ ،‬خوکچه هندی و میمون فعال نیست ‪ ،‬زیرا آنزیم آن در بدن وجود‬ ‫ندارد‪ ،‬در نتیجه نمی توان از گلوکز‪-6‬فسفات‪ ،‬اسید آسکوربیک ( ‪ )VITC‬بسازد؛ به همین علت ویتامین ‪ ، C‬ویتامین ضروری‬ ‫است‪.‬‬ ‫مسیر اسید اورونیک ‪ :‬فاز تولید اید گلوکورونیک‪:‬‬ ‫مسیر اسید اورونیک ‪ :‬فاز تولید پنتوزها‪:‬‬ ‫‪12‬‬  ‫‪-UDP‬گلوکورونات تبدیل به ‪- L‬گزیلولوز می شود و چون بدن نمی تواند فرم ‪ L‬را مصرف کند آن را تبدیل به ‪- D‬گزیلولوز‬ ‫میکند‪(.‬همه قندهای بدن به فرم ‪ D‬باشد) و سپس ‪- D‬گزیلولوز می تواند وارد مسیر پنتوزفسفات شود و یا تولید اگزاالت‬ ‫(‪ (-OOC-C- COO-‬کند‪.‬بنابراین در مسیر اسید گلوکورونیک پنتوزفسفات های مشهور مانند گزیلولوز‪-5‬فسفات تولید میشود‬ ‫که در مسیر پنتوز فسفات استفاده می شود‪.‬‬ ‫مسیر اسید اورونیک ‪ :‬فاز تولید آسکوربات ‪:‬‬ ‫در طی این مسیر ‪-L‬گولوکنات توسط آنزیم گولونواکسیداز تبدیل به اسید آسکوربیک می شود؛ انسان ها آنزیم گولونواکسیداز‬ ‫را ندارند‪ ،‬در نتیجه ما نمی توانیم اسیدآسکوربیک را تولید کنند‪.‬‬ ‫متابولیسم گلیکوژن ‪:‬گلیکوژنز وگلیکولیز‬ ‫همه سلول های بدن گلیکوژن را ذخیره می کنند و در مواقع مورد نیاز آن را تجزیه می کنند تا مرحله ای که به گلوکز‪ 6‬فسفات‬ ‫برسد و بعد از آن دیگر نمی توانند آن را تبدیل به گلوکز کنند ‪ ،‬اما گلیکوژن کبد وقتی تجزیه می شود به گلوکز نهایی تبدیل و‬ ‫وارد خون می شود ‪.‬‬ ‫سنتز گلیکوژن‪ :‬گلیکوژنز نامیده می شود‪.‬مازاد گلوکزها را گلیکوژنز می کنیم ‪.‬‬ ‫تجزیه گلیکوژن‪ :‬گلی کولیز نامیده می شود‪.‬وقتی الزم باشد گلیکوژن بشکند‪ ،‬از راه گلیکولیز است‪.‬‬ ‫گلوکز‪-6‬فسفات توسط آنزیم موتاز به گلوکز‪-1‬فسفات تبدیل می شود‪.‬اگر گلوکز‪-6‬فسفات باشد‪ ،‬ممکن است در مسیر پنتوز‬ ‫فسفات ‪ ،‬مسیر گلیکولیز مسیر اسید اورونیک وارد شود؛ بنابراین باید فسفات روی کربن شماره ‪ 1‬قرار بگیرد ‪.‬‬ ‫‪13‬‬  ‫گلوکز‪ -1‬فسفات توسط آنزیم گلوکزپیروفسفریالز ‪ ،‬عالمت نشان را دریافت کرده و به ‪- UDP‬گلوکز تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫حال گلوکز نشان دار وارد مسیر خاص می شود و توسط آنزیم های ‪-1‬گلیکوژن سنتاز و ‪-2‬آنزیم شاخه ساز ‪ ،‬گلوکزها به‬ ‫یکدیگر متصل شده و تبدیل به گلیکوژن می شوند و ذخیره می شود‪.‬اگر بدن قند کم داشته باشد ‪ ،‬گلیکوژن توسط آنزیم‬ ‫فسفریالز و آنزیم شاخه شکن می شکند و تبدیل به گلوکز و گلوکز‪-1‬فسفات و در نهایت گلوکز‪-6‬فسفات می شوند‪.‬بنابراین‬ ‫گلیکوژن توسط آنزیم فسفریالز و آنزیم شاخه شکن می شکند و به گلوکز در کبد و در سایر سلول های بدن به گلوکز‪-1‬‬ ‫فسفات تبدیل می شود ‪ ،‬کبد دارای آنزیم گلوکز‪-6‬فسفاتاز (فقط کبد دارد) است و می تواند گلوکز را به گلوکز‪-6‬فسفات‬ ‫تبدیل کند و سایر سلول های بدن به وسیله آنزیم موتاز ‪ ،‬گلوکز‪-1‬فسفات را به گلوکز‪-6‬فسفات تبدیل می کنند‪.‬‬ ‫گلیکوژنز ‪ :‬تولید ‪-UDP‬گلوکز از گلوکز‪:‬‬ ‫وقتی گلوکز مصرف می کنیم ولی بدن نیاز به انرژی ندارد‪ ،‬پس باید آن را ذخیره کنیم ‪.‬مانند مسیر ابتدای گلیکولیز ‪ ،‬آنزیم‬ ‫هگزوکیناز ‪ ،‬گلوکز را به گلوکز‪ -6‬فسفات تبدیل می کند‪.‬راه گلیکولیز بسته است زیرا کمبود انرژی وجود ندارد ‪.‬‬ ‫بنایراین ابتدا آنزیم موتاز ترکیب را دچار تغیر ظاهری می کند؛ یعنی فسفات را روی کربن شماره ‪ 1‬منتقل می کند ‪.‬‬ ‫آنزیم ‪ UDP‬گلوکو پیروفسفریالز ‪ ،‬فسفات را برداشته و به جای آن ‪ UDP‬قرار می دهد و ‪-UDP‬گلوکز تولید می شود که‬ ‫گلوکز نشان دار است و وارد مسیر آنابولیسمی می شود؛ یکی از مسیرهای آنابولیسمی مسیر سنتز گلیکوژن است‪.‬‬ ‫گلیکوژنز ‪ :‬نقش گلیکوژنین‬ ‫باید مشخص شود که ‪- UDP‬گلوکز ها کجا ذخیره شوند‪ ،‬در داخل سلول های کبدی پروتئینی به نام پروتئین ‪ G‬یا گلیکوژنین‬ ‫وجود دارد‪.‬گلیکوژنین به عنوان تابلو انبار است؛ یعنی باید گلوکزها در آن انبار قرار بگیرند ؛ گلیکوژنین نقش آنزیمی دارد و‬ ‫‪-UDP‬گلوکزها را به خود جذب می کند و توالی حدود ‪ 10‬تا ‪ 12‬گلوکز را به هم متصل می کند و سپس زنجیره گلوکزی ‪ 10‬تا‬ ‫‪ 12‬تایی را به خود متصل می کند و خودش در مرکز قرار می گیرد و بعدا گلوکزها به صورت انشعابی به آن متصل می شوند ‪.‬‬ ‫بنابراین‪-UDP :‬گلوکزساخته شده ‪،‬باید توسط گلیکوژنین شناسایی شود و به آن متصل شود‪.‬‬ ‫گلیکوژننز ‪ :‬پیوندهای گلیکوزیدی‪:‬‬ ‫‪14‬‬ ‫*نکته‪ :‬اگر اتصال به صورت مستقیم باشد ‪ ،‬گلوکزها به صورت پیوند ‪ 1‬به ‪ 4‬متصل می شوند ‪ ،‬اما اگر در زنجیره اصلی انشعاب‬ ‫ایجاد شود پیوند به صورت ‪ 1‬به ‪ 6‬است‪.‬نوع پیوند‪ ،‬گلیکوزیدی است و همه پیوندها به صورت به فرم ‪ α‬است ؛ فرم ‪ β‬را فقط در‬ ‫سلولز داریم که در قابل شکستن در بدن نیست‪.‬‬ ‫گلیکوژنز ‪ :‬مراحل سنتز گلیکوژن‪:‬‬ ‫‪ ‬مرحله ‪ )1‬زنجیره ای از گلوکز به گلیکوژنین متصل شده است (زنجیره ‪ ) primary‬آنزیم گلیکوژن سنتاز سایر گلوکزهای‬ ‫نشان دار را به وسیله پیوند ‪ 1‬به ‪ 4‬به پرایمر ابتدایی متصل می کند ‪.‬‬ ‫‪ ‬مرحله ‪ )2‬اگر زنجیره ها به صورت مستقیم متصل شوند ‪ ،‬فضای زیادی در سلول می گیرند ولی اگر به صورت‬ ‫منشعب متصل شوند در فضای کمتر گلوکز بیشتری را می توان ذخیره کرد ‪.‬در نتیجه آنزیم شاخه ساز ‪،‬کل زنجیره را اسکن‬ ‫میکند‪ 10 ،‬الی ‪ 11‬تا را اسکن می کند ‪ 6 ،‬تا از آن را بر می دارد و برروی زنجیره ‪ ،‬اولین گلوکز را به صورت ‪ 1‬به ‪ 6‬متصل‬ ‫میکند ‪.‬‬ ‫‪ ‬مرحله ‪ )3‬آنزیم گلیکوژن سنتاز در جاهایی که برداشت شده و خالی هستند‪ ،‬گلوکز اضافه می کند ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬آنزیم گلیکوژن سنتاز رشته مستقیم تولید می کند و آنزیم شاخه سازبرداشت می کند و انشعاب می زند‪.‬‬ ‫گلیکوژنولیز ‪:‬مراحل تجزیه گلیکوژن‪:‬‬ ‫هنگام کمبود انرژی اولین ذخیره غذایی که باید بشکند و گلوکز را تولید کند ‪ ،‬گلیکوژن است و بعد از آن اسیدهای آمینه ‪،‬‬ ‫چربی های بدن است‪.‬کبد برای اینکه بتواند گلیکوژن هایی را که ذخیره کرده است‪ ،‬تجزیه کند از ‪ 2‬آنزیم فسفریالز و شاخه‬ ‫شکن استفاده می کند ‪.‬‬ ‫‪ ‬مرحله‪ )1‬فسفریالز انتهای همه زنجیره ها را پیدا می کند و گلوکزها را یکی یکی جدا می کند ‪.‬‬ ‫‪ ‬مرحله‪ )2‬هنگامی که ‪ 4‬گلوکز تا انشعاب ‪ 1‬به ‪ 6‬باقی ماند دیگر آنزیم فسفریالز ادامه نمی دهد و دیگر نمی تواند گلوکزها‬ ‫را جدا کند ؛ بنابراین انزیم شاخه شکن ‪4 ،‬گلوکز را پیدا کرده و سه گلوکز را برداشته و به انتهای دیگر اضافه می کند و فقط‬ ‫گلوکزی که به صورت ‪ 1‬به ‪ 6‬متصل است باقی می ماند ‪.‬‬ ‫‪15‬‬ ‫‪ ‬مرحله‪ )3‬آنزیم شاخه شکن ‪ ،‬گلوکز ‪ 1‬به ‪ 6‬را جدا می کند و این گلوکز ازاد می شود؛ حال زنجیره به صورت مستقیم است و‬ ‫انزیم فسفریالز می تواند گلوکزها را یکی یکی جدا کند ‪.‬‬ ‫تنظیم متابولیسم گلیکوژن‪:‬‬ ‫در مسیر متابولیسم گلیکوژن چون هم شکستن و هم‬ ‫ساختن در سیتوپالسم است باید تنظیم شود به طوری‬ ‫که سلول بداند گلیکوژن فسفریالز را فعال کند و‬ ‫بشکند و یا گلیکوژن سنتاز را فعال کند و سنتز را‬ ‫انجام دهد ؛ هر ‪ 2‬آنزیم از طریق اتصال فسفر به‬ ‫ساختمانشان فعال یا غیر فعال می شوند اگر به‬ ‫گلیکوژن فسفریالز ‪ ،‬فسفات متصل شود‪ ،‬فعال‬ ‫میشود اما اگر به گلیکوژن سنتاز ‪ ،‬فسفات متصل‬ ‫شود غیر فعال می شود ‪.‬؛ بنابراین با عمل‬ ‫فسفریالسیون و دفسفریالسیون فعالیت گلیکوژن‬ ‫سنتاز و فسفریالز تعین می شود‪.‬‬ ‫تنظیم فعالیت گلیکوژن سنتاز به طریق فسفریالسیون ‪ -‬دفسفریالسیون‪:‬‬ ‫گلیکوژن سنتاز تحت تاثیر آنزیم کیناز و در حضور‬ ‫دی آسیل گلیسرول(‪ ) DAG‬و ‪ CAMP ، ATP‬یک‬ ‫فسفات به گلیکوژن سنتاز متصل می کند و تبدیل به‬ ‫گلیکوژن سنتاز غیرفعال می شود‪.‬آنزیم گلیکوژن‬ ‫فسفریالز هم فسفات دریافت می کند و فعال شده و‬ ‫عمل تجزیه را ادامه می دهد ‪.‬‬ ‫اگر گلیکوژن سنتاز فسفریله شود ‪،‬آنزیم کیناز از‬ ‫‪ ATP‬فسفات می گیرد و به گلیکوژن سنتاز متصل‬ ‫میکند و آن را غیر فعال می کند و اگر آنزیم فسفاتاز‬ ‫‪ ،‬فسفات را از گلیکوژن سنتاز جدا کند فعال می شود و‬ ‫گلیکوژن می سازد ‪.‬‬ ‫بنابراین به وسیله عمل فسفریالسیون و دفسفریالسیون می توان گفت که گلیکوژن سنتاز فعال باشد یا گلیکوژن فسفریالز‪.‬زیرا‬ ‫هر ‪ 2‬آنزیم در سیتوپالسم هستند ‪ ،‬اگر گلیکوژن سنتاز فسفریله شود ‪،‬دیگر ‪ UDP‬گلوکز را برداشت نخواهد کرد‪.‬‬ ‫‪16‬‬  ‫بیماری های ذخیره ای گلیکوژِن (‪:)GSD‬‬ ‫بیماری های ذخیره ای گلیکوژنی معموال ژنتیکی هستند؛ بعضی از نوزادان که اختالالت ژنتیکی و یا اختالالت دوران نوزادی‬ ‫داشته اند ممکن است بعضی از آنزیم های مهم مسیر سنتز و یا تجزیه ی گلیکوژن دچار اختالل باشد و در نتیجه دچار بیماری‬ ‫های ذخیره ای گلیکوژن ( ‪ )GSD‬می شوند ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬فقط کبد دارای آنزیم گلوکز‪-6‬فسفاتاز است که می تواند گلوکز را آزاد کند (گلوکز‪-6‬فسفاتاز) در بیماری پمپ‪ ،‬در‬ ‫شکستن گلیکوژن در سلول های بدنی اختالل دارند ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬یادگیری تمام بیماری های باال مهم است‪.‬‬ ‫عوارض بیوشیمیایی بیماری فون ژیرکه‪:‬‬ ‫هنگامی که گلوکز‪-6‬فسفات نتواند توسط آنزیم گلوکز‬ ‫‪-6‬فسفاتاز بشکند و تبدیل به گلوکز شود ‪ ،‬مقدار گلوکز‬ ‫‪-6‬فسفات در کبد افزایش می یابد ‪ ،‬در نتیجه ‪:‬‬ ‫‪ )1‬وارد مسیر ریبوز (پنتوزفسفات) می شود‪.‬ریبوز‬ ‫بیشتری سنتز می شود و باعث افزایش سنتز پورین ها‬ ‫می شود اما میدانیم که ‪ DNA‬و ‪ RNA‬هیچ گاه در بدن‬ ‫ذخیره نمی شود و مازاد آن می شکند و وقتی شکست‬ ‫تولید اسید اوریک می کند و باعث ایجاد هیپراوریسمی‬ ‫(افزایش اسید اوریک خون ) می شود ‪.‬‬ ‫‪ -2‬هنگامی که گلوکز‪-6‬فسفات افزایش می یابد ‪،‬‬ ‫گلیکولیز فعال می شود ‪.‬برداشت پیرویک افزایش می یابد و اسید پیروییک افزایش می یابد ولی همه اسید پیروییک توسط‬ ‫چرخه کربس مصرف نمی شود ‪ ،‬مازاد اسید پیروییک تبدیل به اسید الکتیک و اسیدوز الکتیک ایجاد می کند ‪.‬همچنین مازاد‬ ‫اسید پیروییک می تواند یک کربن از دست بدهد و به صورت ‪ 2‬کربنه تجمع پیدا می کند و فرد دچار چربی خون می شود‪.‬‬ ‫‪17‬‬  ‫متابولیسم فروکتوز ‪:‬‬ ‫فروکتوز قند میوه است که در دستگاه گوارش جذب و وارد سلول های کبدی می شود‪:‬‬ ‫‪ )1‬تحت تاثیر فروکتوکیناز ‪ ،‬فروکتوز به فروکتوز ‪ -1‬فسفات تبدیل می شود‬ ‫‪ )2‬فروکتوز‪ -1‬فسفات توسط آلدوالز ‪ B‬از وسط شکسته و دو ترکیب دی هیدروکسی استن فسفات و گلیسرآلدوئید را به وجود‬ ‫می آورد‪(.‬دو نوع آلدوالز ‪ A‬و ‪ B‬وجود دارد‪(.‬‬ ‫‪ )3‬گلیسرآلدوئید با اثر آنزیم تریوز کیناز به گلیسرآلدوئید ‪ -3‬فسفات تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬دی هیدروکسی استن فسفات و گلیسرآلدوئید ‪ -3‬فسفات توسط آنزیم آلدوالز موجود در گلیکولیز و با مصرف ترکیب‬ ‫فروکتوز ‪ 6-1‬بیس فسفات نیز تولید می شود ‪.‬‬ ‫‪ )4‬آنزیم آلدوالز دیگری دو ترکیب دی هیدروکسی استن فسفات و گلیسرآلدوهید فسفات را ترکیب کرده و فروکتوز‬ ‫‪ 6-1‬بیس فسفات تولید می کند‪.‬‬ ‫‪ )5‬فروکتوز ‪ 6-1‬بیس فسفات توسط آنزیم فروکتوز ‪ 6-1‬بیس فسفاتاز به فروکتوز ‪-6‬فسفات تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫‪ )6‬پس از ترکیب فروکتوز ‪ -6‬فسفات به ترکیب گلوکز ‪ -6‬فسفات و در نهایت گلوکز تولید می شود ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬در واقع با خوردن فروکتوز‪ ،‬بسیار سریع به راه گلیکولیز نزدیک می شویم ‪.‬‬ ‫اگرفردی دیابتی باشد ؛ گلوکز در سلول های عدسی چشم توسط آنزیم آلدوالز ردوکتاز به سوربیتول تبدیل می شود و خود‬ ‫سوربیتول باعث افزایش فشار اسمزی می شود و موجب اختالل در بینایی می شود ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬نکته مهم آن است که در فرد دیابتی حتی در صورت مصرف نکردن مستقیم گلوکز و با مصرف میوه باعث باال رفتن‬ ‫میزان گلوکز بدن به طور غیر مستقیم می شود ‪.‬‬ ‫‪18‬‬  ‫سوربیتول می تواند توسط آنزیم سوربیتول دهیدروژناز به فروکتوز تبدیل شود‪.‬در بعضی کودکان دو آنزیم فروکتوزکیناز و‬ ‫آلدوالز مشکل دارند‪.‬‬ ‫اختالالت‪:‬‬ ‫‪ )1‬کمبود فروکتوزکیناز منجر به بیماری فروکتوزوری اصلی‬ ‫میشود که در این بیماری فروکتوز تجمع پیدا کرده و از طریق‬ ‫ادرار دفع می شود(چندان مشکل ایجاد نمی کند)؛ توصیه به این‬ ‫کودکان کم کردن مصرف فروکتوز است ‪.‬‬ ‫‪ )2‬کمبود آلدوالز کبدی منجر به بیماری عدم تحمل ارثی‬ ‫فروکتوز می شود و فروکتوز ‪-1‬فسفات شکسته نمی شود‪.‬این کودکان دچار تهوع و استفراغ می شوند و در صورت عدم درمان‬ ‫دچار نارسایی کلیوی و عالئم بالینی عصبی می شوند ‪.‬‬ ‫‪ )3‬کمبود فروکتوز‪6-1‬بیس فسفاتاز باعث تولید فروکتوز ‪-6‬فسفات می شود که خیلی نادر است‪.‬بیماری های فروکتوزی اصلی‬ ‫و عدم تحمل ارثی فروکتوز شایع تر هستند و بیماری عدم تحمل ارثی فروکتوز شدیدتر است‪.‬‬ ‫متابولیسم گاالکتوز ‪:‬‬ ‫تا ‪ 6‬ماه اول‪ ،‬کودک توسط شیر که حاوی گاالکتوز است تغذیه می شود ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬گلوکز و گاالکتوز اپیمر هم هستند و فقط اختالف آنها در یک عامل هیدروکسیل است به این صورت که در گلوکز این‬ ‫عامل هیدروکسیل در کربن شماره ‪ 4‬سمت راست ولی در گاالکتوز عامل هیدروکسیل در کربن شماره ‪ 4‬در سمت چپ است‬ ‫(اگر عاملی این هیدروکسیل را جابه جا کند گاالکتوز به گلوکز تبدیل می شود)‬ ‫‪19‬‬  ‫گاالکتوز به راحتی در کبد کودک به گلوکز تجزیه می شود و از دیگر قند ها سریع تر جذب می شود ‪:‬‬ ‫‪ )1‬در کبد آنزیم گاالکتوکیناز با مصرف‪ATP‬از گاالکتوز ‪ ،‬گاالکتوز ‪-1‬فسفات تولید می کند ‪.‬‬ ‫‪ )2‬در کبد آنزمی به نام گاالکتوز ‪-1‬فسفات اوریدیل ترانسفراز وجود دارد که کوآنزیم آن‪ UDP-‬گلوکز می باشد‪) -‬‬ ‫‪UDP‬گلوکز الف( در مسیر اسید اورونیک ب( در سم زدایی ج( در سنتز گلیکوز آمینوگلیکان ها و د( سنتز گلیکوژن استفاده‬ ‫می شود(‪ ،‬این آنزیم‪ UDP‬را به گاالکتوز متصل می کند و گلوکز را به جای گاالکتوز قرار می دهد در نتیجه دو ترکیب‪UDP-‬‬ ‫گاالکتوز و گلوکز ‪-1‬فسفات تولید می شود ‪.‬‬ ‫کابردهای ‪ -UDP‬گاالکتوز ‪:‬‬ ‫‪ )A‬سنتز گلیکوپروتئین‬ ‫‪ )B‬سنتز پروتئوگلیکان ها‬ ‫‪ )C‬سنتز گلیکولیپیدها‬ ‫‪-UDP )3‬گاالکتوز می تواند مسیر دیگری را نیز برود به این صورت که داخل پستان مادر توسط آنزیم الکتوز سنتاز و با مصرف‬ ‫گلوکز به الکتوز تبدیل می شود ‪.‬‬ ‫*نکته‪ :‬در یک فرد بالغ ‪-UDP‬گاالکتوز توسط آنزیم اوریدیل دی فسفو گاالکتوز ‪ -4‬اپیمراز به ‪-UDP‬گلوکز تبدیل‬ ‫میشود‪(.‬وجود‪-UDP‬گلوکز برای آنزیم اوریدیل ترانسفراز ضروری است‪).‬‬ ‫اختالالت‪:‬‬ ‫‪ )1‬در صورت عدم وجود آنزیم گاالکتوکیناز ‪ ،‬گاالکتوز تجمع‬ ‫پیدا کرده و احیا می شود و باعث تولید گاالکتیتول(دولسیتول)‬ ‫می شود و به عدسی چشم آسیب می زند و موجب تهوع ‪،‬‬ ‫استفراغ و عقب ماندگی می شود ‪.‬‬ ‫‪ ) 2‬از همه مهم تر کمبود گاالکتوز‪-1‬فسفات اوریدیل‬ ‫ترانسفراز است که شایع تر است و عوارض شدیدتری پدید می آورد شامل عوارض شدید تهوع و استفراغ ‪ ،‬عوارض شدید‬ ‫عدسی چشم و عقب ماندگی زندگی و در صورت تداوم مصرف نارسایی کبدی ایجاد می شود( نقص مادرزادی آنزیم)‬ ‫‪ )3‬به صورت خیلی نادر کمبود اوریدل دی فسفو گاالکتوز‪-4‬اپیمراز اتفاق می افتد‪.‬‬ ‫‪20‬‬