KARBONHİDRAT METABOLİZMASI

KARBONHİDRAT METABOLİZMASI

Prof.Dr.Serenay ELGÜN ÜLKAR Tıbbi Biyokimya Anabilim Dalı

Kaynak Kitaplar:

1- Tıbbi Biyokimya, Prof.Dr.Serenay E. Ülkar, 2017, Hipokrat Kitabevi

2- Lippincott’s Biochemistry, 6. baskı, Wolters Kluwer/Lippincott Williams and Wilkins

Karbonhidrat Sindirimi

Ağız ve bağırsakta olur, jejunum ortasına doğru bitmiş olur. Emilim için monosakkaridlere kadar parçalanma gerekir. Diyetle glikojen

[amilopektin α 14 ve α 16 bağları] ve nişasta [amiloz α 14 ve amilopektin α 14 ve α 16 bağları] alınır.

 Ağız: Tükürük α-amilazı , α (14) bağları

Dekstrin (5-9 glukoz), maltotrioz (3 glukoz),

izomaltoz (2 glukoz) ve maltoz (2 glukoz) açığa

çıkar.

 Mide: Geçici duraklama

 İnce bağırsak: Sekretin, kolesistokinin Pankreatik α-amilaz, α (14) bağları

Bağırsak enzimleri oligo ve disakkaridazlar: maltaz , sükraz (sakkaraz) (glukoz-fruktoz), laktaz

(galaktoz-glukoz)

Sindirim bittiğinde glukoz, galaktoz ve fruktoz açığa çıkar.

Hücre içine glukoz taşınması

Na

dan bağımsız taşıma:



Hücre zarı proteini GLUT’lar

GLUT-1: Beyin, eritrosit, plasenta, böbrek

GLUT-2: Karaciğer, böbrek, pankreas β hücreleri, ince bağırsak

GLUT-3: Beyin, plasenta

GLUT-4: İskelet ve kalp kası, adipoz doku (insulin)

GLUT-5: İnce bağırsak (fruktoz)

Na

ile birlikte taşınma:

 Enerji (ATP) harcanır.

 İnce bağırsak ve böbrek tübülleri

GLİKOLİZ

 Tüm hücrelerde (sitoplazma) glukozun yıkımıyla ATP ve diğer metabolik yollar için ara ürünler sağlanan yoldur.

 Mitokondriye sahip ve yeterli O2 olan hücrelerde son ürün piruvattır. Açığa çıkan NADH’ların oksidasyonu için ETZ gereklidir. Bu yola

aerobik glikoliz

 Mitokondrisi veya yeterli O2 desteği olmayan hücrelerde NADH, laktat dehidrogenaz ile okside edilir, son ürün laktattır. Bu yola

anaerobik glikoliz

Piruvatın laktata indirgenmesi: NADH harcanır, çift yönlüdür, enzim laktat dehidrogenaz

(sitoplazma) dır.

Anaerobik glikoliz, olgun eritrositler, egzersiz sırasında iskelet kası, böbrek medullası, iskemik dokularda olur.

Laktik asidoz: Şok/doku hipoksisi, kalp/solunum durması, kontrol edilemeyen kan kaybı gibi

durumlarda O

yetersizliğine bağlı oksidatif fosforilasyon bozulur. ATP, anaerobik

glikolizden sağlanır.

Glikolizin Enerji Verimi

Hekzokinaz -1 ATP Fosfofruktokinaz -1 ATP

---

Gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenaz +2 NADH = 6 ATP Fosfogliserat kinaz +2 ATP

Piruvat kinaz +2 ATP

+ --- Aerobik glikoliz 8 ATP

Anerobik glikoliz 2 ATP kazanılır.

GLUKONEOGENEZ

Laktat-piruvat, gliserol, propiyonat ve glukojenik amino asitler gibi karbonhidrat olmayan kaynaklardan glukoz elde

edilmesidir.

Başlıca karaciğer ve böbrekte olur.

Açlık durumunda glikojen depoları tükenirken glukoneogenez ön plana çıkar (özellikle beyin ve eritrositler için).

Gecelik açlıkta glukoneogenez büyük oranda karaciğerde olurken, uzamış açlıkta böbrek katkısı artar.

Glukoneogenezin olmaması ölümcüldür: hipoglisemi  beyin fonksiyon bozukluğu  koma ve ölüm

Glukoneogenezin Enerji Bilançosu

Piruvatla başlarsa:

2 piruvat + 4ATP + 2GTP + 2NADH Laktatla başlarsa:

2 laktat + 4ATP + 2GTP

Glukoneogenez ile Glikolizin Karşılıklı Düzenlenmesi

Glukagon glikoliz , glukoneogenez  İnsülin glikoliz , glukoneogenez  Alanin glikoliz , glukoneogenez 

Asetil koA glikoliz , glukoneogenez 

Glukoneogenezin Substratları



Laktat: Özellikle eritrositler ve egzersiz sırasında

kas tarafından kana verilir, karaciğerde yeniden

glukoza çevrilir.

Amino asitler: Açlıkta doku proteinlerinin yıkımından gelen amino asitler başlıca kaynaktır, özellikle alanin Glukojenik amino asitlerin α-keto asitleri (piruvat,

OAA, fumarat, süksinil koA, α-ketoglutarat) kullanılırken, ketojenik lösin ve lizin

glukoneogenezde kullanılamaz.



Gliserol: Açlıkta yağ dokusunda triaçilgliserol yıkımından açığa çıkar. Karaciğerde glukoneogeneze girer.



Propiyonil koA: Tek karbonlu yağ asitleri ile valin,

izolösin, metiyonin ve treoninden açığa çıkar.

Sitrik asit Siklusu; Krebs döngüsü;

Trikarboksilik asit döngüsü



Karbonhidrat, amino asitler ve yağ asitlerinin oksidatif metabolizmasının son aşamasıdır.



Asetil koA CO

’e okside edilirken, GTP , NADH ve FADH

elde edilir.



Pek çok biyosentez reaksiyonu için öncü madde sağlanır.



Siklusa asetil koA ile birlikte giren okzaloasetat en

sonda yeniden açığa çıkar.

Piruvatın Oksidatif Dekarboksilasyonu



Aerobik glikolizden SAS’a geçişi sağlayan reaksiyondur.

 Asetil koA oluşur, enzim piruvat dehidrogenaz enzim kompleksi dir.

Tiyamin pirofosfat, koA, lipoik asit, FAD, NAD kullanılır.

Piruvat + NAD

+ koA →

Asetil koA + NADH + H

+ CO

SAS Enerji verimi:

3 NADH  9 ATP 1 FADH

 2 ATP 1 GTP  1 ATP

+ ---

12 ATP kazanılır.

 Hekzos monofosfat şantı/pentoz fosfat yolu

 Glukoz için alternatif kullanım yoludur.

 Sitozolde olur.

 NADPH üretilen oksidatif evre

NADPH: yağ asidi, kolesterol, steroid hormon sentezi, H2O2’nin temizlenmesi için gereklidir.

 3-7 C’lu şekerlerin, özellikle riboz 5-fosfatın üretimini sağlayan nonoksidatif evre

Riboz 5-fosfat nükleotid sentezi için gereklidir.

Hekzos Monofosfat Şantı

GLİKOJEN metabolizması



α(14) glikozid bağlarıyla bağlanan glukozların, 8- 12 glukozda bir α(16) bağlarıyla dallar

oluşturduğu polisakkariddir.



Glukozun depo şeklidir.



Glikojen sentezi, tüm dokularda olur, ancak başlıca karaciğer ve kasta (en fazla) depolanır.



Karaciğerdeki glikojen depolarından kana glukoz

sağlanırken, kas glikojeni kendisi kullanır.

 Glikojen sentezi (glikojenez):

Sitozolde olur, glukoz, ATP ve UTP kullanılır.

Glikojen molekülü UDP-glukozdan eklenen glukozlarla uzatılır.

Enzimler glikojen sentaz [α(14) bağlarını kurar] ve dal kuran enzim (glikozil 4  6 transferaz) dir.

 Glikojen yıkımı (glikojenoliz):

Enzimler, glikojen fosforilaz [α(14) bağlarını

açar] ve dal koparan enzim kompleksi dir. Yıkım

sonucunda karaciğerden kana serbest glukoz

verilir.



Glukoz ve ATP düzeyi yüksekse glikojen sentezi, düşükse yıkımı uyarılır.



Kas kasılması sırasında glikojen yıkımı olur ve enerji glukozdan sağlanır.



Glukagon ve epinefrin glikojen yıkımını, insülin

sentezini uyarır.

Glukoz Ölçümü

 Kan glukoz düzeyi, glukoz metabolizması ile ilgili metabolik yolların (glikoliz, glikojenoliz, glikojenez, glukoneogenez, pentoz fosfat yolu) hem birbirleri hem de lipid ve protein

metabolizması ile koordineli çalışması ve kontrolüyle ayarlanır.

 Özellikle karaciğer ve pankreasın önemli rolü vardır. İnsülin, glukagon, epinefrin, kortizol, büyüme hormonu başta olmak üzere hormonlar kan glukozunun düzenlenmesini sağlarlar.

 Kan glukozu referans aralığı içindeyse normoglisemi,

referans aralığının üstündeyse hiperglisemi (Ör: diabetes mellitus/DM)

referans aralığının altındaysa hipoglisemi (ör: DM tedavisi sırasında yüksek doz insülin kullanımı, insülin salgılayan

pankreas tümörleri) olarak adlandırılır.



Açlık kan glukozu: 8-14 saat açlığın ardından ölçülen kan glukoz düzeyidir. Normal sınırları 74-100

mg/dL’dir.



Tokluk kan glukozu: Yemek yedikten 2 saat sonra ölçülen kan glukoz düzeyidir. Sağlıklı bir erişkinde 140 mg/dL’nin altında olmalıdır.



Kan glukozu ölçümü, serum/plazmada yapılabilir.



Kan glukozu takibi özellikle diabetes mellitus (DM) hastaları için önemlidir.



DM, yetersiz insülin salgısı (Tip I) veya var olan

insülinin etkisinin yetersizliği (insülin direnci) (Tip II)

sonucu meydana gelen bir hastalıktır.



DM belirtileri gösteren bir hastada

aşağıdakilerden birisinin bulunması DM tanısı konulması için yeterlidir:

 Herhangi bir zamanda ölçülen kan glukozunun ≥200 mg/dL olması ve diyabet semptomlarının eşlik

etmesi (poliüri, polidipsi, polifaji)

 Açlık kan glukozunun en az iki kez ≥126 mg/dL olması

 OGTT (Oral Glukoz Tolerans Testi) sırasında kan glukozunun ≥200 mg/dL olması

 Hemoglobin A1c ≥ % 6,5

24



Açlık kan glukozu 100-126 mg/dL arasında ise

Bozulmuş Açlık Glukozu denir ve DM tanısı koymak için OGTT uygulanır.



Yetişkinlerde 75 g, çocuklarda 1,75 g/kg glukoz 300 mL su içinde eritilerek içirilir.



30, 60, 90 ve 120. dakikalarda hastanın kan glukoz düzeylerine bakılır.



Açlık Kan glukoz konsantrasyonu <

120.

dakikada <1

25

Gebelik ve Diyabet

 Gebeliğin 24 – 28. haftaları arasında 50 g glukoz yüklemesi yaparak tarama testi uygulanır.

 Yükleme sonrasında 1. saatte ölçülen kan glukozu 140 mg/dL ise ertesi gün önce açlık kan glukozu için kan alınır, daha sonra 100 g glukoz yüklendikten sonra

birer saat arayla 3 defa kan alınarak OGTT uygulanır.

 Yapılan bu ölçümlerden en az 2 tanesi belirlenmiş

referans değerlerin üzerinde bulunursa, “Gestasyonel Diyabet” tanısı konulur.

26