Overview of Carbohydrate Digestion and Metabolism KARBONHİDRAT SİNDİRİMİ VE METABOLİZMASI Çeviri Doç.Dr. Ali Vaiz GARİPOĞLU SAMSUN-2014 Carbohydrates •Carbohydrates are called carbohydrates because they are essentially hydrates of carbon (i.e. they are composed of carbon and water and have a composition of (CH2O)n. •The major nutritional role of carbohydrates is to provide energy and digestible carbohydrates provide 4 kilocalories per gram. No single carbohydrate is essential, but carbohydrates do participate in many required functions in the body. Karbonhidratlar Karbonhidratlar karbonun hidratları formunda olduğundan (karbon ve suyun birleşmesinden ve (CH2O)n komposizyonuna sahip olduğundan) bu isimle adlandırılır. Karbonhidratların temel rolü enerji sağlamakta olup sindirilebilir karbonhidratlar 4 kcal/g düzeyinde enerji sağlarlar. Bireysel anlamda karbonhidratlar esansiyel değildir, ancak vücutta bir çok fonksiyonda rol alırlar. Photosynthesis: Sun’s energy becomes part of glucose molecule energy Carbon dioxide Water Chlorophyll GLUCOSE 6 CO2 + 6 H20 + energy (sun) C6H12O6 + 6 O2 Fotosentez: Güneş enerjisi glukoz molekülünün bir kısmı olur. Enerji Karbondioksit Su klorofil GLUKOZ 6 CO2 + 6 H20 + enerji (güneş) C6H12O6 + 6 O2 120 grams of glucose / day = 480 calories 120 gram of glukoz / gün = 480 kalori Simple Sugars - Monosakkaritlerin Genel Yapıları Galaktoz Glukoz Fruktoz Basit Şekerler- Disaccharides Disakkaritler Glukoz alfa 1-2 fruktoz (sukroz) Galaktoz beta 1-4 glukoz (laktoz) Glukoz alfa 1-4 glukoz (maltoz) Complex carbohydrates Oligosaccharides Polysaccharides Starch Glycogen Dietary fiber (Dr. Firkins) Kompleks Karbonhidratlar Oligosakkaritler Polisakkaritler Nişasta Glikojen Diyetsel lif Starch Major storage carbohydrate in higher plants Amylose – long straight glucose chains (a1-4) Amylopectin – branched every 24-30 glc residues (a 16) Provides 80% of dietary calories in humans worldwide Nişasta Yüksek yapılı bitkilerde temel depo karbonhidratıdır Amiloz – uzun düz glukoz zincirleri (a 1-4) Amilopektin – Her 24-30 glukoz biriminde dallanmıştır (a 1-6) Dünya çapında insanların belenmesinde kullanılan diyetlerdeki kalorinin % 80’lik kısmını sağlar. Glycogen Major storage carbohydrate in animals Long straight glucose G chains (a1-4) G Branched every 4-8 glc residues (a 1-6) a 1-4 link More branched than starch Less osmotic pressure Easily mobilized G G G G G G G G G G G G G a 1-6 link G G G G Glikojen Hayvanlarda temel depo karbonhidrat Uzun düz glukoz G zincirleri (a1-4) G Her 4-8 glukoz biriminde dallanmıştır (a 1-6) bağı a 1-4 link Nişastaya göre daha dallanmış yapıdadır Daha düşük osmotik basınç Kolay mobilize olur G G G G G G G G G G G G G bağı a 1-6 link G G G G Digestion Pre-stomach – Salivary amylase : a 1-4 endoglycosidase G a 1-4 link G G G G G G G G G G G G G G amylase a 1-6 link G G G G G G a Limit G G G G G G G G dextrins maltotriose G G G maltose G G isomaltose Sindirim Mide öncesi – salya amilazı: a 1-4 endoglikozidaz G a 1-4 bağı G G G G G G G G G G G G G G amilaz a 1-6 bağı G G G G G G a Limit G G G G G G G G dekstrin maltotrioz G G G maltoz G G isomaltoz Stomach Not much carbohydrate digestion Acid and pepsin to unfold proteins Ruminants have forestomachs with extensive microbial populations to breakdown and anaerobically ferment feed Mide Karbonhidrat sindirimi düşük düzeydedir Asit ve pepsin enzimi proteinleri (daha küçük birimlerine) parçalar Ruminantlar yemleri parçalayan ve anaerobik fermantasyona uğratan mikroorganizmaları içeren ön midelere sahiptir. Small Intestine Pancreatic enzymes a-amylase maltotriose G G G G G G G G amylose G G a amylase G G G G G G G G G G G amylopectin + maltose G G G G G G a Limit dextrins İnce Bağırsak Pankreatik enzimler a-amilaz maltotrioz G G G G G G G G amiloz + G G a amilaz G G G G G G G G G G G amilopektin maltoz G G G G G G a Limit dekstrinler Oligosaccharide digestion..cont G G G a Limit dextrins G sucrase G G G G G G maltase G G G Glucoamylase (maltase) or a-dextrinase a-dextrinase G G G G G G G G G G G G Oligosakkarit sindirimi (devam) G G G a Limit dekstrinler G sucraz G G G G G G maltaz G G G Glukoamilaz (maltase) veya a-dekstrinaz a-dekstrinaz G G G G G G G G G G G G Small intestine Portal for transport of virtually all nutrients Water and electrolyte balance Enzymes associated with intestinal surface membranes i. Sucrase ii. a dextrinase iii. Glucoamylase (maltase) iv. Lactase v. peptidases İnce bağırsak Tüm besin maddelerinin taşınma yoludur Su ve elektrolit dengesi Bağırsak yüzeyi zarlarında yer alan enzimler i. Sukraz ii. a dekstrinaz iii. Glukoamilaz (maltaz) iv. Lactaz v. Peptidaz Carbohydrate absorption Hexose transporter apical basolateral Karbonhidrat emilimi Monosakkaritlerin ince bağırsağa alınması Heksoz taışıyıcı Bağırsak boşluğu Bağırsak epitel hücresi apikal Kan dolaşımı bazolateral Carbohydrate malabsorption Lactose intolerance (hypolactasia), page 100. Decline lactase with age Lactose fermented in LI – b 1-4 linkage Gas and volatile FA Water retention – diarrhea/bloating Not all populations Northern European – low incidence Asian/African Americans – High Karbonhidrat malabzorbsiyonu (abzorbsiyon yetersizliği) Lactoz intoleransı (hipolaktazia), Laktaz yaşla birlikte azalır Laktoz kalın bağırsakta fermente edilir – b 1-4 linkaj Gaz and uçucu yağ asitleri Vücutta su muhafazası – ishal/şişme Tüm insan topluluklarında görülmez Kuzey Avrupa’da çok fazla görülmez Asya/Afrika kökenli Amerikalı’larda sık görülür. Metabolism – the chemical changes that take place in a cell that produce energy and basic materials needed for important life processes -millions of cells -Multiple organs (liver, adipose, heart, brain) -Thousands of enzymes -Various conditions (fed, fasted, exercise, stress) Metabolizma – Bir hücrede meydana gelen ve enerji ve temel besin maddelerini oluşturan kimyasal değişimler önemli yaşam faaliyetleri için gereklidir. -Milyonlarca hücre -Organlar (karaciğer, adipoz doku, kalp, beyin) -Binlerce enzim -Farklı koşullar (tok, aç, eksersiz, stres) Carbohydrates Serve as primary source of energy in the cell Central to all metabolic processes Glucose Cytosol - anaerobic Hexokinase Pentose Phosphate Shunt Glucose-6-P glycolysis Pyruvate Glc-1- phosphate glycogen Karbonhidratlar Hücrede temel enerji kaynağı olarak görev yapar Bütün metabolik işlemlerin merkezini oluşturur. Glukoz Cytosol - anaerobik Heksokinaz Pentoz Fosfat yolu Glukoz-6-P glikolizis Pirüvat Glk-1- fosfat glikojen cytosol mitochondria (aerobic) Pyruvate Aceytl CoA FATTY ACIDS Krebs cycle AMINO ACIDS Reducing equivalents Oxidative Phosphorylation (ATP) cytosol mitokondri (aerobik) Pirüvat Asetil CoA YAĞ ASİTLERİ Krebs döngüsü AMINO ASİTLER İndirgeyen ekivalentler Oksidatif Fosforilasyon (ATP) No mitochondria Glucose Glycogen Lactate Glucose Glucose Glucose The Full Monty Glukoz Glukoz Glukoz Mitokondri yok Kırmızı kan hücresi Beyin Glukoz Glikojen Laktat Genel Kas hücresi karaciğer Seçilen bazı hücrelerde glukoz metabolizması Fasted State Glucose G-6-Pase Pentose Phosphate Shunt Hexokinase Glucose-6-P GNG glycolysis Pyruvate Need 13.8 kJ/mol ATP = -30 kJ/mol -16.7 kJ/mol Glc-1- phosphate glycogen Açlık Durumu Glukoz G-6-Pase Pentoz Fosfat yolu Heksokinaz Glukoz-6-P GNG Pirüvat glikolizis 13.8 kJ/mol’e ihtiya ATP = -30 kJ/mol -16.7 kJ/mol Glk-1- fosfat glikojen Metabolik değişimin kontrolü 1. Enzim düzeylerinin kontrolü 2. Enzim aktivitesinin kontrolü(aktivasyon ve inhibisyon) Control of enzyme activity Rate limiting step Enzim aktivitesinin kontrolü Sınırlandırıcı adım insulin IR P Protein Kinase B (inactive) Glycogen synthase kinase (active) P Glycogen synthase (inactive) OH Protein Kinase B (active) P OH synthase kinase P Glycogen(inactive) OH Glycogen synthase (active) Glycogen formation insulin IR P Protein Kinaz B (inaktif) Glikojen sentetazkinaz (aktif) P Glikojen sentetaz (inaktif) Protein Kinaz B (aktif) P OH OH kinaz P Glikojensentetaz (inaktif OH Glikojen sentetaz (aktif) Glikojen oluşumu Controlling Metabolic Flux 1. Control enzyme levels 2. Control of enzyme activity (activation or inhibition) 3. Compartamentalization Fatty acid oxidation occurs in mitochondrial matrix Fatty acid synthesis occurs in endoplasmic reticulum membrane exposed to the cytoplasm of the cell. 4. Hormonal control Metabolik Sürecin (akışın) Kontrolü 1. Kontrol enzim düzeyleri 2. Enzim aktivitesinin kontrolü (aktivasyon veya inhibisyon) 3. Kompartamentalizasyon (bölümleştirme) Yağ asiti oksidasyonu mitokondrial matrikste gerçekleşir Yağ asiti sentezi hücrenin sitoplazmasında yer alan endoplazmik retikulum z 4. Hormonal kontrol Glucose utilization Stage 1 – postparandial All tissues utilize glucose Stage 2 – postabsorptive KEY – Maintain blood glucose Glycogenolysis Glucogneogenesis Lactate Pyruvate Glycerol AA Propionate Spare glucose by metabolizing fat Stage 3- Early starvation Gluconeogenesis Stave 4 – Intermediate starvation gluconeogenesis Ketone bodies Stage 5 – Starvation Aşama 1 – postprandiyal Tüm dokular glukozu kullanır Aşama 2 – postabsorptif ANAHTAR – Kan glukozu sağlanır Glikogenolizis Glukoneogenesis Laktat Pirüvat Gliserol AA Propiyonat Yağlar metabolize edilerek glukozdan tasarruf edilir Aşama 3- Erken açlık Glukoneogenesis Aşama 4 – Orta açlık dönemi glukoneogenesis Ketone bileşikleri Aşama 5 – Açlık Carbohydrate Metabolism/ Utilization- Tissue Specificity Muscle – cardiac and skeletal Oxidize glucose/produce and store glycogen (fed) Breakdown glycogen (fasted state) Shift to other fuels in fasting state (fatty acids) Adipose and liver Glucose acetyl CoA Glucose to glycerol for triglyceride synthesis Liver releases glucose for other tissues Nervous system Always use glucose except during extreme fasts Reproductive tract/mammary Glucose required by fetus Lactose major milk carbohydrate Red blood cells No mitochondria Oxidize glucose to lactate Lactate returned to liver for Gluconeogenesis Karbonhidrat Metabolizması/ Faydalanma- Doku Özgüllüğü Kas – kardiyak ve iskeletsel Glukoz oksidize olur/glikojen üretilir ve depolanır Glikojen parçalanır (açlık durumu) Açlık durumunda diğer enerji kaynaklarına yönelim (yağ asitleri) Adipoz doku ve karaciğer Glukoz asetilkoA Trigliserit sentezi için glukoz gliserole dönüşür Karaciğer diğer dokular için glukozu serbet hale getirir (karaciğer glukozu diğer dokuların kullanımına sunar) Sinir sistemi Aşırı açlık durumları hariç her zaman glukoz kullanılır Üreme kanalı/meme bezi Fötus glukoza ihtiyaç duyar Laktoz temel süt karbonhidratı Kırmızı kan hücreleri Mitokondri içermez Glukozu laktata yükseltger (okside eder) Laktat glukoneogenesis işlemine uğramak üzere karaciğere döner
© Copyright 2024 Paperzz
