Karbonhidratların Metabolizması

Hayvansal organizmanın günlük enerji ihtiyacını karşılayan başlıca makromoleküller karbonhidratlardır. Karbonhidratların sindirimlerini, yıkılımlarını, emilimlerini, taşınmalarını, enerjiye dönüşümlerini ve sentezlenmelerini kapsayan biyokimyasal süreçlerin tümü “karbonhidrat metabolizması” olarak nitelendirilir. Karbonhidrat metabolizmasının temel metabolik yolları glikoliz, piruvat metabolizması, Krebs siklusu, pentoz fosfat yolu, glukuronik asit yolu, glikojenez, glikojenoliz ve glukoneogenezdir.

Karbonhidratların başlıca işlevi enerji kaynağı olmakla birlikte karbonhidratlar nükleik asitler, lipitler, askorbik asit, laktik asit, glukuronik asit, hyaluronik asit, kondroitin sülfat, heparin gibi pek çok bileşiğin de öncül makromolekülleridir. Karbonhidrat alımı yetersiz olduğunda, yaşamsal faaliyetlerin gerçekleşebilmesi için gereken enerji yağ asitlerinden ve gerektiğinde amino asitlerinden sağlansa da özellikle beyin dokusu için başlıca enerji kaynağı glukozdur. Kanda glukoz seviyesinin düşmesi beyin fonksiyonlarında ciddi kayıplara yol açar. Bu nedenle, kan glukoz düzeylerinin belirli bir düzeyde korunması önem taşır.

Karbonhidratların metabolizması tek midelilerde ve ruminantlarda farklılık gösterir. İnsanlar ve hayvanların çoğu selülaz enzimine sahip olmamaları nedeniyle selülozdan enerji sağlayamazlar. Ruminantlar rumenlerindeki mikroorganizmaların sahip olduğu selülaz aracılığıyla selülozdan yararlanırlar. Tek midelilerde tükürükte bulunan amilaz ile başlayan sindirim pankreatik amilazın etkisi ile sürdürülür ve nişasta, glikojen ve dekstrinler maltoza ve izomaltoza parçalanır. Ruminantların tükürüğünde amilaz bulunmadığı için rumendeki mikroorganizmalar tarafından salgılanan amilaz ile nişasta glukoz birimlerine parçalanır. Rumen mikroorganizmalar tarafından üretilen selülaz ile selüloz parçalanarak uçucu yağ asitleri ve daha az oranda laktik asit, metan ve karbondioksit (CO2) oluşur.

Karbonhidratlar tek midelilerin ince bağırsaklarından monosakkarit birimleri halinde emilirken ruminantların rumen epitelinden uçucu yağ asitleri halinde emilir. Karaciğere gelen monosakkaritler glukoz üzerinden metabolize olur. Fruktozun glukoza dönüşümü bağırsak ve karaciğerde, galaktozun glukoza dönüşümü karaciğerde gerçekleşir. Organizmada hemen her hücrenin yakıt molekülü olan glukoz özellikle beyin dokusu, eritrositler, böbrek medullası, testisler ve embriyonik dokular için başlıca enerji kaynağıdır.

Glikoliz, glukozun piruvata ya da laktata kadar yıkılması olup hücrenin stoplazmasında gerçekleşir ve oksijen kullanılmaz. Glukozdan glikolizle oluşan piruvat, ortamın aerobik ya da anaerobik oluşuna göre farklı metabolize olur.

Cori döngüsünde, kas dokusunda oluşan laktat kan yoluyla kas hücrelerinden karaciğere taşınır ve karaciğerdeki laktat dehidrojenaz etkisiyle piruvata dönüştürülür.

Organizmanın ihtiyacı olan enerjinin büyük kısmı Krebs döngüsü sonucunda ortaya çıkar. Krebs döngüsü karbonhidratların, lipitlerin ve proteinlerin ortak karbon yoludur.

Pentoz fosfat yolunda oluşan NADPH’ler biyosentez yollarında kullanılır. Riboz -5-fosfat, nükleik asitlerin sentezinde kullanılır.

Glukuronik asit yolunda, glukozdan glukuronik asit ve C vitamini sentezlenir.

Glikojenoliz, organizmanın enerjiye ihtiyacı bulunduğunda glikojenin glikojen fosforilaz aracılığıyla glukoz birimlerine yıkılmasıdır.

Glikojenez, glukozdan yeni glikojen sentezi ya da mevcut glikojen molekülüne glukoz ünitelerinin eklenmesidir.

Glukoneogenez, karbonhidrat olmayan maddelerden glukoz sentezidir. Beslenme ile yetersiz karbonhidrat alımında yapısal karbonhidratların, glikoproteinlerin ve glikolipitlerin sentezi için gerekli olan glukoz glukoneogenez yoluyla sağlanır.