Кіріспе

Тірі организмдердегі биохимиялық процесс. Көмірсулар метаболизмі – тірі организмдердегі көмірсулардың метаболистік түзілуіне, ыдырауына және бір-біріне өзгеруіне жауапты биохимиялық процестердің жиынтығы. Көмірсулар көптеген маңызды метаболизм жолдарының орталық бөлігін құрайды. Өсімдіктер көміртек диоксиді мен судан көмірсуларды фотосинтез арқылы синтездеп, күн сәулесінен сіңген энергияны ішкі резервтерде сақтауға мүмкіндік береді. Жануарлар мен саңырауқұлақтар өсімдіктерді тұтыну кезінде, жасушалық тыныс алу арқылы осы сақталған көмірсуларды ыдыратып, жасушаларға қолжетімді энергияны қамтамасыз етеді. Адамдар әртүрлі көмірсуларды пайдалана алады, ал ас қорыту күрделі көмірсуларды қарапайым мономерлерге (моносахаридтерге) – глюкоза, фруктоза, манноза және галактозаға – бөліп жібереді. Ішекте сіңгеннен кейін моносахаридтер порталды вена арқылы бауырға жеткізіледі, онда глюкоза емес барлық моносахаридтер (фруктоза, галактоза) глюкозаға айналады. Глюкоза (қан қанты) тіндердегі жасушаларға таратылады, онда ол жасушалық тыныс алу арқылы ыдырайды немесе гликоген түрінде сақталады. Гликолиз процесінде әртүрлі ферменттер қолданылады. Ферменттер процесті күшейтеді, әлсіретеді және кері байланыс арқылы реттейді.

Глюконеогенез

Глюконеогенез (ГНГ) – белгілі бір көмірсутек емес көміртек субстраттарынан глюкозаның түзілуіне әкелетін метаболикалық жол. Бұл кең таралған процесс, өсімдіктерде, жануарларда, саңырауқұлақтарда, бактерияларда және басқа микроорганизмдерде кездеседі. Омыртқалы жануарларда глюконеогенез негізінен бауырда және аз дәрежеде бүйрек қабығында жүреді. Бұл адамдар мен көптеген басқа жануарлардың қандағы қант деңгейін төмендеуінен (гипогликемия) сақтау үшін қолданылатын екі негізгі механизмнің бірі – екіншісі гликогеннің ыдырауы (гликогенолиз). Рұм қарындастарының (ruminants) жағдайында, диеталық көмірсулар қарын организмдерімен метаболизденетін болғандықтан, глюконеогенез ораза ұстауға, аз көмірсулы диетаға, физикалық жаттығуларға және т.б. қарамастан жүреді. Көптеген басқа жануарларда бұл процесс ораза, аштық, аз көмірсулы диета немесе қарқынды жаттығу кезінде жүреді. Адамдарда глюконеогенез үшін субстраттар кез келген көмірсутек емес көздерден алынуы мүмкін, олар пируватқа немесе гликолиздің аралық өнімдеріне айналуы мүмкін (суретті қараңыз). Ақуыздардың ыдырауынан бұл субстраттарға глюкогендік аминқышқылдары (бірақ емес кетогендік аминқышқылдары) кіреді; липидтердің ыдырауынан (мысалы, триглицеридтер) глицерол, тақ тізбекті май қышқылдары (бірақ емес жұп тізбекті май қышқылдары, төменде қараңыз) кіреді; және метаболизмнің басқа бөліктерінен Кори циклынан лактат кіреді. Ұзақ ораза кезінде кетон денелерінен алынған ацетон да субстрат ретінде қызмет ете алады, май қышқылдарынан глюкозаға жол ашады. Глюконеогенездің көп бөлігі бауырда жүрсе де, бүйрек глюконеогенезінің салыстырмалы үлесі диабет және ұзақ ораза кезінде артады. Глюконеогенез жолы АТФ немесе гуанозин трифосфатының (ГТФ) гидролизімен байланысқанға дейін жоғары эндергоникалық болып табылады, бұл процесс тиімді түрде эксергоникалық етеді. Мысалы, пируваттан глюкоза-6-фосфатына дейінгі жолға спонтанды түрде жүру үшін 4 молекула АТФ және 2 молекула ГТФ қажет. Бұл АТФ май қышқылдарының бета-тотығу арқылы катаболизмінен түседі.

Гликогенолиз

Гликогенолиз – гликогеннің ыдырау процесі. Бұл процесс бауырда, бұлшықеттерде және бүйректе қажет болған жағдайда глюкозамен қамтамасыз ету үшін жүзеге асады.

Көмірсулар сақтау ретінде

Көмірсулар, әдетте, құрылымдық қолдау үшін (мысалы, хитин, целлюлоза) немесе энергияны сақтау үшін (мысалы, гликоген, крахмал) гликозидтік байланыстары бар глюкоза молекулаларының ұзын полимерлері түрінде жиналады. Дегенмен, көптеген көмірсулардың суға жоғары тартымдылығы, еріген су-көмірсу кешенінің жоғары молекулалық салмағына байланысты, үлкен мөлшерде көмірсуларды сақтауды тиімсіз етеді. Көптеген организмдерде, артық көмірсулар ацетил-КоА құру үшін үнемі катаболизденеді, ол май қышқылдарының синтез жолы үшін бастау материалы болып табылады; май қышқылдары, триглицеридтер және басқа липидтер ұзақ мерзімді энергияны сақтау үшін жиі қолданылады. Липидтердің сусыздану қасиеті оларды суды тартатын көмірсуларға қарағанда энергияны сақтаудың әлдеқайда ықшам түріне айналдырады. Глюконеогенез глюкозаның липидтерді қоса алғанда, әртүрлі көздерден синтезделуіне мүмкіндік береді. Кейбір жануарларда (мысалы, термиттерде) және кейбір микроорганизмдерде (мысалы, протозоалар мен бактерияларда) целлюлоза ас қорыту кезінде ыдырап, глюкоза ретінде сіңіріледі.