กระบวนการเมตาบอลิซึม
ของคาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีนและ กรดนิวคลีอิก

โปรตีน

คาร์โบไฮเดรต

กรดนิวคลีอิก

การสลายกลูโคสเป็นพลังงาน

การสังเคราะห์กลูโคส

การสังเคราะห์ไกลโคเจน

Glycolysis

Krebs cycle

Pentose Phosphate

Amino acids

Acetyl-CoA

Glycogenesis

สลายไกลโคเจนให้เป็นกลูโคส แลคแตท
ตามความต้องการของร่างกาย

การสังเคราะห์ไพริมิดีนไรโบนิวคลีโอไทด์

การสังเคราะห์ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์เลย

การสังเคราะห์เพียวรีนไรโบนิวคลีโอไทด์

ผลลัพธ์

พลังงานที่เซลล์ต้องการ

กรดไพรูวิค(pyruvic acid)

กระบวนการย่อยสลายกลูโคส
ที่เกิดขึ้นในเซลล์ให้เป็นพลังงาน

Glycogenesis

เกิดในช่วงการอดอาหาร
คาร์โบไฮเดรตเดรตต่ำ

ดูดพลังงานอย่างมากจนถูกนำATPมาใช้
ทำให้เป็นกระบวนการคายพลังงาน

Citric acid cycle

Gluconeogenesis

สร้างกลูโคสจากสารคาร์บอน

CO2

ATP

NADH,FADH2

ช่วงเเรกเริ่มจาก น้ำตาล ribose-5-phosphate
ทำปฏิกิริยา ATP ได้ PRPP จากนั้นจึงค่อยสร้างส่วนเบสเพียวรีนโดยเเหวนอิมิดาโชล

ช่วงสอง เเยกเป็น 2 ทางได้เเก่ AMP และ GMP

การควบคุมการสังเคราะห์ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์

กลูตามีน,เเอสพาเตท,คาร์บอนไดออกไซด์,น้ำ,PRPP

เอนไซม์ prorate reduc tase จะอยู่ที่ผิวหน้าของผนังชั้นในของไมโดคอนเดรีย ทำให้ N ADH ซึ่งได้ออกมาจากปฏิกิริยาเจ้าสู่ลูกโซ่ การหายใจ จึงทำให้ได้เปรียบทางพลังงาน

เป็นการสร้างNADPHและ
น้ำตาล5คาร์บอน

ประกอบด้วย2ระยะ

ระยะสองเป็นการสังเคราะห์น้ำตาล5คาร์บอน
โดยไม่ใช้ออกซิเจน

ระยะแรกการใช้ออกซิเจน
มีการสร้างNADPH

วัฏจักรกลางในการผลิตATP และ NADH+ H+ FADH+
เพื่อที่จะเข้าสู้ปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นในการสร้างATP

O2

H2O

Electric transport chain

ATP

α-keto acid

NADH

Ammonia

Pyruvic acid

METABOLISM OF FATTY ACID

Catabolism

Anabolism

ปล่อยพลังงานเคมีที่อยู่ในพันธะโมเลกุลนั้นๆ เรียกว่า Exergonic

เช่น การย่อยแป้งเป็นกลูโคสแล้วได้เป็น ATP

เป็นปฎิกิริยา oxidation คือ ปฏิกิริยาที่โมเลกุลเกิดการสูญเสียอิเลคตรอน

ปฏิกิริยาที่ย่อยสลายสารประกอบขนาดใหญ่ให้เป็นสารโมเลกุลขนาดเล็ก

การหายใจ ของพืชสีเขียวและสัตว์ที่ต้องการออกซิเจน จัดเป็นปฏิกิริยาแคทาบอลิซึม

Catabolism of fatty acids

กรดไขมัน จากการย่อยอาหาร จะถูกดูดซึมที่ลำไส้เล็กแล้วสังเคราะห์ขึ้นใหม่เป็น triacylglycerol

Triacylglycerol + cholesterol + protein ได้เป็น Chylomicrons

การที่จะย่อยไตรเอซิลกลีเซอรอล จะต้องเปลี่ยนจากรูปที่ไม่ละลายน้ำไปเป็นรูปของไมเซลล์ โดยต่อมน้ำดีหลั่งน้ำดีไปคลุกเคล้ากับไตรเอซิลกลีเซอรอลที่ลำไส้เล็ก ทำให้เอนไซม์ไลเปส ทำหน้าที่ย่อยไตรเอซิลกลีเซอรอลแล้วได้

riacylglycerol ในเนื้อเยื่อไขมัน จะถูกย่อยด้วยเอนไซม์ Triacylglycerol Lipase ได้เป็น glycerol กับ กรดไขมัน

ไขมันส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของ triacylglycerol หรือ triglyceride triacylglycerol 1 กรัมจะให้พลังงาน 38 KJ มากกว่าโปรตีนและคาร์โบไฮเดรต

แคตาบอลิซึมของกรดไขมัน เป็นปฏิกิริยาออกซิเดชั่น เกิดในไมโตคอนเดรีย

กลีเซอรอล (glycerol)

กรดไขมันอิสระ (free fatty acids)

95%ของพลังงานทั้งหมดของไตรเอซิลกลีเซอรอล จะยังคงอยู่ในรูปของสายโซ่ของกรดไขมัน

Chylomicrons สามารถเคลื่อนที่ไปตามกระแสเลือดสู่เนื้อเยื่อไขมัน เพื่อเก็บไว้เป็นพลังงาน

กรดไขมัน ถูกส่งไปส่วนต่างๆ ของร่างกายโดยอาศัยไปกับ serum albumin

การออกซิไดซ์กรดไขมันเกิดที่ C ตำแหน่งที่3 (เบต้าคาร์บอน) เรียกว่า ปฎิกิริยา ß-oxidation

กระบวนการ

  1. การพากรดไขมันเข้าสู่ไมโทคอนเดรีย
    (Acyl carnitine shuttle)

1.การกระตุ้นกรดไขมัน
(Fatty acid activation steps)

ก่อนที่กรดไขมันจะถูกย่อยด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชัน จะต้องถูกกระตุ้นให้ active จึงจะเกิดปฎิกิริยาได้

เปลี่ยนจาก fatty acid เป็น fatty acyl Co A

ใช้ไป 2 ATP ในการเปลี่ยน ATP เป็น AMP

  1. เริ่มจาก fatty acyl Co A จะต้องเข้าสู่ matrix เพืื่อทำปฎิกิริยา
  1. Co A จะต้องเปลียนเป็น Carnitine ก่อน ถึงจะเข้าไปใน Maxtrix ได้
  1. เมื่อเข้าใน Maxtrix แล้ว Carnitine จะหลุดออก แล้วเปลี่ยนเป็น Co A เหมือนเดิม
  1. Carnitine กลับไปทำหน้าที่เหมือนเดิม

3.ปฎิกิริยาเบต้าออกซิเดชัน
(ß-oxidation)

ของกรดไขมันไม่อิ่มตัว (มีพันธะคู่ )

กรดไขมันที่มีจำ C เป็นเลขคี่

ของกรดไขมันที่มี C เป็นเลขคู่ พันธะเดี่ยว

1.Dehydrogenation ได้ 1FADH2= 1.5ATP

2.Hydration

3.Dehydrogenationได้ 1 NADH2+= 2.5ATP

4.Acylation ตัดพันธะที่ตำแหน่งเบต้า (สั้นลง 2 C)

การออกซิไดซ์ ที่ตำแหน่งพันธะคู่ ไม่มีFADH2เกิดขี้น ATP ลดลง 1.5 ATP

เหมือนกับการออกซิไดซ์กรดไขมันที่มีจำนวน C เป็นเลขคู่ คือเริ่มจากปลายด้านที่มีหมู่คาร์บอกซิล

การออกซิไดซ์ครั้งสุดท้ายจะเหลือ fattyacyl-CoA ที่มีจำนวน C 3 อะตอมคือpropionyl-CoA

propionyl-CoA จะถูกเปลี่ยนเป็น succinyl-CoA (-1 ATP)

succinyl-CoA เข้าสู่วัฏจักรกรดซิตริกต่อไป

succinyl-CoA เข้าสู่วัฏจักรกรดซิตริกต่อไป

การสังเคราะห์กรดไขมัน

เกิดขึ้นที่ไซโตพลาสมของเซลล์ตับ กล้ามเนื้อ และเนื้อเยื่อไขมัน

จะเริ่มต้นจาก Acetyl CoA แล้วค่อยๆเพิ่มจำนวนคาร์บอนขึ้น ครั้งละ2อะตอมจนได้กรดไขมันที่มีจำนวนคาร์บอนตามต้องการ

จะสังเคราะห์เมื่อเซลล์มีพลังงานเพียงพอ และมี Acetyl CoA เหลือใช้

เอนไซม์ที่ใช้สังเคราะห์มีอยู่ในไซโตพลาซึม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องนำเอา Acetyl CoA ออกมาจากไมโตคอนเดรียก่อน

ขั้นตอน

  1. รอบแรกได้เป็น Butyryl ACP (ACP;Acyl Carrier Protein)

3.เพิ่มจำนวน C รอบละ 2 C จนมี 16 C (Palmitate)

1.การสังเคราะห์กรดไขมันในไซโตพลาสซึม เริ่มต้นจาก acetyl Co A

4.มากกว่า16 C จะสร้างใน ER หรือไมโครโซม

NADPH

นิโคตินาไมด์อะดินีนนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟต

เป็นโคแฟกเตอร์ที่ใช้ในกาสังเคราะห์ กรดไขมัน นิวคลีโอไทด์และกรดนิวคลีอิก

ต้องใช้NADPH เป็นตัวให้อิเล็กตรอน

NADPH ต่างจาก NADH ตรงที่มีหมู่ฟอสเฟตเพิ่มที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 2 ของน้ำตาลไรโบสซึ่งจับกับเบสอะดีนีน

Ketone Bodies Metabolism

สารคีโทนบอดีส์เป็นสารประกอบที่สังเคราะห์ได้ในร่างกายเมื่อมีเมแทบอลิซึมของไขมันเพิ่มขึ้นมากจะมีสารคีโทนบอดีส์สังเคราะห์จาก acetyl Co Aมากขึ้นกว่าปกติ เรียกว่าภาวะคีโตซีส (ketosis)

กรณีที่ร่างกายได้รับกลูโคสน้อย เช่น ผู้ป่วยเบาหวาน ขาดอินซูลินที่ลำเลียงกลูโคสเข้าสู่เซลล์ เซลล์ต้องสลายกรดไขมันเพื่อใช้สร้างพลังงาน ปริมาณ acetyl CoA จะสูงขึ้น

มีฤทธิ์เป็นกรดประกอบด้วยแอซีโตน กรดแอซีโตแอซีติก และกรดบีตา-ไฮดรอกซีบิวทิริก

การสังเคราะห์คีโตนเรียก ketogenesis

โรคเบาหวานอย่างรุนแรงจะมีสารคีโทนบอดีส์ในเลือดสูงกว่าปกติอาจทำให้เกิดภาวะเลือด เป็นกรด(acidosis)และพบสารคีโทนบอดีส์ในปัสสาวะอาจเรียกภาวะผิดปกตินี้ว่า Ketoacidosis

เมื่อร่างกายต้องการพลังงานจะสลายคีโตนบอดี้ที่เก็บไว้ตามส่วนต่างๆของร่างกายได้เป็น acetyl CoA เข้าสู่CTA -cycle เรียก Ketolysis

ปฏิกิริยาสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นเป็นปฏิกิริยาแอนาบอลิซึม ต้องใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์มาใช้ในปฏิกิริยา

เช่น เกิดการรวมตัวของกลูโคสหลายโมเลกุล เกิดเป็นแป้ง , ไกลโคเจน

ปฏิกิริยาที่สร้าง หรือรวมตัวเอาโมเลกุลขนาดเล็กให้เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่

ต้องการพลังงาน เรียกว่า Endergonic

เป็นปฏิกิริยา reduction คือ ปฏิกิริยาที่โมเลกุลได้รับอิเลคตรอน

การควบคุมเเบบเร่ง

การควบคุมเเบบยับยั้ง

d GTP เร่งการรีดิวส์ ADP เป็น d ADP,GDP เป็น GDP

d TIP เร่งการรัดิวส์ ADP เป็น d ADP,GDP เป็น GDP

ATP เร่งการรีดิวส์ UDP เป็น d UDP,CDP เป็น CDP

d GDP

d UDP

d ADP

d CDP

สังเคราะห์จาก d UMP โดยเอนไซม์ thymidylate syntheses เอนไซม์นี้จะคะตะไลซ์ ให้เกิดการเติมหมู่เมธิลให้กับเบสยูราซิล

การสายเพียวรีนไรโบนิวคลีโอไทด์

เริ่มจาก ไปโดนไบซันเอาส่วนฟอสเฟทออก จากนั้นไซทิดีนจะดูดไปโดนไบซันเอาหมู่เเอมโมเนีบกลายเป็นยูริดีน