ايض الكاربوهيدرات – الجزء الاول

Carbohydrate metabolism

المحاضرة الالولى

in carbohydrate metabolism we will study, the types of carbohydrate, how they are digested and absorbed, then we will study the cycles of carbohydrate oxidation which generate the energy required for life…. these cycles are:

  1. Glycolysis  = Glucose oxidation (i.e. break down of glucose to get energy).

  2. Frucose metabolism.

  3. Galactose metabolism.

  4. Gluconeogensis = formation of Glucose form non-carbohydrate sources.

  5. Kerbs cycle.

  6. Glycogen Metabolism including breaking and formation of glycogen.

  7. Pentose phosphate pathway = which generate NADH

في الميتابولزم بتاعة الكربوهيدرات احنا هنعرف انواع الكربوهيدرات وطريقة هضمها وامتصاصها وبعد كدة هنعرف السيكلز بتاعة اكسدة الكربوهيدرات للحصول عالطاقة وهم:

1-     Glycolysis وهى اكسدة الجلوكوز

2-     Fructose metabolism

3-     Galactose metabolism

4-     Gluconeogensis وهى تخليق الجلوكوز من مركبات مش سكرية

5-     Kerbs cycle

6-     Glycogen metabolism وتشمل تكسير وتكوين الجليكوجين

7-     Pentose phosphate pathway ودى السيكل البتعمل NADPH وهنعرف ليه وفايدتها ايه قدام

وبعد كدة هنتكلم عن الdiabetes mellitus.

A) Types of carbohydrates:

1. Monosaccharides

–   They are those carbohydrates that cannot be hydrolyzed into simpler carbohydrates.

–   They may be classified as trioses (3-carbon sugar), tetroses (4-carbon sugar), pentoses (5-carbon sugar), hexoses (6-carbon sugar), or heptoses (7-carbon sugar).

2. Disaccharides:are condensation products of two monosaccharide units. Examples are maltose and sucrose.

3. Oligosaccharidesare condensation products of 2 to 10 monosaccharides; Example: maltotriose

4. Polysaccharidesare condensation products of more than ten monosaccharide units; examples are the starches and dextrins, which may be linear or branched polymers.

 دى سهلة مشمحتاجة شرح ولا توضيح ولو مشواضحة اكتب كومنت فاخر الموضوع وهنوضحها

B)   Carbohydrate digestion:

After eating, digestion begins as follow:

1) In the mouth, salivary amylase, hydrolyze starch partially into a mixture of dextrins and maltose.

2) In the stomach, salivary amylase continues hydrolysis of starch only for few minutes then stop because the pH becomes acidic due to the presence of the HCl in stomach and this is unfavourable condition for the amylase to work.

3) In the intestine, pancreatic amylase, completes the digestion of starch into maltose with little isomaltose and maltotriose which are then hydrolyzed in the intestine into glucose. Fructose and Galactose.

بعد الاكل يتم الهضم كالاتى:

1) فى الفم، انزيم الامايليز (Salviary amylase) يتم تكسير النشا جزئيا الى مالتوز وديكسترين dextrins وMaltose.

 2) فى المعدة، الSalivary amylase بيكمل شغله يعنى بيستمر فى تكسير النشا ولكن لدقايق قليلة وبعد كدة يتوقف عشان الوسط الحامضى اللى فالمعدة مشمناسب ليه.

3) فى الامعاء، الامايليز بتاع البنكرياس (Pancreatic amylase) بيكمل تكسير النشا الى maltose، وIsomaltose وMaltotriose واللى فالنهاية بيتكسروا فالامعاء الى Glucose وFructose وGalactose. ذى ما هنشوف فالمعادلات اللى جاية

Starch + H2O   ===== Amylase ====>  Dixterns + Maltose

Dixterns + H2O  ===== Amylase ====> Maltose + Isomaltose + Maltotriose

Maltotriose + H2O ===== Maltase====>Maltose + Glucose

 Maltose + H2O  ======== Maltase====> Glucose + Glucose

Isomaltose + H2O===== Isomaltase====> Glucose + Glucose

Sucrose + H2O========== Sucrase=====>Glucose + Fructose 

Lactose + H2O ========Lactose=======>Glucose + Galactose

4. Sucrose and the enzymes that complete hydrolysis into Monosaccharides in the mucus layer of the intestine

5. The net result of carbohydrate hydrolyses is glucose, fructose and Galactose

4) السكاروز (sucrose) والانزيمات اللى بتكمل اكسدة السكريات الاحادية اللى اسمها Monosaccharides بتحصل فى عضلات الامعاء

 5) نهاية تكسير الكاربوهيدرات بتكون glucose, fructose and Galactose



C) Absorption:

دلوقتى احنا عرفنا من فوق اذاى هضم الكربوهيدرات بيحصل ودلوقتى هنعرف الامتصاص ودخول الجلوكوز فى  الخلايا بيحصل اذاى.

– The polysaccharides and oligosaccharides are not absorbable so, they must be converted to Monosaccharides.

– Monosaccharides are principally absorbed from the duodenum then pass into the blood through the hepatic portal vein to the liver where:

  • Part of these monosaccharides  is stored as glycogen and part is oxidised through glycolysis to obtain energy

  • Part is oxidised through the pentose phosphate pathway to regenerate NADPH which, together with glucose itself, is used in synthesis of such molecules as amino acids, nucleotides, fats and cholesterol

  • Part is oxidised to produce energy (ATP) which is used in the anabolism processes.

– بعد ما هضم الكاربوهيدات المعقدة تتحول الى سكريات احادية واللى هما الجلوكوز والفركتوز والجالاكتوز، بيتم امتصاص السكريات الاحادية فى الاثنى عشر وبعد كدة بيمشى فالدم ويوصول للكبد عن طريق الوريد الكبدى البابى وفي الكبد بيحصله الاتى:

       ===> جزء من السكريات الاحادية بيتخزن فى صورة جليكوجين وجزء بيتأكسد فى الGlycolsis عشان ناخد طاقة منه.

      ===> جزء تانى بيتاكسد بس عن طريق الpentose phosphate pathway عشان ناخد منه NADPH اللى بيستخدم مع الجلوكوز لتكوين جزيئات معينة من الاحماض الامينية ونيوكليوتايد اللى بتستخدم فتخليق الDNA ودهون وكوليسترول

===> جزء تانى بيتاكسد عشان نعمل ATP وده طريق لتخزين الطاقة والطاقة المخزونة دى بنستخدمها فى بناء خلايا جديدة او تكوين اى جزيئات او مواد ضرورية فالجسم

Before we know the mechanism by which the glucose is absorbed into the cells we must know the composition of the cell membrane through which the glucose pass.

this part will help any any one who don’t study biology or cell before to be able to understand biochemistry

قبل ما نعرف الطريقة اللى بيدخل بيها الجلوكوز فى الخلايا لازم نعرف الاول تركيب غشاء الخلية وده جزء مهم للناس اللى مدرستش بيولوجى ولا تركيب الخلايا قبل كدة يعنى ده عشان

Composition of the cell membrane:

==>  As from the previous picture, the cell membrane is composed of 2 layers each of them consists of a layer of phospholipids.

==>  Each phospholipid molecule consists of a polar hydrophilic head and a non-polar called hydrophobic tail.

من الشكل السابق، شايفين ان غشاء الخلية بيتكون من طبقتين كل واحدة فيها بتتكون من طبقة من الphospholipids وكل جزئ من الphospholipids بيتكون من راس او جزء محب للماء (hydrophilic) وطبعا كلمة محب للماء دى معناها انها مشحونة وبعد كدة بيتكون من سلسلة كربونية طبعا غير مشحونة لان الكاربون بيكون غير مشحون وبنسمى السلسة دى الزيل الغيرمحب للماء (hydrophobic tail)  …. وده موضح فالصورة اللى جنب الكلام

==> How the bilayer membrane is formed: And as we know, the extracellular and intercellular fluid are polar, therefore the polar heads are arranged towards the polar fluids and the non-polar tails arranged toward themselves  inward the membrane where there are a hydrophobic interaction between them and thus forming a phospholipids bilayer membrane

==> And across the membrane there are transport proteins and receptor proteins

هنا بقى بيقول ايه …. اذاى بيتكون غشاء الخلية من طبقتين يعنى ممكن نقولها بطريقة تانية … اذاى الطبقتين دول ماسكين فبعض بالطريقة دى من غير ماينفصلو عن بعض:- طبعا ذى ما احنا عارفين ان السائل اللى خارج الخلية واللى داخل الخلية هما ال2 polar يعنى مشحونين وده يعمل ايه …. يخلى الراس المشحونة او الجزء المشحون فى جزيئات الphospholidis هى اللى بتحب تعوم فالسائل المشحون وطبعا الزيل اللى مشمشحون مشهيقدر يعوم فالسائل المشحون فيعمل ايه .. الديول اللى مشمشحونة يحضونو بعض ويخبو بعض من السائل المشحون طيب هيخبو بعض اذاى؟ …. هيعمل الطبقتين بالطريقة اللى شايفانها فالصورة يعنى دى طريقة لانهم يهربو من السائل المشحون بس كدة …. وفيه كمان بروتينات ناقلة ومستقبلات بروتينية (receptors) ودى هنعرف وظيفتها فالحاجات اللى جاية

==> Function of the cell membrane:-

  • Protection of cells.

On the other hand, it represents a barrier which prevents entry of some molecules into cells such as polar molecules but it uses other mechanism by which the molecules enter the cells such as Na-K pump through which ions are transported into the cell.

ايه هى وظيقة غشاء الخلية ده:

حماية الخلية من الوسط المحيط بيها

– وعلى ناحية تانية … هو عبارة عن حائل او حاجز بيمنع دخول بعض الجزيئات فى الخلية ذى الجزيئات الpolar اللى عليها شحنة ولكن بيستخدم طرق تانية عشان يدخل الجزيئات دى بكميات معينة على حسب ماتحتاج الخلية ذى مثلا ممكن يدخلها عن طريق حاجة اسمها Na-K pump اللى عن طريقها بيدخل الايونات فى الخلية

In case of glucose:

Any polar molecules can’t pass through the inner non-polar layer of cell membrane so, how glucose enter the cell through the cell membrane while it is polar?

===> The answer is that glucose has 2 mechanism to enter the cells:

بالنسبة للجلوكوز:

طبعا احنا عارفين ان الجزيئات المشحونة متتفقش ابدا مع الجزيئات الغير مشحونة …. طيب الغشاء بتاع الخلية من جوة متكون من الديول الغير مشحونة يبقى اذاى الجلوكوز المشحون هيعدى منهم … الاجابة ان فى طرقتين تعالو نشوفهم.

1) The passive diffusion or transport:

===> DEF: it transport of biochemical and other atomic or molecular substance across the cell membrane into the cell from higher concentration region to a lower concentration region without any need for energy. (i.e. the substance enter the cell only if its concentration outside the cell is more than its concentration inside the cell.)

===> It depends on the concentration gradient.

===> It doesn’t need energy.

===> Depends on the permeability of the cell membrane.

===> Types:

  • Simple diffusion:in which the substance are transported from higher concentration to lower concentration region through the phospholipids bilayer without any need for energy and without using the transmembrane proteins (carriers/transporters/channels/pores).

  • Facilitated diffusion or passive-mediated-transport:in which the substance are transported from higher concentration to lower concentration region through the phospholipids bilayer using the transport proteins  and without any need for energy.

–          Fructose and pentose use this mechanism.

–          Glucose is transported by this mechanism into brain, kidney and liver.

1. الPassive diffusion or transport:

لو ترجمنا كلمة passive على اى قاموس هنلاقيها بعنى بليد او سلبى او غير فعال لكن هنا مشهنترجمها كدة لكن هنسميها السهل يعنى العنوان هيكون ترجمته النقل السهل …. طيب سهل اذاى …. عشان هو عبارة عن نقل الذرات او الجزيئات خلال غشاء الخلية الى داخل الخلية لما بيكون تركيز المواد دى خارج الخلية اعلى من داخل الخلية عشان كدة سموه سهل يعنى ذى ما نهر النيل بيتحرك من المكان العالى للمنخفض وطبعا ده مشمحتاج طاقة وبيعتمد اساساى على تركيز المواد لانها لازم تكون خارج الخلية اعلى من داخل الخلية

وليه نوعين

 ====> الاول ….. النوع البسيط (simple diffusion) …. وده مجرد انتقال المادة من تركيز عالى خارج الخلية الى تركير منخفض داخل الخلية خلال الphospholipid bilayer بدون استهلاك طاقة او حتى استخدام بروتينات ناقلة

====>التانى ….. النوع النقل اللى بيتم تسهليه (facilitated diffusion) …. وده مجرد انتقال من تركيز عالى خارج الخلية الى تركيرز منخفض داخل الخلية خلال الغشاء عادى وبدون استهلاك طاقة لكن بمساعدة بروتينات ناقلة يعنى فى وسيلة مساعدة او تسهيل لعملية النقل

الpassive transport ده مين بيستخدمه … الفركتوز والبنتوز (السكر الخماسى) والجلوكوز بيستخدمه برضو بس فى حالة دخوله خلايا المخ والكلية والكبد

2) Active diffusion or transport

===> DEF: it means transport of a substance from region of lower concentration to a region of higher concentration (i.e. against the concentration gradient) utilizing energy from ATP molecules and carrier proteins.

===> It doesn’t depend on the concentration gradient.

===> It needs energy.

===> This mechanism applied by the cell to accumulate high concentration of molecules that the cell needs such as ions, glucose and amino acids.

===>Doesn’t depend on the permeability of the cell membrane because this mechanism transports the substance through the transport proteins and carrier proteins.

===> It has 2 types:

  • Primary active transport: in which the cell uses chemical energy such as ATP.

  • Secondary active transport: in which the uses electrochemical gradient such as sodium and potassium dependent ATP bump

===> It is the mechanism by which glucose is transported from intestinal tract

النوع التانى الactive diffusion or transport:

كلمة active احنا عارفين ان معناها نشيط … طيب سموه كدة ليه …. عشان ده عبارة عن نقل المادة من تركيز منفخض خارج الخلية الى تركيز عالى داخل الخلية يعنى بينقل المادة فى عكس تدرج التركيز وده طبعا محتاج طاقة لانه عامل ذى واحد بيزق حاجة وعايز يدخلها فمكان مليان قوى واكيد هيزقها بالعافية يعنى متحاج طاقة وبياخد الطاقة دى من جزيئات الATP وطبعا الطريقة دى لا تعتمد على تركيز المادة لانه مشفارق معاه المادة تركيزها ايه لانه بينقلها بالطاقة

وفى حاجتين ممكن نستنتجهم لوحدنا وهما ايه …. الاولى …. ان الطريقة دى بتستخدمها الخلية لعمل تراكم من جزيئات معينة داخل الخلية عشان هى محتاجها بكيمات كبيرة وده ذى الجلوكوز لان الخلية علطول بتحرق الجلوكوز عشان تاخد طاقة …… والتانية ….. ان الطريقة دى لا تعتمد على مدى نفاذية الغشاء للمادة لانها بتنتقل خلال البروتينات الناقلة

وفى نوعين من الطريقة دى:

===> النوع الاولي …… وده فيه الخلية الطاقة اللى بتستخدمها فعمليه النقل بتاخدها من جزيئات الATP

===> النوع الثانى …… وده بتسخدم الطاقة بتاعة الATP مع الNA-K Pump

(0/5)0

Comments

Facebook Comments

Leave a Reply