Metabolismus sacharidů

1. Vznik sacharidů

Sacharidy jsou přírodní látky, které vznikají z glukosy vytvořené při procesu zvaném fotosyntéza. Živočichové a lidé přijímají sacharidy potravou. Organismus je schopen si jednotlivé sacharidy i syntetizovat z aminokyselin (z proteinů) či glycerolu (z lipidů).

(nahoru)

2. Trávení sacharidů

Oligosacharidy a polysacharidy jsou při procesu trávení štěpeny na monosacharidové jednotky. Tento děj probíhá hydrolyticky (působením vody) v přítomnosti enzymů amylas, které jsou obsaženy ve slinách. Monosacharidy jsou schopny se vstřebávat střevní stěnou.

Obr.: Hydrolytické štěpení sacharidu

(nahoru)

3. Glykolýza

Monosacharid glukosa se přeměňuje na molekuly kyseliny pyrohroznové (resp. jejího aniontu pyruvátu) při procesu zvaném glykolýza, která probíhá v cytoplasmě buněk za anaerobních podmínek (bez přístupu vzduchu) a to u všech živých organismů (od bakterií po člověka). Průběh glykolýzy je možné popsat jako sled následujících reakcí (číslovky v závorce poté uvádí odkaz na schéma celé glykolýzy níže):

(1) Fosfát z adenosintrifosfátu (ATP) se váže na molekulu D-glukosy, a tak vzniká D-glukosa-6-fosfát a adenosindifosfát (ADP).

 

 

(2) Další fosfát z adenosintrifosfátu (ATP) se váže na monosacharid a vzniká opět adenosindifosfát (ADP). Monosacharid glukosa se izomeruje na fruktosu (oba monosacharidy mají stejný molekulový vzorec). Produktem tohoto kroku je D-fruktosa-1,6-bisfosfát.

 

 

(3) Šestiuhlíkatý D-fruktosa-1,6-bisfosfát se rozpadá na dvě tříuhlíkaté triosy - dihydroxyacetonfosfát a D-glyceraldehyd-3-fosfát. Každá z těchto trios obsahuje 3 atomy uhlíku a 1 fosfát.

 

 

(4) Mezi dihydroxyacetonfosfátem a D-glyceraldehydfosfátem se ustavuje chemická rovnováha, která je posunuta ve prospěch druhého monosacharidu. Faktickým produktem rozpadu D-fruktosa-1,6-bisfosfátu (v kroku 3) jsou tedy 2 molekuly D-glyceraldehydfosfátu.

 

 

 

(5) Sledem reakcí dochází k přechodu oxidované formy nikotinamidadenindinukleotidu NAD+ na redukovanou NADH + H+ (odštěpí se atomy vodíku) a navázání 2 fosfátů k monosacharidům. Všechny4 fosfáty z obou trios se následně odštěpí, a tak se 4 molekuly adenosindifosfátu ADP převedou na 4 molekuly adenosintrifosfátu ATP. Produktem těchto reakcí jsou 2 molekuly kyseliny pyrohroznové.

 

 

(6) Pokud nemá organismus dostatečné množství kyslíku, dochází k anaerobnímu zpracování kyseliny pyrohroznové buď na kyselinu mléčnou (6a, probíhá u živočichů, mléčné kvašení), či oxid uhličitý a acetaldehyd, který se dále přeměňuje na ethanol (6b, probíhá u kvasinek, alkoholové kvašení). Tyto děje probíhají za současné oxidace nikotinamidadenindinukleotidu NADH na NAD+ (tento koenzym se regeneruje).

 

 

 

CH3CHO + NADH + H+ →CH3CH2OH + NAD+

 

(7) Jakmile organismus začne hospodařit s dostatkem kyslíku, přemění se kyselina pyrohroznová na oxid uhličitý a acetylkoenzym A. Tento děj je doprovázen přechodem oxidované formy nikotinamidadenindinukleotidu NADna redukovanou NADH.

 

 

CELKOVÉ SCHÉMA GLYKOLÝZY

 

Čistým výtěžkem glykolýzy 1 molekuly glukosy jsou 2 molekuly adenosintrifosfátu ATP a 2 molekuly kyseliny pyrohroznové. Ta se dále přeměňuje na acetylkoenzym A, jež dále vstupuje do Krebsova (citrátového) cyklu (společné metabolické dráhy sacharidů, lipidů a proteinů), který je přímo spojen s dýchacím řetězcem. Dále jsou získány 2 molekuly redukovaného koenzymu nikotinamidadenindinukleotid NADH.

(nahoru)