يشمل جميع العمليات الحيوية التي تتعرض لها المواد الغذائية المختلفة في الخلية. جميع عمليات الهدم أو التحليل (catabolism) والبناء أو الاصطناع (anabolism). ويرافق العملية الأولى إنتاج طاقة والعملية الثانية استهلاك طاقة. استقلاب الطاقة : عمليات استقلاب المواد الغذائية الحاملة للطاقة وهي الكربوهيدرات والدهون والبروتينات. الاستقلاب

استقلاب الكربوهيدرات

وحيدات المعدة الكربوهيدرات هضم غلوكوز + فركتوزغالاكتوز + فسفرة غلوكوز – 6- فوسفات سحب فوسفات غلوكوز طبقة الخلايا المخاطية للأمعاء غلوكوز – 6- فوسفات الخلية أنزيم الهيكسو كينيز تفاعلات الهدم تفاعلات بناء طاقة يخزن في الكبد والعضلات ( جلايكوجين )

المجترات الكربوهيدرات هضم حمض الخل + حمض البيوتريك حمض البروبيونيك + جدار الكرش الكبد خلات طاقة + حموض دسمة الكبد جدار الكرش بيتا هيدروكسي بيوتريك الدم أنسجة الجسم المختلفة جدار الكرش الكبد الدم جلوكوز الجلايكوجين ألفا جليسروفوسفات مصدر للطاقة مصدر للمرافقات الأنزيمية ( نيكوتين أميد – أدينين ثنائي نيكليوتيد فوسفات مصدر للمرافقات الأنزيمية ( نيكوتين أميد – أدينين ثنائي نيكليوتيد فوسفات الجليسيريدات الثلاثية

التمثيل الغذائي تفاعل هدم يعطي طاقة Catabolism or Exergonic طاقة ATP Metabolism حيث يتم تكسير المواد الغذائية الرئيسية سواء كانت كربوهيدرات أو بروتينات أو دهون خلال طرق مختلفة من التفاعلات الحيوية إلى جزيئات بسيطة ويتم من خلال ذلك الحصول على الطاقة.

التمثيل الغذائي بناء يأخذ طاقة Anabolism or Endergonic Metabolism الجزيئات البسيطة الناتجة من عمليات الهدم يمكن استخدامها لبناء مواد أكثر تعقيدا خلال سلسلة من التفاعلات الحيوية وذلك لبناء الأنسجة أي أن هذه العملية تحتاج الى طاقة (استهلاك طاقة).

هدم بناء يأخذ طاقة يعطي طاقة Catabolism or Exergonic Anabolism or Endergonic طاقة ATP وهذين التفاعلين (الهدم والبناء) لا يحدثا منفردين ولكن يحدث بينهم اتحاد حيث أن الحرارة الناتجة من تفاعل الهدم (الطارد للحرارة) يستفاد بجزء منها لإتمام تفاعل البناء (الماص للحرارة) ويبقى جزء من الطاقة هذه الطاقة أو الحرارة Heat هي عبارة عن الحرارة الناتجة والمتبقية بعد استخدام جزء من الحرارة الناتجة من تفاعل Exergonic لإتمام تفاعل Endergonic.

معظم التفاعلات التي تتم في الجسم تفاعلات بناء ( Anabolism ) أي تحتاج إلى طاقة. هذه الطاقة يتم الحصول عليها من أماكن تفاعلات الهدم ( Catabolism ) وبالتالي يستلزم وجود وسيط لنقل هذه الطاقة من أماكن انتاجها إلى أماكن الاحتياج إليها، وهذه المواد أو المركبات الوسيطة تسمى بنواقل الطاقة. ومن أشهر هذه المركبات مركب (ATP) Adenosine Tri-Phosphate

سكر خماسي قاعدة الأدنين مجموعات الفوسفات

هذا المركب ATP يجب الحفاظ على مستواه ثابت في الجسم وبالتالي هناك مصدرين لإنتاج ATP هما: 1- مصــدر مباشـــــر : Direct source 2 - مصــدر غير مباشـــر : Indirect source

C C N N N N C C C N N N N N N قاعدة أدنين O O C O O O O P O O OH سكر خماسي الريبوز مجاميع الفوسفات تركيب جزيء AMP 2000 Cal

C C N N N N C C C N N N N N N قاعدة أدنين O O C O O O O P O O O O OH سكر خماسي مجاميع الفوسفات تركيب جزيء ADP 2000 Cal P O O OH 13000Cal

C C N N N N C C C N N N N N N قاعدة أدنين O O C O O O O P O O O O OH سكر خماسي مجاميع الفوسفات تركيب جزيء ATP 2000 Cal P O O O O OH 13000Cal P O O O O OH 13000Cal

ويمكن تلخيص خطوات انتاج ATP بالطريقة المباشرة فيما يلي: Ribose Adenine H2PO4 AMP 2000 Cal

AMP 2000 Cal Creatine Phosphate Phospo-enol pyruvate Or ADP Cal Creatine Phosphate Phospo-enol pyruvate Or ATP Cal ADP Cal

P P P جلوكوز P C C C C C C O O C C C C C C

المرحلة الأولى أو المرحلة اللاهوائية – Glycolysis

ملخص C6H12O6 الجلوكوز 2 مول حمض بيروفيك C3H4O3 C6H8O6 NAD 4 H NADH2 2 2* 3 = 6 ATP C6H12O6 2ATP C6H12O6-P2 - 2 ATP C6H12O6-P2 2H2PO4 C6H10O6-P4 C6H8O6-P44ATP + 4ATP

P P P P P P 2ATP 2ADP P P P NAD+ NADH NAD+ NADH 2ADP 2ATP 4 ATP – 2 ATP = 2 ATP 2 NADH = 2* 3 ATP = 6 ATP المجموع = 8 ATP ATP Ribose التحلل الجليكولي غلوكوز حمض البيروفيك

P P P P P P ATP 2ADP P P P NAD+ NADH NAD+ NADH 2ADP 2ATP 4 ATP – 2 ATP = 2 ATP 2 NADH = 2* 3 ATP = 6 ATP المجموع = 8 ATP ATP Ribose التحلل الجليكولي جلوكوز حمض البيروفيك P

جلوكوز ATP ADP فوسفات ماء أدينوزين ثلاثي فوسفات أدينوزين ثنائي فوسفات

جلوكوز – 6- فوسفات P P

فركتوز –1- 6- ثنائي فوسفات P P ATP ADP P P فوسفات ماء

فوسفات الدهيد الجليسرول PGAL P P P P فوسفات ثنائي هيدروكسي الأسيتون يتحول بسرعة

1 2 3 حمض ثنائي فوسفات الجليسرول P P P P P P P P NAD + NADH +H2 نيكوتين أميد – أدنين ثنائي نيكوتين أميد – أدنين ثنائي نيكليوتيد فوسفات

1 2 3 حمض فوسفات الجليسيرول P P P P ADP ATP

1 2 3 فوسفو بيروفات P P P P

1 2 3 حمض البيروفيك ADP ATP ماء

2 ATP4 ATP - = 2 ATP 2 NADH = × 3 ATP 6 ATP 8 ATP

الأكسدة الهوائية لحمض البيروفيك C COOH CH3 O دورة كريبس دورة حمض الستريك دورة الأحماض ثلاثية الكربوكسيل ظروف هوائية

C COOH CH3 O Dehydrogenase NAD NADH2 Decarboxylase CO2 CoAS H C SCOA CH3 O Acetyl CoA 2 mole Pyruvic acid

C COOH CH3 O C SCoA CH3 O استيل مرافق أنزيم أ حمض البيروفيك CoASH مجموعة الأستيل C COOH O CH2 أوكزالواسيتات C COOH CH2 HOHO COOH CH2 NAD + H 2 O حمض السيتريك

C COOH CH2 HO COOH CH2 - H 2 O C COOH CH2 COOH CH CHCH COOH CH2 COOHHOCH + H 2 O Akontic acid NAD CH COOH CH2 COOH C O Oxal succinic Iso-citric acid citric acid CH2 COOH CH2 COOH C O α -Keto glutaric

NAD CH2 COOH CH2 COOH C O α -Keto glutaric NAD CoASH CH2 COOH CH2 SCOA C O Succinyl CoA + H 2 O COOH CH2 COOH CH2 Succinic acid COOH CH COOH CH Fumaric acid + H 2 O COOH CH2 COOH HOCH Malic acid

COOH CH2 COOH HOCH Malic acid NAD C COOH O CH2 أوكزالواسيتات 5 NAD * 2 * 3 = 30 ATP

C SCOA CH3 O Acetyl CoA

كمية الطاقة المنتجة من أكسدة جزيء واحد من الجلوكوز و دورة كريبس جزيء جلوكوز استيل كو نزيم A بيروفيك 2 NADH 2 ATP 6 ATP دورة كريبس 2 ATP 6 NADH 18 ATP 2 FADH2 4 ATP ATP المجموع الكلي لـ 38 ATP

التفاعلات اللاهوائية = التفاعلات الهوائية = 8 ATP 30 ATP المجموع = 38 ATP ×8 = 304 كيلو كالوري ATP = 7.3 – 12.5 ~ 8 Kilo calorie

الجليسرول الدهون تحلل جليكولي ATP فوسفات الجليسرول فوسفات الأسيتون ثنائي الهيدروكسيل

دورة فوسفات البنتوز

تكوين الجلايكوجين تكوين الدهن الجلوكوز الكبد العضلات الأنسجة الدهنية مثال : إنسان 70 كغ 1900 كيلو كالوري مخزن 350 غ 85 غ كيلو كالوري مخزن

3-- يتفاعل المركب الأخير مع النيوكليوتيد يوريدين ثلاثي الفوسفات UTP فينتج مركب يوريدين ثنائي فوسفات الجلوكوز (UDP-G) وهو الشكل المنشط للجلوكوز. جلوكوز – 1- فوسفات + UTP← يوريدين ثنائي فوسفات الجلوكوز (UDP-G) 4- بعد ذلك ينتقل الجلوكوز المنشط هذا إلى نهاية إحدى السلاسل الفرعية في جزيء الجلايكوجين تاركاً النيوكليوتيد يوريدين ثنائي الفوسفات UDP (UDP-G) + جليكوجين (n) ← جليكوجين (n+1) + UDP 1- تنقل إلى الجلوكوز مجموعة فوسفات من جزيء ATP بمساعدة إنزيم هكسوكينيز أو جلوكوكينيز فيتكون جلوكوز – 6- فوسفات. جلوكوز + ATP← جلوكوز – 6- فوسفات + ADP 2- ثم تنتقل هذه المجموعة إلى الكربون الأول من جزيء الجلوكوز نفسه فينتج جلوكوز – 1- فوسفات. جلوكوز – 6- فوسفات ← جلوكوز – 1- فوسفات تكوين الجلايكوجين

5- ولكي يتم نقل جزيء جلوكوز آخر لا بد من إعادة تكوين اليوريدين ثلاثي الفوسفات UTP ويتم ذلك بانتقال مجموعة فوسفات من ATP إلى UDP UDP + ATP← UTP + ADP Glu جلايكوجين Glu-1-P Glu-6-P Uridine di –P Glu ATP ADP جلوكوكيناز أو هكسوكيناز UTP UDP

استحداث الجلوكوز من طلائعه البسيطة Glycerol Amino Acids Lactate Amino Acids

مصادر استحداث الجلوكوز الغير كربوهيدراتية 1- الدهون الجليسيرول Glycerol الناتج عن تحلل الدهون و حمض البروبيونيك القادم من الكرش

2- حمض اللاكتيك التي ينتج في العضلات نتيجة المجهود العضلي الشديد

3- الأحماض الأمينية Amino acids بعد نزع الأمين منها أو من البيروفات الناتج من عملية التحلل الجليكوليأ ومن تحلل الأحماض الأمينية أو من دورة الألانين و الجلايسين و السيستين و السيرين وحمض الأسبارتيك.

تكوين سكر الحليب عند الأبقار الحلوب

تكوين الدهن من الكربوهيدرات CO 2 + ATP + acetyl-CoA ADP + malonyl-CoA Mg++ biotin استيل قرين مالونيل قرين سلاسل كربونية مشبعة الحموض الدسمة الجليسرول + الجليسريدات الثلاثية تكاثف و إرجاع ذرات الكربون A A استيل كو كربوكسيلاز A طاقة

جلوكوز = 2 حمض البيروفيك 2 استيل كو 2 دورة كريبس = = A

جلوكوز c-c-c-c-c-c C-C-C حمض البيروفيك 2 ATP 2 NADH C-C استيل كو A A NAD+ NADH NAD+ NADH 2 NADH دورة كريبس التحلل الجليكولي