الكبد هو مركز التمثيل الغذائي للكربوهيدرات لأنه المنظم الرئيسي لتخزين وتوزيع الجلوكوز في الأنسجة المحيطية، وعلى وجه الخصوص، للأنسجة التي تعتمد على الجلوكوز مثل الدماغ وكريات الدم الحمراء، وكل من الكبد والعضلات قادران على تخزين الجلوكوز في شكل جليكوجين.
التمثيل الغذائي للكربوهيدرات
تحتل الكربوهيدرات مكانًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي بسبب دورها في إنتاج الطاقة ومختلف مسارات التخليق الحيوي، ويعتبر النشا هو المصدر الرئيسي للطاقة في معظم السكان؛ قبل أن يتم امتصاصه يجب تقسيمه، ويتم تحفيز التحلل المائي للنشا بواسطة إنزيمات تعرف باسم الأميليز، والتي تحدث في اللعاب وعصير البنكرياس، وتسمى الأميليز من أصل حيواني (α-amylases) لتمييزها عن (am-amylases) للنباتات، والتي تختلف في نقطة هجومها على جزيء النشا.
تحلل الكربوهيدرات
إن إنزيمات الأميليز هي (exoamylase) التي تقضي على وحدات المالتوز من نهايات الأميلوز وجزيئات (amylopectin)، في حين أن (α-amylases) هي (endoamylases) وتحفز انهيار الروابط التي تحدث في داخل الجزيئات.
وتكون أول نواتج عمل الأميليز هي الدكسترين، والتي تتحلل تدريجياً إلى وحدات أصغر وأصغر، ويتكون المنتج النهائي بشكل أساسي من المالتوز مع بعض السكريات الصغيرة ذات السلسلة المتفرعة.
مطلوب إنزيم منفصل ينتج في الأمعاء لتحلل روابط α-1: 6 من الأميلوبكتين، وتشمل الكربوهيدرات الغذائية أيضًا السكروز واللاكتوز، وتوجد ثنائيات السكريات المحددة التي تحول هذه السكريات إلى السكريات الأحادية المكونة لها في حدود الفرشاة للخلايا الظهارية المعوية.
الحالة الفيزيائية للنشأ والجليكوجين
يحدد النشا الصلب شبه البلوري والجليكوجين القابل للذوبان في الماء حالتين فيزيائيتين متميزتين من نفس النوع من عديد السكاريد التخزيني، ويبدو أن ظهور عديد السكاريد التخزين شبه المتبلور مرتبط بمتطلبات البكتيريا الزرقاء ثنائية الخلية لتغذية النيتروجين وحمايته من الأكسجين من خلال تنفس كميات هائلة من الكربون المخزن.
نتج استقلاب النشا نفسه عن اندماج المسارات البكتيرية وحقيقيات النوى في أيض تخزين السكريات بعد التعايش الداخلي للبلاستيد، ونتج عن ذلك سلالات الأركابلاستيدا الثلاثة: الطحالب الخضراء والنباتات الأرضية (Chloroplastida)، والطحالب الحمراء (Rhodophyceae)، و(Glaucophyta).
أخيرا يتم تحلل الكربوهيدرات بواسطة إنزيمات حدود الفرشاة للأمعاء الدقيقة، مما يؤدي إلى السكريات الأحادية التي يتم امتصاصها بعد ذلك عبر الغشاء الدقيق بواسطة بروتينات نقل محددة وأثناء التطوير، تتطور أنشطة (disaccharidases) وناقلات الجلوكوز في تسلسل زمني مماثل، والذي يخضع للتنظيم الفردي يتضمن التخليق الحيوي للسكريات ثنائية التوليف الأولي لجزيئات الإنزيم الأولية، متبوعًا بالتعديل اللاحق للترجمة والاتجار داخل الخلايا.
