1. 1
آلية الكربوهيدرات الجيدة والسيئة على الصحة العامة
دكتور يوسف الشريك
Dr. Yousef Elshrek
أعطى الجزء الأول فكرة عامة على المعلومات الأساسية عن الكربوهيدرات وفي هذا
الجزء الجزء الثاني سوف يعطي فكرة عن ما هي الكربوهيدرات الجيدة والسيئة على صحة
الإنسان
كما هو شائع ، فقد إتهمت الكربوهيدرات في السابق ، بأنها السبب الرئيسي في إنتشار
السمنة والأمراض المرتبطة ، مثل السكري عالميا، وجزءا من هذا الإتهام حقيقي إلى حد ما
بسبب بأنه هناك نوعان من كربوهيدرات وهما الجيدة والسيئة.
تحتوي الكربوهيدرات الجيدة على الفيتامينات والمعادن الدقيقة والألياف المهمة لحماية
الجسم من أمراض القلب والأوعية الدموية ، والسرطانات المختلفة، هذا من جانب أما من
الجانب السيئ للكربوهدرات فهي السبب في إنتشار السمنة وخصوصا بين الطبقة الفقيرة
والمتوسطة بسبب أعتمادهم الأساسي في غذائهم عليها، وخصوصا في العالم الأفريقي
العربي وليبيا، وعلى سبيل المثال تعتبر الحبوب هي المصدر الغذائي الرئيسي للطاقة في
النظام الغذائي الأفريقي في المتوسط ) 64 %( والجذور والدرنات ) 02 %( والمنتجات
الحيوانية ) 7%(، أما في المجتمع الأوروبي الغربي فتتمثل المواد الغذائية الرئيسية في
النظام الغذائي في المتوسط للمنتجات الحيوانية ) 33 %( والحبوب ) 04 %( والجذور
.)% والدرنات ) 6
من أهم الأسباب انتشارها هي تناولها بكميات كبيرة ، محاولة تفادي تناول الدهون، وهذا
بالطبع زاد من إنتشار السمنة، وسبب في رداءة الكربوهيدرات ، تبدأ من عملية الطحن حيث
يتم التخلص من الغلاف الخارجي للحبوب الذي يحتوي على الألياف والفيتامينات والمعادن
الدقيقة، وعليه للحصول على كربوهيدرات مفيد للصحة ، يجب تناول الحبوب الكاملة
ومنتجاتها ، ومن أهم مصادرها ، القمح الكاملة والأرز والبقوليات والخضروات النشوية ،
وتوجد الكربوهيدرات في صورة معقدة ، ومن أهم مميزتها عند أكلها تمتص ببطء بعكس
السكريات البسيط التي تمتص بسرعة ، وترفع تركيز سكر جلوكوز في الدم بسرعة كبيرة.
أغلبية مكونات الغذاء الليبي ) وأغلبية الشعوب العربية لا تختلف في مكونات غذائيها عن
المجتمع الليبي( من المواد النشوية ، ومصدرها القمح ومنتجاته مثل الدقيق والسميد
والبرغل وغيرهم ، ويتناولون بكميات صغيرة جدا من الدهون واللحوم ، وقليل جدا جدا من
الخضراوات والفاكهة، فهذا النوع من الغذاء يساعد على انتشار السمنة وأمراضها بين أفراد
2. 2
المجتمع ، ومن المعروف بأن نوعية الغذاء سوف تؤثر على كمية إفراز الهرمونات داخل
الجسم ، وعلى مستوى الطاقة، وعلى التصرفات العقلية ، وعلى أسلوب حياة الشخص،
ويرجع السبب في ذلك إلى الغذاء الذي يحدث تفاعلات كيموحيوية كثيرة، وبمعنى أخر، تعتمد
الأستفادة من الغذاء سلبا أو إيجابيا على ماذا يأكل الشخص ، ومتى يأكل ، ماذا ومتى هما
اللذان يتحكمان في الجسم من ناحية تحويل الغذاء إلى طاقة ، أو القيام بتخزينه، وكيفية
تصرف الغذاء داخل الجسم مثل الدواء، وهنا يسأل السؤال التالي وهو كيف يعمل الغذاء مثل
الدواء، ويمكن الإجابة عليه كالتالي:-
.1 لابد من الحصول على الغذاء يوميا لإستمرار الحياة ، وبدونه سوف يتعرض الشخص
لكثير من الأمراض بمعنى أخر هذا يصل الإعتماد على الغذاء إلى درجة الإدمان عليه.
.0 يسبب الغذاء تفاعلات كيموحيوية قوية داخل الجسم مثل الدواء.
.3 يمكن الاستفادة من الغذاء من عدمه وقد يسئ استعماله مثل استعمال الأدوية.
.6 وجود إرتباط بين مكونات الغذائية ونشاط الهرمونات داخل الجسم .
كيف يتم إرتباط الغذاء بالنشاط الهرمونات؟
تفرز الهرمونات بواسطة غدد معينة داخل الجسم، وتنطلق منها إلى مجرى الدم ،
وينقلها الدم إلى أجزاء مختلفة من الجسم والتي تؤثر على عمل والتحكم في أعضاء الجسم
وأنسجته المختلفة مثل : النمو والنشاط الجنسي والتقدم في العمر ، وعمليات أيض
)ميتابوليزم( الجسم، ومن جهة أخرى يحفز نوع وكمية الغذاء الهرمونات مثل هرمون
الأنسولين الذي يقوم بعملية التخلص الدم من سكر الجلوكوز، و جلوكاجون الذي يعمل عكس
عمل الأنسولين ، وفي نفس الوقت يقوم الأنسولين بتخزين الدهون ، ويقوم الجلوكاجون
بحرقها.
يحفز تناول الغذاء الغني بكميات كبيرة من الكربوهيدرات ، على إفراز كميات كبيرة من
الأنسولين، والأخير سوف يقوم بتخزين الدهون في الجسم، وعليه فالكميات الزيادة من
الأنسولين عن حاجة الجسم سوف تشجع على تكوين الجليسيرات الثلاثية أو دهون إدخالها
في الخلايا وأنسجة الجسم، ومن الممكن ترسبها على الجدران الداخلية للشرايين، مسببة في
تضيقيها ، مؤدية إلى إعاقة وصول الدم إلي بعض مناطق الجسم ، مسببة السكتة الدماغية
أو الذبحة القلبية.
يشجع إفراز أو حقن الأنسولين بكميات كبيرة إلى إنتاج الكوليستيرول في الكبد، وهذا
يسبب إرتفاع كمية الكوليستيرول في الدم برغم من خفض تناول الدهون في الوجبات الغذائية
المتناولة، وعليه يعتقد الكثير أن تناول الدهون لن يكون السبب في إرتفاع الكوليستيرول في
الدم ، فالمتهم الرئيسي هنا هو إفراز أو حقن الأنسولين بكميات كبيرة وهذا بدوره تسبب
ارتفاع ضغط الدم، وتسبب أيضا مقاومة جسم للأنسولين، مؤديا إلى الإصابة بداء السكري من
النوع 0، ويسبب هذا النوع من الداء السكري، قلة إنتاج الطاقة ، وزيادة وزن الجسم، وفقدان
3. 3
البصر ، والفشل الكلوي، والقدم السكرية ، وأمراض القلب والأوعية الدموية ، والعجز
الجنسي في رجال، ولتقليل مثل هذا التأثيرات ، يجب تناول الأغذية المختلفة المناسبة
والمتوازنة، وبكميات المطلوبة ، وعند الوقت المخطط له ، وعلى حسب وزن وطول الجسم،
ونشاط البدني اليومي للشخص .
الهدف الأساسي من إتباع رجيم غذائي للأسباب التالية:-
.1 الحصول على الطاقة المناسبة للنشاط، ووظائف الجسم المختلفة.
.0 خفض كمية دهون الجسم
للوصول إلي ذلك يجب تناول الغذاء المتوازن على حسب عمر وطول والنشاد البدني
للشخص ، ويجب أن يحتوي الغذاء المتوازن على النشويات المناسبة ، والبروتين والدهون
المناسبة ، بجانب الفيتامينات والمعادن الدقيقة والألياف والماء .
من أحد العوامل المهمة زيادة وزن الجسم ، عند تناول كميات كبيرة من المواد النشوية
مثل الخبز والمكرونة التي تسبب فرز وتنشيط عمل الأنسولين ، ومن ثم زيادة تركيز سكر
جلوكوز في الدم ، الذي يرحب به المخ لأنه ، يستهلك حوالي 44 % من الطاقة الناتجة من
سكر الجلوكوز، وثلث الباقي ، يستخدم في متطلبات الجسم الأخرى ، أما الكمية الزيادة من
سكر جلوكوز عن إحتياجات الجسم تتحول إلى دهن.
يحفز وجود سكر جلوكوز في الدم، غدة البنكرياس لتفرز الأنسولين، ، الذي يقوم بخفض
تركيز الجلوكوز في الدم ، وفي نفس الوقت يقوم الجسم بتخزين سكر الجلوكوز في الدم إلى
جلايكوجين في الكبد والعضلات ، والكمية الزيادة منه تخزن في الجسم على شكل دهون.
ومن المعروف يحتاج الجسم إل سكر جلوكوز للقيام بوظائفه الحيوية ، والمهمة للجسم،
وعندما يحوله الأنسولين إلى طاقة مع خفض تركيزه في مجرى الدم ، وفي مثل هذه الحالة
لن يحصل المخ على كمية سكر جلوكوز التي يحتاجها ، وينتج عن ذلك شعور الشخص
بالكسل والنعاس بعد أكل وجبة غنية من المواد النشوية.
وعند عدم الحصول المخ على كميات المحتاج إليها ، عندها يرسل رسالة ، يطالب
بإمداده بكميات كبيرة من سكر الجلوكوز ،وهذا أيضا ما يحدث خلال في فترة الصباح أو خلال
فترة منتصف النهار، ويستمر هذا الطلب من مذبذبا ، وينتج عن ذلك قيام الأنسولين بإدخال
الدهون داخل الخلايا وتترسب فيها ، وهذا يقود إلى زيادة النسيج الدهني في أنسجة الجسم ،
وزيادة الوزمن والسمنة، وهذ يفسر كيف يتم إضافة كميات الزيادة من الدهون إلى الجسم،
مع حدوث مقاومة الجسم للأنسولين ، ونقص أو إرتفاع تركيز السكر في الدم ) إمكانية إصابة
الجسم بالنوع الثاني من اداء السكري(، ولكسر مثل هذه الدائرة ، يجب على المريض الإقلال
من تناول الكربوهيدرات وزيادة كمية البروتينات في غذائيه اليومي.
4. 4
تحفز تناول كميات المناسبة من الأغذية الغنية بالبروتينات ، إفراز هرمون الجلوكاجون،
ومن أهم مهامه حفظ توازن على مستوى الطاقة ، داخل الجسم عن طريق تحويل الجلاكوجين
في الكبد إلى سكر جلوكوز على حسب متطلبات المخ منه ، ويقوم هذا الهرمون في نفس
الوقت مساعدة الجسم على حرق الدهون المخزنة في أنسجة الجسم.
ومن لأحد محفزات هرمون الجلوكاجون القهوة لأنها تحتوي على الثيوبرومين
والثيوفيللين والكافيين، وهي جميعها منبهات. والكافيين أخطرها، إلا أن القهوة منزوعة
الكافيين لا تزال تحوي الاثنين الآخرين، يسبب والثيوفيللين اضطرابا في نمط النوم الطبيعي،
وويرافق استهلاك القهوة خطر الإصابة بسرطان البنكرياس وزيادة حدوث العيوب الخلقية
أثناء الحمل.
سرعة امتصاص سكر جلوكوز في الدم The Glycemic Index
يسبب الأكل برفع مستوى سكر جلوكوز في الدم، وقد يصل إلى أعلى مستوى له، ما بين
0 ساعة من وقت تناول الطعام، ومن أهم الأسباب التي تؤثر على سرعة امتصاص سكر – 1
في الدم المعروف باسم ، مؤشر مستوى سرعة امتصاص السكر في الدم The Glycemic Index .
و يستخدم مؤشر سرعة امتصاص السكر في الدم ، لمعرفة الأغذية المحتوية على مواد
) نشوية المختلفة، التي ترفع تركيز سكر جلوكوز في الدم مباشرة بعد تناولها ، وجدول ) 1
يوضح مدى سرعة امتصاص الدم للسكريات في بعض الأغذية ، المحتوية على المواد
النشوية ، والتي ترفع تركيز سكر الجلوكوز في الدم بعد الأكل مباشرة.
جدول ) 1( مؤشر سرعة امتصاص النشويات مقارنة بسكر الجلوكوز في الدم لبعض الأغذية
مؤشر تركيز الجلوكوز في الدم لبعض الأغذية
The Glycemic Index of Some Foods
سكر جلوكوز = 122
Based on 100 = A Glucose Tablet
الخبز BREADS
العجينة المخمرة Sour dough
54
الجاودار Rye
64
دقيق الأبيض White flour
72
من القمح الكامل Whole wheat
69
الحبوب GRAINS
5. 5
الشعير barley
22
الذرة الحلوة Sweet corn
58
الأرز الأسمر Brown rice
66
الأرز الأبيض White rice
72
البقوليات LEGUMES
الصويا Soy
14
العدس الأحمر
27
الفاصوليا الجافة المطبوخة غير المعلبة
29
الحمص Chickpeas
36
منتجات الألبان
Milk
30
Ice cream أيس كريم
60
منتجات الحبوب المصنعة
أوت ميل Oatmeal
53
أوول بران All Bran
54
سويس موسلي Swiss Muesli
60
شريديت وييت Shredded Wheat
70
كورن فلكس Corn Flakes
83
بافد راييس Puffed Rice
90
المعجنات PASTA
مكرونة سباقيتي المدعمة بالبروتينات
28
مكرونة سباقيتي سريعة الطبخ لمدة خمس دقائق
33
مكرونة سباقيتي سريعة الطبخ لمدة خمسة عشر دقيقة
44
الفواكه
التوت
32
التفاح
38
6. 6
البرتقال
43
عصير البرتقال
49
الموز
61
البطاطس
البطاطا الحلوة
50
البطاطا الحلوة الصفراء
54
البطاطس الجديدة
58
معجون البطاطس المطبوخة
72
مسحوق البطاطس
86
البطاطس البيضاء
87
الوجبات الخفيفة SNACKS
شرائح أو رقائق البطاطس
56
بسكويت من الشوفان
57
رقائق من الذرة
72
السكريات SUGARS
سكر فركتوز
22
سكر نقي الأبيض
64
العسل
91
تعتبر هذه الأرقام قيم عامة والتي قد تعتمد على كثير من العوامل منها طريقة الطبخ أو مدى خلط
السلع ببعضها البعض .
إحلال المواد النشوية والسكريات بالحبوب الكاملة والبقوليات، للحصول على مؤشر
سرعة امتصاص السكر في الأغذية، وهناك كثير من العوامل التي تؤثر على مؤشر سرعة
امتصاص السكر للأغذية، وتوجد بعض الاعتبارات للحصول على غذاء محتواه من المواد
النشوية منخفض لمؤشر سرعة امتصاص السكر كالتالية:
.1 لا يمكن جمع قيم بعض الأغذية مع بعضها مثل: جمع مؤشر قيمة كورن فلكس وهو
. 33 مع مؤشر قيمة الموز وهو 41
7. 7
.0 عند إضافة زبد إلى البطاطس ، سوف يؤخر تأثير البطاطس على سرعة امتصاص الدم
للسكر) تناول الدهون قبل المواد النشوية يسبب تأخر سرعة امتصاص الجلوكوز في
الدم( الموجود فيها.
.3 تناول الياغورث أو المخللات ، سوف تقلل سرعة امتصاص الجلوكوز في الدم.
بعض أنواع الأغذية سريعة سكرها سريع الامتصاص التالية:-
.1 الخبز الأبيض
.0 المعجنات.
.3 الأرز.
.6 منتجات الخبيز.
سكر الأغذية بطئ الامتصاص في الأغذية التالية:
.1 الخضراوات.
.0 والفواكه.
.3 الحبوب الكاملة منها الشعير.
.6 البقوليات.
تعتبر كربوهيدرات جيدة إذا كانت من مجموعة مؤشر سرعة إمتصاص جلوكوز منخفضة
الإمتصاص والسيئة التى تنتمي إلى مجموعة مؤشر سرعة إمتصاص جلوكوز عالية
الإمتصاص ،وعليه يجب إختيار المواد الكربوهيدراتية منخفضة مؤشر سرعة متصاص
سكر الجلوكوز التي تعتبر من الكربوهيدرات الجيدة بصحة الإنسان.
وتعتبر جميع الخضراوات والفواكه منخفضة في مؤشرسرعة إمتصاص سكر الجلوكوز ، ما
عدا الجزر والذرة والفواكه المجففة والموز، بجانب لابد من خفض إستهلاك الكربوهيدرات
سرعة الإمتصاص مثل : الخبز والكورن فليكس والأرز والبطاطس )جدول ( وغيرهم.
هناك اختلاف بين حالة الجوع و حالة الصيام لمدة طويلة وحالة التحكم في تناول المواد
الكربوهيدراتية ، ولكنهم لهن نفس آلية التحلل داخل الجسم، الفرق هو فهم سلامة وتأثير
النظام الغذائي الكربوهيدراتي.
ماذا يحدث عند الجوع؟
في حال الجوع يقل مستوى الجلوكوز في الدم عموما مما يؤدي إلى تثبيط إفراز الأنسولين )يقل( و زيد
من إفراز هرمون الجلوكاجون Glucagon من خلايا ألفا Alpha Cells الموجودة في جزر لانجرهانز
في البنكرياس Pancreas و تحدث التفاعلات الأيضية التالية:
.1 يبدأ الكبد بتحويل الجلايكوجين Glycogenolysis إلى جلوكوز و طرحه في الدم لتستخدمه
10 ساعة ينفد مخزون - الأنسجة التي تعتمد عليه لإنتاج الطاقة )المخ و كريات الدم(، و بعد 3
8. 8
الكبد من الجلايكوجين) الجلايكوجين المخزون في العضلات تستخدمه العضلات للطاقة و لا يساهم
في الجلوكوز الذي في الدم(.
.0 تبدأ عملية تحليل الدهون Lipolysis في النسيج الدهني، و طرح الأحماض الدهنية الحرة في الدم
و التي تستخدمها العضلات لإنتاج الطاقة.
.3 يبدأ الكبد بإنتاج الأجسام الدهنية )الكيتونية( Ketone Bodies من الأحماض الدهنية الحرة
وطرحها في الدم لكي تستخدم كوقود للجسم.
.6 يبدأ الكبد بإنتاج الجلوكوز Gluconeogenesis من مصادر غير كربوهيدراتية ) من الأحماض
الأمينية والتي يكون مصدرها البروتين في العضلات الهيكلية (، بعد نفاد الجلايكوجين Skeletal Muscles 122 جرام من العضلات لهذا الغرض )أي يفقد الجسم هذا - ، و يستخدم الجسم من 77
المقدار من وزن العضلات أثناء الصيام أو الجوع(، طبعا إنتاج الجلوكوز ضروري للأنسجة
الحيوية التي تعتمد عليه في الجسم و هي الجهاز العصبي و خلايا الدم.
.7 يستخدم الكبد الجليسرول Glycerol الذي ينتج من تحلل الدهون في إنتاج الجلوكوز، ويستخدم
02 جرام لهذا الغرض. - من 17
.4 يقلل من إنتاج الجسم للكوليسترول.
شكل ) 1 ( رسم توضيحي يُبين التفاعلات الأيضية في حال الصيام.
الجهاز العصبي و خلايا الدم تعتمد كليا على الجلوكوز لاستمرار الحياة، ولكن مع استمرار الصيام
)المجاعة( تنشط الأنزيمات التي تُمكن هذه الأنسجة من استخدام الأجسام الكيتونية لإنتاج الطاقة.
يتحكم أساسا في عملية هدم البروتين Catabolism وتصنيع الجلوكوز من مصادر غير كربوهيدراتية
في الكبد ، بواسطة جلوكوكورتيكو-استيرول و الجلايكوجين مع غياب نسبيا لهرمون الأنسولين، في بداية
الصيام ، يستهلك الجسم سكر الجلوكوز ثم الجلايكوجين ، وبعد ذلك يصبح بروتين العضلات المصدر
الرئيسي لتكوين سكر الجلوكوز ، وفي نفس الوقت هناك تثبيط إنتاج الأجسام الكيتونية بواسطة الكبد لإمداد
9. 9
بالطاقة من مشتقات الدهون الذائبة، وهذا ما يحدث للشخص معتمد على نظام غذائي منخفض في المواد
الكربوهيدراتية ، بسبب عم وجود الجلايكوجين أو بوجوده بكميات ضئيلة جدا.
كيف يتم إنتاج سكر جلوكوز من مصادر غير كربوهيدراتية؟
يتم إنتاج سكر جلوكوز من مصادر غير كربوهيدراتية عن طريق مسار جليكونيوجينيسس
Gluconeogenesis
تعريف جليكونيوجينيسس Gluconeogenesis
هي المسار الذي يتم فيه تحضير سكر الجلوكوز من مركبات غير كربوهيدراتية مثل :- حامض اللاكتيك
والجليسيرول ومن المكونات الوسطية لدورة حامض الستريك ومن الأحماض الأمينية.
.1 ويعتبر سكر الجلوكوز مصدر الطاقة الأساسي للمخ ونظام العصبي في الجسم وللخصيات وللكرات
الدم الحمراء
.0 متطلباته اليومية للجسم 142 جم ، منهم 02 جرام من سكر الجلوكوز متواجدة في سوائل الجسم.
.3 خلال الجوع أو الصوم أو التمرينات الرياضية يستبدل الجلوكوز بعمليات جليكونيوجينيسس
.6 المكان الأساسي جليكونيوجينيسس هو الكبد وبعدها الكلى.
.7 وعليه تساعد كل من الكبد والكلى على حفاظ على مستويات الجلوكوز في الدم وإمداد المخ به
والقيام العضلات بوظائفها المطلوبة
نقاط دخول المواد الأولية غير الكربوهيدراتية
Entry of Noncarbohydrate Precursors
المسار الأول
النقطة الأولى لدخول المواد، مصادرها الأولية غير الكربوهيدرات هي تحويل البيروفيت إلى جلوكوز
10. 10
هناك 7 تفاعلات من 12 في جليكونيوجينيسس عكسية و 3 منهم غير رجعية لمسار تحليل الجلوكوز
)جلايكوليسيسس( ولا يمكن الاستعانة بهم في مسارات الجليكونيوجينيسس
المسار الثاني والثالث
المسار الثالث:-
تحويل إلى من وإلى فركتوز - 4 – فوسفيت والجيكوجين
11. 11
المسار الثاني:-
1 - فوسفيت إلى فركتوز - 4 - فوسفيت , تحويل فركتوز – 4
13. 13
المسار الأول :- تحويل البيروفيت إلى فوسفوإينولبيروفيت
First Bypass Reaction: Conversion of Pyruvate to Phosphoenolpyruvate
يحتاج تحويل البيروفيت إلى فوسفوإينولفوسفيت للأنزيمات المتواجدة في الميتاكوندريا والسيتوسول
الخطوة الأولى:- ينقل البيروفيت من السيتوسول إلى ميتاكوندريا خلال الناقل ميتاكوندريا بيروفيت أو من
البيروفيت المتواجد في الميتاكوندريا الذي صنع من حامض الأميني اللأنين بعد نزع مجموعة الأمين منه.
الخطوة الثانية:- يتحول البيروفيت إلى أوكساليك أسيتيت بواسطة البيوتين في وجود إنزيم بيروفيت
كربوكسيليز pyruvate carboxylase كالتالي:-
وظيفة إنزيم بيروفيت كربوكسيليز pyruvate carboxylase تنظيمية بينما يعتبر أسيتيل كو إنزيم (A)
الفاعل الإيجابي positive effector
14. 14
الخطوة الثالثة:- يختزل أوكسالو أسيتيت إلى ماليت بواسطة أنزيم ميتاكوندريا ماليت دي هيدروجينيز على
حساب ) mitochondrial NADH )
الخطوة الرابعة:- يقوم ناقل ماليت ألفا كيتوجلوتريت بنقل ماليت المتواجد في الميتاكوندريا إلى سيتوسيل
الخطوة الخامسة:- تعاد أكسدة ماليت في السيتوسول إلى أوكسالو أستيت بواسطة سيتوسوليك ماليت دي
هيدروجينيز مع إنتاج) NADH سيتوسولية (
الخطوة السادسة:- يقوم أنزيم فوسفو إينول بيروفيت كينيز بتحويل أوكسالو أستيت إلى فوسفو إينول
بيروفيت
ملخص التفاعلات التي تحدث في هذه الخطوة كالتالي:-
وعليه يحتاج إنتاج جزء واحد من فوسفو إينول بيروفيت كمية كل من ATP و GTP
أهم النقاط في المسار الأول
تحويل لاكتيت إلى بيروفيت بواسطة لاكتيت دي هيدروجينيز (LDH) في السيتوسول وينتج عن ذلك
NADH التي تعتبر مهمة لإستمرار عمليات الجلوكونيوجينيسس ) يحتاج إلى NADH عند خطوة
جليسر ألدهيد – 3- فوسفيت دي هيدروجينيز(، وعليه لم يعد ضروريا تصدير ماليت من الميتاكوندريا
كمصدر لـ ) NADH )
ومن أهم الخطوات في المسار التالية
.1 ينقل بيروفيت إلى ميتكوندريا بحامل أو بناقل بيروفيت Pyruvate transporter) .)
15. 15
.0 يتم في الميتاكوندريا تحويل بيروفيت إلى أكسالوأسيتيت بفعل الإنزيم بيروفيت كربوكسيليز.
.3 يتم تحويل أوكسالو أسيتين خارج الميتاكوندريا إلى فوسفو إينول بيروفيت بفعل الإنزيم فوسفو
إينول بيروفيت كربوكسي كينيز.
.6 يرحل فوسفو إينول بيروفيت إلى خارج الميتاكوندريا مع إستمرار التفاعلات جلوكونيوجينيسس
المسار الثاني :-
4 بيس فوسفيت ، تحويل فركتوز 1 Fructose 1 ، 6 bisphosphate) ( إلى فركتوز 4 فوسفيت.
التفاعل الثاني في التفاعلات الجلايكولية ، والذي يتم فيها فسفرة سكر فركتوز 4 فوسفيت بفعل الإنزيم
فوسفو فركتو كينيس 1 ( phosphate fructo kinase ( ، وهذا التفاعل غير رجعي.
ولإنتاج فركتوز 4 فوسفيت في جليكوجينيسس من فركتوز 1،4 بيس فوسفيت بواسطة إنزيم مختلف
وهو فركتوز 1،4 فوسفيتيز وهذا التفاعل غير رجعي أيضا.
تفاعلات المسار الثالث :-
تحويل جلوكوز 4 فوسفيت إلى جلوكوز
Third Bypass Reaction: Glucose 6-phosphate to Glucose
التفاعل الذي يتم بواسطة هيكسوكينيز hexokinase غير رجعي في الجلايكوجينيسس ، وعليه فإن
التفاعل النهائي في الجلايكوجينيسس يحفز بواسطة إنزيم أخر وهو جلوكوز 4 فوسفتيز
لا يوجد جلوكوز 4 فوسفيتيز في المخ ولا في العضلات، ولكنه متواجد في الكبد ومن ثم فإن سكر الجلوكوز
ينتج في الكبد عن طريق جلوكوجينيسس في الكبد ثم ينقل إلى المخ والعضلات بواسطة الدم
وعموما التفاعل النهائي لجليكوجينيسس في المعادلة التالية:-
يحتاج لإنتاج جزء واحد من الجلوكوز إلى 4 جزئيات من فوسفيت عالي الطاقة ) 6 من ATP و 0 من
GTP )
16. 16
مسار الأيضية المختلفة الأخرى لجلوكوجينيسيس
من أهم مصادر لعمليات الجليكوجينيسيس التالية:-
.1 المكونات للتفاعلات دورة كريبس الوسطية التالية
من أوكساليك أستيت من دورة واحدة
.0 كربونات من أوكسالوأسيتيت التي تدخل في تركيب الجلوكوز) الحصول واحد كربون من خروج
ثاني أكسيد الكربون بواسطة فوسفو إينول بيروفيت كربوكسي كينيز.
.3 يمكن تحويل جميع الأحماض الأمينية ، إما إلى بيروفيت ، أو أحد مكونات دائرة كريبس الوسطية
والتي تعتبر مواد جلايكوجينك ، التي تتحول إلى جلوكوز ، ما عدا الليوسين واللاسين ، ويعتبر
كل من اللأنين والجلوتامين ، لهما صفة ، في نقل مجموعة الأمين من الأنسجة المختلفة إلى
الكبد، تفقد هذه الأحماض الأمينية مجموعة الأمين ، وتتحول إلى بيروفيت ، وألفا كيتوجلوتيرات
)جللوكونيوجينيسس(.
جدول ) 0( مسارات الجليكونيوجينيسس
أحماض أمينية جلايكوجينية ومواقع دخولها في مسارات الجليكونيوجينيسس
بيروفيت
ساكسينيل كوإنزيم (A)
اللانين
أزو ليوسين
سيستاين
ميثايونين
جلايسين
ثريونين
سيرين
فالين
تريبتوفان
ألفا كيتو جلوتريت
فيوميريت
أرجينين
فينايل أللنين
جلوتاميت
جلوتامين
أوكسليك أسيتيت
هيستدين
إسباراجين
برولين
إسبرتيت
من الأحماض الدهنية :-
لا تتحول الأحماض الدهنية أحادية العدد في ذرات الكربون ، لا تتحول إلى سكر جلوكوز، ولكنها تنتج
أستيل كو إنزيم (A) فقط ،خلال هدمها ، والذي لا يمكن إستخدامه كمصدر أساسي precursor لإنتاج
الجلوكوز، ويرجع السبب في ذلك ، بأنه كل 0 كربون التي تدخل دائرة كريبس في شكل أستيل كو إنزيم
(A) ، مع فقد 0 كربون على شكل ثاني أكسيد الكربون ) CO2 ( ،وعليه تكون المحصلة صفرا ، ومن ثم لا
يتم إنتاج أوكساليك أسيتيت ، لدعم إنتاج سكر الجلوكوز.
تساهم أكسدة الأحماض الدهنية بإنتاج كل من ATP و NADH المطلوبة للجليكوجينيسس كوقود.
17. 17
بعكس الأحماض الدهنية ذات العدد الكربون الزوجي التي تدخل في الجليكوجينيسيس كما يحدث في
التفاعل التالي:
ففي هذه الحالة يدخل كل من بروبيونيل كو إنزيم A و سكسينيل كو أنزيم A في تصنيع الجلوكوز
جليسيرول :-
يعتبر الجليسيرول مصدر جيد للجلوكونيوجينيسيس والذي يمكن إنتاجه من تحلل الجليسيرول )من
الدهن( ليعطي أحماض دهنية حرة مع الجليسيرول .
يحدث كل من الجلوكونيوجينيسيس وجلاكوليسس بالتبادل
Gluconeogenesis and Glycolysis are Reciprocally Regulated
18. 18
أولا:- نقطة التحكم الأولى First Coordinated Control Point:
.1 يثبط بيروفيت كينيز بواسطة ATP واللانين وينشط بواسطة فركتوز 4,1 بيس فوسفيت وعليه
كمية كبيرة من الطاقة ، أو كثرة المواد الوسطية سوف توقف عملية الجلايكوليسيس ومن ثم
يبدأ مسار جلايكوليتيك
.0 فوسفو إينول بيروفيت كربوكسليس :- عند انخفاض مستوى الطاقة في الخلية ، تتوقف مساري
التفاعلات الحيوية ) biosynthetic )
19. 19
.3 بيروفيت كربوكسيليز:- يحفز بواسطة أسيتيل دو أنزيم A ويثبط بواسطة ADP
وعليه يتم تحفز تكوين سكر الجلوكوز عند وجود كميات زائدة من أسيتيل دو أنزيم A وعند انخفاض
مستوى الطاقة في الخلية ، تتوقف مسارا لتفاعلات الحيوية ) biosynthetic )
وأخيرا ، عند تثبيط بيروفيت دي هيدروجينيس بواسطة أسيتيل دو أنزيم A ، وعليه عند وجود كميات
زائدة من أسيتيل كو أنزيم A يثبط تكوينه من البيروفيت ، وتنشط الجلوكونيوجينيسيس بواسطة بيروفيت
كربوكسيليز .
ثانيا :- نقطة التحكم الثانية Second Coordinated Control Point:
في هذه النقطة يتم تثبيط فركتوز 4,1 بيس فوسفوفتيز و AMP ، وعليه تكون هذه مؤثرات
modulators له تأثير عكسي على فوسفو فركتو كينيس 1 ( PFK1 )
عند حالات الجوع والصوم يكون تركيز فركتوز 4,0 بيس فوسفيت منخفضا، ويكون تركيزه عاليا في
حالة الشبع ويرجع ذلك إلى تأثير العكسي لكل من الأنسولين جلوكاجون على بعضهما.
20. 20
تحفيز كل من فركتوز بيس فوسفوفسفتيز 0 و فوسفوفركتوزكينيز 0 على نفس السلسلة البيبتيدية
وتحفيز الأنزيمان بالتبادل والذي ينظمه بفسفرة الحامض الأميني سيرين.
عندما يكون تركيز الجلوكوز في الدم منخفضا ، يكون جلوكاجون الدم عاليا وتكون cAMP عالية
عند فسفرة الإنزيمان يكون تحفز فسفوفركتوكينيز 0 منخفضا وفركتوبيس فوسفتيز 0 عاليا، وينتج عن
ذلك خفض فركتوز 4،0 بيس فوسفيت ينخفض نشاط كل من فوسفوفركتوكينيز) 1 ( وفركتوز 4،1 بيس
فوسفتيز
وعدما يكون تركيز سكر جلوكوز في الدم منخفضا، تنخفض تفاعلات الجلايكوليسيس وتنشط تفاعلات
الجليكوجينيسيس وعليه يتم تصنيع سكر الجلوكوز في الكبد.
الهرمونات المنظمة للجلوكونيوجينيسيس
توجد ثلاثة آليات لتنظيم الجلوكونيوجينيسيس التالية:-
.1 تنظيم عملية إمداد الكبد بالأحماض الدهنية والجليسيرول
يرفع جلوكاجون الأحماض الدهنية والجليسيرول في بلازما الدم بتحلل الدهون في الأنسجة
الدهنية، وهذا العمل يعكس عمل للأنسولين
هذا العمل يزيد من أكسدة الأحماض الدهنية في الكبد ومن ثم تشجيع حدوث
الجلوكونيوجينيسيس بواسطة إنتاج الطاقة في صورة ATP ومع إنتاج NADH وأستيل
كو إنزيم A ومن رفع تركيز مادة التفاعل للجلوكوجينيسيس الجليسيرول
.0 تنظم عملية فسفرة أنزيمات الكبد
يحفز الجلوكاجون أدينيلليت سيكليليز adenylate cyclase لإنتاج cAMP والتي
بدورها تحفز بروتين كينيز والفسفرة وتثبيط بيروفيت كينيز وينتج من ذلك خفض عمليات
الجلاكوليسيس.
آلية التفاعل
جلايكوجين ينشط أو يحفز أدينيليت سيكليز ليتنج سيكليك إدينوسين أحادي الفوسفيت cAMP وهذا
بدوره ينشط سيكليك إدينوسين أحادي الفوسفيت ، المعتمد على بروتين كينيز لفسفرة فوسفوفركتوكينيز 0
/ فركتوز بيس فوسفتيز 0 . تقود هذه الفسفرة إلى تثبط الكينيز وتنشيط الفوسفتيز ، هذين التثبيط
والتنشيط تقودان إلى خفض مستوى فركتوز 4،0 بيس فوسفيت
يقود خفض مستوى فركتوز 4,0 بيس فوسفيت إلى التالي :-
21. 21
.1 خفض في فوسفوفركتوكينيز 1 ومن ثم خفض عمليات الجليكوليسيس .
.0 زيادة نشاط فركتوز 4،1 بيس فوسفوفتيز ، وهذا يزيد من عمليات الجليكوجينيسيس يعمل
الأنسولين عكس ذلك .
.3 الجلوكاجون والأنسولين لهما تأثير لفترات طويلة على تحفز وتثبيط الأنزيمات الأساسية
وعليه يحفز الجلايكوجين الإنزيمات التالية
فوسفو إينول بيروفيت كربوكسيليز
جلوكوجينيك فركتوز 4,1 بيس فوسفتيز
جلوكوز 4 فوسفتيز
وأنزيمات معينة من أمينوترسفيريز
ويثبط الجلايكوجين الإنزيمات التالية:-
جلوكينيز
جلايكوليتيك فوسفوفركتوكينيز 1
وإنزيمات فيروفيت كسنيز
إرتفاع نسبة جليكوجين /أنسولين في الدم تسبب تنشيط قدرة إنزيمات الجليكونيوجينيسيس وتثبيط قدرة
إنزيمات الجليكوليسيس.
ملخص للجليكونيوجينيسيس
يمكن لمعظم أنسجة الجسم أن تكتفي بالأحماض الدهنية كمصدر للطاقة في حال عدم توفر الجلوكوز
بكميات مناسبة، وتشذ عن هذه القاعدة خلايا الدماغ وخلايا الدم الحمراء، إذ تعتمد هذه الخلايا على
الجلوكوز كمصدر أساسي للطاقة لقيامها بوظائفها ، وهذا يتطلب توافر الجلوكوز في الدم بتركيز كافي،
ويتحقق هذا عادة بتحويل الجلايكوجين المخزون في الكبد إلى جلوكوز وإطلاقه إلى الدم ، لكن كمية
الجلايكوجين التي يخزنها الكبد ، لا تكفي لأكثر من بضع عشرة ساعة، فإذا لم يتناول الإنسان طعاما خلال
هذه الفترة ، فإن على خلايا الكبد أن تصنع الجلوكوز من مصادر أخرى ، غير الكربوهيدراتية لتزود به
خلايا الدماغ وخلايا الدم الحمراء، وتعتبر هذه المهمة من مسؤوليات الكبد.
ويصنع الكبد الجلوكوز أيضا في حالة أخرى ، وهي التمارين العضلية الشديدة، وأن العضلات تعاني
من نقص نسبي في الأكسجين الوارد إليها في هذه الحالة ، وينتج عن ذلك أن تسير تفاعلات تحلل
الجلوكوز في المسار اللاهوائي ، الذي ينتهي بتكون اللاكتات ، وتنتقل اللاكتات في الدم إلى الكبد ليصنع
منها الجلوكوز ، ويطلقه إلى الدم ثانية.
كما يتم إنتاج الجلوكوز في كلتا الحالتين الصيام والتمارين العضلية الشديدة في سلسلة من التفاعلات
تعرف بمسار استحداث الجلوكوز من مصادر أخرى ، عدا الكربوهيدرات ، وتبدأ تفاعلات هذا المسار
بالبيروفات وتنتهي بالجلوكوز ، وقد يبدو ظاهريا أن هذا هو عكس مسار تحلل الجلوكوز ، الذي يبدأ
بالجلوكوز ، وينتهي بالبيروفات ، لكن المسارين مختلفان ، وإن اشتركا في معظم التفاعلات ، كما في
الشكل التالي:
22. 22
شكل لتوضيح وتناسق المسارين الجلوكونيوجينيسيس وجلوكوليسيس
23. 23
مصادر استحداث الجلوكوز غير الكربوهيدراتية
.1 الدهون : يتم تحلل الجليسيرول من الأنسجة الدهنية
-0 اللاكتات Lactate التي تنتج في العضلات نتيجة الصيام أو المجهود العضلي الشديد ثم يذهب إلى الدم
الذي ما يلبث عند وجود الأكسجين أن يتحول إلى جلوكوز من مصادر غير كربوهيدراتية ومن ثم إلى
مجرى الدموي ثم إلى العضلات مباشرة أو يخزن على صورة جليكوجين لحين الحاجة إليه مرة أخرى
وتسمى هذه العملية دورة كوري أو تمثيل اللاكتات
24. 24
دورة كوري
-3 الأحماض الأمينية Amino acids وتتكون بنقل مجموعة الأمين إلى البيروفات أو من البيروفات
الناتج من عملية تحلل السكر Glycolysis أومن تحلل الأحماض الأمينية أو من دورة الألانين
تنظيم كمية الإنزيمات في عمليتي التحلل واستحداث للجلوكوز :
25. 25
.1 عند الجوع أو الصوم : هرمون )الجلوكاجون ، الكورتيزول(
تحث إنزيمات استحداث الجلوكوز gluconeogenic
يثبط إنزيمات تحلل الجلوكوز glycolytic
يساعد على تصنيع الجلوكوز في الكبد
.0 عند التغذية :هرمون الأنسولين
يحث إنزيمات تحلل الجلوكوز glycolytic
تثبط إنزيمات استحداث الجلوكوز gluconeogenic
استخدام الجلوكوز في الكبد.
ثانيا: أيض الجلايكوجين Glycogen Metabolism :
.3 يخزن فائض الغذاء في الجسم على هيئة دهون ، وهذه المركبات أكثر ملائمة من غيرها لخزن
الطاقة، لكن خزن كميات من الجلوكوز على هيئة جلايكوجين ، أمر ضروري أيضا،ً إذ يعطي
تحلل الجلايكوجين هذا إلى جلوكوز حاجة الخلايا في الفترات التي تفصل بين الوجبات الغذائية
حيث يتوقف ورود الجلوكوز من الأمعاء .
.6 ومن جهة ثانية يساعد خزن الجلايكوجين للمحافظة على تركيز جلوكوز الدم ضمن الحدود
الطبيعية في الفترة التي تلي الطعام مباشرة حيث يزداد معدل ورود الجلوكوز من الأمعاء،
والفضل في ذلك يعود إلى الكفاءة العالية والسرعة في تحويل الجلوكوز إلى جلايكوجين.
.7 يخزن الجلايكوجين بصورة رئيسية في الكبد والعضلات .
.4 أما ما يخزن في العضلات فيستهلك من قبل العضلات نفسها لإنتاج الطاقة الكيميائية اللازمة
للتقلص واسترخاء العضلي .
.7 وأما ما يخزن في الكبد فإنه يتحلل إلى جلوكوز وينطلق هذا إلى الدم ليسد حاجة الخلايا إليه .
.3 والمعنى الحرفي لكلمة جلايكوجين هو مولد السكر، إذ أن الجلوكوز هو الناتج الوحيد لتحطم
الجلايكوجين.
تصنيع الجلايكوجين Glycogen synthesis :
ينشط تركيب الجلايكوجين في الفترة بعد وجبات الطعام مباشرة، حيث يأخذ تركيز جلوكوز الدم
بالازدياد نتيجة وروده من الأمعاء ، فيزداد إفراز الأنسولين من البنكرياس، ويساعد هذا على دخول
الجلوكوز إلى الخلايا وتنشيط صنع الجلايكوجين منه.
26. 26
الإنزيمات المساعدة في تصنيع جزيء الجلايكوجين :
.1 الانزيم الأول يحفز إضافة جزيء الجلوكوز إلى النهاية الحرة لإحدى السلاسل الفرعية الكثيرة
في جزيء الجلايكوجين والارتباط المتكون في هذه الحالة هو ارتباط جلايكوسيدي) α ) 6،1
ويسمى الإنزيم جليكوجين سيثتيز Glycogen synthetase ويعمل الأنسولين على تنشيط هذا
الإنزيم .
.0 وأما الإنزيم الثاني فيعمل على تكوين السلاسل الفرعية أي تشعيب الجلايكوجين، ويعرف بإنزيم
التشعيب Branching enzyme ، وطريقة عمله تتلخص بنقل قطعة من إحدى السلاسل )مؤلفة
من عدة جزيئات من الجلوكوز(، وربطها بارتباط جلايكوسيدي ) α ،1 6 ( مع ذرة الكربون
السادسة لأحد جزيئات الجلوكوز في السلسلة الأصلية، أو في سلسلة فرعية مجاورة ، وبفعل هذين
الإنزيمين ينمو جزيء الجلايكوجين ويزداد تفرعا.
تصنيع الجلايكوجين
عملية تصنيع الجلايكوجين من العمليات الماصة للطاقة، ولذا لابد من تنشيط جزيئات الجلوكوز قبل
إضافتها إلى الجلايكوجين ويلاحظ أن إضافة جزيء من الجلوكوز إلى الجلايكوجين يستهلك 0 جزيء من
ATP ، وترمز n لعدد جزيئات الجلوكوز في جزيء الجلايكوجين، ويتم ذلك من خلال التفاعلات التالية:
.1 تنقل إلى الجلوكوز مجموعة فوسفات من جزيء ATP بمساعدة إنزيم هكسوكينيز أو
جلوكوكينيز فيتكون جلوكوز – 4- فوسفات.
جلوكوز + ATP ــــــــ← جلوكوز – 4- فوسفات + ADP
.0 - ثم تنتقل هذه المجموعة إلى الكربون الأول من جزيء الجلوكوز نفسه فينتج جلوكوز – 1
فوسفات.
جلوكوز – 4- فوسفات ــــــــــ← جلوكوز – 1- فوسفات
.3 يتفاعل المركب الأخير مع النيوكليوتيد يوريدين ثلاثي الفوسفات UTP فينتج مركب يوريدين
ثنائي فوسفات الجلوكوز (UDP-G) وهو الشكل المنشط للجلوكوز.
27. 27
جلوكوز – 1- فوسفات + UTP ــــــــ← يوريدين ثنائي فوسفات الجلوكوز (UDP-G)
.6 بعد ذلك ينتقل الجلوكوز المنشط هذا إلى نهاية إحدى السلاسل الفرعية في جزيء الجلايكوجين
تاركا النيوكليوتيد يوريدين ثنائي الفوسفات UDP
(UDP-G) + جليكوجين (n) ــــــــــــــــ← جليكوجين (n+1) + UDP
.7 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 ــــــــ← UTP + ADP
جدول ) ( الفرق بين جليكوجين الكبد والعضلات
الجلايكوجين
العضلات
الكبد
يتركز في العضلات
يتركز في الكبد
يشتق من جلوكوز الدم
يشتق من الكربوهيدرات
ينتج حامض اللاكتيك في البداية والذي يمر بالكبد ،
ثم يتحول جليكوجين في الكبد
يمكنه أن يعطي جلوكوز مباشرة بسبب وجود إنزيم
الفوسفتيز الذي يحول جلوكوز 4 فوسفيت إلى
جلوكوز
الطاقة الناتجة منه تستخدم في العضلات فقط.
تستخدم الطاقة الناتجة منه بواسطة كل أنسجة
الجسم
28. 28
شكل ) ( تشبع ونمو الجلايكوجين
تنتشر الكيتونات Ketones في الدورة الدموية ويصل مستواها عاليا بعد 12 أيام من عملية الصيام ،
وتحل محل سكر الجلوكوز لإمداد الأعصاب المركزية بالطاقة التي تحتاجها ، وهذه العملية تقلل من
عمليات هدم بروتينات العضلات.
يصاحب خفض عمليات هدم البروتين، خفض إفراز النيتروجين البولي Urinary nitrogen excretion
وهناك تحول من إفراز اليوريا إلى عملية فقد الأمونيا، وهذا يقود إلى زيادة إنتاج الأحماض الكيتونية التي
تعمل على حفظ التوازن بين الحامض والقاعدة Acid / base balance ، ومن ناحية أخرى يرفض
الجسم استمرار في فقد بروتينات العضلات لمدة طويلة، خلال عملية الصيام، مع تبني الأعصاب
المركزية استهلاك الأجسام الكيتونية كمصدر للطاقة.
يتم تحييد neutralize الأجسام الكيتونية في وجود خطين متوازنين بين إنتاج وإفراز أيونات
الأمونيا بواسطة الكلى) أساسا بيتا هيدروكسي بيوتيريك وحامض أستوأستيك Beta-hydroxybutyric and acetoacetic acids) ، وفي حالة عدم الحصول هذا التحييد ، مع استمرار إنتاج الأحماض
الكيتونية Keto acids سوف تسبب ظاهرة تعرف باسم Ketoacidosis مع فقد كبير في أيونات
الصوديوم والبوتاسيوم في البول.
ليس هناك أي خطر على الأشخاص المعتمدين على حقن الأنسولين أو الذين يتضورون جوعا نتيجة
نقص الغذاء من الكيتونات ، لأن ليس هناك ارتفاعا في تركيز سكر والجلوكوز وارتفاع الحموضة في
دمهم .
