ความรู้��เพิ่�มเติม BiochemitryDigestion of Dietary Carbohydrates

Carbohydrate ที่��เรากิ�นเข้�าไปน��นจะอยู่��ในร�ปข้อง disaccharides และ polymers ข้องพวกิแป�ง (starch amylose

and amylopectin) and glycogen อยู่�างไรกิ�ตาม cellulose กิ�ถู�กิพบได้�ในอาหารเช่�นกิ�นแต�ว�าม�นไม�ถู�กิยู่�อยู่ ในข้��นตอนแรกิข้อง metabolism ข้อง digestible carbohydrate คื'อกิารเปล��ยู่น higher polymers ไปเป(น simpler, soluble forms ที่��จะสามารถูถู�กิเคืล'�อนยู่�ายู่ผ่�านผ่น�งล+าไส�และน+าไปส��เน'�อเยู่'�อที่��ต�องกิาร กิารยู่�อยู่สลายู่ข้องแป�งเร��มต�นต��งแต�ในปากิ เน'�องจากิว�าน+�าลายู่ม�ฤที่ธิ์�.ที่��เป(นกิรด้ pH ประมาณ 6.8 และประกิอบด้�วยู่ amylase ที่��สามารถูจะยู่�อยู่ carbohydrates ได้� กิลไกิกิารยู่�อยู่ข้อง amylase ถู�กิจ+ากิ�ด้อยู่��เฉพาะในปากิและ esophagus เที่�าน��น เอนไซม2น��เกิ'อบจะไม�ที่+างานถู�าอยู่��ในสภาวะที่��ม�คืวามเป(นกิรด้ส�งๆ อยู่�างว�าอยู่��ในกิระเพาะอาหาร ที่�นที่�ที่��อาหารมาถู5งกิระเพาะ acid hydrolysis กิ�จะเกิ�ด้ข้5�นและเอนไซม2พวกิ proteases และ lipases กิ�จะที่+าหน�ายู่�อยู่โปรต�นและไข้ม�น จากิน��น mixture ข้องพวกิเอนไซม2ต�างๆ รวมที่��งอาหารที่��ถู�กิยู่�อยู่บางส�วนที่��เร�ยู่กิว�า chime กิ�จะเคืล'�อนที่��ไปส��ล+าไส�เล�กิ polymeric-carbohydrate digesting enzyme ที่��ส+าคื�ญในล+าไส�เล�กิกิ�คื'อ a-amylase ซ5�งเอนไซม2น��ถู�กิหล��งโด้ยู่ต�บและม�กิารที่+างานเช่�นเด้�ยู่วกิ�บ amylase ที่��พวกิในน+�าลายู่โด้ยู่ที่+ากิารยู่�อยู่น+�าตาลให�ได้�เป(น mono-และ di saccharide ซ5�ง disaccharide กิ�จะถู�กิยู่�อยู่ต�อ

ไปด้�วยู่เอนไซม2ที่��หล��งในล+าไส�ที่��เร�ยู่กิว�า saccharidases น��นคื'อ maltases ที่��จะยู่�อยู่ di- และ trisaccharides, และเอนไซม2 disaccharidases ที่��เร�ยู่กิว�า sucrase, lactase, trehalase. ซ5�งน+�าตาลที่��ได้�จากิกิารยู่�อยู่ในข้��นตอนต�างๆน��นในที่��ส8ด้กิ�จะเป(น monosaccharides น��นเอง น+�าตาล glucose และ simple carbohydrates อ'�นๆ จะถู�กิเคืล'�อนยู่�ายู่ผ่�านผ่น�งล+าใส� ผ่�าน hepatic portal vein และผ่�านเข้�าส�� parenchyma เซลล2 ในต�บและเน'�อเยู่'�ออ'�นๆ ซ5�งในที่��น��เอง กิล�โคืสจะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(น fatty acids, amino acids, และ glycogen, หร'ออาจจะถู�กิ oxidized โด้ยู่ catabolic pathways ที่��เกิ�ด้ข้5�นภายู่ในเซลล2 กิารเกิ�ด้ Oxidation ข้อง glucose เป(นที่��ร� �จ�กิกิ�นในนามว�า glycolysis ซ5�ง Glucose จะถู�กิ oxidized ไปเป(น lactate หร'อเป(น pyruvate กิ�ได้� ภายู่ใต� aerobic conditions จะพบว�ากิล�โคืสจะถู�กิ oxidised ไปเป(น pyruvate ซะเป(นส�วนใหญ� ซ5�งกิ�เร�ยู่กิว�ากิารเกิ�ด้ aerobic glycolysis เม'�อได้กิ�ตามที่�� ข้าด้ออกิซ�เจน อยู่�างเช่�นกิรณ� ที่��ม�กิารออกิกิ+าล�งอยู่�างหน�กิอยู่�างต�อเน'�อง กิ�จะพบว�าผ่ล�ตภ�ณฑ์2ข้องกิระบวนกิาร glycolysis ส�วนใหญ�จะเป(น lactate ซ5�งกิระบวนกิารที่��เกิ�ด้ข้5�นกิ�จะเร�ยู่กิว�า anaerobic glycolysis.

พิ่ลั�งงานที่��เกิดขึ้��นจากิกิารู้ Oxidation ขึ้องกิลั�โคส

Aerobic glycolysis ข้อง glucose ไปเป(น pyruvate จ+าเป(นที่��จะต�องม�พล�งงานที่��สามารถูเที่�ยู่บเที่�ากิ�บว�าม� ATP

จ+านวน 2 โมเลกิ8ลเพ'�อที่��จะกิระต8�นกิระบวนกิาร ซ5�งหล�งจากิกิระบวรกิารเสร�จส��นกิ�จะได้�พล�งงานที่��เที่�ากิ�บ ATP จ+านวน 4 โมเลกิ8ล และ 2 โมเลกิ8ลข้อง NADH ด้�งน��นกิารเปล��ยู่น glucose 1 โมเลกิ8ลไปเป(น pyruvate 2

โมเลกิ8ล จะเกิ��ยู่วข้�องกิ�บกิารผ่ล�ตส8ที่ธิ์� ข้อง ATP 2 โมเลกิ8ล และ NADH

2 โมเลกิ8ล

สามารถูที่��จะเข้�ยู่นเป(นสมกิารได้�ด้�งน��

Glucose + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi -----> 2 Pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+

NADH ที่��ถู�กิสร�างข้5�นในระหว�าง glycolysis จะถู�กิใช่�เป(นแหล�งพล�งงานให�กิ�บ mitochondrial ATP synthesis โด้ยู่กิระบวนกิารที่��เร�ยู่กิว�า oxidative phosphorylation , ซ5�งกิระบวนกิารน��จะผ่ล�ตไม�สองกิ�สามโมเลกิ8ลข้อง ATP ซ5�งกิ�จะข้5�นอยู่��กิ�บว�าผ่�านข้��นตอนที่��เร�ยู่กิว�า glycerol

phosphate shuttle หร'อ malate-aspartate shuttle ที่��ใช่�ในกิารเคืล'�อนยู่�ายู่อ�เลกิตรอนจากิ cytoplasmic NADH ไปส�� mitochondria ซ5�งผ่ลผ่ล�ตส8ที่ธิ์�จากิกิาร oxidation ข้อง 1 mole

ข้อง glucose ไปเป(น 2 moles ข้อง pyruvate จะเที่�ากิ�บ 6 หร'อ 8

moles ข้อง ATP แล�วแต�กิรณ� กิาร oxidation ที่��สมบร�ณ2ข้อง 2

moles ข้อง pyruvate ผ่�านกิระบวนกิารที่��เร�ยู่กิว�า TCA cycle จะที่+าให�ได้� 30 moles ข้อง ATP เพ��มเต�ม ด้�งน��นพล�งงานที่��ได้�ส8ที่ธิ์�กิ�จะเป(น 36

หร'อ 38 moles ข้อง ATP จากิกิาร oxidation อยู่�างสมบร�ณ2ข้อง 1

mole ข้อง glucose ให�ไปเป(น CO2 และ H2O

Anaerobic Glycolysis

ภายู่ใต�สภาวะ aerobic จะพบว�า pyruvate จะถู�กิ metabolized ต�อไปด้�วยู่ TCA cycle แต�ภายู่ใต�สภาวะ anaerobic

และใน erythrocytes ภายู่ใต� aerobic conditions, กิ�จะพบว�า pyruvate จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(นไปเป(น lactate ด้�วยู่เอนไซม2 lactate

dehydrogenase (LDH) แลัะ lactate กิ�จะถู�กิเคืล'�อนยู่�ายู่ออกินอกิเซลล2ส��ระบบหม8นเว�ยู่น กิารเปล��ยู่น p yruvate ไปเป(น lactate ภายู่ใต�

anaerobic conditions ซ5�งกิ�เป(นกิลไกิส+าหร�บเซลล2ส+าหร�บกิาร oxidation ข้อง NADH ( ซ5�งถู�กิผ่ล�ตข้5�นระหว�าง G3PDH reaction)

ไปเป(น NAD+; ซ5�งกิ�เกิ�ด้ข้5�นระหว�างที่�� LDH ถู�กิเร�ง . กิารเกิ�ด้ reduction

ม�คืวามจ+าเป(นเน'�องจากิว�า NAD+ จะเป(นส�บสเตรตที่��จ+าเป(นส+าหร�บ G3PDH, without which glycolysis will cease โด้ยู่ปรกิต�แล�วใน aerobic glycolysis จะพบว�า electrons ที่��อยู่��ใน cytoplasmic

NADH จะถู�กิยู่�ายู่ไปส�� mitochondria เพ'�อเข้�าส�� oxidative

phosphorylation pathway ซ5�งในข้��นตอนน��จะม�กิารสร�าง cytoplasmic NAD+. ข้5�น

Aerobic glycolysis จะสร�าง ATP ต�อ mole ข้อง glucose oxidized มากิกิว�าที่��พบใน anaerobic glycolysis กิารเกิ�ด้ anaerobic glycolysis ใน muscle cell จะเกิ�ด้ข้5�นเม'�อเซลล2ต�องกิารพล�งงานอยู่�างรวด้เร�ว ซ5�งอ�ตรากิารผ่ล�ต ATP ด้�วยู่ anaerobic

glycolysis จะให� ATP ที่��เร�วกิว�าประมาณ 100 เม'�อเที่�ยู่บกิ�บกิารเกิ�ด้ oxidative phosphorylation ในสภาพที่��ม�ออกิซ�เจน ในระหว�างที่��เซลล2กิล�ามเน'�อที่+างานเซลล2จะไม�ต�องกิารพล�งงานเพ'�อใช่�ใน anabolic

reaction pathways เซลล2ต�องกิารสร�าง ATP ให�มากิที่��ส8ด้เพ'�อให�เกิ�ด้ muscle cell contraction ในเวลาที่��รวด้เร�วที่��ส8ด้ ซ5�งน��กิ�เป(นเหต8ผ่ลว�าที่+าไม ATP ที่��ถู�กิสร�างข้5�นที่��งหมด้ใน anaerobic glycolysis จะถู�กิใช่�ไป

ปฏิกิรู้ยาที่��เกิดขึ้��นใน Glycolysis

pathway ข้อง glycolysis ประกิอบไปด้�วยู่ 2 ข้��นตอนหล�กิๆ ข้��นตอนแรกิเร�ยู่กิว�า chemical priming phase ซ5�งในข้��นตอนน��ต�องกิารพล�งงานในร�ปข้อง ATP ส�วนข้��นตอนที่��สองจะเป(นข้��นตอนที่��จะม�กิารให�พล�งงาน ( energy-yielding phase)

ข้��นตอนแรกิ 2 equivalents ข้อง ATP จะถู�กิใช่�เพ'�อเปล��ยู่น glucose

ไปเป(น fructose-1,6-bisphosphate (F-1,6-BP) และในข้��นตอนที่��

สอง F-1,6-BP จะถู�กิยู่�อยู่ไปเป(น pyruvate ในข้ณะเด้�ยู่วกิ�นกิ�จะม�กิารผ่ล�ต 4 equivalents ข้อง ATP และ 2 equivalents และ NADH

ปฏิกิรู้ยาที่��เรู้#งด�วย Hexokinase

กิารเกิ�ด้ ATP-dependent phosphorylation ข้อง glucose เพ'�อไปเป(น glucose-6-phosphate (G6P) จะถู'อว�าเป(นปฏิ�กิ�ร�ยู่าแรกิที่��เกิ�ด้ข้5�นใน glycolysis และปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��จะเร�งด้�วยู่เอนไซม2ที่�เป(น tissue-

specific isoenzymes ที่��เร�ยู่กิว�า hexokinases กิารเกิ�ด้ phosphorylation ข้องกิล�โคืสม�ว�ตถู8ประสงคื2สองอยู่�างคื'อ : อ�นแรกิ phosphorylated sugars ที่��ถู�กิกิระต8�นโด้ยู่ hexokinase จะเปล��ยู่น nonionic glucose ไปเป(น anion ซ5�งกิ�จะถู�กิกิ�กิใว�ภายู่ในเซลล2 และเซลล2ไม�ม�ระบบข้นส�งส+าหร�บ phosphorylated sugars อ�นที่��สองเพราะว�า inert glucose ถู�กิกิระต8�นไปส�� form ที่��จะสามารถูถู�กิ metabolized ได้�ง�ายู่ข้5�น .

ในป;จจ8บ�น mammalian isozymes hexokinase จ+านวน 4 ถู�กิคื�นพบ ซ5�งกิ�จะเร�ยู่กิว�า hexokinase Types I - IV อยู่�างไรกิ�ตาม Type

IV isozyme จะร� �จ�กิกิ�นในนามว�า glucokinase ซ5�ง g lucokinase

เป(น form ข้องเอนไซม2ที่��พบใน hepatocytes ในต�บ กิารที่�� glucokinase ม�คื�า Km ส+าหร�บ glucose ที่��ส�งกิว�าน��นหมายู่ถู5งเอนไซม2น��จะอ��มต�ว (saturate) เม'�ออยู่��ในสภาวะที่��ม�คืวามเข้�มข้�นข้อง substrate

ที่��ส�ง

 ล�กิษณะที่��ส+าคื�ญข้อง hepatic glucokinase คื'อว�าม�นจะที่+าให�ต�บที่+าหน�าที่��เป(นแหล�งคืวบคื8ม (buffer) ข้องกิล�โคืสในเล'อด้ ที่�นที่��หล�งจากิกิารกิ�นอาหาร ระด้�บข้อง postprandial blood glucose จะส�งมากิ ซ5�งกิ�จะพบว�า liver glucokinase จะ active มากิ น��นคื'อจะที่+าให�ต�บสามารถูที่��จะจ�บเอา glucose ไว�ได้�ง�ายู่ เม'�อ blood glucose ลด้ต+�าลง จนถู5งระด้�บที่��ต+�ามากิ อว�ยู่วะเช่�น liver และ kidney ( ซ5�งกิ�จะพบว�าม�

glucokinases ) จะไม�ใช่�กิล�โคืสเหล�าน�� ในข้ณะเด้�ยู่วกิ�น อว�ยู่วะเช่�นสมอง ซ5�งม�คืวามจ+าเป(นที่��ต�องกิารกิล�โคืส กิ�จะใช่�พยู่ายู่ามใช่�กิล�โคืสที่��ม�อยู่��โด้ยู่ใช่� hexokinases ที่��ม�คื�า Km ที่��ต+�าๆ ซ5�งกิ�เป(นกิารป�องกิ�นกิารข้าด้กิล�โคืสข้องสมอง ในสภาวะที่��ข้าด้กิล�โคืส ต�บกิ�จะถู�กิกิระต8�นให� supply กิล�โคืสผ่�านกิระบวนกิารที่��เร�ยู่กิว�า gluconeogenesis ซ5�ง glucose ที่��ถู�กิผ่ล�ตข้5�นระหว�าง gluconeogenesis จะไม�เพ�ยู่งพอที่��จะสามารถูกิระต8�น glucokinase ซ5�งกิ�จะที่+าให�กิล�โคืสน��นสามารถูผ่�าน hepatocytes ไปส��กิระแสเล'อด้ได้�

กิารคืวบคื8มกิารที่+างานข้อง hexokinase และ glucokinase กิ�พบว�าม�คืวามแตกิต�างกิ�น Hexokinases I, II, and III จะเป(นพวกิที่�� allosterically inhibited โด้ยู่กิารเกิ�ด้ accumulation ข้อง G6P

ในข้ณะที่�� glucokinases จะไม�ถู�กิยู่�บยู่��งด้�วยู่ G6P ซ5�งในกิรณ�ข้อง glucokinases กิ�เป(นกิลไกิที่��ที่+าให�กิารสะสมข้อง glucose ในเซลล2ต�บสามารถูเกิ�ด้ข้5�นได้�ถู5งแม�ว�าจะม� glucose อยู่�างมากิมายู่

ปฏิกิรู้ยาที่��เรู้#งด�วย Phosphohexose Isomerase

ปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��สองข้อง glycolysis เป(นปฏิ�กิ�ร�ยู่ isomerization ซ5�ง G6P

จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(น fructose-6-phosphate (F6P). เอนไซม2ที่��ที่+าหน�าที่��ในกิารเร�งปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��คื'อ phosphohexose isomerase (

บางที่�เร�ยู่กิว�า phosphoglucose isomerase) ปฏิ�กิ�ร�ยู่าในข้��นตอนน��สามารถูยู่�อนกิล�บได้�อยู่�างอ�สระที่��คืวามเข้�มข้�นในระด้�บ ปกิต�ข้องเอนไซม2 hexose phosphates ด้�งน��นสามารถูที่��จะเร�ง interconversion ในระหว�าง glycolytic carbon flow และระหว�าง gluconeogenesis.

ปฏิกิรู้ยาที่��เรู้#งด�วย 6-Phosphofructo-1-Kinase (Phosphofructokinase-1, PFK-1)

ในข้��นตอนน��ข้อง glycolysis จะเกิ��ยู่วข้�องกิ�บกิารใช่� ATP อ�กิคืร��งหน5�งเพ'�อที่��จะเปล��ยู่น F6P ไปเป(น fructose-1,6-bisphosphate (F-1,6-

BP) ปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��ถู�กิเร�งด้�วยู่เอนไซม2 6-phosphofructo-1-kinase

ซ5�งกิ�ร� �จ�กิกิ�นที่��วไปในนาม s phosphofructokinase-1 หร'อ PFK-

1 ในปฏิ�กิ�ร�ยู่าในไม�สามารถูยู่�อนกิล�บได้�ง�ายู่น�กิ เน'�องจากิว�ากิารม� large

positive free energy (DG0' = +5.4 kcal/mol) ในที่�ศที่างที่��เกิ�ด้ยู่�อนกิล�บ อยู่�างไรกิ�ตาม fructose units กิ�จะถู�กิใช่�ไปเป(นในที่�ศที่างยู่�อนกิล�บใน gluconeogenic direction เพราะว�ากิารที่��ม�เอนไซม2ที่��เร�ยู่กิว�า fructose-1,6-bisphosphatase (F-1,6-BPase) อยู่��ในระบบ

กิารที่��พบเอนไซม2ที่��งสองน��ในเซลล2 กิ�เป(นอ�กิต�วอยู่�างหน5�งที่��แสด้งให�เห�นถู5งระบบกิารคืวบคื8มกิารใช่�พล�งงาน ( metabolic futile cycle) ซ5�งถู�าไม�ม�กิารคืวบคื8มแล�วกิ�จะที่+าให�เซลล2ข้องพล�งงานสะสม อยู่�างไรกิ�ตามกิารที่+างานข้องเอนไซม2ที่��งสองน�� กิ�ม�กิารคืวบคื8มอยู่�างเข้�มงวด้ และถู�กิพ�จารณาโด้ยู่สามารถูกิล�าวได้�ว�า PFK-1 เป(น rate-limiting enzyme ข้อง glycolysis และ F-1,6-BPase เป(น rate-limiting enzyme ใน gluconeogenesis.

ปฏิกิรู้ยาที่��เรู้#งด�วย Aldolase

Aldolase จะเร�งกิารสลายู่ ( hydrolysis) ข้อง F-1,6-BP ไปเป(น 3-

carbon products จ+านวน 2 โมเลกิ8ลน��นคื'อ dihydroxyacetone

phosphate (DHAP) และ glyceraldehyde-3-phosphate

(G3P) ปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่ aldolase จะเกิ�ด้ข้5�นได้�ในปฏิ�กิ�ร�ยู่ายู่�อนกิล�บ ซ5�งกิ�จะถู�กิใช่�ในที่��งสองกิระบวนกิารน��นคื'อที่��ง glycolysis และ gluconeogenesis.

ปฏิกิรู้ยาที่��เรู้#งด�วย Triose Phosphate Isomerase

ผ่ล�ตภ�ณฑ์2ที่��งสองที่��เกิ�ด้ข้5�นจากิกิารเร�งด้�วยู่ aldolase กิ�จะถู�กิเร�งด้�วยู่ triose phosphate isomerase. ซ5�งปฏิ�กิ�ร�ยู่าถู�ด้มาใน glycolysis กิ�จะใช่� G3P เป(นซ�บสเตรต และด้�งน��นที่�ศที่างในปฏิ�กิ�ร�ยู่าข้อง aldolase จะข้5�นอยู่��กิ�บปร�มาณข้องซ�บสเตรตเป(นหล�กิ .

ปฏิกิรู้ยาที่��เรู้#งด�วย Glyceraldehyde -3-Phosphate Dehydrogenase

ในส�วนที่��สองข้อง glucose catabolism จะประกิอบด้�วยู่ปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��ม�ล�กิษณะเป(น energy-yielding glycolytic reactions น��นคื'อม�กิารผ่ล�ต ATP และ NADH ในข้��นตอนแรกิข้องปฏิ�กิ�ร�ยู่าน�� glyceraldehyde-3-P dehydrogenase (G3PDH) จะเร�ง NAD+-dependent oxidation ข้อง G3P ให�ไปเป(น 1,3-

bisphosphoglycerate (1,3-BPG) และ NADH ซ5�งปฏิ�กิ�ร�ยู่าข้อง G3PDH สามารถูยู่�อนกิล�บได้� โด้ยู่กิารเร�งข้องเอนไซม2ต�วเด้�ยู่วกิ�น

ปฏิกิรู้ยาที่��เรู้#งด�วย Phosphoglycerate Kinase

high-energy phosphate ข้อง 1,3-BPG ถู�กิใช่�เพ'�อสร�าง ATP และ 3-phosphoglycerate (3PG) ด้�วยู่เอนไซม2 phosphoglycerate kinase อยู่�างไรกิ�ตามปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��เป(นปฏิ�กิ�ร�ยู่าเด้�ยู่วใน glycolysis หร'อ gluconeogenesis ที่��เกิ��ยู่วข้�องกิ�บ ATP และสามารถูยู่�อนกิล�บได้�ภายู่ใต�เซลล2ในสภาวะปกิต�

phosphoglycerate kinase pathway เป(นปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��ม�คืวามส+าคื�ญกิ�บ erythrocytes ในกิารสร�าง 2,3-BPG ด้�วยู่เอนไซม2 bisphosphoglycerate mutase ซ5�งพบว�า 2,3-BPG เป(น regulator ที่��ส+าคื�ญส+าหร�บคืวามสามารถูในกิารจ�บข้อง hemoglobin

ต�อ oxygen อยู่�างไรกิ�ตาม 2,3-bisphosphoglycerate

phosphatase จะยู่�อยู่ 3-BPG ให�เป(น 3-phosphoglycerate ซ5�ง 3-phosphoglycerate เป(น intermediate ข้อง glycolysis และ

ด้�งน��น 2,3-BPG shunt จะที่+างานได้�ด้�วยู่กิารใช่� 1 equivalent ข้อง ATP ต�อ triose ที่��ผ่�าน shunt. อยู่�างไรกิ�ตามข้��นตอนน��ไม�สามารถูยู่�อนกิล�บได้�ภายู่ใต� physiological conditions

ปฏิกิรู้ยาที่��เรู้#งด�วย Phosphoglycerate Mutase แลัะ Enolase

ปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เหล'อใน glycolysis จะม�ว�ตถู8ประสงคื2เพ'�อเปล��ยู่น phosphoacyl-ester ข้อง 3-PG ซ5�งเป(นโมเลกิ8ลที่��ม�พล�งงานต+�าให�ไปอยู่��ในร�ปที่��ม�พล�งงานส�งข้5�น และม�กิารเกิ�บเกิ��ยู่ว phosphate ในล�กิษณะข้อง ATP กิ�อนอ'�น 3-PG จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(น 2 -PG โด้ยู่ phosphoglycerate mutase และกิารเปล��ยู่น 2-PG ไปเป(น phosphoenoylpyruvate (PEP) กิ�ถู�กิเร�งด้�วยู่ enolase

ปฏิกิรู้ยาที่��เรู้#งด�วย Pyruvate Kinase

ในปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่�ายู่ส8ด้ข้อง aerobic glycolysis คื'อกิารเร�งด้�วยู่ highly

regulated enzyme ที่��เร�ยู่กิว�า pyruvate kinase (PK) ซ5�งในที่��เป(น exergonic ส�งน�� high- energy phosphate ข้อง PEP จะถู�กิ conserved ในฐานะ ATP กิารศ�นยู่2เส�ยู่ข้อง phosphate โด้ยู่ PEP จะที่+าให�เกิ�ด้กิารผ่ล�ต pyruvate ใน unstable enol form ซ5�งในที่�นที่� กิ�จะ tautomerizes ไปอยู่��ในสภาพที่��คืงต�วมากิกิว�าซ5�งอยู่��ในร�ปข้อง keto form ข้อง pyruvate ซ5�งปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��ได้�ที่+าให�เกิ�ด้ free energy

จ+านวนมากิในกิาร hydrolysis ข้อง PEP.

กิารู้ควบค%ม Glycolysis

ปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��ถู�กิเร�งด้�วยู่ hexokinase, PFK-1 และ PK จะพบว�าเกิ�ด้ข้5�นด้�วยู่กิารใช่�พล�งงานที่��ส�ง น��นคื'อในปฏิ�กิ�ร�ยู่าม�กิารลด้ลงข้อง free energy

เป(นอยู่�างมากิ ซ5�งปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เกิ�ด้ข้5�นน��เป(น nonequilibrium reactions

ใน glycolysis ซ5�งกิ�จะถู�กิพ�จรณาว�าเป(นปฏิ�กิ�ร�ยู่าหล�กิที่��จะเกิ��ยู่วข้�องกิ�บ

กิารคืวบคื8มกิาร ด้+าเน�นไปข้องกิระบวนกิาร glycolysis ที่��จร�งแล�วกิารศ5กิษาใน in vitro ได้�ม�กิารแสด้งให�เห�นว�าเอนไซม2ที่��งสามต�วน��ถู�กิคืวบคื8มด้�วยู่กิารเปล��ยู่นแปลงร�ปร�าง ( allosterically controlled).

อยู่�างไรกิ�ตามปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่ hexokinase กิ�ไม�ใช่�ปฏิ�กิ�ร�ยู่าหล�กิที่��ที่+าหน�าที่��คืวบคื8มกิารเกิ�ด้ glycolysis เน'�องจากิว�า G6P จ+านวนมากิจะมาจากิกิารสลายู่ข้อง glycogen อยู่��แล�ว ( ซ5�งน��กิ�เป(นกิลไกิหล�กิส+าหร�บคืาร2โบไฮเด้รตที่��จะเข้�าส��กิระบวนกิาร glycolysis ในเซลล2กิล�ามเน'�อ ) และด้�งน��นปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�ง hexokinase จ5งไม�จ+าเป(น อยู่�างไรกิ�ตามกิารคืวบคื8มกิารที่+างานข้อง PK ม�คืวามส+าคื�ญต�อกิารยู่�อนกิล�บข้องกิระบวนกิาร glycolysis ในกิรณ�ที่��เม'�อม� ATP มากิ และเกิ�ด้กิารกิระต8�น gluconeogenesis ด้�งน��นปฏิ�กิ�ร�ยู่าเหล�าน��ไม�ใช่�ปฏิ�กิ�ร�ยู่าหล�กิข้องกิารคืวบคื8ม glycolysis พบว�า rat e limiting step ใน glycolysis เป(นปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่เอนไซม2 PFK-1.

PFK-1 เป(น tetrameric enzyme ที่��ประกิอบด้�วยู่ conformational

states สองร�ปแบบ เร�ยู่กิวา R และ T ซ5�งที่��งสองน��อยู่��ในระด้�บที่��สมด้8ลกิ�น ATP จะที่+าหน�าที่��เป(นส�บสเตรตและเป(น allosteric inhibitor ข้อง PFK-1 ซ5�ง subunit แต�ละอ�นจะม� ATP binding sites สองต+าแหน�ง น��นคื'อต+าแหน�งที่��จะจ�บกิ�บซ�บสเตรต และต+าแหน�งที่��จะจ�บกิ�บต�วยู่�บยู่��บ ( inhibitor) เอนไซม2สามารถูที่��จะจ�บกิ�บสซ�บสเตรต ได้�ด้�เที่�ากิ�บจ�บกิ�บต�วยู่�บยู่��ง ต+าแหน�งที่��จะจ�บกิ�บ inhibitor จะจ�บกิ�บ ATP เม'�อเอนไซม2อยู่��ในสภาวะ T state F6P เป(นส�บสเตรตอ�กิต�วหน5�งข้อง PFK-1 และม�นกิ�ช่อบที่��จะจ�บกิ�บ R state ข้องเอนไซม2 เม'�อม� ATP จ+านวนมากิ ต+าแหน�งที่��จะจ�บกิ�บ inhibitor จะถู�กิคืรอบคืรอง และจะ shift ไปส�� equilibrium ข้อง PFK-1 comformation ซ5�งเป(น T state และจะลด้คืวามสามารถูข้อง PFK-1 ที่��จะจ�บกิ�บ F6P กิารยู่�บยู่��งข้อง PFK-1 โด้ยู่ ATP จะกิล�บคื'นมาโด้ยู่กิารกิระต8�นด้�วยู่ AMP ซ5�งกิ�จะจ�บกิ�บ R state ข้องเอนไซม2 และด้�งน��น

AMP จะ stabilizes ร�ปร�าง ( conformation ) ข้องเอนไซม2ให�สามารถูที่��จะจ�บกิ�บ F6P ได้�

กิารคืวบคื8มด้�วยู่ allosteric regulator ที่��ส+าคื�ญข้องที่��ง glycolysis

and gluconeogenesis คื'อ fructose 2,6-bisphosphate,

F2,6BP , ซ5�งอยู่�างไรกิ�ตาม F2,6BP ไม�ได้�เป(น intermediate ใน glycolysis หร'อใน gluconeogenesis.

กิารส�งเคืราะห2 F2,6BP ถู�กิเร�งด้�วยู่ bifunctional enzyme ที่��เร�ยู่กิว�า phosphofructokinase-2/fructose-2,6-bisphosphatase (PFK-2/F-2,6-BPase ใน nonphosphorylated form ข้องเอนไซม2จะร� �จ�กิกิ�นในนาม PFK-2 ซ5�งกิ�จะที่+าหน�าที่��ในกิารเร�งกิารส�งเคืราะห2 F2,6BP โด้ยู่ phosphorylating

fructose 6-phosphate. ผ่ลกิ�คื'อว�า activity ข้อง PFK-1 จะถู�กิกิระต8�นเป(นอยู่�างมากิและในข้ณะเด้�ยู่วกิ�น activity ข้อง F-1,6-BPase

กิ�จะถู�กิยู่�บยู่��งเหม'อนกิ�น

ภายู่ใต�สภาวะที่�� PFK-2 น��น active, กิ�จะพบว�า fructose จะไหล flow

ผ่�านปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่ PFK-1/F-1,6-BPase ที่��ม�ที่�ศที่างในกิารที่��จะเกิ�ด้ glycolysis และกิ�จะผ่ล�ต F-1,6-BP ข้5�น เม'�อ bifunctional enzyme

น��ถู�กิ phosphorylated ม�นกิ�จะไม�ม� kinase activity อ�กิต�อไป แต�ว�า active site อ�กิอ�นกิ�จะเร�งกิารสลายู่ F2,6BP ให�ไปเป(น F6P และ inorganic phosphate ผ่ลล�พที่2จากิกิารเกิ�ด้ phosphorylation

ข้อง bifunctional enzyme กิ�คื'อจะที่+าให�หยู่8ด้กิารกิระต8�น ( allosteric stimulation) ต�อ PFK-1 และ allosteric inhibition

ข้อง F-1,6-BPase กิ�จะหมด้ไป และกิ�จะเกิ�ด้กิารไหล flow ข้อง fructose ผ่�านเอนไซม2น��ไปในกิระบวนกิาร g luconeogenic ซ5�งกิ�จะม�กิารผ่ล�ต F6P และ กิล�โคืสในที่��ส8ด้

นอกิจากิน��นพบว�า interconversion ข้อง bifunctional enzyme

จะถู�กิเร�งด้�วยู่เอนไซม2 cAMP-dependent protein kinase

(PKA) ซ5�งเอนไซม2น��จะถู�กิคืวบคื8มอ�กิที่�ด้�วยู่ peptide hormones เม'�อได้กิ�ตามที่��ระด้�บกิล�โคืสในเล'อด้ลด้ต+�าลง กิารผ่ล�ต insulin จากิต�บกิ�จะลด้น�อยู่ลงด้�วยู่ แต�ในข้ณะเด้�ยู่วกิ�นกิ�จะม�กิารหล��ง glucagons เข้�าส��กิระแสเล'อด้มากิข้5�น ฮอร2โมน glucagon จะจ�บกิ�บ plasma membrane

receptors ข้องเซลล2ในต�บ และที่+าให�เกิ�ด้กิารกิระต8�น adenylate

cyclase ซ5�งเป(น membrane –localized enzyme กิ�จะที่+าให�ม�กิารเปล��ยู่น ATP ไปเป(น cAMP. และ cAMP จะเข้�าจ�บกิ�บ regulatory

subunits ข้อง PKA แล�ว ที่+าให�เกิ�ด้กิาร release และ activation

ข้อง catalytic subunits ข้องเอนไซม2 .

PKA จะ phosphorylates เอนไซม2หลายู่ช่น�ด้ด้�วยู่กิ�น ซ5�งกิ�จะรวมถู5ง bifunctional PFK-2/F-2,6-BPase ภายู่ใต�สภาวะเหล�าน��ต�บจะหยู่8ด้กิารใช่�กิล�โคืส แต�จะที่+าหน�าที่��ในกิารสร�างกิล�โคืส เพ'�อจะกิล�บคื'นส��สภาวะที่��เร�ยู่กิว�า normoglycemia.

กิารคืวบคื8ม glycolysis สามารถูเกิ�ด้ข้5�นได้�ในข้��นตอนที่��ถู�กิเร�งด้�วยู่เอนไซม2 pyruvate kinase, (PK). The liver enzyme has

been most studied in vitro. ซ5�งเอนไซม2น��จะถู�กิยู่�บยู่��งด้�วยู่ ATP

และ acetyl-CoA และจะถู�กิกิระต8�นโด้ยู่ F1,6BP อยู่�างไรกิ�ตามกิารยู่�บยู่��งข้อง PK ด้�วยู่ ATP กิ�เกิ�ด้ข้5�นในล�กิษณะเด้�ยู่วกิ�นกิ�บกิารคืวบคื8มกิารที่+างานข้อง PFK-1 ด้�วยู่ ATP กิารจ�บข้อง ATP ต�อ inhibitor site จะลด้คืวามจ+าเพาะข้องเอนไซม2 PK ต�อ PEP. นอกิจากิน��นกิารได้�ร�บ carbohydrate ในระด้�บที่��ส�งข้5�นกิ�จะม�ส�วนกิระต8�นกิารส�งเคืราะห2ข้องเอนไซม2 PK เป(นผ่ลให�ในเซลล2ม�ปร�มาณข้องเอนไซม2มากิข้5�นด้�วยู่

ในป;จจ8บ�นได้�ม�กิารศ5กิษา PK isozymes หลายู่ๆช่น�ด้ ต�วอยู่�างเช่�น ในต�บ liver isozyme (L-type), ซ5�งกิ�ถู'อว�าเป(น gluconeogenic

tissue , isozyme จะถู�กิคืวบคื8มด้�วยู่กิาร phosphorylation โด้ยู่

PKA ในข้ณะที่��จะพบว�า M-type isozyme จะพบใน brain, muscle,

และเน'�อเยู่'�อๆ ที่��ม�คืวามต�องกิารที่��จะใช่� glucose ซ5�งในเน'�อเยู่'�อเหล�าน��กิารที่+างานข้อง PK จะไม�ถู�กิคืวบคื8มด้�วยู่ PKA ซ5�งกิ�เป(นผ่ลให�ม�กิลไกิในกิารคืวบคื8มระด้�บข้อง blood glucose levels และกิ�จะเกิ��ยู่วข้�องกิ�บกิารที่+างานข้องฮอร2โมนในกิารคืวบคื8มคืวามสมด้8ลข้อง liver

gluconeogenesis และ glycolysis ในข้ณะที่�� muscle

metabolism ไม�ผ่ลกิระที่บแต�อยู่�างได้

ใน erythrocytes จะพบว�า fetal PK isozyme ม� activity ที่��ส�งกิว�า adult isozyme ด้�งน��นจ5งพบว�า fetal erythrocytes ม�ระด้�บข้อง glycolytic intermediates ที่��ต+�ากิว�ามากิ เน'�องจากิกิารที่��ม�ระด้�บข้อง fetal 1,3-BPG ที่��ต+�ามากิ จะที่+าให� 2,3-BPG shunt เกิ�ด้ได้�น�อยู่กิว�าใน fetal cells และ le 2,3-BPG ปร�มาณเล�กิน�อยู่จะถู�กิสร�างข้5�น เน'�องจากิวา 2,3-BPG เป(น negative effector ข้อง hemoglobin affinity

ส+าหร�บ oxygen, ที่+าให� fetal erythrocytes ม� oxygen affinity ที่��ส�งกิว�า maternal erythrocytes. ด้�งน��นกิารเกิ�ด้กิารยู่�ายู่ข้อง oxygen จากิ maternal hemoglobin ไปส�� fetal hemoglobin

จ5งเกิ�ด้ข้5�นได้�ง�ายู่ซ5�งกิ�เป(นกิารแน�ใจว�าที่ารกิได้�ร�บ oxygen ที่��เพ�ยู่งพอ ในเด้�กิที่��เกิ�ด้ใหม� erythrocyte isozyme ข้อง M-type จะพบว�า PK ที่��ม� activity ที่��ต+�ากิว�ามาแที่นที่�� fetal type, กิ�จะเป(นผ่ลให�เกิ�ด้กิารสะสมข้อง glycolytic intermediates. กิารเพ��มข้5�นข้อง 1,3-BPG จะกิระต8�น 2,3-BPG shunt ที่+าให�ม�กิารผ่ล�ต 2,3-BPG ซ5�ง 2,3-BPG ม�คืวามจ+าเป(นในกิารคืวบคื8ม oxygen binding ต�อ hemoglobin

โรคืที่างพ�นธิ์8กิรรมข้อง adult erythrocyte PK เป(นที่��ที่ราบกิ�นว�าม�สาเหต8มาจากิ kinase อยู่��ในสภาพที่�� inactive ซ5�งกิ�พบว�า erythrocytes ข้องคืนที่��เป(นโรคืจะไม�สามารถูสร�าง ATP ได้�เพ�ยู่งพอ และด้�งน��นจ5งไม�ม� ATP ที่��จะมาที่+างานได้�เช่�นในกิารข้�บไอออนผ่�าน channel หร'อคืวบคื8ม osmotic balance ซ5�งอยู่�างไรกิ�ตาม

erythrocytes ม�ช่�วงคืร5�งช่�ว�ตที่��คื�อนข้�างส��น ( short half-life), น��นคื'อเกิ�ด้เซลล2แตกิได้�ง�ายู่ และน��กิ�เป(นสาเหต8ข้อง hereditary hemolytic anemia .

PK isozyme ถู�กิคืวบคื8มโด้ยู่กิารเกิ�ด้ phosphorylation ,

allosteric effectors, และกิาร modulation ข้อง gene

expression ซ5�งกิ�พบว�า allosteric

effectors ที่��ส+าคื�ญกิ�คื'อ F-1,6-BP ซ5�งกิ�จะที่+าหน�าที่��กิระต8�น activity

ข้อง PK โด้ยู่กิารลด้ Km(app) ข้องม�นเองส+าหร�บ PEP และส+าหร�บ negative effector น��นกิ�คื'อ ATP นอกิจากิน��นกิารแสด้งออกิข้อง liver PK gene กิ�ถู�กิคืวบคื8มโด้ยู่ระด้�บข้องปร�มาณข้อง carbohydrate ในอาหาร ซ5�งกิ�พบว�าในอาหารที่��ม� carbohydrate อยู่��ส�งสามารถูที่��จะกิระต8�นระด้�บข้อง PK ได้�มากิถู5ง 10 เที่�าเม'�อเปร�ยู่บเที่�ยู่บกิ�บเม'�อได้�ร�บอาหารที่��ม�ระด้�บข้อง carbohydrate ที่��ต+�ากิว�า กิารที่+างานข้อง Liver PK จะถู�กิคืวบคื8มโด้ยู่กิารเกิ�ด้ phosphorylation และถู�กิยู่�บยู่��งโด้ยู่ PKA และด้�งน��นกิลไกิน��จ5งอยู่��ภายู่ใต�กิารคืวบคื8มข้องฮอร2โมน ซ5�งกิ�เหม'อนกิ�บกิารคืวบคื8มกิารที่+างานข้อง PFK-2 ด้�งที่��ได้�กิล�าวมาแล�ว

Muscle PK (M-type) จะไม�ถู�กิคืวบคื8มโด้ยู่ samee mechanisms

เหม'อนเช่�นในกิรณ�ที่��พบในต�บ ซ5�ง Extracellular conditions ที่��เป(นสาเหต8ที่+าให�เกิ�ด้ phosphorylation และ inhibition ข้อง liver PK

เช่�นกิารที่��ม�กิล�โคืสต+�าในเล'อด้ และกิารที่��ม� circulating glucagons ในระด้�บที่��ส�ง แต�อยู่�างไรกิ�ตามป;จจ�ยู่เหล�าน��กิ�ไม�ได้�ยู่�บยู่��งกิารที่+างานข้อง muscle enzyme. ซ5�งผ่ลข้องกิารที่��ม�กิารคืวบคื8มที่��แตกิต�างกิ�นกิ�คื'อว�าฮอร2โมนเช่�น glucagons และ epinephrine จะกิระต8�นให�ม� liver

gluconeogenesis และยู่�บยู่��ง liver glycolysis ในข้ณะที่��กิารเกิ�ด้ muscle glycolysis สามารถูเกิ�ด้ข้5�นได้�ตามคืวามต�องกิารข้องเซลล2น��นๆ .

Metabolic Fates ข้อง Pyruvate

Pyruvate เป(นโมเลกิ8ลที่��แยู่กิแข้นงออกิมาจากิ glycolysis ซ5�งกิารใช่� pyruvate จะข้5�นอยู่��กิ�บ oxidation state ข้องเซลล2น��นๆ ในปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��ม�กิารเร�งโด้ยู่ G3PDH โมเลกิ8ลข้อง NAD+ จะถู�กิ reduced ไปเป(น NADH กิ�เพ'�อจะร�กิษาระด้�บข้อง re-dox state

เซลล2  NADH ต�องถู�กิ re-oxidized ไปเป(น NAD+  ระหว�าง aerobic glycolysis ปฏิ�กิ�ร�ยู่าเหล�าน��จะเกิ�ด้ข้5�นใน mitochondrial electron transport chain และม�กิารส�งเคืราะห2  ATP  ด้�งน��นในระหว�าง aerobic glycolysis  จะพบว�า ATP จะถู�กิส�งเคืราะห2จากิกิารเกิ�ด้ oxidation โด้ยู่ตรงข้อง glucose ในปฏิ�กิ�ร�ยู่าข้อง PGK และ PK และรวมไปถู5งปฏิ�กิ�ร�ยู่าโด้ยู่อ�อมโด้ยู่กิารเกิ�ด้ re-oxidation ข้อง NADH ใน oxidative

phosphorylation pathway นอกิจากิน��นโมเลกิ8ลข้อง  NADH

ยู่�งถู�กิส�งเคืราะห2ระหว�างกิารเกิ�ด้ aerobic oxidation ข้อง pyruvate อยู่�างสมบร�ณ2ใน TCA cycle.  Pyruvate จะเข้�าส�� TCA cycle ในร�ปข้อง acetyl-CoA ซ5�ง acetyl-CoA เป(นผ่ล�ตภ�ณฑ์2ข้องปฏิ�กิ�ร�ยู่าข้อง pyruvate dehydrogenase ,

อยู่�างไรกิ�ตาม anaerobic glycolysis pyruvate จะถู�กิ reduced ไปเป(น lactate.

Lactate Metabolism

ซ5�งในช่�วงเวลาที่��อ�ตรากิารเกิ�ด้ gly colysis เกิ�ด้ข้5�นอยู่�างรวด้เร�ว ใน anaerobic glycolysis coditions , กิารเกิ�ด้ oxidation ข้อง NADH จะเกิ�ด้ข้5�นผ่�าน reduction ข้อง organic substrate. ใน Erythrocytes และ skeletal muscle ( ถู�าอยู่��ในสภาวะที่��กิ+าล�งที่+างาน ) ซ5�งพบว�า ATP ม�คืวามจ+าเป(นต�อ anaerobic glycolysis

อยู่�างไรกิ�ตาม NADH ที่��ถู�กิสร�างข้5�นจ+านวนมากิ จะถู�กิ oxidized โด้ยู่ reducing pyruvate ไปเป(น lactate. ซ5�งปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��ได้�เกิ�ด้ข้5�นโด้ยู่กิารเร�งด้�วยู่ lactate dehydrogenase, (LDH). Lactate ที่��ถู�กิผ่ล�ตข้5�นระหว�าง anaerobic glycolysis จะแพร�จากิเน'�อเยู่'�อและจะถู�กิเคืล'�อนยู่�ายู่ไปส��เซลล2ที่��ม�คืวามเป(น aerobic tissues ส�งกิว�าเช่�นในเซลล2กิล�ามเน'�อห�วใจและต�บ จากิน��น lactate จะถู�กิ oxidized ไปเป(น pyruvate ภายู่ในเซลล2ด้�วยู่กิารกิระต8�นด้�วยู่เอนไซม2 LDH และ pyruvate กิ�จะถู�กิ oxidized ต�อไปเป(น TCA cycle. ถู�าระด้�บข้อง pyruvate ในเซลล2เหล�าน��ม�มากิเกิ�นไปม�นกิ�จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(นกิล�โคืสในกิระบวนกิาร gluconeogenesis

ในเซลล2ข้องส�ตว2เล��ยู่งล�กิด้�วยู่นมจะพบว�าม� distinct types ข้อง LDH

subunits อยู่�� 2 ช่น�ด้ , ซ5�งกิ�เร�ยู่กิว�า M และ H. ซ5�งกิารรวมกิ�นข้อง subunit ที่��แตกิต�างน��กิ�จะที่+าให�เกิ�ด้ LDH isozymes ซ5�งกิ�จะที่+าให�เอนไซม2ม�ล�กิษณะเฉพาะ อยู่�างไรกิ�ตามพบว�า H type subunit ม�มากิอยู่��ใน aerobic tissues เช่�น heart muscle ( เป(น H4 tetramer) ในข้ณะที่�� M subunit จะพบมากิใน anaerobic tissues เช่�น skeletal

muscle ( เป(น M4 tetramer). H4 LDH จะม�คื�า Km ต+�ากิว�าส+าหร�บ pyruvate และจะถู�กิยู่�บยู่��งด้�วยู่ pyruvate ข้ณะที่�� M4 LDH

enzyme จะม�คื�า Km ส�งส+าหร�บ pyruvate และจะไม�ถู�กิยู่�บยู่��งด้�วยู่ pyruvate. ซ5�งน��กิ�แสด้งให�เห�นว�า H-type LDH จะถู�กิใช่�ส+าหร�บกิาร oxidizing lactate ไปเป(น pyruvate และ M-type กิ�ที่+างานในล�กิษณะยู่�อนกิล�บ

Ethanol Metabolism

ในเซลล2ส�ตว2จะม�� alcohol dehydrogenase (ADH) ซ5�งกิ�จะ oxidizes ethanol ไปเป(น acetaldehyde. Acetaldehyde กิ�จะถู�กิ oxidized ไปเป(น acetate โด้ยู่เอนไซม2 acetaldehyde

dehydrogenase (AcDH). พบว�าที่��ง Acetaldehyde และ

acetate จะเป(นพ�ษและที่+าเป(นสาเหต8ที่+าให�เกิ�ด้อากิารที่��เร�ยู่กิว�า hangover ในกิรณ�ที่��ด้'�ม alcohol มากิเกิ�นไป ที่��ง ADH และ AcDH

ยู่�งสามารถูที่��จะเร�งปฏิ�กิ�ร�ยู่า reduction ข้อง NAD+ ไปเป(น NADH. พบว�า metabolic effects ข้อง ethanol intoxication ที่��มาจากิกิารที่+างานข้อง ADH และ AcDH เป(นสาเหต8ให�เกิ�ด้ imbalance ใน NADH/NAD+. กิารเกิ�ด้ reduction ข้อง NAD+ จะม�ผ่ลต�อกิารผ่�านข้องกิล�โคืสในกิระบวนกิาร glycolysis ในปฏิ�กิ�ร�ยู่าข้อง glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase ด้�งน��นที่+าให�ม�กิารจ+ากิ�ด้ต�อกิารผ่ล�ตพล�งงาน นอกิจากิน��นยู่�งพบว�าอ�ตรากิารสร�างข้อง hepatic lactate ยู่�งเพ��มส�งข้5�นอ�กิด้�วยู่ซ5�งกิ�เป(นผ่ลมาจากิกิารเพ��มข้5�นข้อง NADH ในที่�ศที่��จะกิระต8�นกิารที่+างานข้อง hepatic lactate

dehydrogenase (LDH) กิารยู่�อนกิล�บข้องปฏิ�กิ�ร�ยู่าข้อง LDH ใน hepatocytes จะเปล��ยู่น pyruvate จากิ gluconeogenesis ที่+าให�กิารลด้คืวามสามารถูข้องต�บที่��จะน+ากิล�โคืสไปให�กิ�บกิระแสเล'อด้

Regulation of Blood Glucose Levels

ถู�าไม�ม�เหต8ผ่ลอ'�นได้แล�ว กิารคืวบคื8มระด้�บข้องกิล�โคืสในเล'อด้เกิ�ด้ข้5�นเน'�องจากิคืวามต�องกิารข้องสมองส+าหร�บ oxidizable glucose ซ5�งในร�างกิารข้องเราม�กิารคืวบคื8มกิารไหลเว�ยู่นข้องข้องกิล�โคืสอยู่�างเข้�มงวด้ ซ5�งระด้�บข้องกิล�โคืสกิ�อยู่��ในช่�วง 5mM

Carbohydrates ที่��ถู�กิกิ�นไปเกิ'อบที่��งหมด้จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(นกิล�โคืสในต�บ อยู่�างไรกิ�ตาม Catabolism ข้องอาหารหร'อ P roteins กิ�สามารถูที่��จะถู�กิเปล��ยู่นไปอยู่��ในร�ปข้อง car bon atoms ที่��สามารถูจะถู�กิใช่�ในกิารส�งเคืราะห2กิล�โคืสได้�ด้�วยู่กิระบวนกิาร gluconeogenesis. นอกิจากิน��นในเน'�อเยู่'�ออ'�นๆที่��ไม�สามารถูจะ oxidize กิล�โคืสได้�อยู่�างสมบร�ณ2 ( ส�วนใหญ�แล�วเป(น skeletal muscle และ erythrocytes) กิ�จะให� lactate

ซ5�งกิ�จะสามารถูถู�กิเปล��ยู่นไปเป(นกิล�โคืสได้�ในกิระบวนกิาร gluconeogenesis.

กิารร�กิษาระด้�บข้อง blood glucose homeostasis ม�คืวามจ+าเป(นอยู่�างมากิต�อกิารม�ช่�ว�ตอยู่��รอด้ข้องมน8ษยู่2 โด้ยู่ต�บจะที่+าหน�าที่��ในกิารคืวบคื8มระด้�บข้อง blood glucose โด้ยู่ถู�กิคืวบคื8มผ่�านฮอร2โมน ที่��จร�งแล�วหน�าที่��ที่��ส+าคื�ญที่��ส8ด้ข้องต�บคื'อผ่ล�ตกิล�โคืสให�กิ�บกิระแสเล'อด้ กิารเพ��มข้5�นหร'อลด้ลงข้อง blood glucose จะกิระต8�นฮอร2โมนที่��จะที่+าหน�าที่��กิระต8�นเซลล2ต�บให�ม�กิารร�กิษาระด้�บข้องกิล�โคืส ให�คืงที่�� ถู�าม� b lood glucose ต+�ากิ�จะม�กิารกิระต8�นให�ม�กิารหล��ง glucagons จากิ pancreatic a-cells. ในข้ณะที่�� blood glucose อยู่��ในระด้�บที่��ส��งกิ�จะม�กิารกิระต8�นให�ม�กิารหล��งข้อง insulin ข้อง pancreatic b-cells นอกิจากิน��นฮอร2โมน ACTH

แลัะ growth hormone ที่�� มาจากิต�อม pituitary กิ�จะที่+าหน�าที่��ในกิารกิระต8�นให�ม�กิารสร�างกิล�โคืสด้�วยู่โด้ยู่กิารลด้กิารน+ากิล�โคืสเข้�า ส��เซลล2ข้อง extrahepatic tissues ฮอร2โมน Glucocorticoids ยู่�งที่+าหน�าที่��กิระต8�นกิารเพ��มข้5�นข้อง blood glucose โด้ยู่ยู่�บยู่��งกิาร glucose

uptake ข้องเซลล2 ซ5�ง Glucocorticoids ที่��พบมากิที่��ส8ด้คื'อ Cortisol จะหล��งจากิต�อมหมวกิไตช่��น cortex ด้�วยู่กิารกิระต8�นโด้ยู่ ACTH. นอกิจากิน��น epinephrine ซ5�ง เป(นฮอร2โมนที่��ผ่ล�ตโด้ยู่ a

drenal medullar กิ�สามารถูกิระต8�นกิารสร�างกิล�โคืสโด้ยู่กิระต8�น glycogenolysis ในกิารตอบสนองต�อ stressful stimuli

กิารจ�บข้อง Glucagon ต�อ receptors ข้องม�นที่��อยู่��บนผ่�วข้อง liver

cells จะม�กิารกิระต8�นกิารเพ��มข้5�นข้อง cAMP ซ5�งกิ�จะกิระต8�นอ�ตรา glycogenolysis โด้ยู่กิารกิระต8�น glycogen phosphorylase

โด้ยู่ผ่�าน PKA-mediated signaling ซ5�งกิารตอบสนองน��กิ�เกิ�ด้ข้5�นในล�กิษณะเด้�ยู่วกิ�นกิ�บกิารกิระต8�นด้�วยู่ epinephrine ใน hepatocytes

ซ5�งผ่ลจากิกิารกิระต8�นกิ�คื'อกิารเพ��มข้5�นข้อง G6P ใน hepatocytes และถู�กิ hydrolyzed ด้�วยู่เอนไซม2 glucose-6-phosphatase ไปเป(นกิล�โคืสอ�สระแล�วแพร�ไปส��กิระแสเล'อด้ กิล�โคืสที่��อยู่��ในกิระแสเล'อด้จะเข้�าส��เซลล2 ( extrahepatic cells) เป�าหมายู่แล�วกิ�จะถู�กิ phosp

horylated ด้�วยู่เอนไซม2 hexokinase. เน'�องจากิว�าที่��ง muscle

และ brain cells ไม�ม� glucose-6-phosphatase, ผ่ล�ตภ�ณฑ์2ข้อง hexokinase ซ5�งเป(น glucose-6-phosphate จะถู�กิกิ�กิใว�ในเซลล2และจะถู�กิ oxidized ต�อไป

กิารตอบสนองข้องอ�นซ�ล�นจะตรงกิ�นข้�ามกิ�บ glucagon ( และ epinephrine ใน hepatocytes), insulin จะกิระต8�นกิารน+ากิล�โคืสเข้�าส��เซลล2ข้อง extrahepatic cells จากิกิระแสเล'อด้และกิ�จะยู่�บยู่��งกิารเกิ�ด้ glycogenolysis ใน extrahepatic cells แต�จะกิระต8�นเซลล2ให�ม�กิารสร�าง glycogen แที่น ข้ณะที่��กิล�โคืสผ่�านเข้�าส�� hepatocytes กิ�จะม�กิารยู่�บยู่��ง glycogen phosphorylase activity. กิารจ�บข้อง free

glucose จะกิระต8�น de-phosphorylation ข้อง phosphorylase

ด้�งน��นที่+าให�ม�กิารยู่�บยู่��งกิารที่+างานข้องเอนไซม2น�� . คื+าถูามม�อยู่��ว�าที่+าไม glucose ที่��ผ่�านเข้�าไปในเซลล2 hepatocytes ไม�ถู�กิ phosphorylated และถู�กิ oxid i ze d ? อยู่�างไรกิ�ตามเป(นที่��ที่ราบว�า Liver cells จะม� isoform ข้อง hexokinase ที่��เร�ยู่กิว�า glucokinase. ซ5�ง Glucokinase จะม� affinity ส+าหร�บ glucose

ที่��ต+�ากิว�า hexokinase มากิ . ด้�งน��นม�นจ5งไม�ถู�กิกิระต8�น ณ คืวามเข้�มข้�นที่��เป(น physiological ranges ข้อง blood glucose. นอกิจากิน��น glucokinase ไม�ถู�กิยู่�บยู่��งโด้ยู่ผ่ล�ตภ�ณฑ์2ข้องม�นเองน��นคื'อ G6P แต�ในข้ณะที่�� hexokinase สามารถูที่��จะถู�กิยู่�บยู่��งได้�ด้�วยู่ G6P

กิารตอบสนองที่��ส+าคื�ญข้อง non-hepatic tissues ต�อ insulin กิ�คื'อม�กิารที่+างานข้อง glucose transporter complexes ที่��อยู่��ที่��ผ่�วเซลล2 . Glucose transporters ประกิอบด้�วยู่โปรต�น 5 ช่น�ด้ได้�แกิ� GLUT-1

ถึ�ง GLUT-5 . GLUT-1 จะพบได้�ในเน'�อเยู่'�อที่��วๆไป ส�วน GLUT-2 จะพบส�วนใหญ�ใน intestine, kidney และ liver. ในข้ณะที่�� GLUT-3 กิ�พบได้�ที่�� intestine ส�วน GLUT-5 น��นพบใน brain และ testis.

เน'�อเยู่'�อที่��ไวต�อ insulin ( Insulin-sensitive tissues) เช่�น skeletal muscle และ adipose tissue จะประกิอบด้�วยู่ GLUT-4

เม'�อคืวามเข้�าข้�นข้อง blood glucose เพ��มข้5�นเน'�องจากิกิารได้�ร�บจากิอาหารกิ�จะพบว�า GLUT-2 molecules จะที่+าหน�าที่�� mediate กิารเพ��มข้5�นข้อง glucose uptake ซ5�งจะเป(นผ่ลให�ม�กิารเพ��มกิารหล��งข้อง in sulin

Hepatocytes จะม�ล�กิษณะที่��แตกิต�างจากิเซลล2อ'�น น��นคื'อจะ freely

permeable ต�อ glucose และด้�งน��นจะไม�ม�ผ่ลกิระที่บได้ๆเน'�องจากิกิารที่+างานข้อง insulin ที่��ระด้�บข้อง เม'�อ blood glucose levels ต+�ามากิ liver กิ�จะไม�แข้�งข้�นกิ�บเน'�อเยู่'�ออ'�นๆในกิารจ�บกิ�บกิล�โคืสเน'�องจากิว�า extrahepatic uptake ข้อง glucose จะถู�กิกิระต8�นในกิรณ�ม�กิารตอบสนองต�อ insulin. ในที่างตรงกิ�นข้�ามเม'�อ blood glucose levels ส�งกิ�จะพบว�า extrahepatic cells ได้�ร�บกิล�โคืสอยู่�างเพ�ยู่งพอและ liver กิ�จะน+ากิล�โคืสเข้�าส��เซลล2และเปล��ยู่นให�ไปอยู่��ในร�ปข้อง glycogen ส+าหร�บใว�ใช่�ในอนาคืต ภายู่ใต�สภาวะที่��ม�กิล�โคืสในกิระแสเล'อด้อยู่��มากิ liver

glucose levels กิ�จะส�งด้�วยู่ซ5�งกิ�จะกิระต8�น glucokinase ให�ม�กิารส�งเคืราะห2และที่+างาน G6P ที่��ถู�กิผ่ล�ตโด้ยู่ glucokinase จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(น G1P อยู่�างรวด้เร�วด้�วยู่เอนไซม2 phosphoglucomutase, ซ5�ง G1P กิ�จะเป(น intermediate ที่��จะถู�กิใช่�ในกิารส�งเคืราะห2ไกิลโคืเจน

Gluconeogenesis เป(นกิระบวนกิารส�งเคืราะห2กิล�โคืส , ( ที่��ไม�ใช่�จากิ glycogen). ซ5�งกิล�โคืสม�คืวามจ+าเป(นอยู่�างยู่��งต�อกิารที่+างานข้อง brain, testes, erythrocytes และ kidney medulla

เน'�องจากิว�ากิล�โคืสเป(นแหล�งพล�งงานเพ�ยู่งแหล�งเด้�ยู่วส+าหร�บเน'�อเยู่'�อเหล�า น�� อยู่�างไรกิ�ตามกิ�ในกิรณ�ที่��อด้อาหารเซลล2สมองสามารถูได้�พล�งงานจากิ ketone bodies ซ5�งกิ�ถู�กิเปล��ยู่นมาจากิ acetyl-CoA.

กิารส�งเคืราะห2กิล�โคืสจากิ three และ four carbon precursors

เป(นกิระบวนกิารยู่�อนกิล�บข้อง glycolysis ซ5�งกิ�สามารถูเข้�ยู่นเป(นแผ่นภาพได้�ด้�งกิล�าว

ปฏิ�กิ�ร�ยู่าสามปฏิ�กิ�ร�ยู่าใน glycolysis ที่��ต�องม�กิารใช่�พล�งงานมากิในกิารด้+าเน�นข้องปฏิ�กิ�ร�ยู่า จะถู�กิข้�ามข้��นในระหว�าง gluconeogenesis โด้ยู่กิารใช่�เอนไซม2ที่��ต�างออกิไปจากิ glycplysis ซ5�งกิ�ได้�แกิ� pyruvate

kinase, phosphofructokinase-1(PFK-1) และ hexokinase/glucokinase

ใน liver หร'อ kidney cortex และในบางกิรณ�ใน skeletal muscle,

จะพบว�า glucose-6-phosphate (G6P) ที่��ถู�กิผ่ล�ตโด้ยู่ gluconeogenesis สามารถูที่��จะเปล��ยู่นไปเป(นไกิลโคืเจน ในกิรณ�น��กิารข้�ามข้��นในข้��นตอนที่��สามในปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่ glycogen

phosphorylase อยู่�างไรกิ�ตามเน'�องจากิว�า skeletal muscle ไม�ม� glucose-6-phosphatase ม�นจ5งไม�สามารถูที่��จะน+า free

glucose ไปส��กิระแสเล'อด้ to the blood and undergoes gluconeogenesis exclusively as a mechanism to generate glucose for storage as glycogen

Pyruvate to Phosphoenolpyruvate (PEP), Bypass 1

กิารเปล��ยู่น pyruvate ไปเป(น PEP จ+าเป(นต�องม� mitochondrial

enzymes 2 ช่น�ด้มาเกิ��ยู่วข้�อง ช่น�ด้ที่�� 1 จะเป(นเอนไซม2ที่��เร�งปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��ต�องใช่� ( ATP-requiring reaction ) เร�งด้�วยู่เอนไซม2 pyruvate

carboxylase, (PC) เอนไซม2น��ที่+าหน�าที่��ในกิารเปล��ยู่น pyruvate

ไปเป(น oxaloacetate (OAA) โด้ยู่กิารเกิ�ด้ carboxylation ซ5�ง CO2 ที่��เกิ�ด้ข้5�นกิ�จะอยู่��ในร�ปข้อง bicarbonate (HCO3

-) ปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��ถู'อว�าเป(น anaplerotic reaction เน'�องจากิว�าปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��สามารถูที่��จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(น ( fill-up )

ใน TCA cycle เอนไซม2อ�กิต�วที่��ม�บที่บาที่ส+าคื�ญคื'อเอนไซม2ที่��ที่+าหน�าที่��เปล��ยู่น pyruvate ไปเป(น PEP น��นกิ�คื'อเอนไซม2 PEP

carboxykinase (PEPCK) เอนไซม2น��ม�คืวามต�องกิาร GTP ในกิาร

เร�งปฏิ�กิ�ร�ยู่า decarboxylation ข้อง OAA เพ'�อเปล��ยู่นไปเป(น PEP

เน'�องจากิว�า PC ที่+าหน�าที่��เต�ม CO2 เข้�าไปใน pyruvate อยู่�างไรกิ�ตาม CO2 กิ�จะถู�กิปลด้ปล�อยู่อ�กิคืร��งในปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่เอนไซม2 PEPCK

อยู่�างไรกิ�ตามกิ�พบว�าในเซลล2ข้องมน8ษยู่2จะม�เอนไซม2 mitochondrial

และ cytosolic PEPCK ในปร�มาณที่��เที่�าๆกิ�น ด้�งน��นปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่เอนไซม2น��กิ�สามารถูจะเกิ�ด้ในในส�วน cellular compartment ได้�เช่�นกิ�น

ส+าหร�บกิารที่��จะเกิ�ด้ gluconeogenesis ได้� OAA ที่��ถู�กิผ่ล�ตโด้ยู่เอนไซม2น��น PC จะต�องถู�กิเคืล'�อนยู่�ายู่เข้�าในใน cytosol กิ�อน อยู่�างไรกิ�ตามยู่�งไม�ม�กิลไกิที่��แน�ช่�ด้ ที่��อธิ์�บายู่กิารเคืล'�อนที่��ข้อง OAA ไปใน cytosol ได้� แต�กิ�อาจจะม�ว�ธิ์�ที่��พบจะอธิ์�บายู่ด้�วยู่กิ�นสามว�ธิ์� น� �นคื'อ m itochondrial

OAA สามารถูที่��จะเป(น cytosolic OAA ด้�วยู่กิารเปล��ยู่นไปเป(น PEP ( อยู่�างที่��ได้�กิล�าวใว�ในตอนต�นในปฏิ�กิ�ร�ยู่าข้อง mitochondrial PEPCK),

ด้�วยู่กิารเกิ�ด้ transamination ไปเป(น aspartate หร'อ reduction

ไปเป(น malate ซ5�งผ่ล�ตที่��ได้�ที่��งสองอยู่�างสามารถูที่��จะถู�กิยู่�ายู่ให�ไปอยู่��ใน cytosol

ถู�าม�กิารเปล��ยู่น OAA ไปเป(น PEP ด้�วยู่ mitochondrial PEPCK ม�นกิ�จะถู�กิเคืล'�อนยู่�ายู่ไปส�� cytosol ซ5�งเป(นบร�เวณที่�� OAA ที่+าหน�าที่��เป(น substrate โด้ยู่ตรงส+าหร�บ gluconeogenesis อยู่�างไรกิ�ตามกิารเกิ�ด้ t ransamination ข้อง OAA ไปเป(น aspartate กิ�จะที่+าให� aspartate สามารถูที่��จะถู�กิเคืล'�อนยู่�ายู่ไปส�� cytosol ได้�ซ5�งใน cytosol

น�� aspartate จะสามารถูที่��จะเกิ�ด้กิาร reverse transamination

ที่+าให�ได้� cytosolic OAA ซ5�งในกิารเกิ�ด้ transamination reaction

กิ�ม�คืวามจ+าเป(นที่��จะต�องม�กิารน+า glutamate เข้�าส�� mitochondia และม�กิารน+า a -ketoglutarate ออกิภายู่นอกิ mitochondrion ด้�วยู่ ด้�งน��นข้บวนกิารด้�งกิล�าวจ5งถู�กิจ+ากิ�ด้ด้�วยู่ปร�มาณข้องที่��ง glutamate และ a -ketoglutarate อยู่�างไรกิ�ตามกิารเกิ�ด้ gluconeogenesis ได้�อยู่�างรวด้เร�วถู�าม� lactate อย�#มากิ กิารเกิ�ด้ข้5�นข้องปฏิ�กิ�ร�ยู่า

mitochondrial decarboxylation หร'อ transamination จะเกิ��ยู่วข้�องกิ�บคืวามสามารถูข้องเอนไซม2 PEPCK กิารม� transamination intermediates ในปฏิ�กิ�ร�ยู่า

Mitochondrial OAA สามารถูที่��จะถู�กิ reduced ไปเป(น malate ด้�วยู่กิารเกิ�ด้กิารยู่�อนกิล�บข้องปฏิ�กิ�ร�ยู่าใน TCA cycle ที่��เร�งด้�วยู่ malate

dehydrogenase (MDH) กิารเกิ�ด้ reduction ข้อง OAA ไปเป(น malate จะต�องใช่� NADH ซ5�ง NADH กิ�จะถู�กิสะสมใน the

mitochondrion ในข้ณะที่��ม� energy charge ส�งข้5�น กิารเพ��มข้5�นข้อง energy charge จะที่+าให�เซลล2สามารถูน+าเอา ATP ไปใช่�ในกิระบวนกิาร gluconeogenesis ได้� ซ5�ง malate ที่��ได้�กิ�จะถู�กิ transported ไปส�� cytosol ที่��ที่��ซ5�ง malate จะถู�กิ oxidized ไปเป(น OAA ด้�วยู่เอนไซม2 cytosolic MDH ( ม�กิารใช่� NAD+ และจะให� NADH ) ซ5�ง NADH ที่��ถู�กิผ่ล�ตข้5�นในระหว�าง cytosolic oxidation ข้อง malate ไปเป(น OAA จะถู�กิใช่�ไปในปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่เอนไซม2 glyceraldehyde-3-

phosphate dehydrogenase ในกิระบวนกิาร glycolysis ซ5�งกิารเกิ�ด้ coupling ข้องที่��งสองปฏิ�กิ�ร�ยู่าน�� ( oxidation-reduction

reactions) จะม�คืวามจ+าเป(นอยู่�างยู่��งต�อ gluconeogenesis เม'�อม�เฉพาะ pyruvate เป(น principal source ข้อง carbon atoms

กิารเปล��ยู่น OAA ไปเป(น malate จะเกิ�ด้ข้5�นได้�ง�ายู่ ( predominates)

เม'�อ pyruvate (derived มาจากิ glycolysis หร'อ amino acid

catabolism) เป(นแหล�งข้อง carbon atoms ส+าหร�บ gluconeogenesis ใน cytoplasm, OAA จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(น PEP

ด้�วยู่กิารเร�งข้องเอนไซม2 PEPCK ซ5�งกิ�จะพบว�า h ormonal จะที่+าหน�าที่��คืวบคื8มกิารปร�มาณข้องเอนไซม2 PEPCK เพ'�อที่��จะคืวบคื8มกิารเกิ�ด้ gluconeogenesis

สามารถูที่��จะเข้�ยู่น net result ข้องปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่เอนไซม2 PC และ PEPCK ได้�ด้�งน��

Pyruvate + ATP + GTP + H2O ---> PEP + ADP + GDP + Pi + 2H+

Fructose-1,6-bisphosphate to Fructose-6-phosphate, Bypass 2

กิารเปล��ยู่น Fructose-1,6-bisphosphate (F1,6BP) ไปเป(น fructose-6-phosphate (F6P) เป(นปฏิ�กิ�ร�ยู่ายู่�อนกิล�บข้องปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เป(น rate limiting step ใน glycolysis กิารเกิ�ด้ปฏิ�กิ�ร�ยู่าสามารถูเกิ�ด้ข้5�นโด้ยู่ง�ายู่ด้�วยู่กิารเกิ�ด้ปฏิ�กิ�ร�ยู่า hydrolysis

ซ5�งเร�งด้�วยู่เอนไซม2 fructose-1,6-bisphosphatase

(F1,6BPase) ในล�กิษณะเด้�ยู่วกิ�นกิ�บกิารคืวบคื8ม glycolysis

ในปฏิ�กิ�ร�ยู่าข้อง PFK-1 reaction, กิ�พบว�าปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่ F1,6BPase จะเป(นปฏิ�กิ�ร�ยู่าหล�กิในกิารคืวบคื8ม gluconeogenesis

Glucose-6-phosphate (G6P) to Glucose (or Glycogen), Bypass 3

G6P จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(นกิล�โคืสด้�วยู่กิารเร�งข้องเอนไซม2 �� glucose-6-

phosphatase G6Pase ใน ปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��กิ�เป(นอ�กิปฏิ�กิ�ร�ยู่าหน5�งที่��เป(นปฏิ�กิ�ร�ยู่า hydrolysis เหม'อนกิ�บปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��เร�งด้�วยู่ F1,6BPase

เน'�องจากิว�าใน brain และ skeletal muscle ซ5�งกิ�รวมไปถู5ง non-

hepatic tissues ส�วนใหญ� จะไม�พบ G6Pase activity ซ5�ง gluconeogenesis ที่��เกิ�ด้ข้5�นในเน'�อเยู่'�อเหล�าน��จะถู�กิล+าเล�ยู่งไปในกิระแสเล'อด้ ใน kidney, muscle และ liver, G6P สามารถูที่��จะถู�กิ shunted ไปเป(น glycogen ถู�าร�างกิายู่พบว�าม�ระด้�บข้องกิล�โคืสในเล'อด้เพ�ยู่งพอ ซ5�งปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��จ+าเป(นส+าหร�บ glycogen synthesis กิ�จะเป(นช่8ด้ข้องปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่��ต�างออกิในในข้��นตอนน�� (alternate bypass 3 series of reactions ) .

กิารเกิ�ด้ Phosphorolysis ข้อง glycogen ถู�กิเร�งโด้ยู่เอนไซม2 glycogen phosphorylase, ในข้ณะที่�� glycogen synthesis

จะถู�กิเร�งด้�วยู่เอนไซม2 glycogen synthase อยู่�างไรกิ�ตาม G6P ที่��ถู�กิผ่ล�ตโด้ยู่ gluconeogenesis สามารถูที่��จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(น glucose-1-phosphate (G1P) ด้�วยู่เอนไซม2 phosphoglucose

mutase (PGM) แล�ว G1P กิ�จะถู�กิเปล��ยู่นไปเป(น UDP-glucose (

เป(น substrate ส+าหร�บ glycogen synthase) ด้�วยู่เอนไซม2 UDP-glucose pyrophosphorylase ซ5�งปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��ม�กิารยู่�อยู่ ( hydrolysis) ข้อง UTP

กิารเกิ�ด้ปฏิ�กิ�ร�ยู่า oxidative decarboxylation ข้อง pyruvate

ด้�วยู่เอนไซม2 pyruvate dehydrogenase complex จะประกิอบไปด้�วยู่ปฏิ�กิ�ร�ยู่า 5 ข้��นตอนด้�งน��

1. pyruvate เขึ้�าที่'าปฏิกิรู้ยากิ�บ thiamine pyrophosphate

(TPP)

TPP จะเป(น prosthetic group ข้อง E1 ในปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��ที่+าให�ได้�คืาร2บอนได้ออกิไซด้2และ hydroxyethylthiamine

pyrophosphate (HETPP) ด้�งแสด้งในร�ป

รู้�ปที่�� 30 ร�ปภาพแสด้งกิารเข้�าที่+าปฏิ�กิ�ร�ยู่าข้อง pyruvate กิ�บ thiamine pyrophosphate (ร�ปจากิ H. Robert Horton, Laurence A. Moran, Raymond S. Ochs, J. David Rawn, K. Gray Scrimgeour (1996) Principle of Biochemistry 2nd , Pretice-Hall, New York, page 357)

2. ส#วนที่��เป(น two-carbon hydroxyethyl fragment จะถึ�กิย�ายไปให้�กิ�บ lipoamide group ขึ้อง E2

กิารเกิ�ด้ออกิซ�เด้ช่�นข้อง hydroxyethythiamine pyrophosphate

(HETPP) ไปเป(น acetyl-TPP จะเกิ�ด้ข้5�นคืวบคื��กิ�บกิารเกิ�ด้ร�ด้�กิช่�นข้อง disulfide ข้อง lipoamide แล�ว acetyl group กิ�จะถู�กิยู่�ายู่ไปที่�� sulfhydryl group ข้อง dihydrolipoamide ด้�งร�ป

รู้�ปที่�� 31 ร�ปภาพแสด้งกิารยู่�ายู่ข้อง two-carbon hydroxyethyl

fragment ไปให�กิ�บ lipoamide group ข้อง E2 (ร�ปจากิ H. Robert Horton, Laurence A. Moran, Raymond S. Ochs, J. David Rawn, K. Gray Scrimgeour (1996) Principle of Biochemistry 2nd , Pretice-Hall, New York, page 358)

3. ปฏิกิ รู้ยาที่�� HS-CoA ที่'า ปฏิกิ รู้ยากิ�บ lipoamide-bound

acetyl group

ปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��ม�กิารเร�งด้�วยู่ E2 ที่+าให�เกิ�ด้ acetyl CoA ข้5�น และที่+าให� lipoamide น��นอยู่��ในร�ป reduced dithiol form ด้�งร�ป

4. E3 จะที่'า ห้น�าที่�� เรู้#งกิารู้เกิด reoxidation ขึ้อง reduced

lipoamide

ปฏิ�กิ�ร�ยู่าน��ที่+าให� E2 ได้�กิล�บมาร�วมปฏิ�กิ�ร�ยู่าในข้��นตอนที่�� 2 อ�กิคืร��ง ในข้��นตอนน�� prosthetic group ข้อง E3 ซ5�งได้�แกิ� FAD จะที่+าหน�าที่��ออกิซ�ได้ซ2 reduced lipoamide ที่+า ให�ได้� reduced coenzyme FADH2

ข้5�น

ด้�งร�ป

รู้�ปที่�� 33 แสด้งกิารเร�งกิารเกิ�ด้ reoxidation ข้อง reduced

lipoamide ด้�วยู่ E3 (ร�ปจากิ H. Robert Horton, Laurence A.

Moran, Raymond S. Ochs, J. David Rawn, K. Gray

รู้�ปที่�� 32 ร�ปภาพแสด้งปฏิ�กิ�ร�ยู่าที่�� HS-CoA ที่+าปฏิ�กิ�ร�ยู่ากิ�บ lipoamide-bound acetyl

group (ร�ปจากิ H. Robert Horton, Laurence A. Moran, Raymond S. Ochs, J. David Rawn, K. Gray Scrimgeour (1996) Principle of Biochemistry 2nd , Pretice-Hall, New York, page 358)

Scrimgeour (1996) Principle of Biochemistry 2nd , Pretice-Hall, New York, page 358)

5. ปฏิกิรู้ยาที่�� NAD+ ถึ�กิรู้�ดวซ์,โดย E3-FADH2 ที่'าให้�ได� E3-FAD

กิารู้เกิดปฏิกิรู้ยาออกิซ์เดชั�นขึ้อง E3-FADH2 ที่'าให้�ได� E3-FAD อ�กิครู้��ง ในขึ้ณะที่�� NADH จะกิรู้ะจายอย�#ใน mitochondrial matrix

รู้�ปที่�� 34 แสด้งกิารเกิ�ด้ออกิซ�เด้ช่�นข้อง E3-FADH2 ที่+าให�ได้� E3-FAD

(ร�ปจากิ H. Robert Horton, Laurence A. Moran, Raymond

S. Ochs, J. David Rawn, K. Gray Scrimgeour (1996) Principle of Biochemistry 2nd , Pretice-Hall, New York, page 358)

The Citric Acid Cycle

บที่น'า

 The citric acid cycle หร'อที่��เร�ยู่กิว�า Tricarboxylic acid cycle

(TCA) หร'อ Krebs cycle ถู�กิคื�นพบโด้ยู่ Hans Krebs ในปA 1937

TCA cycle เป(นข้บวนกิารเมแที่โบไลต2ข้อง pyruvate ในสภาวะที่��ม�ออกิซ�เจนที่+าให�ได้�คืาร2บอนได้ออกิไซด้2และน+�าโด้ยู่ผ่�านข้บวนกิารหลายู่ๆข้��นตอน ในข้��นตอนแรกิปฏิ�กิ�ร�ยู่า oxidative decarboxylation ข้อง pyruvate ได้�ผ่ล�ตภ�ณฑ์2คื'อคืาร2บอนได้ออกิไซด้2และ acetyl CoA จากิ

น��นกิ�จะเกิ�ด้ออกิซ�ได้เด้ช่�นข้อง acetyl CoA ที่��หม�� acetyl ต�อไป TCA

cycle จะประกิอบไปด้�วยู่ปฏิ�กิ�ร�ยู่าหลายู่ๆ ปฏิ�กิ�ร�ยู่าบางปฏิ�กิ�ร�ยู่ากิ�จะให�พล�งงานออกิมาในร�ป reduced form ข้อง NADH และ ubiquinol

(QH2) ซ5�งกิ�จะได้�กิล�าวโด้ยู่ละเอ�ยู่ด้อ�กิต�อไป