ნახშირწყლების მეტაბოლიზმი. გლიკოლიზი. გლიკოგენოლიზი.

ნახშირწყლები ადამიანის ორგანიზმისათვის ენერგიის ერთ-ერთი მთავარი წყაროა. მათი ძირითადი ფუნქციაა უჯრედების ენერგიით უზრუნველყოფა, განსაკუთრებით იმ ორგანოებისა და ქსოვილებისთვის, რომლებიც მუდმივად საჭიროებენ ენერგიას — ტვინი, კუნთები, გული და ნერვული სისტემა. საკვებიდან მიღებული ნახშირწყლები მონელების შედეგად ძირითადად გლუკოზად გარდაიქმნება და სწორედ გლუკოზა წარმოადგენს უჯრედული მეტაბოლიზმის ერთ-ერთ მთავარ სუბსტრატს.

ორგანიზმში ნახშირწყლების ცვლა მოიცავს რამდენიმე ძირითად პროცესს: გლუკოზის გამოყენებას ენერგიის მისაღებად, მისი მარაგის სახით დაგროვებას და საჭიროების შემთხვევაში ამ მარაგის დაშლას.

გლუკოზის ჭარბი რაოდენობა თავდაპირველად ღვიძლსა და კუნთებში გლიკოგენის სახით გროვდება. თუმცა გლიკოგენის მარაგი შეზღუდულია. როდესაც ეს მარაგი საკმარისად ივსება და ორგანიზმი კვლავ იღებს ზედმეტ ნახშირწყლებს, მათი ნაწილი გარდაიქმნება ცხიმებად. ეს პროცესი ძირითადად მიმდინარეობს ღვიძლში და მიღებული ცხიმები შემდგომ ცხიმოვან ქსოვილში გროვდება. პრაქტიკაში ეს პროცესები სრულად ერთმანეთისგან გამიჯნული არ არის. ჩვეულებრივ, პირველ რიგში აქტიურად მიმდინარეობს გლიკოგენის მარაგების შევსება, განსაკუთრებით თუ ისინი შემცირებულია ფიზიკური დატვირთვის, შიმშილის ან ენერგიის ხარჯვის შემდეგ. თუმცა ნახშირწყლების ჭარბი და ხანგრძლივი მიღების პირობებში გლიკოგენის სინთეზი და ცხიმების წარმოქმნა შეიძლება ნაწილობრივ პარალელურადაც მიმდინარეობდეს.

გლიკოგენის დაშლის პროცესს გლიკოგენოლიზი ეწოდება. ამ პროცესის დროს გლიკოგენი ეტაპობრივად იშლება და წარმოიქმნება გლუკოზის ფოსფორილირებული ფორმები, რომლებიც შემდგომ ერთვება გლიკოლიზში. გლიკოგენოლიზი განსაკუთრებით აქტიურდება ენერგიის სწრაფი მოთხოვნის დროს — ფიზიკური დატვირთვისას, შიმშილის დროს ან სისხლში გლუკოზის დონის შემცირებისას. კუნთებში გლიკოგენის დაშლა აუცილებელია სწრაფი ენერგიის მისაღებად, ხოლო ღვიძლში გლიკოგენოლიზი ხელს უწყობს სისხლში გლუკოზის დონის შენარჩუნებას.

გლუკოზის დაშლის ძირითად პროცესს გლიკოლიზი ეწოდება. გლიკოლიზი წარმოადგენს მრავალსაფეხურიან ფერმენტულ პროცესს, რომლის დროსაც ერთი მოლეკულა გლუკოზა ეტაპობრივად გარდაიქმნება პირუვატად. ეს პროცესი მიმდინარეობს უჯრედის ციტოპლაზმაში და არ საჭიროებს მიტოქონდრიებს. გლიკოლიზი უნივერსალური პროცესია და გვხვდება როგორც ადამიანის, ისე სხვა ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებში.

გლიკოლიზს განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს ენერგიის სწრაფი წარმოქმნისათვის. მისი საშუალებით უჯრედი წარმოქმნის ატფ-ს (ATP), რომელიც წარმოადგენს უჯრედის ძირითად ენერგეტიკულ ნაერთს. გლიკოლიზის დროს ასევე წარმოიქმნება ნადH (NADH), რომელიც მონაწილეობს ჟანგვა-აღდგენით პროცესებში.

გლიკოლიზი შეიძლება მიმდინარეობდეს როგორც ჟანგბადის არსებობისას, ისე ჟანგბადის ნაკლებობის პირობებში. ჟანგბადის საკმარისი რაოდენობის დროს წარმოქმნილი პირუვატი მიტოქონდრიაში გადადის, სადაც მისი შემდგომი დაჟანგვა მიმდინარეობს. ასეთ პირობებში უჯრედი გაცილებით მეტ ენერგიას იღებს.

ჟანგბადის ნაკლებობისას ვითარდება ანაერობული გლიკოლიზი. ამ შემთხვევაში პირუვატი გარდაიქმნება ლაქტატად (რძემჟავად). ასეთი პროცესი განსაკუთრებით აქტიურია ინტენსიური ფიზიკური დატვირთვის დროს, როდესაც კუნთს ჟანგბადის მიწოდება დროებით აღარ ჰყოფნის. ანაერობული გლიკოლიზი ორგანიზმს საშუალებას აძლევს სწრაფად მიიღოს ენერგია, თუმცა მისი ეფექტურობა აერობულ პროცესებთან შედარებით ნაკლებია.

გლიკოლიზი რამდენიმე თანმიმდევრული რეაქციისაგან შედგება. პროცესის დასაწყისში ხდება გლუკოზის გააქტიურება — მას უერთდება ფოსფატური ჯგუფები და იხარჯება ატფ. ამ მონაკვეთს გლიკოლიზის მოსამზადებელი ეტაპი ეწოდება. შემდგომ ეტაპებზე მიმდინარეობს გლუკოზის მოლეკულის გახლეჩვა და ენერგიის გამოყოფა. საბოლოოდ წარმოიქმნება ატფ და პირუვატი.

გლიკოლიზის ზოგიერთი რეაქცია პრაქტიკულად შეუქცევადია და მნიშვნელოვან მარეგულირებელ ეტაპებს წარმოადგენს. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ჰექსოკინაზისა და ფოსფოფრუქტოკინაზის მონაწილეობით მიმდინარე რეაქციები. ფოსფოფრუქტოკინაზა ითვლება გლიკოლიზის ერთ-ერთ მთავარ მარეგულირებელ ფერმენტად, რადგან სწორედ იგი განსაზღვრავს პროცესის სიჩქარეს.

გლიკოლიზისა და გლიკოგენოლიზის პროცესები მჭიდროდ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. გლიკოგენის დაშლის შედეგად მიღებული პროდუქტები საბოლოოდ ერთვება გლიკოლიზში და გამოიყენება ენერგიის წარმოსაქმნელად. ამიტომ ორივე პროცესი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ფიზიკური აქტივობისა და სპორტული დატვირთვის დროს, როდესაც ორგანიზმს სწრაფად სჭირდება ენერგია.