معلومة

6.3: تحلل السكر - علم الأحياء

6.3: تحلل السكر - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تحلل السكر ، الذي يعني حرفيًا "تكسير السكر" ، هو عملية تقويضية يتم فيها أكسدة ستة أنواع من السكريات (السداسيات) وتقسيمها إلى جزيئات بيروفات. ويطلق على المسار الابتنائي المقابل الذي يتم من خلاله تصنيع الجلوكوز استحداث السكر. ليست عمليات أكسدة / اختزال رئيسية بحد ذاتها ، حيث تتضمن خطوة واحدة في كل خطوة فقدان / اكتساب الإلكترونات ، ولكن ناتج تحلل السكر ، البيروفات ، يمكن أن يتأكسد تمامًا إلى ثاني أكسيد الكربون. في الواقع ، بدون إنتاج البيروفات من الجلوكوز في تحلل السكر ، لا يتوفر مصدر رئيسي للطاقة للخلية. على النقيض من ذلك ، يمكن أن يصنع الجلوكوز اختزالًا من مواد بسيطة جدًا ، مثل البيروفات وأسيتيل CoA / غليوكسيلات (على الأقل في النباتات). لهذه الأسباب ، نقوم بتضمين هذه المسارات باللون الأحمر / جمع الثور.

الجلوكوز هو أكثر أنواع الهكسوز وفرة في الطبيعة وهو الشخص الذي يربطه الناس عادة بتحلل السكر ، ولكن الفركتوز (على شكل فركتوز 6 فوسفات) يتم استقلابه في الخلية ويمكن بسهولة تحويل الجالاكتوز إلى جلوكوز من أجل الهدم في المسار. حسنا. المنتجات الأيضية النهائية للمسار هي جزيئين من ATP وجزيئين من NADH وجزيئين من البيروفات ، والتي بدورها يمكن أن تتأكسد أكثر في دورة حمض الستريك.

الوسطاء

الجلوكوز والفركتوز هما "قمع" السكر التي تعمل كنقاط دخول إلى مسار التحلل. يجب تحويل السكريات الأخرى إلى أي من هذه الأشكال ليتم استقلابها مباشرة. تحتوي بعض المسارات ، بما في ذلك دورة Calvin ومسار Pentose Phosphate Pathway (PPP ، انظر أدناه) على مواد وسيطة مشتركة مع تحلل السكر ، لذلك بهذا المعنى ، يمكن استقلاب أي سكر خلوي تقريبًا هنا. تشمل الوسائط الوسيطة لتحلل السكر الشائعة في المسارات الأخرى الجلوكوز 6-فوسفات (PPP ، استقلاب الجليكوجين) ، F6P (PPP) ، G3P (كالفين ، PPP) ، DHAP (PPP ، استقلاب الجلسرين ، كالفين) ، 3PG (كالفين ، PPP) ، PEP (استقلاب النبات C4 ، كالفين) ، والبيروفات (التخمير ، نشأة أسيتيل CoA ، استقلاب الأحماض الأمينية).

تفاعلات

يبدأ مسار تحلل السكر بمدخلين من الطاقة. أولاً ، يحصل الجلوكوز على فوسفات من ATP لصنع الجلوكوز 6 فوسفات (G6P) وبعد ذلك يحصل الفركتوز 6 فوسفات (F6P) على فوسفات آخر من ATP لصنع الفركتوز -1،6-ثنائي الفوسفات (F1،6BP). مع تحضير المضخة على هذا النحو ، يستمر المسار أولاً في تقسيم F1،6BP إلى وسيطين من 3 كربون. في وقت لاحق تحدث خطوة الأكسدة الوحيدة في المسار بأكمله. في هذا التفاعل ، يتأكسد glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) ويضاف الفوسفات ، مكونًا 1.3-bisphosphoglycerate (1،3 BPG).

تؤدي إضافة الفوسفات أحيانًا إلى إخفاء الأكسدة التي حدثت. كان G3P ألدهيد. 1.3 BGP هو حمض أسترة إلى فوسفات. يتنافر الفوسفاتان الموجودان في جزيء 1،3BPG الصغير بعضهما البعض ويمنحان الجزيء طاقة عالية. يستخدم هذه الطاقة في فسفرة ADP لصنع ATP.


نظرًا لوجود 1.3 BPGs يتم إنتاجهما لكل جلوكوز ، فإن اثنين من ATP ينتجان تجديد اثنين من ATPs المستخدمين لبدء الدورة.

يُعرف تخليق ATP مباشرة من تفاعل استقلابي باسم الفسفرة على مستوى الركيزة ، على الرغم من أنه ليس مصدرًا مهمًا لـ ATP. يحتوي تحلل السكر على تفاعلين يحدث خلاله الفسفرة على مستوى الركيزة.

يؤدي نقل الفوسفات من 1.3BPG إلى ATP إلى إنشاء 3-فوسفوجليسيرات (3-PG). يحدث تحويل 3-PG إلى 2-PG بواسطة آلية مهمة. وسيط في التفاعل (محفزًا بواسطة طفرات الفوسفوجلي سيورات) هو 2،3 BPG. يتم إطلاق هذا الوسيط ، المستقر ، بتردد منخفض بواسطة الإنزيم بدلاً من تحويله إلى 2-PG. 2،3BPG مهم لأنه يرتبط بالهيموجلوبين ويحفز إطلاق الأكسجين. وبالتالي ، فإن الخلايا التي تقوم باستقلاب الجلوكوز تطلق بسرعة أكثر من 2،3 BPG ، ونتيجة لذلك ، تحفز إطلاق المزيد من الأكسجين ، مما يدعم احتياجاتها.

يتم تحويل 2-PG إلى phosphoenolpyruvate (PEP) عن طريق إزالة الماء ، مما يؤدي إلى إنتاج وسيط عالي الطاقة. يعتبر تحويل PEP إلى البيروفات هو الفسفرة الثانية على مستوى الركيزة لتحلل السكر ، مما ينتج عنه ATP. توجد طاقة كافية تقريبًا في PEP لتحفيز إنتاج ATP ثانٍ ، لكنها لا تُستخدم. وبالتالي ، تُفقد الطاقة على شكل حرارة. إذا كنت تتساءل عن سبب ارتفاع درجة حرارتك عند ممارسة الرياضة ، فإن رد الفعل الذي يحول PEP إلى البيروفات هو السبب الرئيسي.

الانزيمات / التحكم

يعد التحكم في تحلل السكر أمرًا غير معتاد بالنسبة لمسار التمثيل الغذائي ، حيث يحدث هذا التنظيم في ثلاث نقاط إنزيمية:

[ underbrace { ce {الجلوكوز <=> G6P}} _ { text {hexokinase}} ]

[ underbrace { ce {F6P <=> F1،6BP}} _ { text {phosphofructokinase (PFK)}} ]

و

[ underbrace { ce {PEP <=> pyruvate}} _ { text {pyruvate kinase}}. ]

يتم تنظيم تحلل السكر بطريقة تبادلية مقارنة بمسارها الابتنائي المقابل ، استحداث السكر. يحدث التنظيم المتبادل عندما يكون للجزيء نفسه أو العلاج (الفسفرة ، على سبيل المثال) تأثيرات معاكسة على المسارات التقويضية والابتنائية. التنظيم التبادلي مهم عندما تحدث مسارات تقويضية وابتنائية في نفس الموقع الخلوي.

على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك تنظيم PFK. يتم تنشيطه بواسطة عدة جزيئات أهمها الفركتوز -2،6- ثنائي فوسفات (F2،6BP). هذا الجزيء له تأثير مثبط على إنزيم استحداث السكر المقابل ، الفركتوز -1،6-بيسفوسفاتاز (F1،6BPase).

قد تتساءل لماذا يتم تنظيم بيروفات كيناز ، آخر إنزيم في المسار. الجواب بسيط. يحفز بيروفات كيناز أكثر تفاعلات تحلل السكر ثراءً وحيوية. يُفضل التفاعل بشدة في الاتجاه الأمامي بحيث يجب على الخلايا القيام "بخطوتين" حوله في الاتجاه العكسي عند صنع الجلوكوز. بعبارة أخرى ، يتطلب الأمر إنزيمين ، وتفاعلين ، واثنين من ثلاثي الفوسفات للانتقال من البيروفات إلى PEP في عملية استحداث السكر. عندما تحتاج الخلايا إلى إنتاج الجلوكوز ، لا يمكن فصلها عن طريق جعل PEP الذي صنعته في تكوين الجلوكوز يتم تحويله مباشرة إلى البيروفات بواسطة بيروفات كيناز. ونتيجة لذلك ، يتم تثبيط بيروفات كيناز أثناء تكوين الجلوكوز ، خشية حدوث "دورة غير مجدية".

آلية تحكم أخرى مثيرة للاهتمام تسمى التنشيط المغذي تتضمن بيروفات كيناز. يتم تنشيط بيروفات كيناز عن طريق F1،6BP. هذا الجزيء هو نتاج تفاعل PFK وركيزة لتفاعل الألدولاز. وتجدر الإشارة إلى أن تفاعل الألدولاز غير موات بقوة (مرتفع + ( دلتا ) G ° ') ، مما يسمح لـ F1،6BP بالتراكم. عندما يحدث هذا ، فإن بعض F1،6BP الزائد ينشط بيروفات كيناز ، والذي يبدأ تحويل PEP إلى بيروفات. الانخفاض الناتج في مستويات PEP له تأثير "سحب" على التفاعلات التي تسبق بيروفات كيناز ، ونتيجة لذلك ، تنخفض تركيزات G3P و DHAP ، مما يساعد على تحريك تفاعل الألدولاز إلى الأمام.

استقلاب البيروفات

كما لوحظ ، يمكن أكسدة البيروفات المنتج في تحلل السكر إلى أسيتيل CoA ، والذي يتأكسد في حد ذاته في دورة حمض الستريك إلى ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك ، ليس هذا هو المصير الأيضي الوحيد للبيروفات.


البيروفات هي نقطة "بداية" لتكوين السكر ، حيث يتم تحويلها إلى أوكسالو أسيتات في الميتوكوندريون في الخطوة الأولى. يمكن أيضًا تقليل البيروفات في الحيوانات إلى اللاكتات عندما يكون الأكسجين محدودًا. هذا التفاعل ، الذي يتطلب إنتاج NADH ( text {NAD} ^ + ) وهو أمر بالغ الأهمية لتوليد الجزيء الأخير للحفاظ على تفاعل نازعة الهيدروجين glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase في حالة عدم وجود أكسجين.


الأكسجين ضروري لتشغيل نظام نقل الإلكترون وهذا بدوره ما يؤكسد NADH إلى ( text {NAD} ^ + ). في حالة عدم وجود الأكسجين ، من الضروري إيجاد وسيلة بديلة لصنع ( text {NAD} ^ + ) وإلا سيتوقف تحلل السكر. تحتوي البكتيريا والخميرة على NADH التي تتطلب تفاعلات تتجدد ( text {NAD} ^ + ) أثناء إنتاج الإيثانول من البيروفات في ظل الظروف اللاهوائية ، بدلاً من حمض اللاكتيك. وبالتالي ، فإن تخمير البيروفات ضروري للحفاظ على عمل تحلل السكر عندما يكون الأكسجين محدودًا. ولهذه الأسباب أيضًا ، فإن تخمير البيرة (باستخدام الخميرة) ينطوي على استنفاد الأكسجين والعضلات التي تحتوي على نسبة منخفضة من الأكسجين تنتج حمض اللاكتيك (الحيوانات).


البيروفات هي طليعة الألانين التي يمكن تصنيعها بسهولة عن طريق نقل النيتروجين من مانح أمين ، مثل حمض الجلوتاميك. يمكن أيضًا تحويل البيروفات إلى أوكسالو أسيتات عن طريق الكربوكسيل في عملية استحداث السكر (انظر الشكل 6.3.8).

تشمل الإنزيمات المشاركة في استقلاب البيروفات بيروفات ديهيدروجينيز (يجعل أسيتيل CoA) ، ونزعة هيدروجين اللاكتات (يصنع اللاكتات) ، وترانساميناسات (صنع ألانين) ، و
كربوكسيلاز البيروفات (يجعل أوكسالو أسيتات).


شاهد الفيديو: شرح حالة الرنين بمادة العضويه نظري مرحله ثالثه كيمياء (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Westbroc

    ليس منطقيا

  2. Muktilar

    أنا أعتبر، أنك لست على حق. اكتب لي في رئيس الوزراء ، وسوف نتواصل.

  3. Kile

    عبوره رائعة

  4. Windham

    ها ، بارد!

  5. Ashaad

    لا مشكلة!

  6. Kawaii

    أشارك رأيك تمامًا. فكرة جيدة ، أنا أتفق معك.

  7. Flann

    أعتقد أنك ترتكب خطأ. دعونا نناقش.

  8. Gale

    نأسف لأنهم يتدخلون ... لكنهم قريبون جدًا من الموضوع. جاهز للمساعدة.



اكتب رسالة