الإعلان على البوابة

كم عدد ردود الفعل في دورة كريبس. دورة حمض الكربوكسيل (TCA). تجديد تجمع مستقلبات TCA من الأحماض الأمينية

لقد تحدثت عما يدور حوله كل شيء ، وما هي دورة كريبس وما هي المكانة التي تحتلها في عملية التمثيل الغذائي. الآن دعنا ننتقل إلى ردود الفعل الفعلية لهذه الدورة.

اسمحوا لي أن أحجز على الفور - بالنسبة لي شخصيًا ، كان حفظ ردود الفعل تمرينًا لا معنى له تمامًا حتى قمت بتحليل الأسئلة أعلاه. ولكن إذا كنت قد اكتشفت النظرية بالفعل ، أقترح الانتقال إلى الممارسة.

يمكنك أن ترى عدة طرق لكتابة دورة كريبس. في أغلب الأحيان ، هناك خيارات مثل هذا:

لكنها بدت لي الطريقة الأكثر ملاءمة لكتابة ردود الفعل من الكتاب المدرسي القديم الجيد عن الكيمياء الحيوية من مؤلفي تي تي بيريوزوف. وكوروفكينا ب.

أول رد فعل

مألوف لدينا بالفعل Acetyl-CoA و Oxaloacetate يتحدان ويتحولان إلى سترات ، أي إلى حمض الستريك.

رد الفعل الثاني

الآن نأخذ حامض الستريك ونحوله حمض الإيزليك... اسم آخر لهذه المادة هو isocitrate.

في الواقع ، يكون هذا التفاعل أكثر تعقيدًا إلى حد ما ، من خلال مرحلة وسيطة - تكوين حمض الأكونيت cis. لكنني قررت التبسيط حتى تتذكر بشكل أفضل. إذا لزم الأمر ، يمكنك إضافة الخطوة المفقودة هنا إذا كنت تتذكر الباقي.

في الأساس ، قامت المجموعتان الوظيفيتان بتبادل الأماكن.

رد الفعل الثالث

لذا ، لدينا حمض الأيزوسيك. الآن يحتاج إلى نزع الكربوكسيل (أي ، قرصة من COOH) ونزع الهيدروجين (أي ، قرصة H). المادة الناتجة هي أ- كيتوجلوتارات.

يعتبر هذا التفاعل رائعًا لأن مركب HADH 2 يتكون هنا. هذا يعني أن ناقل NAD يلتقط الهيدروجين لبدء السلسلة التنفسية.

تعجبني نسخة تفاعلات دورة كريبس في الكتاب المدرسي لبيريزوف وكوروفكين على وجه التحديد لأن الذرات والمجموعات الوظيفية التي تشارك في التفاعلات تكون مرئية بوضوح في آنٍ واحد.

رد الفعل الرابع

يعمل النيكوتين كالساعة مرة أخرى Amide Adenine Dinucleotide ، أي ، في الاعلى... يظهر هذا الحامل المجيد هنا ، كما في الخطوة الأخيرة ، لالتقاط الهيدروجين وحمله إلى السلسلة التنفسية.

بالمناسبة ، المادة الناتجة سكسينيل كولا ينبغي أن يخيفك. السكسينات هو اسم آخر لحمض السكسينيك ، مألوف لك منذ أيام الكيمياء العضوية الحيوية. Succinyl-Coa مركب من حمض السكسينيك مع أنزيم A. يمكننا القول أنه إستر لحمض السكسينيك.

رد الفعل الخامس

في الخطوة الأخيرة ، قلنا أن succinyl-CoA عبارة عن إستر لحمض السكسينيك. والآن نحصل على أنفسنا حمض السكسينيك، وهذا هو ، السكسينات ، من succinyl-CoA. نقطة مهمة للغاية: إنها في رد الفعل هذا الفسفرة الركيزة.

الفسفرة بشكل عام (يمكن أن تكون مؤكسدة وركيزة) هي إضافة مجموعة الفسفور PO 3 إلى HDF أو ATP من أجل الحصول على كامل GTF، أو ، على التوالي ، ATP. يختلف الركيزة في أن هذه المجموعة الفوسفورية بالذات تنفصل عن أي مادة تحتوي عليها. حسنًا ، ببساطة ، يتم نقله من SUBSTRATE إلى GDF أو ADF. هذا هو السبب في أنها تسمى "الفسفرة الركيزة".

مرة أخرى: في بداية عملية فسفرة الركيزة ، لدينا جزيء ثنائي الفوسفات - ثنائي فوسفات الغوانوزين أو ثنائي فوسفات الأدينوزين. تتكون الفسفرة من حقيقة أن الجزيء الذي يحتوي على بقايا حمض الفوسفوريك - HDF أو ADP "يكتمل" إلى جزيء به ثلاث بقايا من حمض الفوسفوريك للحصول على ثلاثي فوسفات الغوانوزين أو ثلاثي فوسفات الأدينوزين. تحدث هذه العملية أثناء تحويل succinyl-CoA إلى سكسينات (أي حمض السكسينيك).

في الرسم البياني ، يمكنك رؤية الحروف F (n). هذا يعني الفوسفات غير العضوي. يتم نقل الفوسفات غير العضوي من الركيزة إلى HDF ، بحيث تحتوي منتجات التفاعل على GTP جيدة وعالية الجودة. الآن دعونا نلقي نظرة على رد الفعل نفسه:

رد الفعل السادس

التحول القادم. هذه المرة ، سيتحول حمض السكسينيك الذي تلقيناه في المرحلة الأخيرة إلى فومارات، لاحظ الرابطة المزدوجة الجديدة.

يوضح الرسم التخطيطي بوضوح كيفية تفاعل التفاعل موضة عابرة: هذا الناقل الدؤوب للبروتونات والإلكترونات يلتقط الهيدروجين ويسحبه مباشرة إلى السلسلة التنفسية.

رد الفعل السابع

نحن بالفعل في امتداد المنزل. المرحلة قبل الأخيرة من دورة كريبس هي تحويل الفومارات إلى L-malate. L-malate هو اسم آخر حمض الماليك، مألوفة من مسار الكيمياء الحيوية العضوية.

إذا نظرت إلى التفاعل نفسه ، فسترى ، أولاً ، أنه يسير في كلا الاتجاهين ، وثانيًا ، جوهره هو الماء. أي أن الفومارات يربط جزيء الماء بنفسه ، مما ينتج عنه حمض L-malic.

رد الفعل الثامن

رد الفعل الأخير لدورة كريبس هو أكسدة حمض L-malic إلى oxaloacetate ، أي حمض أوكسالاسيتيك... كما يمكنك أن تتخيل ، فإن "oxaloacetate" و "oxaloacetic acid" هما مرادفان. ربما تتذكر أن حمض oxaloacetic هو أحد مكونات التفاعل الأول لدورة كريبس.

هنا نلاحظ خصوصية رد الفعل: تشكيل NADH 2، والتي ستنقل الإلكترونات إلى السلسلة التنفسية. لا تنسَ أيضًا التفاعلات 3،4 و 6 ، فهناك أيضًا ناقلات مشكلة للإلكترونات والبروتونات للسلسلة التنفسية.

كما ترون ، لقد أبرزت بشكل خاص ردود الفعل باللون الأحمر التي يتم خلالها تشكيل NADH و FADH2. هذه مواد مهمة جدًا لسلسلة الجهاز التنفسي. باللون الأخضر ، سلطت الضوء على التفاعل الذي يحدث فيه الفسفرة الركيزة ، ويتم الحصول على GTP.

كيف تتذكر كل هذا؟

في الحقيقة ، ليس بهذه الصعوبة. بعد قراءة مقالتي بالكامل ، بالإضافة إلى البرنامج التعليمي والمحاضرات ، ما عليك سوى التدرب على كتابة ردود الفعل هذه. أوصي بحفظ دورة كريبس في كتل من 4 ردود أفعال. اكتب ردود الفعل الأربعة هذه عدة مرات ، لكل منها اختيار ارتباط يناسب ذاكرتك.

على سبيل المثال ، تذكرت على الفور التفاعل الثاني بسهولة شديدة ، حيث يتكون حمض الإيزليك من حامض الستريك (أعتقد أن الجميع على دراية به منذ الطفولة).

يمكنك أيضًا استخدام مذكرات مثل: " حبة أناناس كاملة وقطعة سوفليه هي في الواقع غدائي اليوم، والذي يتوافق مع السلسلة - سترات ، رابطة الدول المستقلة-اكونيتات ، أيزوسيترات ، ألفا كيتوجلوتارات ، سكسينيل-كوا ، سكسينات ، فومارات ، مالات ، أوكسالو أسيتات. " هناك مجموعة متشابهة.

لكن ، بصراحة ، لم أحب هذه القصائد أبدًا. في رأيي ، من الأسهل تذكر تسلسل ردود الفعل نفسها. ساعدني تقسيم دورة كريبس إلى جزأين كثيرًا ، كل منهما تدربت على الكتابة عدة مرات في الساعة. كقاعدة عامة ، حدث هذا في أزواج مثل علم النفس أو أخلاقيات علم الأحياء. هذا ملائم للغاية - بدون تشتيت انتباهك عن المحاضرة ، يمكنك حرفياً قضاء دقيقة في كتابة ردود الفعل كما تتذكرها ، ثم التحقق منها مقابل الخيار الصحيح.

بالمناسبة ، في بعض الجامعات ، للاختبارات والامتحانات في الكيمياء الحيوية ، لا يحتاج المعلمون إلى معرفة ردود الفعل بأنفسهم. تحتاج فقط إلى معرفة ماهية دورة كريبس ، وأين تحدث ، وما هي ميزاتها ومعناها ، وبالطبع سلسلة التحولات نفسها. يمكن تسمية سلسلة فقط بدون صيغ ، باستخدام أسماء المواد فقط. هذا النهج منطقي ، في رأيي.

آمل أن يكون دليلي لدورة حمض الكربوكسيليك قد ساعدك. وأريد أن أذكركم أن هاتين المقالتين ليسا بديلاً كاملاً عن محاضراتك وكتبك المدرسية. لقد كتبتها فقط حتى تفهم تقريبًا ماهية دورة كريبس. إذا رأيت بعض الأخطاء فجأة في دليلي ، فيرجى الكتابة عنها في التعليقات. شكرا لاهتمامكم!

معلومات تاريخية موجزة

دورتنا المفضلة هي TCA ، أو دورة الأحماض ثلاثية الكربوكسيل - الحياة على الأرض وتحت الأرض وفي الأرض ... توقف ، ولكن بشكل عام هذه هي الآلية المدهشة - إنها عالمية ، إنها عن طريق الأكسدة من منتجات اضمحلال الكربوهيدرات والدهون والبروتينات في خلايا الكائنات الحية ، ونتيجة لذلك نحصل على الطاقة لأنشطة أجسامنا.

افتتح كريبس هانز هذه العملية ، وحصل من أجلها على جائزة نوبل!

ولد في 25 أغسطس - 1900 في مدينة هيلدسهايم بألمانيا. تلقى تعليمه الطبي في جامعة هامبورغ ، وتابع أبحاثه البيوكيميائية تحت إشراف أوتو واربورغ في برلين.

في عام 1930 ، اكتشف مع تلميذه عملية تحييد الأمونيا في الجسم ، والتي قام بها العديد من ممثلي العالم الحي ، بما في ذلك البشر. هذه الدورة هي دورة اليوريا ، والمعروفة أيضًا باسم دورة كريبس رقم 1.

عندما وصل هتلر إلى السلطة ، هاجر هانز إلى بريطانيا العظمى ، حيث واصل دراسة العلوم في جامعتي كامبريدج وشيفيلد. قام بتطوير بحث عالم الكيمياء الحيوية من المجر ، Albert Szent-Györgyi ، تلقى نظرة ثاقبة وقام بعمل أشهر دورة كريبس رقم 2 ، أو بعبارة أخرى ، "دورة Szent-Györgyi - Krebs" - 1937.

ترسل نتائج البحث لمجلة "نيتشر" التي ترفض نشر المقال. ثم يذهب النص إلى مجلة "Enzymologia" في هولندا. حصل كريبس على جائزة نوبل عام 1953 في علم وظائف الأعضاء أو الطب.

كان الاكتشاف مفاجئًا: في عام 1935 ، وجد Szent-Gyorgyi أن أحماض السكسينيك ، والأكسالوآسيتيك ، والفوماريك ، والماليك (جميع الأحماض الأربعة مكونات كيميائية طبيعية للخلايا الحيوانية) تعزز عملية الأكسدة في العضلات الصدرية للحمام. الذي تم سحقه.

وفيه تسير عمليات التمثيل الغذائي بأقصى سرعة.

اكتشف F. Knoop و K. Martius في عام 1937 أن حامض الستريك يتحول إلى حمض عزل من خلال منتج وسيط ، cis - aconitic acid. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحويل حمض isocitric إلى حمض a-ketoglutaric ، وذلك إلى حمض السكسينيك.

لاحظ كريبس تأثير الأحماض على امتصاص O2 بواسطة العضلة الصدرية للحمام وأظهر تأثيرًا منشطًا على أكسدة PVC وتكوين أسيتيل أنزيم أ. مشابه لحمض السكسينيك ويمكن أن يثبط تنافسيًا الإنزيمات التي تكون فيها الركيزة حمض السكسينيك ...

عندما أضاف كريبس حمض المالونيك إلى وسط التفاعل ، بدأ تراكم أحماض ألفا كيتوغلوتاريك والستريك والسكسينيك. وبالتالي ، فمن الواضح أن العمل المشترك لحمض الستريك أ-كيتوجلوتاريك يؤدي إلى تكوين حمض السكسينيك.

قام هانز بفحص أكثر من 20 مادة أخرى ، لكنها لم تؤثر على الأكسدة. بمقارنة البيانات التي تم الحصول عليها ، حصل كريبس على دورة. في البداية ، لم يستطع الباحث الجزم بأن العملية تبدأ بحمض الستريك أو حمض isocitric ، لذلك أطلق عليها "دورة حمض الكربوكسيليك".

نحن نعلم الآن أن الأول هو حمض الستريك ، لذا فإن دورة السترات أو دورة حمض الستريك صحيحة.

في حقيقيات النوى ، تحدث تفاعلات TCA في الميتوكوندريا ، بينما يتم احتواء جميع إنزيمات التحفيز ، باستثناء 1 ، في حالة حرة في مصفوفة الميتوكوندريا ، باستثناء مادة هيدروجيناز السكسينات ، المترجمة على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ويتم دمجها في الدهون طبقه ثنائيه. في بدائيات النوى ، تحدث تفاعلات الدورة في السيتوبلازم.

دعنا نتعرف على المشاركين في الدورة:

1) أسيتيل أنزيم أ:
- مجموعة الأسيتيل - مجموعة الأسيتيل
- الإنزيم المساعد أ - الإنزيم أ:

2) بايك - أوكسالواسيتات - حمض الأكساليك - الخليك:
كما لو أنها تتكون من جزأين: حمض الأكساليك والأسيتيك.

3-4) حامض الستريك والإيزوليك:

5) حمض أ كيتوجلوتاريك:

6) Succinyl-Coenzyme A:

7) حمض السكسينيك:

8) حمض الفوماريك:

9) حمض الماليك:

كيف تحدث ردود الفعل؟ بشكل عام ، تعودنا جميعًا على شكل الخاتم الذي يظهر في الصورة أدناه. حتى أدناه ، تتم جدولة كل شيء على مراحل:

1. تكثيف أنزيم أسيتيل أ وحمض الأوكساليك - حمض الستريك.

يبدأ تحويل أسيتيل أنزيم أ بالتكثيف بحمض الأوكساليك-أسيتيك ، مما يؤدي إلى تكوين حمض الستريك.

لا يتطلب التفاعل استهلاك ATP ، حيث يتم توفير الطاقة لهذه العملية نتيجة للتحلل المائي لرابطة thioether مع Acetyl-Coenzyme A ، وهي طاقة عالية:

2. يمر حامض الستريك عبر حامض الأكونيت إلى حمض الإنسيمونيك.

يحدث أيزومرة حامض الستريك إلى حامض الستريك الأيزو. يقوم إنزيم التحول - الأكونيتاز - أولاً بتجفيف حمض الستريك لتكوين حمض أكونيت ، ثم يجمع الماء مع الرابطة المزدوجة للمستقلب ، مكونًا حمض الأيزوسيتريك:

3. يتم تجفيف الايزوليمون لتكوين حمض كيتوجلوتاريك وثاني أكسيد الكربون.

يتأكسد حمض الأيزوليك بواسطة نازعة هيدروجين معين ، يكون الإنزيم المساعد منه هو NAD.

بالتزامن مع الأكسدة ، يحدث نزع الكربوكسيل من حمض isocitric. نتيجة للتحولات ، يتم تكوين حمض ألفا كيتوجلوتاريك.

4. حمض ألفا كيتوجلوتاريك مجفّف ➙ سوكسينيل أنزيم A و CO2.

المرحلة التالية هي نزع الكربوكسيل المؤكسد لحمض ألفا كيتوجلوتاريك.

يتم تحفيزه بواسطة مركب α-ketoglutarate dehydrogenase ، وهو مشابه في الآلية والهيكل والعمل لمركب البيروفات ديهيدروجينيز. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل succinyl-CoA.

5. Succinyl-coenzyme A ➙ حمض السكسينيك.

يتم تحلل مادة Succinyl-CoA لتحرير حمض السكسينيك ، ويتم تخزين الطاقة المنبعثة من خلال تكوين ثلاثي فوسفات الغوانوزين. هذه المرحلة هي الوحيدة في الدورة التي يتم فيها إطلاق الطاقة مباشرة.

6. حمض السكسينيك مجفّف ➙ فوماريك.

يتم تسريع عملية نزع الهيدروجين من حمض السكسينيك عن طريق نازعة هيدروجين السكسينات ، وهو أنزيمه المساعد هو FAD.

7. فوماريك رطب تفاحة.

حمض الفوماريك ، الذي يتكون أثناء نزع الهيدروجين من حمض السكسينيك ، يتم ترطيبه ويتكون حمض الماليك.

8. حمض الماليك مجفّف ➙ أوكساليك - خليك - الدورة مغلقة.

العملية النهائية هي نزع الهيدروجين من حمض الماليك ، الذي يتم تحفيزه بواسطة نازعة الهيدروجين مالات ؛

نتيجة هذه المرحلة هي المستقلب ، الذي تبدأ منه دورة الأحماض الكربوكسيلية - حمض الأكساليك الخليك.

في تفاعل واحد من الدورة التالية ، سيدخل m-la Acetyl-Coenzyme A آخر.

كيف تتذكر هذه الدورة؟ فقط!

1) تعبير مجازي جدا:
حبة أناناس كاملة وقطعة سوفليه هي في الواقع غدائي اليوم، والذي يتوافق مع سترات ، رابطة الدول المستقلة ، إيزوسيترات ، (ألفا) كيتوجلوتارات ، سكسينيل- CoA ، سكسينات ، فومارات ، مالات ، أوكسالو أسيتات.

2) قصيدة طويلة أخرى:

أكل الكراكي خلات ، واتضح أنه سترات ،
من خلال سيسكونيت ، سيكون متساوي الخلايا.
بإعطاء الماء أكثر ، فإنه يفقد ثاني أكسيد الكربون ،
Alfa-ketoglutarate سعيد للغاية لهذا.
الأكسدة قادمة - لقد سرق أكثر من الماء ،
TDF ، أنزيم A يزيل ثاني أكسيد الكربون.
وبالكاد ظهرت الطاقة في السكسينيل ،
في الحال ولدت ATP وبقيت السكسينات.
الآن وصل إلى FAD - يحتاج الماء ،
شرب الفومارات الماء وتحول إلى مالات.
ثم أتى لمالاتى ناد ، حصل على الماء ،
ظهرت لعبة SNOW PIKE واختبأت بهدوء.

3) القصيدة الأصلية أقصر:

بايك أسيتيل ليمونيل ،
لكن Narcissa KON كان خائفًا ،
هو فوق ISOLYMONO
ألفا - كيتو جلوتد.
نجحت مع COENZYME ،
يانتار فوماروفو ،
التفاح لفصل الشتاء ،
تحولت إلى PIKE مرة أخرى.

سُمي هذا المسار الأيضي على اسم المؤلف الذي اكتشفه ، جي كريبس ، الذي حصل (مع ف. ليبمان) على جائزة نوبل لهذا الاكتشاف في عام 1953. تلتقط دورة حامض الستريك معظم الطاقة المجانية من تكسير البروتينات والدهون والكربوهيدرات في الطعام. دورة كريبس هي المسار الأيضي المركزي.

يتم تضمين Acetyl-CoA نتيجة نزع الكربوكسيل المؤكسد من البيروفات في مصفوفة الميتوكوندريا في سلسلة تفاعلات الأكسدة المتسلسلة. هناك ثمانية ردود فعل من هذا القبيل.

التفاعل الأول - تكوين حامض الستريك... يتكون السيترات عن طريق تكثيف بقايا الأسيتيل من أسيتيل CoA مع أوكسالاسيتات (OA) باستخدام إنزيم سيترات سينثيز (بمشاركة الماء):

هذا التفاعل لا رجوع فيه عمليا ، لأنه يحلل رابطة ثيويثير الغنية بالطاقة أسيتيل ~ S-CoA.

التفاعل الثاني - تكوين حمض isocitric.يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم يحتوي على الحديد (Fe - non-heme) - aconitase. يستمر التفاعل خلال مرحلة التكوين رابطة الدول المستقلة- حمض اللاكونيت (حمض الستريك يخضع للجفاف حتى يتشكل رابطة الدول المستقلة- حمض كونيت ، والذي ، بربط جزيء ماء ، يتحول إلى حمض إيزاليك).

التفاعل الثالث - نزع الهيدروجين ونزع الكربوكسيل المباشر لحمض الأيزوسيتريك.يتم تحفيز التفاعل بواسطة إنزيم نازعة هيدروجين NAD + المعتمد. يتطلب الإنزيم وجود أيونات المنغنيز (أو المغنيسيوم). كونه بروتين خيفي بطبيعته ، يتطلب نازعة هيدروجين الأيزوسترات منشطًا محددًا - ADP.

التفاعل الرابع - نزع الكربوكسيل المؤكسد لحمض ألفا كيتوجلوتاريك.يتم تحفيز العملية بواسطة نازعة الهيدروجين ألفا كيتوجلوتارات - مركب إنزيم مشابه في هيكله وآلية عمله لمركب نازعة هيدروجين البيروفات. يحتوي على نفس الإنزيمات المساعدة: TPF و LA و FAD - الإنزيمات المساعدة الخاصة بالمجمع ؛ CoA-SH و NAD + هما أنزيمات مساعدة خارجية.

التفاعل الخامس - الفسفرة الركيزة.جوهر التفاعل هو نقل رابطة غنية بالطاقة من مادة succinyl-CoA (مركب عالي الطاقة) إلى HDF بمشاركة حمض الفوسفوريك - في هذه الحالة ، يتم تكوين GTP ، يدخل جزيءه في تفاعل إعادة الفسفرةمع ADP - يتكون ATP.

التفاعل السادس - نزع الهيدروجين من حمض السكسينيك عن طريق نازعة هيدروجين السكسينات.ينقل الإنزيم الهيدروجين مباشرة من الركيزة (سكسينات) إلى يوبيكوينون في غشاء الميتوكوندريا الداخلي. إنزيم نازعة هيدروجين السكسينات - مركب II من السلسلة التنفسية للميتوكوندريا. الإنزيم المساعد في هذا التفاعل هو FAD.

التفاعل السابع - تكوين حمض الماليك بواسطة إنزيم فوماز.فوماراس (فومارات هيدراتاز) هيدرات حمض فوماريك - يتكون حمض الماليك ، و إل-شكل ، لأن الإنزيم هو خاص بجسم الفراغ.


التفاعل الثامن هو تكوين أوكسالاسيتات.يتم تحفيز التفاعل نازعة هيدروجين مالات ، منها NAD + بمثابة أنزيم. يتم تضمين أوكسالات الأسيتات المتكونة تحت تأثير الإنزيم مرة أخرى في دورة كريبس وتتكرر العملية الدورية بأكملها.

التفاعلات الثلاثة الأخيرة قابلة للعكس ، ولكن منذ التقاط NADH H + بواسطة السلسلة التنفسية ، يتحول توازن التفاعل إلى اليمين ، أي نحو تكوين أوكسالاسيتات. كما ترون ، في دورة واحدة من الدورة ، يحدث "احتراق" جزيء أسيتيل CoA في عملية أكسدة كاملة. خلال الدورة ، تتشكل أشكال مخفضة من أنزيمات النيكوتيناميد والفلافين المساعدة ، والتي تتأكسد في السلسلة التنفسية للميتوكوندريا. وبالتالي ، ترتبط دورة كريبس ارتباطًا وثيقًا بعملية التنفس الخلوي.

تتنوع وظائف دورة حمض الكربوكسيليك:

· تكاملي - دورة كريبس هي المسار الأيضي المركزي الذي يوحد عمليات الاضمحلال وتكوين أهم مكونات الخلية.

· الابتنائية - تُستخدم ركائز الدورة لتخليق العديد من المركبات الأخرى: تُستخدم أوكسال أسيتات لتخليق الجلوكوز (استحداث السكر) وتخليق حمض الأسبارتيك ، أسيتيل- CoA - لتخليق الهيم ، ألفا كيتوجلوتارات - للتخليق من حمض الجلوتاميك ، أسيتيل CoA - لتخليق الأحماض الدهنية والكوليسترول وهرمونات الستيرويد وأجسام الأسيتون ، إلخ.

· الهدم - في هذه الدورة ، تكمل نواتج تحلل الجلوكوز والأحماض الدهنية والأحماض الأمينية الكيتونية رحلتها - يتم تحويلها جميعًا إلى أسيتيل CoA ؛ حمض الجلوتاميك - إلى حمض ألفا كيتوجلوتاريك ؛ الأسبارتيك - لأوكسالو أسيتات ، إلخ.

· في الواقع الطاقة - أحد تفاعلات الدورة (تحلل succinyl-CoA) هو تفاعل الفسفرة الركيزة. في سياق هذا التفاعل ، يتم تكوين جزيء GTP (يؤدي تفاعل الفسفرة إلى تكوين ATP).

· متبرع بالهيدروجين - بمشاركة ثلاثة نازعات هيدروجينية تعتمد على NAD + (أيزوسيترات ، ألفا كيتوجلوتارات ومالات ديهيدروجينيز) ونزعة هيدروجين السكسينات المعتمدة على FAD ، يتم تكوين 3 NADH و H + و 1 FADH 2. هذه الإنزيمات المساعدة هي مانحة للهيدروجين لسلسلة الجهاز التنفسي للميتوكوندريا ، وتستخدم طاقة نقل الهيدروجين لتخليق ATP.

· Anaplerotic - تعويض. يتم استخدام كميات كبيرة من ركائز دورة كريبس لتخليق المركبات المختلفة وترك الدورة. أحد التفاعلات التي تعوض هذه الخسائر هو التفاعل المحفز بواسطة كربوكسيلاز البيروفات.

يتم تحديد سرعة تفاعل دورة كريبس من خلال متطلبات الطاقة للخلية

يرتبط معدل تفاعلات دورة كريبس بكثافة عملية تنفس الأنسجة وما يرتبط بها من الفسفرة المؤكسدة - التحكم في الجهاز التنفسي. جميع المستقلبات التي تعكس إمدادًا كافيًا من الطاقة للخلية هي مثبطات دورة كريبس. تعتبر الزيادة في نسبة ATP / ADP مؤشرًا على إمداد الخلية بالطاقة الكافية وتقلل من نشاط الدورة. تشير الزيادة في نسبة NAD + / NADH ، FAD / FADH 2 إلى عجز في الطاقة وهي إشارة إلى تسريع عمليات الأكسدة في دورة كريبس.

يهدف الإجراء الرئيسي للمنظمين إلى نشاط ثلاثة إنزيمات رئيسية: سينسيز السترات ، ونزعة هيدروجين الأيزوسيترات ، ونزع الهيدروجين أ كيتوجلوتارات. مثبطات سينثاز الستريك الخيفي هي أحماض دهنية ATP. في بعض الخلايا ، تلعب السترات و NADH دور مثبطاتها. يتم تنشيط نازعة هيدروجين إيزوستراتي بواسطة ADP وتثبيطه بزيادة مستويات NADH + H +.

أرز. 5.15 دورة حمض الكربوكسيل (دورة كريبس)

هذا الأخير هو أيضًا مثبط لنزعة هيدروجين إنزيم أ كيتوجلوتارات ، والذي يتناقص نشاطه أيضًا مع زيادة مستوى السكسينيل- CoA.

يعتمد نشاط دورة كريبس إلى حد كبير على توافر الركائز. يمكن أن يتسبب "التسرب" المستمر للركائز من الدورة (على سبيل المثال ، في حالة التسمم بالأمونيا) في حدوث اضطرابات كبيرة في إمداد الخلايا بالطاقة.

يقدم مسار فوسفات البنتوز لأكسدة الجلوكوز تركيبات مختزلة في الخلية.

كما يوحي الاسم ، يتم تكوين فوسفات البنتوز ، الذي تشتد الحاجة إليه من قبل الخلية ، في هذا المسار. نظرًا لأن تكوين البنتوز يترافق مع أكسدة وإزالة أول ذرة كربون من الجلوكوز ، يُطلق على هذا المسار أيضًا أبوتوميك (ذروة- أعلى).

يمكن تقسيم مسار فوسفات البنتوز إلى جزأين: مؤكسد وغير مؤكسد. في الجزء المؤكسد ، الذي يتضمن ثلاثة تفاعلات ، يتم تكوين NADPH-H + وريبولوز-5-فوسفات. في الجزء غير المؤكسد ، يتم تحويل ريبولوز-5-فوسفات إلى سكريات أحادية مختلفة مع 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 و 8 ذرات كربون ؛ المنتجات النهائية هي الفركتوز 6-فوسفات و 3-PHA.

· جزء مؤكسد . أول رد فعل- نزع هيدروجين الجلوكوز - 6 - فوسفات بواسطة الجلوكوز - 6 - فوسفات ديهيدروجينيز مع تكوين حمض 6 - فوسفوجلوكونيك δ-lactone و NADPH؟ H + (NADP + - أنزيم الجلوكوز 6 فوسفات ديهيدروجينيز).

رد الفعل الثاني- التحلل المائي لـ 6-فوسفوجلوكونولاكتون بواسطة جلوكونولاكتون هيدرولاز. منتج التفاعل هو 6-فوسفوجلوكونات.

رد الفعل الثالث- نزع الهيدروجين ونزع الكربوكسيل من 6-فوسفوجلوكونولاكتون بواسطة إنزيم 6-فوسفوجلوكونات ديهيدروجينيز ، وهو أنزيم NADP +. أثناء التفاعل ، يتم تقليل الإنزيم المساعد ويتم شق الجلوكوز C-1 لتشكيل ريبولوز-5-فوسفات.

· جزء غير مؤكسد ... على عكس الأول ، المؤكسد ، فإن جميع تفاعلات هذا الجزء من مسار فوسفات البنتوز قابلة للعكس (الشكل 5.16)

الشكل 5.16. الجزء المؤكسد من مسار فوسفات البنتوز (متغير F)

يمكن إيزومرة ريبولوز-5-فوسفات (إنزيم - كيتوايزوميراز ) في ريبوز 5 فوسفات و epimerize (إنزيم - إبيميراز ) إلى زايلوز-5-فوسفات. يتبع ذلك نوعان من التفاعلات: transketolase و transaldolase.

ترانسكيتولازا(الإنزيم المساعد - بيروفوسفات الثيامين) ينشق عن جزء ثنائي الكربون وينقله إلى سكريات أخرى (انظر الرسم البياني). ترانسالدولاس ينقل شظايا الكربون الثلاثة.

التفاعل الأول هو ribose-5-phosphate و xylulose-5-phosphate. هذا هو تفاعل transketolase: يتم نقل جزء 2C من زيلولوز-5-فوسفات إلى ريبوز-5-فوسفات.

ثم يتفاعل المركبان الناتجان مع بعضهما البعض في تفاعل transaldolase ؛ علاوة على ذلك ، نتيجة لانتقال جزء 3C من Sedoheptulose-7-phosphate إلى 3-PHA ، يتم تكوين erythroso-4-phosphate و fructose-6-phosphate وهذا هو البديل F لمسار فوسفات البنتوز. إنها مميزة للأنسجة الدهنية.

ومع ذلك ، يمكن أن تأخذ التفاعلات مسارًا مختلفًا (الشكل 5.17) ، والذي يشار إليه باسم المتغير L. يحدث في الكبد والأعضاء الأخرى. في هذه الحالة ، يتم تكوين أوكتولوز -1،8-ثنائي فوسفات في تفاعل ترانسالدولاز.

الشكل 5.17. مسار فوسفات البنتوز (أبوتوميك) لاستقلاب الجلوكوز (أوكتولوز ، أو البديل L)

يمكن أن يدخل Erythroso-4-phosphate و fructose-6-phosphate في تفاعل transketolase ، مما يؤدي إلى تكوين الفركتوز 6-الفوسفات و 3-PHA.

يمكن تمثيل المعادلة العامة للأجزاء المؤكسدة وغير المؤكسدة لمسار فوسفات البنتوز على النحو التالي:

الجلوكوز -6-ف + 7 س 2 س + 12 نيد + 5 بنتوسو -5-ف + 6 كو 2 + 12 ندف؟ ح + + ف.

ثم يدخل أسيتيل- SCoA المتكون في تفاعل نازعة الهيدروجين PVC دورة حمض الكربوكسيل(CTC ، دورة حامض الستريك ، دورة كريبس). بالإضافة إلى البيروفات ، فإن أحماض كيتو من هدم الأحماض الأمينيةأو أي مواد أخرى.

دورة حمض الكربوكسيل

تعمل الدورة مصفوفة الميتوكوندرياويمثل أكسدةالجزيئات أسيتيل- SCoAفي ثمانية ردود فعل متتالية.

يرتبط التفاعل الأول أسيتيلو أوكسالو أسيتات(حمض oxaloacetic) لتشكيل سترات(حامض الستريك) ، ثم يتشابه حامض الستريك إلى متساوي السيتراتواثنين من تفاعلات نزع الهيدروجين مع التطور المصاحب لثاني أكسيد الكربون وتقليل NAD.

في التفاعل الخامس ، يتكون GTP ، وهذا هو التفاعل الفسفرة الركيزة... علاوة على ذلك ، يحدث نزع الهيدروجين المعتمد على FAD بالتتابع سكسينات(حمض السكسينيك) ، ترطيب فوماريكحمضي مالات(حمض الماليك) ، ثم نزع الهيدروجين المعتمد على NAD مع التكوين أوكسالو أسيتات.

نتيجة لذلك ، بعد ثمانية ردود فعل من الدورة تكرارايتشكل أوكسالو أسيتات .

تشكل ردود الفعل الثلاثة الأخيرة ما يسمى ب الدافع البيوكيميائي(نزع الهيدروجين المعتمد على FAD ، الهدرجة ونزع الهيدروجين المعتمد على NAD ، يتم استخدامه لإدخال مجموعة كيتو في بنية سكسينات. هذا الشكل موجود أيضًا في التفاعلات β- أكسدة الأحماض الدهنية... بترتيب عكسي (الاسترداد ، ديالماء والانتعاش) لوحظ هذا الحافز في التفاعلات تخليق الأحماض الدهنية.

وظائف DTC

1. الطاقة

  • توليد ذرات الهيدروجينللعمل السلسلة التنفسية، وهي ثلاثة جزيئات NADH وجزيء FADH2 واحد ،
  • تخليق جزيء واحد GTF(ما يعادل ATP).

2. الابتنائية. في لجنة مكافحة الإرهاب تتشكل

ردود الفعل الابتنائية من TCA

تنظيم دورة حمض الكربوكسيل

تفارغية

الإنزيمات التي تحفز التفاعلات الأولى والثالثة والرابعة من CTX حساسة تفارغيةالمستقلبات:

تنظيم توافر أوكسالو أسيتات

الرئيسيةو الرئيسيمنظم TCA هو oxaloacetate ، أو بالأحرى توافره. يشتمل وجود oxaloacetate على acetyl-SCoA في TCA ويبدأ العملية.

عادة يحتوي القفص الرصيدبين تكوين الأسيتيل- SCoA (من الجلوكوز والأحماض الدهنية أو الأحماض الأمينية) وكمية أوكسالو أسيتات. مصدر oxaloacetate هو

1)حمض البيروفيكتتكون من الجلوكوز أو الألانين ،

تخليق أوكسالو أسيتات من البيروفات

تنظيم نشاط الانزيم بيروفات كربوكسيلازنفذت بالمشاركة أسيتيل- SCoA... هو خيفي المنشطإنزيم ، وبدونه يكون بيروفات كربوكسيلاز غير نشط عمليًا. عندما يتراكم acetyl-SCoA ، يبدأ الإنزيم في العمل ويتكون أوكسالو أسيتات ، ولكن ، بالطبع ، فقط في وجود البيروفات.

2) الحصول من حمض الأسبارتيكنتيجة ل نقلأو من دورة AMP-IMP ،

3) استلام من أحماض الفاكهةالدورة نفسها (العنبر ، α-ketoglutaric ، التفاح ، الليمون) ، التي تشكلت أثناء تقويض الأحماض الأمينية أو في عمليات أخرى. أغلبية أحماض أمينيةخلال عملية الهدم ، يمكنهم التحول إلى مستقلبات من TCA ، والتي تنتقل بعد ذلك إلى oxaloacetate ، والتي تحافظ أيضًا على نشاط الدورة.

تجديد تجمع مستقلبات TCA من الأحماض الأمينية

ردود الفعل لتجديد الدورة مع المستقلبات الجديدة (oxaloacetate ، سترات ، α-ketoglutarate ، وما إلى ذلك) تسمى anaplerotic.

دور oxaloacetate في التمثيل الغذائي

مثال على دور مهم أوكسالو أسيتاتبمثابة التنشيط تخليق أجسام الكيتونو الحماض الكيتونيبلازما الدم في غير كافكمية أوكسالو أسيتات في الكبد... لوحظت هذه الحالة مع عدم تعويض مرض السكري المعتمد على الأنسولين (داء السكري من النوع 1) والصيام. مع هذه الاضطرابات في الكبد ، يتم تنشيط العملية استحداث السكر، بمعنى آخر. تكوين الجلوكوز من oxaloacetate ومستقلبات أخرى ، مما يؤدي إلى انخفاض في كمية oxaloacetate. يؤدي التنشيط المتزامن لأكسدة الأحماض الدهنية وتراكم الأسيتيل- SCoA إلى بدء مسار احتياطي لاستخدام مجموعة الأسيتيل - تخليق أجسام الكيتون... في نفس الوقت يحدث تحمض الدم في الجسم ( الحماض الكيتوني) مع صورة سريرية مميزة: الضعف ، والصداع ، والنعاس ، وانخفاض قوة العضلات ، ودرجة حرارة الجسم وضغط الدم.

التغييرات في معدل تفاعلات TCA وأسباب تراكم الأجسام الكيتونية في ظل ظروف معينة

الطريقة الموصوفة للتنظيم بمشاركة oxaloacetate هي توضيح لتركيبة جميلة " يتم حرق الدهون في نار الكربوهيدراتوهذا يعني أن "لهب احتراق" الجلوكوز يؤدي إلى ظهور البيروفات ، ويتحول البيروفات ليس فقط إلى acetyl-SCoA ، ولكن أيضًا إلى أوكسالو أسيتات.يضمن وجود oxaloacetate تضمين مجموعة الأسيتيل المتكونة من أحماض دهنيةفي شكل acetyl-SCoA ، في أول تفاعل CTK.

في حالة "احتراق" الأحماض الدهنية على نطاق واسع ، والذي يتم ملاحظته في العضلات أثناء عمل بدنيوفي الكبد مجاعة، سيعتمد معدل تلقي الأسيتيل- SCoA في تفاعل CTA بشكل مباشر على كمية أوكسالو أسيتات (أو الجلوكوز المؤكسد).

إذا كانت كمية أوكسالو أسيتات في الكيس الكبديغير كافٍ (لا يوجد جلوكوز أو لا يتأكسد إلى البيروفات) ، ثم يتم إنفاق مجموعة الأسيتيل على التوليف أجسام خلونية... يحدث هذا عندما الصيام المطولو داء السكري من النوع 1.