تبلیغات در پورتال

چند واکنش در چرخه کربس وجود دارد. چرخه اسید تری کربوکسیلیک (TCA). پر کردن مخزن متابولیت های TCA از اسیدهای آمینه

من در مورد چیستی آن صحبت کردم، چرخه کربس برای چیست و چه جایگاهی در متابولیسم دارد. حالا بیایید به واکنش های واقعی این چرخه بپردازیم.

اجازه دهید فوراً رزرو کنم - شخصاً برای من حفظ کردن واکنش ها یک تمرین کاملاً بی معنی بود تا اینکه سؤالات بالا را تجزیه و تحلیل کردم. اما اگر قبلاً نظریه را فهمیده اید، پیشنهاد می کنم به سمت عمل بروید.

شما می توانید راه های زیادی برای نوشتن چرخه کربس ببینید. اغلب، گزینه هایی مانند این وجود دارد:

اما به نظر من راحت ترین راه برای نوشتن واکنش ها از کتاب درسی خوب قدیمی بیوشیمی از نویسندگان T.T.Beryozov است. و Korovkina B.V.

اولین واکنش

از قبل برای ما آشنا استیل کوآ و اگزالواستات ترکیب شده و به سیترات تبدیل می شوند، یعنی به اسید سیتریک.

واکنش دوم

حالا اسید سیتریک را می گیریم و می چرخانیم اسید ایزولیک... نام دیگر این ماده ایزوسیترات است.

در واقع، این واکنش تا حدودی پیچیده تر است، از طریق یک مرحله میانی - تشکیل اسید سیس-اکونیتیک. اما تصمیم گرفتم ساده کنم تا بهتر یادت بیاد. در صورت لزوم، اگر بقیه موارد را به خاطر دارید، می توانید مرحله از دست رفته را اینجا اضافه کنید.

اساساً، دو گروه عملکردی فقط جای خود را عوض کردند.

واکنش سوم

بنابراین، ما اسید ایزوسیک دریافت کردیم. اکنون باید دکربوکسیله شود (یعنی COOH را با فشار خارج کنید) و هیدروژنه (یعنی H را قطع کنید). ماده به دست آمده است a-ketoglutarate.

این واکنش از این جهت قابل توجه است که کمپلکس HADH 2 در اینجا تشکیل می شود. این بدان معنی است که ناقل NAD هیدروژن را برای شروع زنجیره تنفسی می گیرد.

من نسخه واکنش های چرخه کربس را در کتاب درسی برزوف و کوروفکین دوست دارم دقیقاً به این دلیل که اتم ها و گروه های عاملی که در واکنش ها شرکت می کنند به وضوح قابل مشاهده هستند.

واکنش چهارم

نیکوتین دوباره مانند ساعت کار می کند آمید آدنین دی نوکلئوتید، یعنی در بالا... این حامل باشکوه در اینجا ظاهر می شود، مانند آخرین مرحله، برای گرفتن هیدروژن و حمل آن به زنجیره تنفسی.

به هر حال، ماده به دست آمده است سوکسینیل-CoAنباید شما را بترساند سوکسینات نام دیگری برای اسید سوکسینیک است که از زمان شیمی بیورگانیک برای شما آشنا بود. سوکسینیل کوآ ترکیبی از اسید سوکسینیک با کوآنزیم A است. می توان گفت که استر سوکسینیک اسید است.

واکنش پنجم

در مرحله آخر گفتیم که سوکسینیل کوآ یک استر سوکسینیک اسید است. و حالا خودمان را می گیریم سوکسینیک اسید، یعنی سوکسینات از سوکسینیل-CoA. یک نکته بسیار مهم: در این واکنش است که فسفوریلاسیون سوبسترا.

فسفوریلاسیون به طور کلی (می تواند اکسیداتیو و سوبسترا باشد) افزودن گروه فسفر PO 3 به HDF یا ATP برای به دست آوردن یک ماده کامل است. GTF، یا به ترتیب ATP. تفاوت این بستر در این است که این گروه فسفر از هر ماده ای که حاوی آن است جدا می شود. خوب، به بیان ساده، از SUBSTRATE به GDF یا ADF منتقل می شود. به همین دلیل است که به آن "فسفوریلاسیون سوبسترا" می گویند.

بار دیگر: در ابتدای فسفوریلاسیون سوبسترا، یک مولکول دی فسفات داریم - گوانوزین دی فسفات یا آدنوزین دی فسفات. فسفوریلاسیون شامل این واقعیت است که یک مولکول با دو باقیمانده اسید فسفریک - HDF یا ADP به یک مولکول با سه باقی مانده اسید فسفریک "تکمیل" می شود تا گوانوزین TRIPphosphate یا آدنوزین TRIPhosphate به دست آید. این فرآیند در طی تبدیل سوکسینیل کوآ به سوکسینات (یعنی اسید سوکسینیک) رخ می دهد.

در نمودار، می توانید حروف F (n) را ببینید. این به معنی فسفات معدنی است. فسفات غیر آلی از بستر به HDF منتقل می شود، به طوری که محصولات واکنش حاوی GTP خوب و با عیار بالا هستند. حالا بیایید به خود واکنش نگاهی بیندازیم:

واکنش ششم

تحول بعدی این بار سوکسینیک اسیدی که در مرحله آخر دریافت کردیم تبدیل می شود فومارات، به پیوند دوگانه جدید توجه کنید.

نمودار به وضوح نشان می دهد که چگونه واکنش درگیر است مد زودگذر: این حامل خستگی ناپذیر پروتون و الکترون هیدروژن را می گیرد و مستقیماً به زنجیره تنفسی می کشد.

واکنش هفتم

ما در حال حاضر در خانه هستیم. مرحله ماقبل آخر چرخه کربس تبدیل فومارات به ال-مالات است. L-malate نام دیگر است L-مالیک اسید، آشنا از درس شیمی بیورگانیک.

اگر به خود واکنش نگاه کنید، می بینید که اولاً هر دو طرف است و ثانیاً جوهر آن هیدراتاسیون است. یعنی فومارات به سادگی یک مولکول آب را به خود متصل می کند و در نتیجه L-مالیک اسید ایجاد می شود.

واکنش هشتم

آخرین واکنش چرخه کربس اکسیداسیون L-مالیک اسید به اگزالواستات است، یعنی به اسید اگزالواستیک... همانطور که می توانید تصور کنید، "oxaloacetate" و "oxaloacetic acid" مترادف یکدیگر هستند. احتمالاً به خاطر دارید که اسید اگزالواستیک جزء اولین واکنش چرخه کربس است.

در اینجا به ویژگی های واکنش اشاره می کنیم: تشکیل NADH 2، که الکترون ها را به زنجیره تنفسی منتقل می کند. همچنین واکنش های 3،4 و 6 را فراموش نکنید، همچنین حامل های الکترون و پروتون برای زنجیره تنفسی تشکیل شده است.

همانطور که می بینید، من به طور خاص واکنش هایی را که در طی آن NADH و FADH2 تشکیل می شوند، با رنگ قرمز برجسته کردم. اینها مواد بسیار مهمی برای زنجیره تنفسی هستند. با رنگ سبز، من واکنشی را که در آن فسفوریلاسیون سوبسترا رخ می دهد و GTP به دست می آید، برجسته کردم.

چگونه همه اینها را به خاطر می آورید؟

در واقع آنقدرها هم سخت نیست. پس از خواندن کامل دو مقاله من و همچنین آموزش و سخنرانی های شما، فقط باید نوشتن این واکنش ها را تمرین کنید. من توصیه می کنم چرخه کربس را در بلوک های 4 واکنشی به خاطر بسپارید. این 4 واکنش را چندین بار بنویسید و برای هر کدام یک ارتباط مناسب با حافظه خود انتخاب کنید.

به عنوان مثال، من بلافاصله واکنش دوم را خیلی راحت به یاد آوردم که در آن اسید ایزولیک از اسید سیتریک تشکیل می شود (فکر می کنم همه از کودکی با آن آشنا هستند).

همچنین می توانید از یادداشت هایی مانند: یک آناناس کامل و یک تکه سوفله در واقع ناهار امروز من است، که مربوط به سری - سیترات است، سیسآکونیتات، ایزوسیترات، آلفا کتوگلوتارات، سوکسینیل کوآ، سوکسینات، فومارات، مالات، اگزالواستات. یک سری موارد مشابه وجود دارد.

اما، راستش را بخواهید، تقریباً هیچ وقت این شعرها را دوست نداشتم. به نظر من، به خاطر سپردن خود توالی واکنش ها آسان تر است. تقسیم چرخه کربس به دو قسمت کمک زیادی به من کرد که هر کدام را چندین بار در ساعت تمرین نوشتن می کردم. به عنوان یک قاعده، این به صورت جفتی مانند روانشناسی یا اخلاق زیستی اتفاق می افتد. این بسیار راحت است - بدون اینکه حواس شما از سخنرانی پرت شود، می توانید به معنای واقعی کلمه یک دقیقه وقت بگذارید و واکنش ها را همانطور که آنها را به خاطر می آورید بنویسید و سپس آنها را در مقابل گزینه صحیح بررسی کنید.

ضمناً در برخی از دانشگاه ها برای آزمون ها و امتحانات بیوشیمی، معلمان نیازی به آگاهی از واکنش ها ندارند. شما فقط باید بدانید که چرخه کربس چیست، کجا رخ می دهد، ویژگی ها و معنای آن چیست، و البته خود زنجیره دگرگونی ها. فقط یک زنجیره را می توان بدون فرمول نامگذاری کرد و فقط از نام مواد استفاده کرد. به نظر من این رویکرد منطقی است.

امیدوارم راهنمای من در مورد چرخه اسید تری کربوکسیلیک به شما کمک کرده باشد. و من می خواهم به شما یادآوری کنم که این دو مقاله جایگزین کاملی برای سخنرانی ها و کتاب های درسی شما نیستند. من آنها را فقط برای این نوشتم که تقریباً بفهمید چرخه کربس چیست. اگر به طور ناگهانی اشتباهی در کتابچه راهنمای من مشاهده کردید، لطفاً در مورد آن در نظرات بنویسید. با تشکر از توجه شما!

اطلاعات مختصر تاریخی

چرخه مورد علاقه ما TCA یا چرخه اسیدهای تری کربوکسیلیک است - زندگی روی زمین و زیر زمین و در زمین ... توقف کنید، اما به طور کلی این مکانیسم شگفت انگیز است - جهانی است، از طریق اکسیداسیون است. از محصولات پوسیدگی کربوهیدرات ها، چربی ها، پروتئین ها در سلول های موجودات زنده، در نتیجه ما برای فعالیت های بدن خود انرژی دریافت می کنیم.

این پروسه توسط کربس هانس پروپر گشوده شد که برای آن جایزه نوبل دریافت کرد!

او در 25 اوت 1900 در شهر هیلدسهایم آلمان به دنیا آمد. او تحصیلات پزشکی خود را در دانشگاه هامبورگ گذراند و تحقیقات بیوشیمیایی را زیر نظر اتو واربورگ در برلین ادامه داد.

در سال 1930 به همراه دانش آموز خود فرآیند خنثی سازی آمونیاک را در بدن کشف کرد که بسیاری از نمایندگان دنیای زنده از جمله انسان ها داشتند. این چرخه چرخه اوره است که به عنوان چرخه کربس # 1 نیز شناخته می شود.

وقتی هیتلر به قدرت رسید، هانس به بریتانیا مهاجرت کرد و در آنجا به تحصیل علم در دانشگاه های کمبریج و شفیلد ادامه داد. با توسعه تحقیقات یک بیوشیمیدان مجارستانی، آلبرت اسنت-گیورگی، او بینش دریافت کرد و مشهورترین چرخه کربس را شماره 2 یا به عبارت دیگر "چرخه Szent-Györgyi - Krebs" - 1937 ساخت.

نتایج تحقیق به مجله "Nature" ارسال می شود که از انتشار مقاله خودداری می کند. سپس متن به مجله "Enzymologia" در هلند می رود. کربس در سال 1953 جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کرد.

این کشف شگفت‌انگیز بود: در سال 1935 Szent-Gyorgyi دریافت که اسیدهای سوکسینیک، اگزالواستیک، فوماریک و مالیک (هر 4 اسید اجزای شیمیایی طبیعی سلول‌های حیوانی هستند) فرآیند اکسیداسیون را در عضله سینه‌ای کبوتر افزایش می‌دهند. که له شده است.

در آن است که فرآیندهای متابولیک با بیشترین سرعت پیش می روند.

F. Knoop و K. Martius در سال 1937 دریافتند که اسید سیتریک از طریق یک محصول میانی، cis - aconitic acid به اسید ایزولیک تبدیل می شود. علاوه بر این، ایزوسیتریک اسید می تواند به اسید a-ketoglutaric و آن به اسید سوکسینیک تبدیل شود.

کربس متوجه تأثیر اسیدها بر جذب O2 توسط عضله سینه ای کبوتر شد و اثر فعال کننده ای را بر اکسیداسیون PVC و تشکیل استیل کوآنزیم A نشان داد. علاوه بر این، فرآیندهای عضله توسط مالونیک اسید مهار شد. شبیه اسید سوکسینیک است و می تواند به طور رقابتی آنزیم هایی را که سوبسترای آنها اسید سوکسینیک است، مهار کند.

هنگامی که کربس اسید مالونیک را به محیط واکنش اضافه کرد، تجمع اسیدهای آلفا-کتوگلوتاریک، سیتریک و سوکسینیک آغاز شد. بنابراین، واضح است که عمل مشترک a-ketoglutaric، اسید سیتریک منجر به تشکیل اسید سوکسینیک می شود.

هانس بیش از 20 ماده دیگر را بررسی کرد، اما آنها بر اکسیداسیون تأثیری نداشتند. با مقایسه داده های به دست آمده، کربس یک چرخه به دست آورد. در همان ابتدا، محقق نمی توانست با اطمینان بگوید که این فرآیند با اسید سیتریک یا ایزوسیتریک شروع می شود، بنابراین آن را «چرخه اسید تری کربوکسیلیک» نامید.

اکنون می دانیم که اولین مورد اسید سیتریک است، بنابراین چرخه سیترات یا چرخه اسید سیتریک صحیح است.

در یوکاریوت ها، واکنش های TCA در میتوکندری رخ می دهد، در حالی که تمام آنزیم های کاتالیزور، به جز 1، در حالت آزاد در ماتریکس میتوکندری قرار دارند، به استثنای سوکسینات دهیدروژناز، که در غشای داخلی میتوکندری قرار دارد و در داخل غشای میتوکندری گنجانده شده است. دولایه لیپیدی در پروکاریوت ها، واکنش های چرخه ای در سیتوپلاسم انجام می شود.

بیایید شرکت کنندگان در چرخه را بشناسیم:

1) استیل کوآنزیم A:
- گروه استیل - گروه استیل
- کوآنزیم A - کوآنزیم A:

2) PIKE - Oxaloacetate - Oxalic-Acetic acid:
گویی از دو قسمت تشکیل شده است: اگزالیک و اسید استیک.

3-4) اسید سیتریک و ایزولیک:

5) اسید a-ketoglutaric:

6) سوکسینیل کوآنزیم A:

7) اسید سوکسینیک:

8) اسید فوماریک:

9) اسید مالیک:

واکنش ها چگونه صورت می گیرد؟ در کل همه ما به ظاهر انگشتر که در تصویر زیر نشان داده شده است عادت داریم. حتی در زیر، همه چیز در مراحل برنامه ریزی شده است:

1. تراکم استیل کوآنزیم A و اسید اگزالیک استیک ➙ اسید سیتریک.

تبدیل استیل-کوآنزیم A با تراکم با اسید اگزالیک-استیک شروع می شود و در نتیجه اسید سیتریک تشکیل می شود.

این واکنش نیازی به مصرف ATP ندارد، زیرا انرژی برای این فرآیند در نتیجه هیدرولیز پیوند تیو اتر با استیل-کوآنزیم A، که پرانرژی است، تامین می‌شود:

2. اسید سیتریک از سیس-اکونیتیک اسید به اسید ایزولیمونیک می گذرد.

ایزومریزاسیون اسید سیتریک به اسید ایزو سیتریک اتفاق می افتد. آنزیم تبدیل - آکونیتاز - ابتدا اسید سیتریک را خشک می کند و اسید سیس-اکونیتیک را تشکیل می دهد، سپس آب را با پیوند دوگانه متابولیت ترکیب می کند و اسید ایزوسیتریک را تشکیل می دهد:

3. ایزولیمون آبگیری می شود و اسید a-ketoglutaric و CO2 تشکیل می شود.

اسید ایزولیک توسط یک دهیدروژناز خاص که کوآنزیم آن NAD است اکسید می شود.

همزمان با اکسیداسیون، دکربوکسیلاسیون اسید ایزوسیتریک رخ می دهد. در نتیجه تبدیل ها، اسید α-کتوگلوتاریک تشکیل می شود.

4. اسید آلفا کتوگلوتاریک کم آب می شود ➙ سوکسینیل کوآنزیم A و CO2.

مرحله بعدی دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو α-کتوگلوتاریک اسید است.

توسط کمپلکس α-کتوگلوتارات دهیدروژناز کاتالیز می شود که از نظر مکانیسم، ساختار و عملکرد مشابه کمپلکس پیروات دهیدروژناز است. در نتیجه سوکسینیل-CoA تشکیل می شود.

5. سوکسینیل کوآنزیم A ➙ سوکسینیک اسید.

سوکسینیل کوآ به اسید سوکسینیک آزاد هیدرولیز می شود و انرژی آزاد شده از طریق تشکیل گوانوزین تری فسفات ذخیره می شود. این مرحله تنها مرحله ای در چرخه است که در آن انرژی به طور مستقیم آزاد می شود.

6. اسید سوکسینیک کم آب است ➙ فوماریک.

هیدروژن زدایی اسید سوکسینیک توسط سوکسینات دهیدروژناز تسریع می شود، کوآنزیم آن FAD است.

7. فوماریک هیدراته است ➙ سیب.

اسید فوماریک که در جریان هیدروژن زدایی اسید سوکسینیک تشکیل می شود، هیدراته شده و اسید مالیک تشکیل می شود.

8. اسید مالیک کم آب می شود ➙ اگزالیک-استیک - چرخه بسته است.

فرآیند نهایی هیدروژن زدایی با اسید مالیک است که توسط مالات دهیدروژناز کاتالیز می شود.

نتیجه این مرحله متابولیت است که از آن چرخه اسیدهای تری کربوکسیلیک شروع می شود - اسید اگزالیک استیک.

در 1 واکنش چرخه بعدی، m-la استیل کوآنزیم A دیگر وارد می شود.

این چرخه را چگونه به یاد می آورید؟ فقط!

1) یک عبارت بسیار تصویری:
یک آناناس کامل و یک تکه سوفله در واقع ناهار امروز من استکه مربوط به سیترات، سیس آکنیتات، ایزوسیترات، (آلفا) کتوگلوتارات، سوکسینیل کوآ، سوکسینات، فومارات، مالات، اگزالواستات است.

2) شعر بلند دیگری:

پیک استات خورد، معلوم شد سیترات است،
از طریق سیسکونیت، ایزوسیترات خواهد بود.
با دادن آب، CO2 را از دست می دهد،
Alfa-ketoglutarate از این بابت بسیار خوشحال است.
اکسیداسیون در راه است - OVER آب را دزدیده است،
TDF، کوآنزیم A CO2 را از بین می برد.
و انرژی به سختی در سوکسینیل ظاهر شد،
بلافاصله ATP متولد شد و سوکسینات باقی ماند.
اکنون او به FAD رسیده است - او به آب نیاز دارد،
فومارات آب نوشید و به مالات تبدیل شد.
سپس به مالات NAD رسید، آب به دست آورد.
SNOW PIKE ظاهر شد و بی سر و صدا پنهان شد.

3) شعر اصلی کوتاه تر است:

پایک استیل لیمونیل،
اما نارسیسا کن می ترسید،
او بالاتر از او ISOLYMONO است
ALPHA - KETO GLOOTED.
ساکسین شده با کوآنزیم،
یانتار فومارووو،
سیب برای زمستان،
دوباره به PIKE تبدیل شد.

این مسیر متابولیک به نام نویسنده ای که آن را کشف کرد، G. Krebs، که (به همراه F. Lipman) جایزه نوبل را برای این کشف در سال 1953 دریافت کرد، نامگذاری شده است. چرخه اسید سیتریک بیشتر انرژی آزاد ناشی از تجزیه پروتئین ها، چربی ها و کربوهیدرات های موجود در غذا را جذب می کند. چرخه کربس مسیر متابولیک مرکزی است.

استیل کوآ که در نتیجه دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو پیرووات در ماتریکس میتوکندری ایجاد می شود، در زنجیره واکنش های متوالی اکسیداسیون قرار می گیرد. هشت واکنش از این دست وجود دارد.

واکنش اول - تشکیل اسید سیتریک... سیترات از تراکم باقی مانده استیل استیل کوآ با اگزالاستات (OA) با استفاده از آنزیم سیترات سنتاز (با مشارکت آب) تشکیل می شود:

این واکنش عملاً برگشت ناپذیر است، زیرا پیوند تیو اتر غنی از انرژی استیل ~ S-CoA را تجزیه می کند.

واکنش دوم - تشکیل اسید ایزوسیتریک.این واکنش توسط یک آنزیم حاوی آهن (Fe - غیر هم) - آکونیتاز کاتالیز می شود. واکنش در مرحله شکل گیری پیش می رود سیساسید اکونیتیک (اسید سیتریک دچار کم آبی می شود تا تشکیل شود سیساکونیتیک اسید که با چسباندن مولکول آب به اسید ایزولیک تبدیل می شود.

واکنش سوم - هیدروژن زدایی و دکربوکسیلاسیون مستقیم اسید ایزوسیتریک.واکنش توسط آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز وابسته به NAD + کاتالیز می شود. آنزیم به حضور یون های منگنز (یا منیزیم) نیاز دارد. ایزوسیترات دهیدروژناز به عنوان یک پروتئین آلوستریک به یک فعال کننده خاص - ADP نیاز دارد.

واکنش چهارم - دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو α-کتوگلوتاریک اسید.این فرآیند توسط α-ketoglutarate دهیدروژناز کاتالیز می شود - یک کمپلکس آنزیمی که از نظر ساختار و مکانیسم اثر مشابه کمپلکس پیروات دهیدروژناز است. این شامل همان کوآنزیم ها است: TPF، LA و FAD - کوآنزیم های خود مجموعه. CoA-SH و NAD + کوآنزیم های خارجی هستند.

واکنش پنجم - فسفوریلاسیون سوبسترا.ماهیت واکنش انتقال یک پیوند غنی از انرژی از سوکسینیل-CoA (یک ترکیب پر انرژی) به HDF با مشارکت اسید فسفریک است - در این حالت GTP تشکیل می شود که مولکول آن وارد واکنش می شود. فسفوریلاسیونبا ADP - ATP تشکیل می شود.

واکنش ششم - هیدروژن زدایی اسید سوکسینیک توسط سوکسینات دهیدروژناز.این آنزیم مستقیماً هیدروژن را از سوبسترا (سوکسینات) به یوبی کینون غشای داخلی میتوکندری منتقل می کند. سوکسینات دهیدروژناز - مجموعه II زنجیره تنفسی میتوکندری. کوآنزیم در این واکنش FAD است.

واکنش هفتم - تشکیل اسید مالیک توسط آنزیم فوماز.فوماراز (فومارات هیدراتاز) اسید فوماریک را هیدراته می کند - اسید مالیک تشکیل می شود و آن L- شکل، زیرا آنزیم استریو اختصاصی است.


هشتمین واکنش تشکیل اگزالاستات است.واکنش کاتالیز می شود مالات دهیدروژناز ، که NAD + به عنوان کوآنزیم عمل می کند. اگزالاستات تشکیل شده در اثر آنزیم دوباره وارد چرخه کربس می شود و کل فرآیند حلقوی تکرار می شود.

سه واکنش آخر برگشت پذیر هستند، اما از آنجایی که NADH?H + توسط زنجیره تنفسی گرفته می شود، تعادل واکنش به سمت راست تغییر می کند، یعنی. به سمت تشکیل اگزالاستات. همانطور که می بینید، در یک چرخش چرخه، اکسیداسیون کامل، "احتراق" مولکول استیل کوآ رخ می دهد. در طول چرخه، اشکال کاهش یافته کوآنزیم های نیکوتین آمید و فلاوین تشکیل می شود که در زنجیره تنفسی میتوکندری اکسید می شوند. بنابراین، چرخه کربس ارتباط نزدیکی با فرآیند تنفس سلولی دارد.

عملکرد چرخه اسید تری کربوکسیلیک متنوع است:

· یکپارچه - چرخه کربس مسیر متابولیک مرکزی است که فرآیندهای پوسیدگی و سنتز مهمترین اجزای سلول را متحد می کند.

· آنابولیک - بسترهای چرخه برای سنتز بسیاری از ترکیبات دیگر استفاده می شود: اگزالاستات برای سنتز گلوکز (گلوکونئوژنز) و سنتز اسید آسپارتیک، استیل-CoA - برای سنتز هم، α-کتوگلوتارات - برای سنتز استفاده می شود. اسید گلوتامیک، استیل کوآ - برای سنتز اسیدهای چرب، کلسترول، هورمون های استروئیدی، اجسام استون و غیره.

· کاتابولیک - در این چرخه، محصولات تجزیه گلوکز، اسیدهای چرب، اسیدهای آمینه کتوژنیک سفر خود را کامل می کنند - همه آنها به استیل-CoA تبدیل می شوند. اسید گلوتامیک - به اسید α-ketoglutaric. آسپارتیک - به اگزالواستات و غیره.

· در واقع انرژی - یکی از واکنش های چرخه (تجزیه سوکسینیل کوآ) واکنش فسفوریلاسیون سوبسترا است. در جریان این واکنش، یک مولکول GTP تشکیل می شود (واکنش فسفوریلاسیون منجر به تشکیل ATP می شود).

· اهدا کننده هیدروژن - با مشارکت سه دهیدروژناز وابسته به NAD + (ایسوسیترات، α-کتوگلوتارات و مالات دهیدروژنازها) و سوکسینات دهیدروژناز وابسته به FAD، 3 NADH?H + و 1 FADH 2 تشکیل می شود. این کوآنزیم های کاهش یافته اهداکننده هیدروژن برای زنجیره تنفسی میتوکندری هستند، انرژی انتقال هیدروژن برای سنتز ATP استفاده می شود.

· آناپلروتیک - پر کردن مقادیر قابل توجهی از بسترهای چرخه کربس برای سنتز ترکیبات مختلف استفاده می شود و از چرخه خارج می شود. یکی از واکنش هایی که این تلفات را جبران می کند، واکنشی است که توسط پیروات کربوکسیلاز کاتالیز می شود.

سرعت واکنش چرخه کربس توسط انرژی مورد نیاز سلول تعیین می شود

سرعت واکنش های چرخه کربس با شدت فرآیند تنفس بافتی و فسفوریلاسیون اکسیداتیو مرتبط - کنترل تنفسی مرتبط است. تمام متابولیت هایی که انرژی کافی را به سلول منعکس می کنند، بازدارنده چرخه کربس هستند. افزایش نسبت ATP / ADP نشانگر تامین انرژی کافی برای سلول است و فعالیت چرخه را کاهش می دهد. افزایش نسبت NAD + / NADH، FAD / FADH 2 نشان دهنده کمبود انرژی است و سیگنالی از شتاب فرآیندهای اکسیداسیون در چرخه کربس است.

هدف اصلی تنظیم کننده ها فعالیت سه آنزیم کلیدی است: سیترات سنتاز، ایزوسیترات دهیدروژناز و a-ketoglutarate دهیدروژناز. مهارکننده های آلوستریک سیترات سنتاز ATP، اسیدهای چرب هستند. در برخی سلول ها سیترات و NADH نقش مهارکننده های آن را ایفا می کنند. ایزوسیترات دهیدروژناز به صورت آلوستریک توسط ADP فعال می شود و با افزایش سطوح NADH + H + مهار می شود.

برنج. 5.15. چرخه اسید تری کربوکسیلیک (چرخه کربس)

دومی همچنین یک مهار کننده a-ketoglutarate دهیدروژناز است که فعالیت آن نیز با افزایش سطح سوکسینیل-CoA کاهش می یابد.

فعالیت چرخه کربس تا حد زیادی به در دسترس بودن بسترها بستگی دارد. "نشت" مداوم بسترها از چرخه (به عنوان مثال، در صورت مسمومیت با آمونیاک) می تواند باعث اختلالات قابل توجهی در تامین انرژی سلول ها شود.

مسیر پنتوز فسفات اکسیداسیون گلوکز به سنتزهای احیا کننده در سلول خدمت می کند.

همانطور که از نام آن پیداست، پنتوز فسفات ها، که بسیار مورد نیاز سلول هستند، در این مسیر تشکیل می شوند. از آنجایی که تشکیل پنتوز با اکسیداسیون و حذف اولین اتم کربن گلوکز همراه است، این مسیر نیز نامیده می شود. آپاتومیک (راس- بالا).

مسیر پنتوز فسفات را می توان به دو بخش اکسیداتیو و غیر اکسیداتیو تقسیم کرد. در قسمت اکسیداتیو که شامل سه واکنش است، NADPH-H + و ریبولوز-5- فسفات تشکیل می شود. در بخش غیر اکسیداتیو، ریبولوز-5-فسفات به مونوساکاریدهای مختلف با 3، 4، 5، 6، 7 و 8 اتم کربن تبدیل می شود. محصولات نهایی فروکتوز-6-فسفات و 3-PHA هستند.

· قسمت اکسید کننده . اولین واکنشهیدروژن زدایی گلوکز-6-فسفات توسط گلوکز-6-فسفات دهیدروژناز با تشکیل اسید 6-فسفوگلوکونیک δ-لاکتون و NADPH?H + (NADP + - کوآنزیم گلوکز-6-فسفات دهیدروژناز).

واکنش دوم- هیدرولیز 6-فسفوگلوکونولاکتون توسط گلوکونولاکتون هیدرولاز. محصول واکنش 6-فسفوگلوکونات است.

واکنش سوم- هیدروژن زدایی و دکربوکسیلاسیون 6-فسفوگلوکونولاکتون توسط آنزیم 6-فسفوگلوکونات دهیدروژناز که کوآنزیم آن NADP + است. در طی واکنش، کوآنزیم کاهش می یابد و گلوکز C-1 برای تشکیل ریبولوز-5-فسفات شکافته می شود.

· بخش غیر اکسیداتیو ... برخلاف اولی، اکسیداتیو، تمام واکنش های این قسمت از مسیر پنتوز فسفات برگشت پذیر هستند (شکل 5.16).

شکل 5.16. قسمت اکسیداتیو مسیر پنتوز فسفات (نوع F)

ریبولوز-5-فسفات می تواند ایزومریزه شود (آنزیم - کتوایزومراز ) به ریبوز-5-فسفات تبدیل شده و اپیمریزاسیون (آنزیم - اپی مراز ) به زایلولوز-5-فسفات. این دو نوع واکنش به دنبال دارد: ترانسکتولاز و ترانس آلدولاز.

ترانسکتولازا(کوآنزیم - تیامین پیروفسفات) یک قطعه دو کربنه را جدا می کند و آن را به قندهای دیگر منتقل می کند (نمودار را ببینید). ترانس آلدولاز قطعات سه کربنه را منتقل می کند.

اولین واکنش ریبوز-5-فسفات و زایلولوز-5-فسفات است. این یک واکنش ترانسکتولاز است: قطعه 2C از زایلولوز-5-فسفات به ریبوز-5-فسفات منتقل می شود.

سپس دو ترکیب حاصل با یکدیگر در یک واکنش ترانس آلدولاز واکنش می دهند. علاوه بر این، در نتیجه انتقال قطعه 3C از سدوهپتولوز-7-فسفات به 3-PHA، اریتروزو-4-فسفات و فروکتوز-6-فسفات تشکیل می شود که این نوع F مسیر پنتوز فسفات است. مشخصه بافت چربی است.

با این حال، واکنش ها می توانند مسیر متفاوتی را طی کنند (شکل 5.17)، که به آن L-Variant گفته می شود. در کبد و سایر اندام ها اتفاق می افتد. در این مورد، اکتولوز-1،8-دی فسفات در واکنش ترانس آلدولاز تشکیل می شود.

شکل 5.17. مسیر متابولیسم گلوکز پنتوز فسفات (آپوتومی) (اکتولوز یا L-Variant)

اریتروزو-4-فسفات و فروکتوز-6-فسفات می توانند وارد واکنش ترانس کتولاز شده و منجر به تشکیل فروکتوز-6-فسفات و 3-PHA شود.

معادله کلی قسمت های اکسیداتیو و غیر اکسیداتیو مسیر پنتوز فسفات را می توان به صورت زیر نشان داد:

Glucose-6-F + 7H 2 O + 12NADP + 5 Pentoso-5-F + 6CO 2 + 12 NADPH H + + Fn.

استیل-SCoA تشکیل شده در واکنش PVC- دهیدروژناز سپس وارد می شود چرخه اسید تری کربوکسیلیک(CTC، چرخه اسید سیتریک، چرخه کربس). علاوه بر پیرووات، کتو اسیدها از کاتابولیسم اسید آمینهیا هر ماده دیگری

چرخه اسید تری کربوکسیلیک

چرخه اجرا می شود ماتریکس میتوکندریو نمایندگی می کند اکسیداسیونمولکول ها استیل-SCoAدر هشت واکنش متوالی

اولین واکنش متصل می شود استیلو اگزالواستات(اسید اگزالواستیک) تشکیل شود سیترات(اسید سیتریک)، سپس اسید سیتریک به ایزومریزه می شود ایزوسیتراتو دو واکنش هیدروژن زدایی با تکامل همزمان CO 2 و کاهش NAD.

در واکنش پنجم، GTP تشکیل می شود، این واکنش است فسفوریلاسیون سوبسترا... علاوه بر این، هیدروژن زدایی وابسته به FAD به صورت متوالی اتفاق می افتد سوکسیناسیون(اسید سوکسینیک)، هیدراتاسیون فوماریکاسید بالا مالات(اسید مالیک)، سپس هیدروژن زدایی وابسته به NAD با تشکیل اگزالواستات.

در نتیجه، پس از هشت واکنش چرخه از نواگزالواستات تشکیل می شود .

سه واکنش آخر به اصطلاح را تشکیل می دهند انگیزه بیوشیمیایی(هیدروژناسیون وابسته به FAD، هیدراتاسیون و هیدروژن زدایی وابسته به NAD، برای وارد کردن یک گروه کتو به ساختار سوکسینات استفاده می شود. این موتیف در واکنش ها نیز وجود دارد. بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب... به ترتیب معکوس (بازیابی، deهیدراتاسیون و بازیابی) این موتیف در واکنش ها مشاهده می شود سنتز اسیدهای چرب.

عملکردهای DTC

1. انرژی

  • نسل اتم های هیدروژنبرای کار زنجیره تنفسییعنی سه مولکول NADH و یک مولکول FADH2،
  • سنتز یک مولکول GTF(معادل ATP).

2. آنابولیک. در CTC تشکیل می شوند

واکنش های آنابولیک TCA

تنظیم چرخه اسید تری کربوکسیلیک

تنظیم آلوستریک

آنزیم هایی که واکنش های 1، 3 و 4 CTX را کاتالیز می کنند، به تنظیم آلوستریکمتابولیت ها:

تنظیم در دسترس بودن اگزالواستات

اصلیو اصلیتنظیم کننده TCA اگزالواستات یا به عبارتی در دسترس بودن آن است. حضور اگزالواستات استیل-SCoA را در TCA درگیر می کند و فرآیند را آغاز می کند.

معمولا قفس شامل تعادلبین تشکیل استیل-SCoA (از گلوکز، اسیدهای چرب یا اسیدهای آمینه) و مقدار اگزالواستات. منبع اگزالواستات است

1)اسید پیروویکاز گلوکز یا آلانین تشکیل شده است،

سنتز اگزالواستات از پیرووات

تنظیم فعالیت آنزیم پیرووات کربوکسیلازبا مشارکت انجام شد استیل-SCoA... او آلوستریک است فعال کنندهآنزیم، و بدون آن، پیروات کربوکسیلاز عملا غیر فعال است. هنگامی که استیل-SCoA تجمع می یابد، آنزیم شروع به کار می کند و اگزالواستات تشکیل می شود، اما، البته، فقط در حضور پیرووات.

2) گرفتن از آسپارتیک اسددر نتیجه ترانس آمیناسیونیا از چرخه AMP-IMP،

3) رسید از اسیدهای میوهخود چرخه (کهربا، α-کتوگلوتاریک، سیب، لیمو)، در طی کاتابولیسم اسیدهای آمینه یا در فرآیندهای دیگر شکل می گیرد. اکثریت آمینو اسیددر طول کاتابولیسم خود، آنها قادر به تبدیل به متابولیت های TCA هستند، که سپس به اگزالواستات می روند، که همچنین فعالیت چرخه را حفظ می کند.

پر کردن مخزن متابولیت های TCA از اسیدهای آمینه

واکنش های پر کردن چرخه با متابولیت های جدید (اگزالواستات، سیترات، α-کتوگلوتارات و غیره) نامیده می شود. آناپلروتیک.

نقش اگزالواستات در متابولیسم

نمونه ای از نقش مهم اگزالواستاتبه عنوان فعال سازی عمل می کند سنتز اجسام کتونو کتواسیدوزپلاسمای خون در ناکافیمقدار اگزالواستات در کبد... این وضعیت با جبران دیابت ملیتوس وابسته به انسولین (دیابت نوع 1) و ناشتا مشاهده می شود. با این اختلالات در کبد، این فرآیند فعال می شود گلوکونئوژنز، یعنی تشکیل گلوکز از اگزالواستات و سایر متابولیت ها که منجر به کاهش مقدار اگزالواستات می شود. فعال شدن همزمان اکسیداسیون اسیدهای چرب و تجمع استیل-SCoA باعث ایجاد یک مسیر ذخیره برای استفاده از گروه استیل می شود - سنتز اجسام کتون... در همان زمان، اسیدی شدن خون در بدن ایجاد می شود ( کتواسیدوز) با تصویر بالینی مشخص: ضعف، سردرد، خواب آلودگی، کاهش تون عضلانی، دمای بدن و فشار خون.

تغییرات در سرعت واکنش های TCA و دلایل تجمع اجسام کتون در شرایط خاص

روش تنظیم توصیف شده با مشارکت اگزالواستات، تصویری از یک فرمول زیبا است. چربی ها در آتش کربوهیدرات ها می سوزندبه این معنی است که "شعله احتراق" گلوکز منجر به ظهور پیروات می شود و پیرووات نه تنها به استیل-SCoA، بلکه به استیل-SCoA نیز تبدیل می شود. اگزالواستاتوجود اگزالواستات گنجاندن یک گروه استیل تشکیل شده از آن را تضمین می کند اسیدهای چرببه شکل استیل-SCoA، در اولین واکنش CTK.

در مورد "احتراق" اسیدهای چرب در مقیاس بزرگ، که در ماهیچه ها در طول مشاهده می شود کار فیزیکیو در کبد با گرسنگی، سرعت دریافت استیل-SCoA در واکنش CTA مستقیماً به مقدار اگزالواستات (یا گلوکز اکسید شده) بستگی دارد.

اگر مقدار اگزالواستات در هپاتوسیتکافی نیست (گلوکز وجود ندارد یا به پیرووات اکسید نمی شود)، سپس گروه استیل صرف سنتز می شود. اجسام کتونی... این اتفاق می افتد زمانی که روزه داری طولانی مدتو دیابت نوع 1.