آموزش صفر تا صد بیوشیمی در یوتیوب: نکات کلیدی در مورد گلوتاتیون
برای رفتن به کانال یوتیوب، روی تصویر زیر کلیک کن:
چرخه کربس
شامل هشت واکنش آنزیمی است.
بصورت یک مسیر حلقوی در میتوکندری انجام می شود.
بعنوان مسیر آمفی بولیک در هر دو فرآیند آنابولیکی و کاتابولیکی کربوهیدراتها، اسیدهای چرب و اسید های آمینه شرکت می کند.
واکنش های چرخه کربس
واکنش① ترکیب استیل کوا و اگزالواستات بوسیله آنزیم سیترات سنتاز
واکنش② تبدیل سیترات به ایزوسیترات با جابه جا شدن گروه هیدروکسیل توسط آکونیتاز که در ابتدا تولید ترکیب واسط آکونیتات می نماید و بعد ایزوسیترات تولید می شود.
واکنش③ دهیدروژناسیون ایزوسیترات به اگزالوسوکسینات که ناپایدار بوده و در اثر دکربوکسیلاسیون به α-کتوگلوتارات توسط آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز تبدیل می شود.
واکنش④ دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو α-کتوگلوتارات به سوکسینیل کوا توسط α-کتوگلوتارت دهیدروژناز (واکنش مشابه تبدیل پیروات به استیل کوا)
واکنش⑤ تبدیل سوکسینیل کوا به سوکسینات توسط سوکسینات تیوکیناز یا سوکسینیل کوا سنتتاز
واکنش⑥ اکسیداسیون سوکسینات به فومارات توسط سوکسینات دهیدروژناز
واکنش⑦ هیدراتاسیون فومارات به مالات توسط فوماراز
واکنش⑧اکسیداسیون مالات به اگزالواستات توسط مالات دهیدروژناز
تا واکنش 4 فاز همراه با دکربوکسیلاسیون است واکنش 5 به بعد فاز بدون دکربوکسیلاسیون می باشد.
نکات مربوط به سیکل کربس
سیترات اولین محصول واکنش می باشد که یک ترکیب شش کربنه با سه گروه کربوکسیل(نام دیگر چرخه تری کربوکسیلیک اسید)
سیترات و ایزوسیترات ترکیبات شش کربنه
α-کتوگلوتارات ترکیب پنج کربنه
بقیه محصولات چرخه کربس 4 کربنه هستند (سوکسینات، فومارات، مالات و اگزالواستات) .
در طی چهار واکنش اول دو مرحله دکربوکسیلاسیون وجود دارد که در آن سیترات شش کربنه به محصول 4 کربنه تبدیل می شود در طی چهار واکنش باقیمانده که بدون دکربوکسیلاسیون است مجدداً اگزالواستات تولید می شود.
اگزالواستات در طول مسیر مصرف نمی شود و در انتهای مسیر مجدداً تولید می شود بدین ترتیب نقش کاتالیتکی دارد.
تمام واکنشها دو طرفه هستند به جزء سیترات سنتاز، ایزوسیترات دهیدروژناز و α-کتوگلوتارات
چهار واکنش چرخه کربس از نوع دهیدروژناسیون هستند که سه تای آنها به NAD+ نیاز دارند و واکنش دیگر به FAD نیازمند است.
به ازای هر دور چرخه 10 موکلول ATP تولید می شود که 9 مولکول آن در اثر فسفریلاسیون اکسیداتیو (3 مولکول NADH معادل 5/7 ATP و 1 مولکول FADH معادل 5/1 ATP)
1 ملکول ATP هم در اثر فسفریلاسیون در سطح سوبسترا بوجود می آید.
تنها واکنش فسفریلاسیون در سطح سوبسترا واکنش سوکسینات تیوکیناز یا سوکسینیل کوا سنتتاز است. این آنزیم در بافتهای غیر گلوکوژنیک از ADP بعنوان گیرنده فسفات استفاده می کند اما در بافتهای گلوکوژنیک مانند کبد و کلیه از ADP یا GDP بعنوان گیرنده فسفات استفاده می کند.
آنزیم اکونیتاز حاوی مرکز Fe-S می باشد که در تنظیم آهن سلول دخالت دارد.
ویتامینهای این چرخه شامل B5,B3,B2,B1 می باشند.
کوآنزیم های مورد نیاز برای این چرخه عبارتند از TPP، FAD و NAD+ و کوا بوده که به ترتیب از ویتامینهایB5,B3,B2,B1 مشتق می شوند.
ایزوسیترات دهیدروژناز سه ایزوزیم دارد که یکی وابسته به NAD+ است و در میتوکندری قرار دارد دو تای دیگر وابسته به NADP+ در میتوکندری و سیتوزول قرار دارند.
واکنش پیروات دهیدروژناز
این واکنش یک پل ارتباطی میان پیروات حاصل از گلیکولیز و سایر مسیرهای کاتابولیکی با چرخه کربس است.
در این واکنش پیروات به استیل کوا تبدیل می شود.
این واکنش توسط کمپلکس آنزیمی شامل سه آنزیم، E1 ، پیروات دهیدروژناز و E2 ، دی هیدرولیپوآمید استیل تراسفراز و E3 هیدرولیپوآمید دهیدروژناز کاتالیز می شود.
کوآنزیم های این واکنش: کوا،NAD+، FAD،TPP و لیپوات است.
NAD+ و کوا بدلیل آنکه در پایان واکنش به استیل کوا و NADH که شکل تغییر یافته است تبدیل می شوند بعنوان کوسوبسترا عمل می کند و سه کوآنزیم دیگر TPP و لیپوات و FAD به ترتیب گروه پروستتیک E1 و E2 و E3 هستند در پایان واکنش به حالت اول بر می گردند.
بخش E3 در کمپلکس α-کتوگلوتارات و پیروات دهیدروژناز یکسان است.
تنظیم چرخه کربس
کنترل کلی چرخه کربس
این کنترل جهت هماهنگی با سایر مسیرهای تولید کننده انرژی مانند گلیکولیز، بتا اکسیداسیون و زنجیره تنفسی می باشد و به دو طریق متابولیکی (تأمین سوبستراهای اولیه مانند استیل کوا) و تنفسی(دسترسی به NAD+ و FAD) می باشد.
کنترل ظریف چرخه
کمپلکس پیروات دهیدروژناز
هر سه جزء کمپلکس تحت کنترل قرار دارند.
کنترل E1(آنزیم اولیه کمپلکس پیروات دهیدروژناز) با واکنشهای فسفریلاسیون – دفسفریلاسیون توسط پیروات دهیدروژناز کیناز و پیروات دهیدروژناز فسفاتاز انجام می گیرد.آنزیم E1 در حالت دفسفریله فعال است.
هورمونهای α1-آدرنرژیک ، وازوپرسین، انسولین یونهای کلسیم و منیزیم باعث فعال شدن پیروات دهیدروژناز فسفاتاز شده در نتیجه آنزیم E1 را فعال می کنند.
پیروات دهیدروژناز کیناز توسط NADH, ATP و استیل کوا فعال و توسط NAD+ و پیروات مهار می شود در نتیجه آن به ترتیب آنزیم E1 غیر فعال و در مورد بعدی فعال می گردد.
بخش E2 و E3 از طریق آلوستریک به ترتیب توسط NADH و استیل کوا مهار می شود و توسط کوا و NAD+ فعال می گردد.
سه واکنش یک طرفه چرخه کربس
1-ایزوسیترات دهیدروژناز توسط Ca2+ و AMP و ADP بصورت آلوستریک فعال و توسط NADH و ATP مهار می شوند.
2-بخش E1 α-کتوگلوتارات دهیدروژناز توسط Ca2+ بصورت آلوستریک فعال و سوکسینیل کوا و NADH و GTP مهار کننده این کمپلس هستند.
3-فعالیت سیترات سنتاز تحت کنترلی دسترسی به استیل کوا و اگزالواستات قرار دارد که خود به واکنشهای دیگر وابسته است در نتیجه آنزیم نقش تنظیمی چندانی ندارد.
مهار کننده های آنزیمی
1-مهار بخش E2 کمپلکس آنزیمی پیروات دهیدروژناز و α-کتوگلوتارات دهیدروژناز توسط آرسنیت و جیوه
2-مهار اکونیتاز توسط فلورواستات
3-مهار سوکسینات دهیدروژناز توسط مالونات
کمبود آنزیمی
1-کمبود ارثی فوماراز سبب اختلال عصبی و عضلانی می شود بعد از تولد می شود که همراه است با دفع ادراری فومارات، مالات ، سوکسینات و α-کتوگلوتارات و سیترات.
2-کمبود اگزالواستات در هنگام کمبود کربوهیدرات ها(در حالت ناشتا و گرسنگی) و یا اختلال در مصرف کربوهیدراتها (دیابت)
3- کمبود ویتامینهای B5,B3,B2,B1 خصوصاً تیامین
کانال تلگرامی ما biochemABC@
روی آیکون تلگرام کلیک کنید.
