معلومة

PDH ، دورة TCA - علم الأحياء


دورة PDH ، TCA

تتحكم مستقلبات دورة TCA في الميتوكوندريا في علم وظائف الأعضاء والمرض

الميتوكوندريا هي عضيات إشارات تنظم مجموعة واسعة من الوظائف الخلوية ويمكن أن تملي مصير الخلية. تساهم آليات متعددة في توصيل لياقة الميتوكوندريا لبقية الخلية. تضفي الأدلة الحديثة دورًا جديدًا على وسيطة دورة TCA ، والتي يُعتقد عمومًا أنها مهمة لأغراض التخليق الحيوي ، كجزيئات إشارات ذات وظائف تتحكم في تعديلات الكروماتين ، ومثيلة الحمض النووي ، واستجابة نقص الأكسجة ، والمناعة. تلخص هذه المراجعة الآليات التي تتحكم بها وفرة مستقلبات دورة TCA المختلفة في الوظيفة الخلوية ومصيرها في سياقات مختلفة. سوف نركز على كيفية تأثير هذه المستقلبات في الإشارات الوسيطة على علم وظائف الأعضاء والمرض.


التمسك بدورة TCA

يمكن أن يؤدي انفصال الخلايا الظهارية عن المصفوفة خارج الخلية (ECM) إلى إحداث تغييرات عميقة في التمثيل الغذائي الخلوي ، بما في ذلك انخفاض امتصاص الجلوكوز وإنتاج ATP. ومع ذلك ، فإن الآلية التي يؤثر بها انفصال ECM على التمثيل الغذائي أقل وضوحًا. يقدم Brugge وزملاؤه الآن نظرة ثاقبة جديدة حول كيفية تقليل انفصال ECM من إنتاج ATP ويقترحون آلية تتجنب بها الخلايا السرطانية هذه التغييرات الأيضية (تطوير الجينات. 25, 1716–1733 2011).

يتم استهلاك Acetyl-CoA بواسطة دورة حمض الكربوكسيليك (TCA) لإنتاج ATP والمركبات الحيوية الأخرى. إن إنزيمات بيروفات ديهيدروجينيز (PDKs) تمنع تحويل البيروفات إلى أسيتيل CoA عن طريق الفسفرة وإلغاء تنشيط المحفز المسؤول - نازعة هيدروجين البيروفات (PDH). وجد المؤلفون أن التدفق خلال دورة TCA وإنتاج ATP كان ضعيفًا في الخلايا الظهارية الثديية الطبيعية المنفصلة ، ولكن ليس في تلك التي تفرط في التعبير عن مستقبل عامل النمو ErbB2. يُعزى انخفاض تدفق PDH إلى تنظيم PDK4 الناجم عن الانفصال في الخلايا الطبيعية. ومع ذلك ، فإن التعبير المفرط لـ ErbB4 منع تنظيم PDK4 واستعادة تدفق PDH عبر Mek – Erk activaton. في الواقع ، أدى تثبيط Mek إلى خفض تدفق PDH حتى في الخلايا المرتبطة.

واصل المؤلفون إظهار أن الإفراط في التعبير PDK4 منع تدفق PDH في الخلايا المرتبطة بشكل مستقل عن تعبير ErbB2 ، ومنع التكاثر الخلوي. تُظهر هذه البيانات أن تدفق TCA حساس للغاية لمرفق ECM ، وتشير إلى أن إشارات Mek-Erk شديدة النشاط قد تحمي الخلايا السرطانية من التغيرات التي يسببها الانفصال في التمثيل الغذائي الخلوي والتكاثر.


PDH ، دورة TCA - علم الأحياء

تلعب دورة حمض الكربوكسيل ([دورة TCA] وتسمى أيضًا دورة حمض الستريك أو دورة كريبس) عدة أدوار في عملية التمثيل الغذائي. إنه المسار الأخير حيث تتلاقى الهدم التأكسدي للكربوهيدرات والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية ، حيث يتم تحويل هياكلها الكربونية إلى ثاني أكسيد الكربون.2 (الشكل 9.1). توفر هذه الأكسدة الطاقة لإنتاج غالبية الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) في معظم الحيوانات ، بما في ذلك البشر. تحدث دورة TCA تمامًا في الميتوكوندريا ، وبالتالي فهي قريبة جدًا من تفاعلات نقل الإلكترون (انظر ص 73) ، والتي تعمل على أكسدة الإنزيمات المساعدة المختزلة (NADH و FADH2) التي تنتجها الدورة. دورة TCA هي مسار هوائي ، لأن O2 مطلوب باعتباره متقبل الإلكترون النهائي. ردود الفعل مثل تقويض بعض الأحماض الأمينية تولد مواد وسيطة من الدورة وتسمى تفاعلات لا تصلب ("ملء"). توفر دورة TCA أيضًا مواد وسيطة لعدد من التفاعلات التركيبية المهمة. على سبيل المثال ، تعمل الدورة في تكوين الجلوكوز من الهياكل الكربونية لبعض الأحماض الأمينية ، وتوفر اللبنات الأساسية لتخليق بعض الأحماض الأمينية (انظر ص 267) والهيم (انظر ص 278). لذلك ، لا ينبغي النظر إلى هذه الدورة على أنها دائرة مغلقة ، ولكن بدلاً من ذلك ، يجب اعتبارها دائرة مرور بها مركبات تدخل وتغادر كما هو مطلوب.

الشكل 9.1 تظهر دورة حمض الكربوكسيل كجزء من المسارات الأساسية لاستقلاب الطاقة. (ارى الشكل 8.2، ص. 92 للحصول على عرض أكثر تفصيلاً لخريطة التمثيل الغذائي.) CoA = أنزيم أ.

II. تفاعلات الدورة

في دورة TCA ، يتم أولاً تكثيف oxaloacetate مع مجموعة acetyl من acetyl coenzyme A (CoA) ثم يتم تجديده عند اكتمال الدورة (الشكل 9.1). لذلك ، لا يؤدي دخول حمض أسيتيل واحد في جولة واحدة من دورة TCA إلى صافي إنتاج أو استهلاك المواد الوسيطة. [ملاحظة: يتم موازنة اثنين من الكربونات التي تدخل الدورة كأسيتيل CoA بواسطة اثنين من ثاني أكسيد الكربون2 الخروج.]

أ. نزع الكربوكسيل المؤكسد من البيروفات

المصدر الرئيسي لأسيتيل CoA ، الركيزة ثنائية الكربون لدورة TCA ، هو نزع الكربوكسيل المؤكسد من البيروفات. يجب نقل البيروفات ، المنتج النهائي لتحلل السكر الهوائي ، من العصارة الخلوية إلى الميتوكوندريا. يتم تحقيق ذلك بواسطة ناقل محدد يسهل حركة البيروفات عبر غشاء الميتوكوندريا الداخلي. مرة واحدة في مصفوفة الميتوكوندريا ، يتم تحويل البيروفات إلى أسيتيل CoA بواسطة مركب نازعة هيدروجين البيروفات (مجمع PDH) ، وهو مركب متعدد الإنزيم. [ملاحظة: بالمعنى الدقيق للكلمة ، فإن مجمع PDH ليس جزءًا من دورة TCA ، ولكنه يوفر الركيزة للدورة.]

1. الإنزيمات المكونة: ال مجمع PDH عبارة عن تجمع بروتيني من نسخ متعددة من ثلاثة إنزيمات ، البيروفات الكربوكسيلاز (ه 1، اتصلت في بعض الأحيان بيروفات ديهيدروجينيز), ثنائي هيدروليبويل ترانس أسيتيلاز (ه 2)، و نازعة هيدروجين ديهيدروليبويل (ه 3). كل منها يحفز جزءًا من التفاعل الكلي (الشكل 9.2). يربط ارتباطهم المادي ردود الفعل في تسلسل مناسب دون إطلاق الوسطاء. بالإضافة إلى الإنزيمات المشاركة في تحويل البيروفات إلى أسيتيل CoA ، يحتوي المركب أيضًا على اثنين من الإنزيمات التنظيمية المرتبطة بإحكام ، بيروفات ديهيدروجينيز كيناز (PDH كيناز) و بيروفات ديهيدروجينيز فوسفاتيز (إنزيم PDH الفوسفاتيز).

2. الإنزيمات المساعدة: ال مجمع PDH يحتوي على خمسة أنزيمات مساعدة تعمل كناقلات أو مؤكسدات للوسطاء للتفاعلات الموضحة في الشكل 9.2. ه 1 يتطلب بيروفوسفات الثيامين (TPP) ، ه 2 يتطلب حمض ليبويك و CoA ، و ه 3 يتطلب فلافين الأدينين ثنائي النوكليوتيد (FAD) والنيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD +). [ملاحظة: يرتبط TPP ، وحمض الليبويك ، و FAD ارتباطًا وثيقًا بالإنزيمات ويعملون كمجموعات اصطناعية أنزيمات مساعدة (انظر ص 54).]

يمكن أن يسبب نقص الثيامين أو النياسين مشاكل خطيرة في الجهاز العصبي المركزي. وذلك لأن خلايا الدماغ غير قادرة على إنتاج ما يكفي من ATP (عبر دورة TCA) إذا كان مجمع PDH غير نشط. يمكن رؤية Wernicke-Korsakoff ، وهو متلازمة الذهان الدماغي بسبب نقص الثيامين ، مع تعاطي الكحول.

الشكل 9.2 آلية عمل مركب نازعة هيدروجين البيروفات. [ملاحظة: جميع الإنزيمات المساعدة للمركب ، باستثناء حمض ليبويك ، مشتقة من الفيتامينات. TPP من الثيامين ، FAD من الريبوفلافين ، NAD من النياسين ، و CoA من حمض البانتوثنيك.] TPP = بيروفوسفات الثيامين L = حمض الليبويك CoA = الإنزيم المساعد A FAD (H2) = فلافين الأدينين ثنائي النوكليوتيد NAD (H) = نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد.

3. تنظيم مركب نازعة هيدروجين البيروفات: التعديلات التساهمية بواسطة اثنين من الإنزيمات التنظيمية التي هي جزء من المركب تنشط وتعطيل بالتناوب ه 1. دوري AMP - مستقل PDH كينازالفسفوريلات ، وبالتالي ، يعطل ه 1، بينما إنزيم PDH الفوسفاتيز ينشط وينشط ه 1 (الشكل 9.3). ال كيناز يتم تنشيط نفسه بشكل خيفي بواسطة ATP و acetyl CoA و NADH. لذلك ، في وجود هذه الإشارات عالية الطاقة ، فإن مجمع PDH متوقف. [ملاحظة: إن الارتفاع في نسب ATP / ADP أو NADH / NAD + أو الأسيتيل CoA / CoA هو الذي يؤثر على النشاط الإنزيمي.] البيروفات مثبط قوي لـ PDH كيناز. وهكذا ، إذا كانت تركيزات البيروفات مرتفعة ، ه 1 ستكون نشطة إلى أقصى حد. الكالسيوم (Ca 2+) هو منشط قوي ل إنزيم PDH الفوسفاتيز، تنشيط ه 1 نشاط. هذا مهم بشكل خاص في العضلات الهيكلية ، حيث يحفز إطلاق Ca 2+ أثناء الانقباض مجمع PDH وبالتالي إنتاج الطاقة. [ملاحظة: على الرغم من أن التنظيم التساهمي من قبل كيناز و الفوسفاتيز بشكل أساسي ، فإن المركب يخضع أيضًا لتثبيط المنتج (NADH وأسيتيل CoA).]

الشكل 9.3 تنظيم مركب نازعة هيدروجين البيروفات (PDH). [ يدل على منع المنتج.]

4. عوز مركب بيروفات ديهيدروجينيز: نقص في نشاط الوحدة الفرعية ألفا من الثنائيات ه 1 مكون من مجمع PDH، على الرغم من ندرته ، هو السبب الكيميائي الحيوي الأكثر شيوعًا للحماض اللبني الخلقي. ينتج عن نقص الإنزيم هذا عدم القدرة على تحويل البيروفات إلى أسيتيل CoA ، مما يتسبب في تحويل البيروفات إلى اللاكتات عبر نازعة هيدروجين اللاكتات (انظر ص 103). هذا يخلق مشاكل خاصة للدماغ ، والذي يعتمد على دورة TCA لمعظم طاقته وهو حساس بشكل خاص للحماض. الأعراض متغيرة وتشمل التشنج العضلي التنكس العصبي ، وفي شكل بداية حديثي الولادة ، الموت المبكر. يرتبط جين الوحدة الفرعية ألفا & X ، ولأن كلا من الذكور والإناث قد يتأثرون ، يُصنف النقص على أنه سائد مرتبط بـ X. على الرغم من عدم وجود علاج مثبت ل مجمع PDH قد يؤدي نقص الكربوهيدرات والقيود الغذائية وتناول الثيامين إلى تقليل الأعراض لدى مرضى معينين.

متلازمة لي (اعتلال الدماغ النخاعي تحت الحاد الناخر) هو اضطراب تنكسي عصبي نادر وتقدمي ناجم عن عيوب في إنتاج الـ ATP في الميتوكوندريا ، وذلك في المقام الأول نتيجة الطفرات في الجينات التي ترمز لبروتينات مجمع PDHأو سلسلة نقل الإلكترون أو سينسيز ATP. يمكن أن يتأثر كل من الحمض النووي والميتوكوندريا.

5. آلية التسمم بالزرنيخ: كما هو موضح سابقًا (انظر ص 101) ، يمكن أن يتداخل الزرنيخ خماسي التكافؤ (الزرنيخ) مع تحلل السكر في جليسرالدهيد 3 فوسفات خطوة ، وبالتالي تقليل إنتاج ATP. ومع ذلك ، فإن "التسمم بالزرنيخ" يرجع أساسًا إلى تثبيط الإنزيمات التي تتطلب حمض الليبويك باعتباره أنزيمًا مساعدًا ، بما في ذلك ه 2 التابع مجمع PDH, & ألفا كيتوجلوتارات ديهيدروجينيز (انظر أدناه) ، و متفرعة السلسلة & نازعة هيدروجين حمض ألفا كيتو (انظر ص 266). يشكل الزرنيخ (الشكل ثلاثي التكافؤ من الزرنيخ) مركبًا مستقرًا مع مجموعات الثيول (–SH) من حمض ليبويك ، مما يجعل هذا المركب غير متاح ليكون بمثابة أنزيم. عندما يرتبط بحمض ليبويك في مجمع PDH، البيروفات (وبالتالي اللاكتات). كما هو الحال مع مجمع PDH النقص ، وهذا يؤثر بشكل خاص على الدماغ ، ويسبب اضطرابات عصبية والموت.

الشكل 9.4 تشكيل & ألفا كيتوجلوتارات من أسيتيل أنزيم أ (كوا) وأوكسالو أسيتات. NAD (H) = نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد

ب. تخليق السترات من أنزيم أسيتيل أ و أوكسالو أسيتات

يتم تحفيز تكثيف acetyl CoA و oxaloacetate (OAA) لتكوين سترات (حمض ثلاثي الكربوكسيل) بواسطة سينثاس السترات (الشكل 9.4). تكاثف ألدول هذا له توازن بعيد في اتجاه تخليق السترات. في البشر، سينثاس السترات ليس إنزيم خيفي. يمنعه منتجها ، سترات. توافر الركيزة هو وسيلة أخرى لتنظيم ل سينثاس السترات. يؤدي ارتباط OAA إلى تغيير تكوين في الإنزيم الذي يولد موقعًا ملزمًا لـ acetyl CoA. [ملاحظة: السيترات ، بالإضافة إلى كونه وسيطًا في دورة TCA ، يوفر مصدرًا لـ acetyl CoA لتخليق العصارة الخلوية للأحماض الدهنية (انظر ص 183). السيترات يمنع أيضا فسفوفركتوكيناز -1 (PFK-1)، إنزيم يحد من معدل تحلل السكر (انظر ص 99) ، وينشط أسيتيل CoA كربوكسيلاز (إنزيم يحد من معدل تصنيع الأحماض الدهنية انظر ص 183).]

ج. أيزومرة السترات

يتم إيزومرة السيترات إلى isocitrate بواسطة أكونيتاز (أكونيت هيدراتاز) ، وهو بروتين Fe-S (انظر الشكل 9.4). [ملحوظة: أكونيتاز يتم تثبيطه بواسطة fluoroacetate ، وهو سم نباتي يستخدم كمبيد للآفات. يتم تحويل فلورو أسيتات إلى فلورو أسيتيل CoA ، والذي يتكثف مع OAA لتكوين فلوروسيترات (مثبط قوي لـ أكونيتاز) ، مما يؤدي إلى تراكم السترات.]

D. نزع الكربوكسيل المؤكسد من isocitrate

نازعة هيدروجين الإيزوسترات يحفز نزع الكربوكسيل المؤكسد الذي لا رجعة فيه من isocitrate ، مما ينتج عنه أول جزيئات NADH الثلاثة التي تنتجها الدورة والإطلاق الأول لثاني أكسيد الكربون2 (ارى الشكل 9.4). هذه إحدى خطوات تحديد المعدل لدورة TCA. يتم تنشيط الإنزيم بواسطة ADP (إشارة منخفضة الطاقة) و Ca 2+ ويتم تثبيطه بواسطة ATP و NADH ، حيث ترتفع مستوياتهما عندما تحتوي الخلية على مخازن طاقة وفيرة.

هـ- نزع الكربوكسيل المؤكسد لألفا كيتوجلوتارات

يتم تحفيز تحويل & alpha-ketoglutarate إلى succinyl CoA بواسطة ومركب نازعة الهيدروجين ألفا كيتوجلوتارات، مجموعة بروتينية من نسخ متعددة من ثلاثة إنزيمات (الشكل 9.5). آلية نزع الكربوكسيل المؤكسد هذه مشابهة جدًا لتلك المستخدمة في تحويل البيروفات إلى أسيتيل CoA بواسطة مجمع PDH. التفاعل يطلق ثاني أكسيد الكربون2 وتنتج ثاني NADH من الدورة. الإنزيمات المساعدة المطلوبة هي TPP ، وحمض ليبويك ، و FAD ، و NAD + ، و CoA. تعمل كل واحدة كجزء من الآلية التحفيزية بطريقة مماثلة لتلك الموصوفة لـ مجمع PDH (انظر ص 110). يكون توازن التفاعل بعيدًا في اتجاه succinyl CoA ، وهو ثيويستر عالي الطاقة مشابه لأسيتيل CoA. ومركب نازعة الهيدروجين ألفا كيتوجلوتارات يتم تثبيطه بواسطة منتجاته ، NADH و succinyl CoA ، ويتم تنشيطه بواسطة Ca 2+. ومع ذلك ، لا يتم تنظيمه من خلال تفاعلات الفسفرة / نزع الفسفرة كما هو موصوف لـ مجمع PDH. [ملاحظة: يتم إنتاج ألفا كيتوجلوتارات أيضًا عن طريق نزع الأمين المؤكسد (انظر ص 252) ونقل الأحماض الأمينية الغلوتامات (انظر ص 250).]

الشكل 9.5 تشكيل مالات من & ألفا كيتوجلوتارات. NAD (H) = نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد الناتج المحلي الإجمالي = غوانوزين ثنائي فوسفات P = فوسفات CoA = أنزيم A FAD (H2) = فلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد.

و. انشقاق أنزيم السكسينيل أ

سكسينات ثيوكيناز (وتسمى أيضا إنزيم السكسينيل CoA synthetase، المسمى للتفاعل العكسي) يشق رابطة thioester عالية الطاقة من succinyl CoA (انظر الشكل 9.5). يقترن هذا التفاعل بفسفرة غوانوزين ثنائي فوسفات (الناتج المحلي الإجمالي) إلى غوانوزين ثلاثي الفوسفات (GTP). GTP و ATP قابلة للتحويل البيني بقوة بواسطة نيوكليوزيد ثنائي فوسفات كيناز تفاعل:

GTP + ADP & emsp الناتج المحلي الإجمالي + ATP

جيل GTP بواسطة سكسينات ثيوكيناز مثال آخر على الفسفرة على مستوى الركيزة (انظر ص 102). [ملاحظة: يتم إنتاج Succinyl CoA أيضًا من بروبيونيل CoA المشتق من عملية التمثيل الغذائي للأحماض الدهنية مع عدد فردي من ذرات الكربون (انظر الصفحة 193) ، ومن عملية التمثيل الغذائي للعديد من الأحماض الأمينية (انظر الصفحات 265-266).]

الشكل 9.6 تكوين (تجديد) أوكسالو أسيتات من مالات. NAD (H) = نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد.

G. أكسدة السكسينات

يتأكسد السكسينات إلى فومارات بواسطة نازعة هيدروجين السكسينات، حيث يتم تقليل FAD (الإنزيم المساعد) إلى FADH2 (ارى الشكل 9.5). نازعة هيدروجين السكسينات هو الإنزيم الوحيد لدورة TCA المدمج في غشاء الميتوكوندريا الداخلي. على هذا النحو ، فإنه يعمل كمركب II من سلسلة نقل الإلكترون (انظر ص 75). [ملاحظة: FAD ، بدلاً من NAD + ، هو متقبل الإلكترون لأن القدرة المختزلة للسكسينات ليست كافية لتقليل NAD +.]

H. ترطيب الفومارات

يتم ترطيب فومارات إلى مالات في تفاعل قابل للعكس يتم تحفيزه بواسطة فوماراس (فومارات هيدراتاز ارى الشكل 9.5). [ملاحظة: يتم إنتاج الفومارات أيضًا عن طريق دورة اليوريا (انظر ص 255) ، في تخليق البيورين (انظر ص 294) ، وأثناء تقويض الأحماض الأمينية فينيل ألانين والتيروزين (انظر ص 263).]

أولا أكسدة مالات

يتأكسد Malate إلى oxaloacetate بواسطة نازعة هيدروجين مالات (الشكل 9.6). ينتج هذا التفاعل NADH الثالث والأخير من الدورة. يكون التغير القياسي في الطاقة الحرة (∆G 0 انظر ص 70) موجبًا ، لكن التفاعل مدفوع في اتجاه OAA بواسطة طاقة عالية الطاقة سينثاس السترات تفاعل. [ملاحظة: يتم إنتاج الزراعة العضوية أيضًا عن طريق نقل حمض الأسبارتيك من الأحماض الأمينية (انظر الصفحة 250).]

ثالثا. الطاقة التي تنتجها الدورة

تدخل ذرتان من الكربون الدورة في صورة أسيتيل CoA وتتركان في صورة ثاني أكسيد الكربون2. لا تتضمن الدورة صافي استهلاك أو إنتاج OAA أو أي وسيط آخر. يتم نقل أربعة أزواج من الإلكترونات خلال دورة واحدة من الدورة: ثلاثة أزواج من الإلكترونات تقلل ثلاثة NAD + إلى NADH وزوج واحد يقلل FAD إلى FADH2. تؤدي أكسدة NADH بواسطة سلسلة نقل الإلكترون إلى تكوين ما يقرب من ثلاثة ATP ، في حين أن أكسدة FADH2ينتج ما يقرب من اثنين من ATP (انظر ص 77). يتم عرض العائد الكلي لـ ATP من أكسدة أحد الأسيتيل CoA في الشكل 9.7. الشكل 9.8 يلخص تفاعلات دورة TCA.

الشكل 9.7 عدد جزيئات ATP الناتجة عن أكسدة جزيء واحد من أنزيم الأسيتيل A (CoA) باستخدام الفسفرة على مستوى الركيزة والتأكسد.

رابعا. تنظيم الدورة

على عكس تحلل السكر ، الذي ينظمه في المقام الأول PFK-1، يتم التحكم في دورة TCA من خلال تنظيم العديد من الإنزيمات (انظر الشكل 9.8). أهم هذه الإنزيمات المنظمة هي تلك التي تحفز التفاعلات مع ∆G 0 سلبي للغاية: سينثاس السترات, نازعة هيدروجين الأيزوسترات، و ومركب نازعة الهيدروجين ألفا كيتوجلوتارات. يتم إنشاء تقليل المعادلات اللازمة للفسفرة المؤكسدة بواسطة PDH مركب ودورة TCA ، وكلا العمليتين منظمتان استجابة لانخفاض نسبة ATP إلى ADP.

الشكل 9.8 أ. [ملاحظة: GTP و ATP يتم تحويلهما بينياً بواسطة نيوكليوزيد ثنائي فوسفات كيناز.] إنتاج أنزيمات مخفضة ، ATP ، و CO2 في دورة حامض الستريك. ب- مثبطات ومنشطات الدورة.

خامسا - ملخص الفصل

بيروفات يكون منزوع الكربوكسيل مؤكسد بواسطة بيروفات ديهيدروجينيز (PDH) مركب، المنتجة أسيتيل أنزيم أ (CoA)، وهو الوقود الرئيسي لدورة حمض الكربوكسيل ([دورة TCA] الشكل 9.9). يتطلب هذا المركب متعدد الإنزيمات خمسة أنزيمات مساعدة: بيروفوسفات الثيامين, حامض يبويك, فلافين الأدينين ثنائي النوكليوتيد (موضة عابرة), نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD + )، و شهادة توثيق البرامج. مجمع PDH ينظم التعديل التساهمي لـ ه 1(بيروفات ديكاربوكسيلاز) بواسطة PDH كيناز و إنزيم PDH الفوسفاتيز: مثبطات الفسفرة ه 1. PDH كيناز يتم تنشيطه بواسطة ATP و acetyl CoA و NADH ويمنعه البيروفات. ال الفوسفاتيز بواسطة Ca 2+. مجمع PDH نقص هو السبب البيوكيميائي الأكثر شيوعًا ل الحماض اللبني الخلقي. يتأثر الجهاز العصبي المركزي بشكل خاص في هذا المهيمن المرتبط بـ X اضطراب. التسمم بالزرنيخ يسبب تعطيل مجمع PDH عن طريق الارتباط بحمض ليبويك. سيترات تم تصنيعه من أوكسالو أسيتات و أسيتيل CoA بواسطة سينثاس السترات. يخضع هذا الإنزيم لتثبيط المنتج بواسطة السترات. السيترات متشابه إلى متساوي السيترات بواسطة أكونيتاز (أكونيت هيدراتاز). ايزوسترات هو منزوع الكربوكسيل مؤكسد بواسطة نازعة هيدروجين الأيزوسترات إلى & ألفا كيتوجلوتارات، المنتجة كو2 و NADH. يتم تثبيط الإنزيم بواسطة ATP و NADH ، ويتم تنشيطه بواسطة ADP و Ca 2+. & ألفا كيتوجلوتارات مؤكسد منزوع الكربوكسيل إلى سوكسينيل CoA بواسطة ومركب نازعة الهيدروجين ألفا كيتوجلوتارات، المنتجة كو2 و NADH. الإنزيم مشابه جدًا لـ مجمع PDH ويستخدم نفس الإنزيمات. ومركب نازعة الهيدروجين ألفا كيتوجلوتارات يتم تنشيطه بواسطة Ca +2 ويمنعه NADH و succinyl CoA ولكن لا يتم تنظيمه تساهميًا. Succinyl CoA مشقوق بواسطة سكسينات ثيوكيناز (وتسمى أيضا إنزيم السكسينيل CoA synthetase) ، منتجة سكسينات و GTP. هذا مثال على الفسفرة على مستوى الركيزة. سكسينات يتأكسد ل فومارات بواسطة نازعة هيدروجين السكسينات، المنتجة FADH2. فومارات رطب ل مالاتبواسطة فوماراس (فومارات هيدراتاز)، و مالات يتأكسد ل أوكسالو أسيتات بواسطة نازعة هيدروجين مالات، المنتجة NADH. ثلاثة NADH, واحد FADH2، و واحد GTP (التي يمكن نقل فوسفاتها الطرفي إلى ADP بواسطة نيوكليوزيد ثنائي فوسفات كيناز، تنتج ATP) بجولة واحدة من دورة TCA. توليد الأسيتيل CoA عن طريق أكسدة البيروفات عبر مجمع PDH تنتج أيضًا NADH. أكسدة NADH و FADH2 بواسطة سلسلة نقل الإلكترون تنتج 14 ATP. يأتي ATP (GTP) الإضافي من الفسفرة على مستوى الركيزة في دورة TCA. لذلك ، يتم إنتاج ما مجموعه 15 ATP من أكسدة الميتوكوندريا الكاملة من البيروفات إلى CO2.

الشكل 9.9 خريطة المفاهيم الرئيسية لدورة حمض الكربوكسيليك (TCA). CoA = أنزيم A NAD (H) = نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد FAD (H2) = فلافين الأدينين ثنائي النوكليوتيد الناتج المحلي الإجمالي = غوانوزين ثنائي فوسفات GTP = غوانوزين ثلاثي الفوسفات ADP = ثنائي فوسفات الأدينوزين Pأنا = فوسفات غير عضوي.

أسئلة الدراسة

اختر أفضل إجابة واحدة.

9.1 تحويل البيروفات إلى أنزيم الأسيتيل A و CO2:

A. ينطوي على مشاركة حمض ليبويك.

يتم تنشيط B. عندما يتم فسفرة بيروفات decarboxylase من مركب نازعة هيدروجين البيروفات بواسطة PDH كيناز في وجود ATP.

E. يتطلب أنزيم البيوتين.

الإجابة الصحيحة = A. حمض ليبويك هو متقبل وسيط لمجموعة الأسيتيل المتكونة في التفاعل. يحفز مركب Pyruvate dehydrogenase تفاعلًا لا رجعة فيه يتم تثبيته عندما يتم فسفرة مكون ديكاربوكسيلاز. يقع مجمع الإنزيم في مصفوفة الميتوكوندريا. يتم استخدام البيوتين بواسطة الكربوكسيلاز ، وليس نزع الكربوكسيل.

9.2 أي من الشروط التالية يقلل من أكسدة أنزيم الأسيتيل أ بدورة حامض الستريك؟

A. توافر الكالسيوم بنسبة عالية

نسبة عالية من الأسيتيل CoA / CoA

الإجابة الصحيحة = D. تحد نسبة NAD + / NADH المنخفضة من معدلات NAD + التي تتطلب نازعات الهيدروجين. إن التوافر العالي للكالسيوم والركيزة (acetyl CoA) ، وانخفاض نسبة ATP / ADP يحفز الدورة.

9.3 ما يلي هو مجموع ثلاث خطوات في دورة حامض الستريك.

أ + ب + فاد + ح2O & rarr C + FADH2 + NADH

اختر الإجابة ذات الحروف التي تتوافق مع "أ" و "ب" و "ج" في المعادلة.

الإجابة الصحيحة = B. Succinate + NAD + + FAD + H2O & rarr oxaloacetate + NADH + FADH2

9.4 يعاني ذكر يبلغ من العمر شهرًا واحدًا من مشاكل عصبية وحماض لبني. أظهر مقايسة الإنزيم لنشاط البيروفات ديهيدروجينيز المركب (PDH) على مقتطفات من الخلايا الليفية الجلدية المزروعة 5 ٪ من النشاط الطبيعي مع تركيز منخفض من بيروفوسفات الثيامين (TPP) ، ولكن 80 ٪ من النشاط الطبيعي عندما احتوى الفحص على تركيز أعلى ألف مرة من TPP. أي من العبارات التالية المتعلقة بهذا المريض صحيحة؟

A. من المتوقع أن يؤدي تناول الثيامين إلى تقليل مستوى اللاكتات في الدم وتحسين الأعراض السريرية لديه.

ب. من المتوقع أن يكون اتباع نظام غذائي عالي الكربوهيدرات مفيدًا لهذا المريض.

ج. من المتوقع زيادة إنتاج السيترات من التحلل الهوائي.

من المتوقع أن يكون D. PDH كيناز ، وهو إنزيم تنظيمي لمركب PDH ، نشطًا.

الإجابة الصحيحة = أ. يبدو أن المريض يعاني من نقص مركب بيروفات ديهيدروجينيز (PDH) المستجيب للثيامين. يفشل مكون بيروفات ديكاربوكسيلاز (E1) لمركب PDH في ربط بيروفوسفات الثيامين بتركيز منخفض ، ولكنه يظهر نشاطًا كبيرًا عند تركيز عالٍ من الإنزيم المساعد. هذه الطفرة التي تؤثر على K.م من إنزيم الإنزيم ، موجود في بعض ، وليس كل ، حالات نقص مركب PDH. نظرًا لأن مركب PDH جزء لا يتجزأ من عملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات ، فمن المتوقع أن يؤدي اتباع نظام غذائي منخفض الكربوهيدرات إلى تخفيف آثار نقص الإنزيم. يولد التحلل الهوائي للسكر البيروفات ، الركيزة لمركب PDH. انخفاض نشاط المعقد يقلل من إنتاج أنزيم الأسيتيل A ، وهو ركيزة لتصنيع السترات. يتم تثبيط PDH كيناز بشكل خيفي بواسطة البيروفات ، وبالتالي فهو غير نشط.

9.5 أي من الركائز الإنزيمية المستخدمة من قبل نازعات الهيدروجين لكل من تحلل السكر ودورة حمض الكربوكسيل؟

يستخدم نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد المؤكسد (NAD +) بواسطة جليسيرالديهيد 3-فوسفات ديهيدروجينيز من تحلل السكر وإيزوسيترات ديهيدروجينيز وألفا كيتوجلوتارات ديهيدروجينيز ومالات ديهيدروجينيز من دورة حمض الكربوكسيل.

إذا كنت مالك حقوق الطبع والنشر لأي مادة واردة على موقعنا وتعتزم إزالتها ، فيرجى الاتصال بمسؤول الموقع للحصول على الموافقة.


دورة كريبس (TCA)

جميع المواد محفوظة الحقوق وممتلكات mehlmanmedical.

حقوق النشر © 2020 mehlmanmedical.

قطع للمطاردة. الحقائق الرئيسية:

بيروفات ديهيدروجينيز (PDH) هو تعتمد على الثيامين، وغياب أو خلل في هذا الإنزيم يسبب الحماض اللبني الشديد وزيادة ألانين المصل. لماذا ا؟

اللاكتات (بيروفات + NADH ↔ لاكتات + NAD +)

Tx مع ↑ العناصر الغذائية الكيتونية (مثل الليوسين والليسين والزيوت الصحية جميعها ← أسيتيل CoA ، وليس البيروفات).

يقول USMLE: المريض لديه الحماض الشديد و ↑↑ مصل ألانين. الجواب هو نقص بيروفات ديهيدروجينيز.

الزرنيخ يمنع PDH.

أسباب التسمم بالزرنيخ رائحة رائحة الثوم.

نازعة هيدروجين الإيزوسترات هو إنزيم يحد من معدل دورة TCA.

يُعرف USMLE أحيانًا باختبار إنزيمات تحديد المعدل. إنه & # 8217s اسم إنزيم غريب / غامض ، لكن دورة TCA عالية المردود للكيمياء الحيوية للمسار بحيث يجب أن تعرف هذا الإنزيم بغض النظر.

نازعة هيدروجين ألفا كيتوجلوتارات، مثل PDH ، يعتمد على الثيامين.

الإنزيمات الأربعة المعتمدة على الثيامين هي بيروفات ديهيدروجينيز ، ألفا كيتوجلوتارات ديهيدروجينيز ، نازعة هيدروجيناز كيتو متفرعة السلسلة ، و ترانسكيتولاز.

بيروفات ، بدلاً من الذهاب إلى أسيتيل CoA عبر PDH و B1 ، يمكن أيضًا الانتقال إلى OAA عبر بيروفات كربوكسيلاز وفيتامين B7 (البيوتين).

تزيد نسبة ↑ NADH / NAD + الناتجة عن الكحول من OAA → malate ، وبالتالي تستنفد OAA ليتم نقلها إلى PEP من أجل استحداث السكر.

يرجع نقص السكر في الدم أثناء الصيام في إدمان الكحول جزئيًا إلى اختلال تكوين السكر بسبب تحويل OAA إلى malate.

يمكن إنتاج Succinyl-CoA (من دورة TCA) من methylmalonyl-CoA (ليس في دورة TCA) عبر فيتامين B12. إن تثبيط هذه الخطوة في عوز B12 هو المسؤول عن الخلل الوظيفي العصبي وتشوهات غمد المايلين.

يعتبر اختلال ميثيل مالونيل كوا → سكسينيل- CoA مسؤولاً عن الخلل الوظيفي العصبي في نقص فيتامين ب 12.

سكسينيل كوا → سكسينات هي الخطوة حيث GTP ويتم إنتاج. سكسينات → فومارات هي الخطوة حيث FADH2يتم إنتاجه و فيتامين ب 2 هو عامل مساعد.

الشيء الوحيد الذي تحتاج لمعرفته حول فيتامين B2 في USMLE (وفي الحياة بشكل أساسي) هو أنه يسمى الريبوفلافين ويستخدم في التفاعل أعلاه.

تنتج دورة TCA الكثير من NADH وجزيء من FADH 2 ، والتي تستخدم في النهاية لدفع البروتونات إلى الفضاء بين الغشاء في الميتوكوندريا لتوليد ATP. تمت مناقشة حقائق HY لهذه العملية (سلسلة نقل الإلكترون) هنا.


بيروفات ديهيدروجينيز (PDH)

هيكل وتنظيم وتحليل هذا الموقع التنظيمي الرئيسي في التمثيل الغذائي الخلوي.

يربط مركب Pyruvate Dehydrogenase (PDH) دورة حامض الستريك والفسفرة المؤكسدة الفرعية إلى تحلل السكر وتكوين الجلوكوز ومسارات التمثيل الغذائي للدهون والأحماض الأمينية.

وظيفة وهيكل PDH

يحفز PDH نزع الكربوكسيل المؤكسد من البيروفات لإنتاج أنزيم أسيتيل أ (أسيتيل- CoA) و NADH و CO2. يسهل PDH استخدام الكربوهيدرات لتلبية متطلبات الطاقة: عندما تنضب مخازن الكربوهيدرات في الثدييات ، يتم تقليل نشاط PDH للحد من استخدام الجلوكوز عن طريق الفسفرة المؤكسدة. ثم يتم استخدام الأحماض الدهنية أو أجسام الكيتون كمصدر للطاقة في الأنسجة مثل القلب والعضلات الهيكلية.

PDH هو مركب 9.5 MDa يتكون من نسخ متعددة من ثلاثة إنزيمات: نازعة هيدروجين البيروفات (E1) ، ثنائي هيدروليبو أميد ترانس أسيتيلاز (E2) و ثنائي هيدروجيناز ثنائي هيدروليبو أميد (E3). تعتبر الوحدة الفرعية الهيكلية الإضافية ، بروتين الربط E2 / E3 ، ضرورية لدعم التفاعلات بين الوحدات الفرعية E2 و E3.

تنظيم نشاط PDH

يتم تثبيط نشاط PDH عن طريق الفسفرة العكسية للوحدة الفرعية E1-alpha في Ser232 و Ser293 و Ser300. يتم تحفيز الفسفرة في هذه المواقع بواسطة الأشكال الإسوية من كينازات PDH (PDK1 - 4). يتم تحفيز نزع الفسفرة لاستعادة نشاط PDH بواسطة فوسفاتاز PDH (PDP1 و PDP2). يتم التعبير عن كل من الكينازات والفوسفاتازات بشكل تفاضلي في الأنسجة ، ويتم التحكم في نسخها من خلال مجموعة متنوعة من أحداث الإجهاد الخلوي مثل الجوع أو انخفاض الأكسجين أو التركيز العالي من NADH أو acetyl-CoA أو الكالسيوم.

تحليل نشاط PDH

غالبًا ما يُلاحظ الاستخدام غير المنظم للجلوكوز والأحماض الدهنية كمصادر للطاقة في المتلازمات الأيضية مثل السكري والسمنة. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تتحول الخلايا السرطانية من الفسفرة المؤكسدة إلى التحلل السكري لإنتاج ATP. أدى الدور المركزي لـ PDH في هذه الأنشطة إلى تجديد الاهتمام بفهم نشاط PDH والتنظيم كأداة علاجية محتملة.

يعتمد النهج الذي تختاره لدراسة نشاط PDH على الظروف التجريبية والسؤال التجريبي الذي تحاول الإجابة عليه.

القياس الكمي لنشاط PDH الداخلي المنشأ والمفسفر في مستخلصات الخلايا والأنسجة.

مفتاح قياس نشاط PDH الداخلي هو الحفاظ على في الجسم الحي حالة الفسفرة. تمت صياغة المخزن المؤقت للاستخراج والتقاط المناعة لدينا لتثبيط كينازات وفوسفاتازات معينة وغير محددة لمنع تعديلات PDH غير المرغوب فيها أثناء تحضير العينة.

بمجرد تحضير العينات ، يمكن التقاط الإنزيم النشط ومعايرته في الأسطح الصلبة باستخدام تنسيق لوحة ميكروسكوبية 96 بئر أو تنسيق فحص مقياس العمق. هذا النهج أبسط وأسرع وأكثر أمانًا من الطريقة التقليدية لاستخدام [14 درجة مئوية] من البيروفات وقياس الإطلاق المحفز بالإنزيم لـ [14 درجة مئوية] من ثاني أكسيد الكربون.2.​​

يمكن أيضًا تحليل نشاط PDH خارج الجسم الحي بعد التقاط PDH المناعي التالي وإزالة الكينازات الداخلية والفوسفاتازات. يتم بعد ذلك فسفرة العينات باستخدام PDK المؤتلف أو مزوَّد الفسفرة باستخدام PDP المؤتلف لتحديد (أ) النشاط المتبقي لـ PDH كامل الفسفرة ، (ب) أقصى نشاط للإنزيم المنزوع الفسفرة بالكامل و (ج) نشاط PDH الداخلي غير المعدل.

القياس الكمي للـ PDH الكلي والمفسفر في الخلايا الحية أو مستخلصات الخلايا والأنسجة

الوحدة الفرعية التنظيمية الرئيسية لـ PDH هي الوحدة الفرعية E1-alpha (PDH1) ، التي تم تعديلها بواسطة كينازات في ثلاثة مواقع فسفرة سيرين لتقليل النشاط.

يمكن تحليل القياس الكمي لإجمالي PDH E1-alpha و phospho-serines (Ser232 و Ser293 و Ser300) بسهولة باستخدام مقايسات ELISA الشطيرة. يقيس هذا المقياس مستويات البروتين والفسفرة ، سواء كانت داخلية أو نتيجة للعلاج من تعاطي المخدرات.

يمكن استخدام مقايسات ELISA (ICE) داخل الخلية لقياس مستويات البروتين في التعديلات اللاحقة للترجمة في الخلايا الحية المستزرعة. تتمثل فائدة طريقة ICE في التثبيت السريع للخلايا في صفيحة ذات 96 أو 384 بئر فى الموقع يعمل على استقرار فسفرة الإنزيم ويزيل أي تغييرات قد تحدث أثناء تحضير العينة.

تحليل وحدات PDH الفرعية في الخلايا الحية أو مستخلصات الخلايا والأنسجة بواسطة لطخة غربية أو قياس التدفق الخلوي أو الكيمياء الخلوية المناعية

​​تعتبر العيوب في مركب PDH سببًا مهمًا للحماض اللبني وتسبب مرض لي عند الأطفال. تعود غالبية حالات نقص PDH إلى طفرات في الوحدة الفرعية E1-alpha المرتبطة بـ X ، على الرغم من حدوث طفرات في الوحدات الفرعية الأخرى أيضًا.

تم اختبار أجسامنا المضادة لخصوصية الهدف من خلال مزيج من الترسيب المناعي والبقعة الغربية والكيمياء المناعية (ICC) وفحوصات ELISA.


PDH ، دورة TCA - علم الأحياء

يتم توفير جميع المقالات المنشورة بواسطة MDPI على الفور في جميع أنحاء العالم بموجب ترخيص وصول مفتوح. لا يلزم الحصول على إذن خاص لإعادة استخدام كل أو جزء من المقالة المنشورة بواسطة MDPI ، بما في ذلك الأشكال والجداول. بالنسبة للمقالات المنشورة بموجب ترخيص Creative Common CC BY ذي الوصول المفتوح ، يمكن إعادة استخدام أي جزء من المقالة دون إذن بشرط الاستشهاد بالمقال الأصلي بوضوح.

تمثل الأوراق الرئيسية أكثر الأبحاث تقدمًا مع إمكانات كبيرة للتأثير الكبير في هذا المجال. يتم تقديم الأوراق الرئيسية بناءً على دعوة فردية أو توصية من قبل المحررين العلميين وتخضع لمراجعة الأقران قبل النشر.

يمكن أن تكون ورقة الميزات إما مقالة بحثية أصلية ، أو دراسة بحثية جديدة جوهرية غالبًا ما تتضمن العديد من التقنيات أو المناهج ، أو ورقة مراجعة شاملة مع تحديثات موجزة ودقيقة عن آخر التقدم في المجال الذي يراجع بشكل منهجي التطورات الأكثر إثارة في العلم. المؤلفات. يوفر هذا النوع من الأوراق نظرة عامة على الاتجاهات المستقبلية للبحث أو التطبيقات الممكنة.

تستند مقالات اختيار المحرر على توصيات المحررين العلميين لمجلات MDPI من جميع أنحاء العالم. يختار المحررون عددًا صغيرًا من المقالات المنشورة مؤخرًا في المجلة ويعتقدون أنها ستكون مثيرة للاهتمام بشكل خاص للمؤلفين أو مهمة في هذا المجال. الهدف هو تقديم لمحة سريعة عن بعض الأعمال الأكثر إثارة المنشورة في مجالات البحث المختلفة بالمجلة.


PDH ، دورة TCA - علم الأحياء

الميتوكوندريا: التركيب والوظيفة

1. غشاء الميتوكوندريا الخارجي:

& # 9 (أ) حاجزًا أمام الجزيئات التي يزيد وزنها / ميغاواط عن 10000

& # 9 (أ) تحتوي على إنزيمات خاصة بالميتوكوندريا

3. الغشاء الداخلي للميتوكوندريا

& # 9 (أ) يسمح فقط بانتشار الجزيئات الصغيرة (& lt 100 MW) غير المشحونة

& # 9 (ب) يسمح بالتحكم المحدد للغاية في تدفق الجزيئات الحيوية داخل وخارج & # 9 & # 9 الميتوكوندريا

& # 9 (c) Cristae- المسافات البادئة التي تزيد من مساحة سطح الغشاء

& # 9 (د) يحتوي على: مكونات نقل الإلكترون ، إنزيمات لدورة حامض الستريك

& # 9 & # 9 (أ) نزع الكربوكسيل البيروفات

& # 9 & # 9 (ب) دورة حامض الستريك

& # 9 & # 9 (ج) أكسدة الأحماض الدهنية

& # 9 & # 9 (د) تخليق الجسم الكيتون (الكبد)

& # 9 & # 9 (هـ) أكسدة الكيتون (أنسجة أخرى)

& # 9 & # 9 (و) بعض استقلاب الأحماض الأمينية

& # 9 & # 9 (ز) بعض استحداث السكر

العصارة الخلوية: تحلل السكر ومعظم تولد السكر

الأقدار الأيضية للبيروفات:

مجمع بيروفات ديهيدروجينيز (PDH): مركب متعدد الإنزيمات

& # 9Pyruvate + CoA + NAD + ------------ & GT CO2 + أسيتيل CoA + NADH + H +

الخطوة 1 أ: & # 9 بيروفات يرتبط بـ E.1.

الخطوة 1 ب: & # 9 يتفاعل البيروفات مع TDP مما يتسبب في إطلاق ثاني أكسيد الكربون2 and formation of TDP- CH(OH)CH3

STEP 2a: Lipoate is acetylated by TDP-CH(OH)CH3 with oxidation of the alcohol to a keto group and reduction of the lipoate disulfide bond . TDP is regenerated .

STEP 2b: Acetylated lipoate reacts with Coenzyme A (CoASH) to form acetyl CoA and reduce lipoate to dihydrolipoate .

STEP 3a: Reduced lipoate is oxidized by FAD , with the production of FADH2 .

STEP 3b: FAD is regenerated by the oxidation of FADH2 by NAD + , yielding NADH .

Feedback Inhibition: - Acetyl CoA and NADH

What goes في: Pyruvate, CoASH, NAD +

What comes OUT: Acetyl CoA, NADH, CO2

Citric Acid Cycle / Tricarboxylic Acid Cycle ( TCA Cycle ):

[ 1 ] Citrate Synthase : exergonic, spontaneous condenses acetyl CoA and oxaloacetate. The CoA produced is used to produce acetyl CoA via PDH.

[ 2 ] Isocitrate Dehydrogenase : oxidation-reduction reaction, first site for NADH production .

[ 3 ] a -Ketoglutarate Dehydrogenase : oxidation-reduction reaction, second NADH is produced . Feedback inhibited by succinyl CoA.

[ 4 ] Succinyl CoA Synthetase : substrate level phosphorylation. GTP + ADP <---> GDP + ATP

[ 5 ] Succinate Dehydrogenase : oxidation-reduction reaction, FADH2 is produced .

[ 6 ] Malate Dehydrogenase : oxidation-reduction reaction, third NADH is produced.

3 ATP Pyruvate Dehydrogenase (from NADH)

] ATP Isocitrate Dehydrogenase (from NADH)

] ATP a -Ketoglutarate Dehydrogenase (from NADH)

[ ATP Succinyl CoA Synthetase (from GTP)

\ ATP Succinic Dehydrogenase (from FADH2)

] ATP Malate Dehydrogenase (from NADH)

Total: 15 ATP (12 ATP / Turn of TCA Cycle)

Remember we get 2 Acetyl CoA molecules for each Glucose molecule so the Grand Total is: 30 ATP!


ملخص

Metabolic flux dynamics is quantified throughout the cell cycle via isotope tracing and computational modelling. This approach reveals oscillating metabolism of glucose versus glutamine in the Krebs cycle and highlights the importance of glutamine for S phase progression.

  • A temporal-fluxomics approach is used for quantifying metabolic flux dynamics throughout the mammalian cell cycle.
  • TCA cycle fluxes are rewired as cells progress through the cell cycle with complementary oscillations of glucose versus glutamine-derived fluxes.
  • Glucose-derived oxidative-TCA-cycle flux peaks in late G1 phase while oxidative and reductive glutamine metabolism dominates S phase.
  • The shift from glucose to glutamine oxidation in S phase plays an important role in cell cycle progression.

The TCA Cycle

The tricarboxylic acid cycle (TCA cycle) is a series of enzyme-catalyzed chemical reactions that form a key part of aerobic respiration in cells. This cycle is also called the Krebs cycle and the citric acid cycle. The outline below is typical of the metabolism of carbohydrates, which proceeds through glycolysis to form pyruvate and then through acetyl CoA to enter the TCA cycle. The TCA cycle has connections to other parts of metabolism, and other molecules may enter it at different places.


شاهد الفيديو: Pyruvate dehydrogenase complex (كانون الثاني 2022).