بیوشیمی ترم دوم - جزوه نهایی PDF

‫‪Medical Coven‬‬ ‫‪– 98‬‬ ‫کربوهیدرات جلسه ‪1‬ترم ‪2‬‬ ‫استاد پارسیان‬ ‫گروه جزوه بیوشیمی پزشکی ‪ 99‬بابل‬ ‫یاری خدا به تناسب تالش آدیم یم رسد‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه...

‫‪Medical Coven‬‬ ‫‪– 98‬‬ ‫کربوهیدرات جلسه ‪1‬ترم ‪2‬‬ ‫استاد پارسیان‬ ‫گروه جزوه بیوشیمی پزشکی ‪ 99‬بابل‬ ‫یاری خدا به تناسب تالش آدیم یم رسد‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫به نام خدا‬ ‫مقدمه‬ ‫هدف از مصرف غذا کسب انرژی است و ماشین تولید انرژی میتوکندری است‪.‬در متابولیسم‬ ‫ما می خواهیم بدانیم که ‪ ATP‬کجا ‪ ،‬چگونه و در طی چه واکنش هایی تولید می شود‪.‬‬ ‫درپایان تمام واکنش های درون سلولی باید بدانیم که این واکنش ها چه مقدار انرژی تولید‬ ‫کرده اند؛ فرم رایج انرژی در داخل سلول ‪ ATP‬است؛ مواد دیگری هم مثل کربوهیدراتها که‬ ‫دارای انرژی هستند با سوختنشان ‪ ATP‬تولید می کنند‪.‬‬ ‫✅ از ‪ NADH‬سه ‪ ATP‬و از ‪ FADH2‬دو ‪ ATP‬به دست می آید‪.‬‬ ‫💊زنجیره انتقال الکترون‬ ‫‪ NAD+‬و ‪ FAD‬به صورت کوآنزیم عمل کرده و به صورت ‪ NADH‬و ‪ FADH2‬درمی آیند و‬ ‫وارد زنجیره انتقال الکترون( ‪) Electron Transport Chain‬می شوند و درآنجا از آنها‬ ‫طی فعل و انفعاالت شیمیایی ‪ ATP‬تولید می شود‪.‬‬ ‫✅ در واقع زنجیره انتقال الکترون جابجا شدن الکترون از یکی به دیگری است‪ ،‬یعنی یک‬ ‫ماده احیا می شود و دیگری اکسید می شود؛ یک سری مولکول که پشت هم اند و روی آنها‬ ‫انتقال الکترون صورت می گیرد؛ ناقل اول به ناقل دوم‪ ،‬ناقل دوم به ناقل سوم و‪...‬‬ ‫در واقع بخاطر زنجیره انتقال الکترون است که ما می توانیم بگوییم یک ‪ NADH‬معادل‬ ‫‪ 3ATP‬و یک ‪ FADH2‬معادل‪ 2ATP‬است‪.‬‬ ‫‪.‬‬ ‫💊فسفوریالسیون اکسیداتیو‬ ‫‪ ADP‬در طی فرآیند جفت شدن با ‪ Pi‬جفت می شود و ‪ ATP‬تولید میکند که به این‬ ‫فرآیندِ جفت شدن‪ ،‬فسفوریالسیون میگوییم؛ یعنی به عبارتی فسفوریالسیون افزوده شدن‬ ‫فسفر به سوبسترا است‪.‬درداخل سلول همیشه ‪ ADP‬وجود دارد ولی فسفوریالسیون وقتی‬ ‫رخ می دهد که شرایط مناسب باشد‪.‬‬ ‫‪1‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫همزمان با فرآیند فسفوریالسیون انتقال الکترون هم صورت می گیرد که این همزمانی باعث‬ ‫می شود که این فرآیند ها را با هم تحت عنوان فسفوریالسیون اکسیداتیو بشناسیم؛ به عبارتی‬ ‫دیگر اکسیداتیو بودن یعنی داشتن نقل و انتقال الکترون که همراه با اکسیداسیون و احیا‬ ‫است‪.‬‬ ‫✅ فسفوریالسیون اکسیداتیو یعنی فسفوریالسیونی که همراه با واکنش های اکسیداسیون‬ ‫و احیا رخ می دهد‪.‬‬ ‫یادآوری‪ ATP :‬ابتدا از سوختن کربوهیدرات ها و در صورت نبود کربوهیدرات از اسید چرب‬ ‫و در صورت نبود اسید چرب از پروتئین به دست می آید؛ نکته این است که پروتئین ارزش‬ ‫باالیی دارد و سلول از آن برای ساختار سلولی استفاده می کند‪.‬‬ ‫در طی انتقال الکترون ما انتقال یون هیدروژن را هم داریم؛ اگر این فرآیند را به صورت‬ ‫زنجیره در نظر بگیریم‪ ،‬در انتهای این زنجیره مولکول اکسیژن قرار دارد که با گرفتن یون‬ ‫هیدروژن آب تولید می کند‪.‬‬ ‫✅ فرآیند زنجیره انتقال الکترون در الیه داخلی غشای داخلی میتوکندری رخ می دهد‪.‬‬ ‫💊میتوکندری‬ ‫میتوکندری یک ارگان درون سلولی است که دارای دو غشا است که هر کدام از این غشا ها‬ ‫دارای یک الیه داخلی و یک الیه خارجی هستند‪.‬‬ ‫هر کدام از واکنش های متابولیسمی که در میتوکندری رخ می دهند در قسمت های مختلفی‬ ‫از آن انجام می شوند؛ مثال چرخه کربس( ‪ )TCA‬و فرآیند ‪-B‬اکسیداسیون (ویژه اکسید شدن‬ ‫اسیدهای چرب) در ماتریکس و زنجیره انتقال الکترون بر روی الیه داخلی غشای داخلی‬ ‫میتوکندری انجام می شوند‪.‬‬ ‫‪2‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫‪ATP‬سنتاز ‪ADP‬را با ‪ Pi‬ترکیب میکند و ‪ATP‬تولید میکند‪.‬‬ ‫✅ قسمت انتهایی میتوکندری به یون ها و‪...‬نفوذ پذیر است ولی بقیه قسمت ها‬ ‫نفوذ پذیر نیستند‪.‬‬ ‫✅ ‪ NAD+‬و ‪ FAD‬کوآنزیم آنزیم های دهیدروژناز هستند؛ دهیدروژناز ها هیدروژن را از ماده‬ ‫جدا می کنند‪.‬‬ ‫در زنجیره انتقال الکترون چه مولکول هایی قرار دارند؟‬ ‫‪3‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫دو جایگاه برای ورود الکترون به زنجیره وجود دارد که این دو ‪ NAD+‬و ‪ FAD‬هستند که‬ ‫هر دوی اینها کوآنزیم برای آنزیم های دهیدروژناز می باشند‪.‬‬ ‫آنزیم های دهیدروژناز ‪ H‬جدا میکنند‪.‬‬ ‫هرجایی که واکنش دهیدروژناسیون انجام میشود ما کوآنزیم هایی مثل ‪FAD‬یا ‪NAD+‬داریم‪.‬‬ ‫به محض اینکه انتقال الکترون از ناقل اول به ناقل دوم فراهم شد‪ ،‬آنقدر انرژی فراهم میشود که‪ ATP‬سنتاز میتواند ‪ ADP‬را‬ ‫با ‪ Pi‬جفت کند و ‪ ATP‬بسازد‬ ‫✅ ‪ Pi‬از اسید فسفریک می آید‪.‬‬ ‫‪NAD+‬‬ ‫‪4‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫‪ NAD+‬مشتق ‪( B3‬نیاسین) میباشد به دو فرم اکسید شده)‪ (NAD+‬و احیا)‪(NADH‬‬ ‫وجود دارد؛ پس معموال واکنش انتقال دو الکترون و دو یون هیدروژن را انجام می دهد‪.‬‬ ‫‪ FAD‬و ‪FMN‬‬ ‫فالووپروتیین ها‪:‬‬ ‫‪ B2‬یا ریبوفالوین میتواند به دو فرم کوآنزیمی ‪ FAD‬و ‪ FMN‬دیده شود‪.‬‬ ‫‪:FMN‬‬ ‫‪ FMN‬مثل ‪ FAD‬می تواند در واکنشهای اکسیداسیون احیا شرکت کند‪.‬‬ ‫‪:FAD‬‬ ‫میتواند دو الکترون و دو یون هیدروژن را انتقال دهد‪.‬‬ ‫‪5‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫‪: FeS‬‬ ‫به مراکزآهن‪-‬گوگرد معروف اند؛ این مراکز از سمت گوگرد شان توسط آمینواسید سیستئین‬ ‫به پروتئین وصل اند ؛ سیستئین یک آمینواسید گوگردی است‪.‬‬ ‫مراکز آهن‪-‬گوگرد در واقع گروه پروستتیک پروتیین هستند‪.‬‬ ‫گروه پروستتیک یعنی بخشی(کوآزیم یا یک ماده کمک کننده)که به یک مولکول مادر(در‬ ‫اینجا پروتیین)متصل است و از آن جدا نمی شود‪.‬‬ ‫‪NAD+‬به دهیدروژناز متصل نیست و ‪NAD+‬و دهیدروژنازکامال جدا هستند ولی مراکز‬ ‫آهن‪-‬گوگرد کامال متصل به مولکول پروتیین میباشند‪.‬‬ ‫همان طور که در شکل می بینیم ممکن است‪ 1‬تا‪ 4‬اتم آهن با ‪2‬تا ‪ 4‬گوگرد در این‬ ‫مراکز وجود داشته باشد که کارشان انتقال یک الکترون است‪.‬‬ ‫کوآنزیم ‪ (CoQ)Q‬یا ‪:Ubiquinone‬‬ ‫این کوآنزیم مولکولی محلول در چربی است که به راحتی می تواند در غشای میتوکندری حل‬ ‫شود‪.‬‬ ‫کوآنزیم ‪ Q‬تنها حامل الکترون است که به پروتئین وصل نیست‪.‬‬ ‫‪6‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫کوآنزیم ‪ Q‬توانایی انتقال ‪ ۱‬یا ‪ ۲‬الکترون را دارد‪.‬میتواند به دو شکل اکسیده و احیا وجود‬ ‫داشته باشد و عالوه بر انتقال الکترون در انتقال هیدروژن نیز شرکت داشته باشد‪.‬کوآنزیم ‪Q‬‬ ‫اکسیده می تواند با گرفتن هیدروژن به کوآنزیم ‪ Q‬احیا شده تبدیل شود که هم در انتقال‬ ‫الکترون و هم در انتقال هیدروژن نقش دارد‪.‬‬ ‫کوآنزیم ‪ Q‬مثل ویتامین های محلول در چربی مثل ‪ A‬و ‪ E‬و ‪ K‬دارای زنجیره جانبی ‪۵‬‬ ‫کربنه به نام ایزوپرن (‪ 2‬متیل ‪ 1‬و ‪ 3‬بوتا دی ان) است؛ در کوآنزیم ‪ Q‬این زنجیره ها‬ ‫مرتبا تا سقف ‪ ۱۰‬بار تکرار می شوند؛ پس این کوآنزیم مولکول درشتی است‪.‬‬ ‫این حلقه ‪ 6‬وجهی دارای پیوند دوگانه و مولکول های اکسیژن است‪ e ،‬و ‪ H+‬می توانند‬ ‫به آن وصل شوند و مولکول را به ‪ QH2‬یا کوآنزیم احیا شده تبدیل کنند و بدین صورت‬ ‫آن ها را به مولکول بعدی انتقال می دهد و این روند اولیه را پیدا می کند‪.‬‬ ‫سایتوکروم)‪(cytochromes‬‬ ‫سایتوکروم ها همانند هموگلوبین مولکول های پروتئینی هستند که دارای گروه «هم» اند و به‬ ‫غشا متصل هستند‪.‬‬ ‫‪7‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫سایتوکروم ها مولکول هایی هستند که می توانند الکترون را از کوآنزیم احیا شده ‪QH2‬‬ ‫بگیرند‪.‬‬ ‫گروه هم از تتراپیرول ساخته شده است‪.‬گروه های تتراپیرول دارای زنجیره جانبی هستند‬ ‫که با توجه به اینکه چیدمان آن ها چگونه است نام گذاری های خاصی را برای آن ها قائل‬ ‫می شویم ‪.‬‬ ‫در نتیجه علت تفاوت نام گذاری سایتوکروم ها را در می یابیم که به علت اختالف در چیدمان‬ ‫این زنجیره ها است‪( )a,b,c,a3(.‬سایتوکروم های ‪ a‬و ‪ a3‬می توانند جدا نوشته شوند یا‬ ‫همراه هم (‪ )aa3‬که در این صورت سایتوکروم اکسیداز نامیده می شود‪ ).‬چون یک طرف آن‬ ‫به اکسیژن متصل است به آن سیتوکروم اکسیداز میگویند‪.‬‬ ‫سایتوکروم ‪ c‬یک سایتوکروم کوچک است که در آب حل می شود‪.‬‬ ‫)‪(water soluble‬‬ ‫«هم» از ‪ 4‬حلقه پیرول تشکیل شده است‪.‬پیرول ها دارای ‪ N‬هستند که در مرکزشان ‪Fe‬‬ ‫است که می تواند با ‪ N‬ها پیوند کواالن و ‪ 2‬عدد پیوند کوئوردینانسی با ‪ O‬بدهد‪.‬‬ ‫گروه پروستتیک که گروه متصل کننده بود در این مولکول ها هِم است و گروه‬ ‫پروستتیک سایتوکروم هاست‪.‬‬ ‫گروه پروستتیک‪ :‬گروه هایی که به یک پروتیین متصل هستند و ازآنها جدا نمیشوند‬ ‫سیتوکروم ‪ C‬به جای اتم ‪ Fe‬دارای ‪ Cu‬است‪ ،‬یعنی ‪ Cu+2‬با گرفتن الکترون به ‪ Cu+‬تبدیل‬ ‫میشود‬ ‫‪8‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫یا‬ ‫سیتوکروم ها در نهایت انتقال دهنده الکترون و یون هیدروژن به اکسیژن هستند‪.‬‬ ‫هر سایتوکروم فقط یک الکترون جابجا می کند‪.‬‬ ‫💊 حامل های الکترون‬ ‫‪ NAD+, flavins, CoQ‬حامل الکترون و‪ H‬هستند‪.‬‬ ‫سیتوکروم ها و پروتیین های آهن دار بدونِ هم؛ فقط الکترون حمل میکنند نه ‪.H‬‬ ‫‪ FAD ,NAD+‬تنها ‪ 2‬الکترون حمل میکنند‪.‬سیتوکرومها تنها یک الکترون حمل میکنند‪.‬‬ ‫‪ CoQ‬و ‪ FMN‬میتوانند ‪ 1‬یا ‪ 2‬الکترون حمل کنند‪.‬‬ ‫💊نحوه عمل زنجیره انتقال الکترون‬ ‫این زنجیره را به ‪ 4‬کمپلکس پروتئینی تقسیم می کنیم‪( CoQ.‬محلول در چربی) و ‪CytC‬‬ ‫(محلول در آب) به عنوان شاتل بین کمپلکس ها عمل می کنند‪.‬‬ ‫انتقال الکترون از کمپلکس های ‪ I‬و ‪ II‬به سمت ‪ IV‬آغاز می شود‪.‬‬ ‫‪Com I : Fes , FMN‬‬ ‫‪Com II : FAD , Fes‬‬ ‫‪Com III : Cyt b , Fes , Cyt c1‬‬ ‫‪Com IV : Cyt a, Cyt a3‬‬ ‫‪ NAD+‬و ‪ FAD‬همراه ورود الکترون به زنجیره انتقال الکترون هستند‬ ‫‪9‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫✅ دهیدروژناز های مختلف به فراخور ساختارشان ممکن است یکی از مولکولهای ‪NAD+‬‬ ‫یا ‪ FAD‬را به خدمت بگیرند تا الکترون و یون هیدروژن را به آن بدهند‪).‬البته عوامل‬ ‫دیگری نیز وجود دارند ولی ساده ترین چیزی که میتوان گفت این است که به فراخور‬ ‫ساختارشان است(‬ ‫✅ آنزیم ‪NADH‬دهیدروژناز ‪ NADH ،‬را به خدمت می گیرد‪.‬‬ ‫✅ در واکنشی که توسط آنزیم سوکسینات دهیدروژناز انجام می شود ‪ FAD ،‬به عنوان‬ ‫کوآنزیم نقش ایفا می کند‪.‬‬ ‫✅ آنزیم های مختلفی که در کل متابولیسم وجود دارند و کار دهیدروژناسیون یا‬ ‫اکسیداسیون‪-‬احیا را انجام می دهند‪:‬‬ ‫‪.۱‬ممکن است ‪ FAD‬یا ‪ NAD+‬را به عنوان پذیرنده الکترونِ خود انتخاب کنند در‬ ‫نتیجه ‪ NADH‬یا ‪ FADH2‬تولید شده و در زنجیره ی انتقال الکترون قرار می گیرند و‬ ‫‪ ATP‬تولید می کنند‪.‬‬ ‫‪10‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫‪.۲‬ولی اگر این آنزیم ها مولکولی مانند ‪ FMN‬را به عنوان پذیرنده ی الکترون انتخاب‬ ‫کنند ‪ ،‬مولکول حاصل نمی تواند وارد زنجیره ی انتقال الکترون شود چون در شروع آن‬ ‫نیست‪.‬‬ ‫✅ سازنده کمپلکس‪ ۲‬در زنجیره تنفسی ‪ FES :‬و ‪FAD‬‬ ‫✅ فیدبک‪:‬‬ ‫الف‪ NADH.‬معادل سه عدد ‪ ATP‬است‪.‬‬ ‫ب‪.‬در نتیجه ی انتقال الکترون به قدری انرژی فراهم میشود که ‪ATP‬سنتاز میتواند ‪ADP‬‬ ‫را با ‪ Pi‬جفت کند و ‪ ATP‬تولید کند‪.‬‬ ‫✅ اگر اکسیژن و یون هیدروژن از راه ‪ NADH‬وارد زنجیره ی انتقال الکترون بشوند ‪ ،‬در‬ ‫سه نقطه انرژی فراهم شده به قدری است که ‪ATP‬سنتاز می تواند ‪ ADP‬و ‪ Pi‬را جفت کند و‬ ‫‪ ATP‬تولید کند ‪.‬در نتیجه ‪ NADH‬معادل سه عدد ‪ ATP‬است‪:‬‬ ‫نقطه ی اول‪ :‬به شکل زیر مراجعه کنید‪.‬‬ ‫نقطه ی دوم‪ :‬به شکل زیر مراجعه کنید‪.‬‬ ‫نقطه سوم‪ :‬روی سایتوکروم اکسیداز‬ ‫✅ اگر الکترون و یون هیدروژن از طریق ‪ FADH2‬وارد زنجیره ی انتقال الکترون بشود ‪،‬‬ ‫‪11‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫‪ FADH2‬تا انتهای مسیر در دو نقطه امکان فسفوریالسیون‪-‬اکسیداتیو دارد‪ (.‬در دو نقطه‬ ‫انرژی ای فراهم می شود که ‪ATP‬سنتاز می تواند ‪ ADP‬و ‪ Pi‬را جفت کند و ‪ ATP‬تولید‬ ‫کند‪ ).‬در نتیجه ‪ FADH2‬معادل دو عدد ‪ ATP‬است‪.‬‬ ‫✅ اجزای زنجیره ی تنفسی بر مبنای پتانسیل ردوکس یا پتانسیل احیای )‪ (E0‬منفی به‬ ‫مثبت چیده شده اند‪.‬‬ ‫✅ منفی ترین ‪ /NAD+ : E0‬مثبت ترین ‪(Cyt a3 : E0‬حفظ کردن اعداد الزم‬ ‫نیست😉)‬ ‫✅ چیدمان منفی به مثبت ‪ E0‬از نظر شیمیایی این امکان را ایجاد می کند که مولکول های‬ ‫دارای بزرگتر بعد از مولکول های دارای ‪ E0‬کوچکتر قرار بگیرند‪.‬‬ ‫‪12‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫💊اخالل در زنجیره انتقال الکترون‬ ‫در پاتوفیزیولوژی زنجیره ی انتقال الکترون در درک مکانیسم ایجاد یک سری بیماری ها‬ ‫یا حوادث کمک می کند‪.‬‬ ‫✅ علت کشندگی شدید سیانور این است که در زنجیره ی انتقال الکترون اختالل ایجاد‬ ‫می کند درنتیجه تولید ‪ ATP‬به مشکل برمی خورد و سلول می میرد ‪😂.‬‬ ‫✅ یکی از مکانیسم های عمل آنتی بیوتیک ها این است که فرآیند فسفوریالسیون را مهار‬ ‫می کنند درنتیجه باکتری ‪ ATP‬نخواهد داشت و میمیرد‪(.‬مانند آنتی بیوتیک الیگومایسین)‬ ‫آنتی بیوتیک ها روی سلولهای بدن شخص نیز اثر را دارند ولی از آنجا که تعداد سلولها‬ ‫خیلی زیاد است به شخص آسیب جدی وارد نمی شود ولی باکتری چون یک سلول است از‬ ‫بین می رود‬ ‫هرجا مستطیل توپر دیدید که آخرش منفی داشت به معنی بالک آنزیمی است‪..‬‬ ‫✅ آنکاپلر(جدا کننده)‪ :‬مولکولهایی هستند که قادرند فسفوریالسیون را از اکسیداسیون‬ ‫جدا کنند و سیکل بیهوده (‪ )Futile Cycle‬ایجاد می شود (فسفوریالسیون و اکسیداسیون‬ ‫باید جفت شده با هم کار کنند تا ‪ ATP‬ایجاد شده و به درد سلول بخورد)‬ ‫پی ارسیدین‪ A‬؛آمو اوربیتال و روتنون قادر اند فرآیند انتقال الکترون از کمپلکس‪ ۱‬به‬ ‫‪( CoQ‬کمپلکس‪ )۳‬را متوقف کند‪.‬‬ ‫✅ ‪(BAL‬نوعی گاز جنگی)‪،‬دیمر کاپرول و آنتی مایسین‪( A‬نوعی آنتی بیوتیک)‬ ‫قادرند روی کمپلکس‪ ۳‬زنجیره ی تنفسی اثر مهاری بگذارند ‪.‬‬ ‫‪13‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫✅ کربوکسین و ‪ TTFA‬قادرند انتقال الکترون از کمپلکس‪ ۲‬به کوآنزیم‪ Q‬را متوقف کنند‪.‬‬ ‫✅ مهارکننده های رقابتی‪ :‬مهارکننده هایی هستند که از نظر ساختاری به سوبسترا‬ ‫(ماده اولیه) شبیه هستند و اگر در محیط موجود باشند ‪ ،‬آنزیم موردنظر مهار کننده را به‬ ‫جای سوبسترا تحت تاثیر قرار می دهد‪.‬مانند مالونات یا مالونیک اسید که از نظر ساختمانی‬ ‫شبیه سوکسینات است و می تواند کمپلکس ‪ 2‬زنجیره تنفسی را مهار کند‪.‬‬ ‫✅ سیانور‪ H2S ،‬و ‪ CO‬بر نقطه ی انتهای زنجیره ی انتقال الکترون(سایتوکروم‪ (aa₃‬اثر‬ ‫می کنند‪.‬‬ ‫💊 انتقال یون هیدروژن‬ ‫درنتیجه ی انتقال الکترون ‪ ،‬کمپلکس‪ ، ۱‬کمپلکس‪ ۳‬و کمپلکس‪ ،۴‬یون هیدروژن را از‬ ‫ماتریکس به سیتوزول انتقال می دهند به این ترتیب بار مثبت از داخل ماتریکس به‬ ‫سیتوزول منتقل می شود و نوعی اختالف بار به وجود می آید و بار مثبتِ داخل کم و بار‬ ‫مثبتِ بیرون زیاد می شود و به عبارتی نوعی اختالف گرادیان الکتروشیمیایی ایجاد می شود‪.‬‬ ‫(فرضیه ی میچل(‬ ‫‪14‬‬  ‫بیوشیمی پارسیان‪-‬جلسه یک‬ ‫✅ مکانیسم انتقال یون هیدروژن در کمپلکس‪ ۱‬و کمپلکس‪ ۴‬زیاد شناخته شده نیست ولی‬ ‫مکانیسم انتقال یون هیدروژن در کمپلکس‪ ۳‬توسط ‪ Q-Cycle‬است‪.‬‬ ‫…‪Chemistry must be respected‬‬ ‫‪15‬‬ ‫‪Medical Coven‬‬ ‫‪– 98‬‬ ‫جزوه اصالح شده پزشکی ‪ 99‬جلسه ‪ 2‬ترم ‪2‬‬ ‫ادیتور علمی‪:‬کارن کاکویی‬ ‫تنظیم کننده‪:‬امیرحسن فتوحی‬  ‫در حین زنجیره ی انتقال الکترون یک اختالف گرادیان الکتروشیمیایی رخ می دهد‪) H transferation.‬انتقال ‪( H‬رخ‬ ‫می دهد و ‪ ADP‬با ‪ Pi‬جفت می شود که در نهایت ‪ ATP‬تولید می شود‪.‬‬ ‫یکی از اصلی ترین اهداف تغذیه تولید انرژی است که تولید انرژی مستلزم متابولیسم است‪.‬در متابولیسم کربوهیدرات ها ‪ ،‬اولین و‬ ‫اصلی ترین ملکول مورد بحث گلوکز است‪.‬‬ ‫گلوکز یک قند ‪ 6‬کربنی آلدوزی است که در ابتدایی ترین واکنش هایی که متحمل می شود تبدیل به ‪ 2‬مولکول ‪ 3‬کربنی به نام‬ ‫اسید پیروویک یا پیرووات و مقداری ‪ ATP‬می شود‪.‬‬ ‫در متابولیسم گلوکز در اولین قدم ‪ ،‬گلوکز طی واکنشی (فرآیند گلیکولیز) به مولکول ‪ 3‬کربنی به نام پیروویک اسید تبدیل می‬ ‫شود‪.‬که این دو مولکول به دومولکول به نام استیل‪ coA-‬تبدیل می شود که وارد سیکل کربس می شوند ودر آن انرژی زایی به‬ ‫پایان می رسد‪.‬‬ ‫‪glucose‬‬ ‫به طورکلی درگلیکولیز‪ppyruvat :‬‬ ‫‪2ADP +2Pi‬‬ ‫‪2ATP‬‬ ‫فرآیند گلیکولیز به ‪ 2‬روش می تواند تداوم یابد‪) aerobic :‬هوازی(‬ ‫‪) Anaerobic‬بی هوازی(‬ ‫گاها می شنویم که فرد ورزش هوازی می کند یعنی ورزشی که توأم با رساندن اکسیژن کافی به سلول هایش است‪.‬‬ ‫در حالت هوازی یعنی اگر قرار باشد گلوکز به صورت هوازی ادامه مسیر بدهد نیاز به ‪ 2O‬کافی است‪.‬اگر اکسیژن کافی وجود داشته‬ ‫باشد گلوکز می تواند به صورت پیرووات در آمده و سپس به آب و کربن دی اکسید تبدیل شده و در نتیجه ‪ ATP‬کافی تولید کند‬ ‫ولی اگر گلیکولیز به صورت بی هوازی ادامه مسیر دهد ‪ ،‬تغییرصورت گرفته وملکول پیرووات تولید شده به فرم الکتیک اسید باقی‬ ‫می ماند‪.‬‬ ‫اسکلت های کربنی )مثل اسکلت کربنی گلوکز ‪ ،‬لیپیدها یا اسیدهای امینه( می توانند برای ما ‪ CO2، H2O ،ATP‬تولید کنند‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫اگر قرار باشد اسکلت کربنی پیرووات به همان فرم باقی بماند و تبدیل نشود به ‪ 2CO‬و ‪ H2O،ATP‬کافی برای ما تولید نخواهد‬ ‫کرد پس اگر گلیکولیز به فرم ‪ anaerobic‬ادامه مسیر دهد مقدار ‪ ATP‬سازی قابل توجهی نخواهد داشت و این مسیر مقرون به‬ ‫صرفه نیست‪.‬‬ ‫گلوکز به فرم های مختلف می تواند متابولیزه شود‪.‬‬ ‫گلیکولیز در سیتوسل سلول اتفاق می افتد‪.‬به محض ورود گلوکز از خون به سلول ‪ ،‬به گلوکز ‪ 6‬فسفات تبدیل می شود‪.‬‬ ‫برای تولید گلوکز ‪ 6‬فسفات طبیعتا باید یک دهنده ی فسفر حضور داشته باشد‪.‬دهنده ی فسفر ‪ ATP‬است‪.‬‬ ‫‪2‬‬  ‫هگزوکیناز‪ ،‬اسم عامی است که می توانند هگزوز ها را کینازه کنند‪.‬‬ ‫در داخل سلول عالوه بر هگزوکیناز که می تواند فسفر را منتقل کند به قندهایی مثل گلوکز‪ ،‬گاالکتوز یا سایر قند های ‪ 6‬کربنه ‪،‬‬ ‫آنزیم دیگری وجود دارد به نام گلوکوکیناز که اختصاصی گلوکز است‪.‬‬ ‫پس گلوکز با ‪ 2‬تا آنزیم می تواند به گلوکز ‪ 6‬فسفات تبدیل شود‪ :‬هگزوکیناز و گلوکوکیناز‬ ‫به دلیل اینکه وضعیت انرژتیک سلول چگونه است ‪ ،‬سلول یکی از این ها را انتخاب می کند‪.‬‬ ‫هگزوگیناز یک آنزیم است‪.‬آنزیم ها نیاز به کمک کننده دارند‪.‬این کمک کننده ها می توانند یک ساختار آلی باشند که به آن ها‬ ‫کوآنزیم می گویند‪).‬یا میتوانند یون فلزی باشند که می گویند کوفاکتور(‬ ‫‪++‬‬ ‫‪.‬‬ ‫هگزوکیناز برای انجام عمل خود به کوفاکتور منیزیم نیاز دارند ) ‪(Mg‬‬ ‫)البته عالوه براین آنزیم‪،‬کوفاکتور آنزیم های فسفوفروکتوکیناز‪،‬فسفوگلیسرات کیناز‪،‬پیرووات کیناز هم میباشد(‬ ‫‪.1‬تفاوت های هگزوکینازو گلوکوکیناز‪ :‬هگزوکیناز در همه ی بافت هاست ولی گلوکوکیناز عمدتا در کبد)و پانکراس به مقدار‬ ‫کمتر( است‪.‬‬ ‫‪.2‬هگزوکیناز ‪ nonspecific‬ولی گلوکوکیناز ‪ specific‬است‪.‬‬ ‫‪.3‬در هگزوکیناز ‪ ,‬میکرومول‪ Km = 100‬می باشد ولی در گلوکوکیناز‪ ,‬میلی مول ‪ Km = 10‬است‪).‬تفاوت اصلی(‬ ‫‪3‬‬ ‫‪.4‬هگزوکیناز توسط محصول خود)گلوکز‪ 6‬فسفات( مهار می شود ولی گلوکوکیناز مهار نمی شود زیرا غلظت گلوکوز باالست و‬ ‫اگر بخواهد مهار شود نمی تواند عملکرد داشته باشد‪.‬‬ ‫یادآوری ‪ Km :‬غلظتی از سوبسترا است که نصف سرعت ماکزیمم را ایجاد می کند‪.‬‬ ‫با توجه به ‪ Km‬پایین هگزوکیناز می فهمیم که هگزوکیناز در یک غظت خیلی کم به راحتی به نصف ‪ Vmax‬می رسد در حالیکه‬ ‫گلوکوکیناز نیاز به غلظت سوبسترای بیشتری دارد‪.‬‬ ‫هنگام مصرف وعده های اصلی ‪ ،‬غلظت گلوکز افزایش می یابد ‪،‬گلوکوکیناز وارد عمل می شود‬ ‫بین وعده ها که غلظت گلوکز کم می شود ‪ ،‬هگزوکیناز وارد عمل می شود‪.‬‬ ‫این کمک می کند در موقعی که غذا به اندازه ی کافی مصرف نمی کنیم ‪ ATP ،‬به اندازه ی کافی داشته باشیم‪.‬‬ ‫*پس تا اینجا اولین مرحله گلیکولیز‪،‬تبدیل گلوکز به گلوکز ‪6‬فسفات توسط آنزیم هگزوکیناز میباشد‪.‬‬ ‫‪4‬‬  ‫‪6 C H2O H‬‬ ‫‪6 C H O PO 2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪A T P A DP‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪M g 2+‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪Hexokinase‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪glucose‬‬ ‫‪gl ucose -6-phosphate‬‬ ‫فروکتوز و گلوکز نسبت به هم ایزومرند‪.‬‬ ‫*در مرحله ‪،2‬تبدیل گلوکز ‪ 6‬فسفات به فروکتوز‪ 6‬فسفات را داریم توسط آنزیم فسفوگلوکوز ایزومراز‬ ‫‪5‬‬  6 CH OPO 2− 2 3 5 6 CH OPO 2− 1CH2OH H O H 2 3 O H 4 H 1 5 H HO 2 OH OH OH H 4 3 OH 3 2 OH H H OH Phosphoglucose Isomerase glucose-6-phosphate fructose-6-phosphate ‫)آنزیم ایزومراز این کار را‬.‫ )یعنی پیوند دوگانه بین دو گروه الکلی( تشکیل می شود‬enediol ‫برای تبدیل آلدوز به کتوز مشتق‬ (.‫انجام می دهد‬ 6  ‫‪ + ATP‬فروکتوز ‪ 6‬فسفات‬ ‫*در ادامه )مرحله ‪ :(3‬فروکتوز ‪ 1‬و‪ 6‬بیس فسفات‬ ‫در تمام واکنش های آنزیمی مسیر هایی داریم که به آن ‪( rate-limiting steps‬محدودکننده ی سرعت)می گوییم‪.‬مثال وقتی‬ ‫سلول نمی خواهد گلیکولیز انجام شود یا بیشتر انجام شود یک سری آنزیم ها هستند در مسیر ها که این آنزیم ها ‪ ،‬می تواند‬ ‫توسط عامل دیگری فعالیتش زیاد یا کم شود‪.‬‬ ‫*تولید فروکتوز ‪ 1‬و ‪ 6‬بیس فسفات یکی از ‪ rate limiting step‬های مسیر گلیکولیز است‪.‬‬ ‫اگر این واکنش بخواهد بیشتر انجام شود ‪ ،‬فسفوفروکتوکیناز ها بیشتر فعال می شوند در غیر این صورت کمتر فعال می شوند‬ ‫)توسط ژن ها در مراکز باالدست(‪.‬واکنش مر حله ‪ 3‬در شکل زیر‪:‬‬ ‫‪Phosphofructokinase‬‬ ‫‪6 CH OPO 2−‬‬ ‫‪1CH2OH‬‬ ‫‪6 CH OPO 2−‬‬ ‫‪1CH2OPO32−‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪ATP ADP‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪HO‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪HO‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3 OH‬‬ ‫‪Mg2+‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3 OH‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪fructose-6-phosphate‬‬ ‫‪fructose-1,6-bisphosphate‬‬ ‫‪2−‬‬ ‫‪1 CH2OPO3‬‬ ‫‪2C‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪2−‬‬ ‫‪HO 3C‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪Aldolase‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪CH2OPO3‬‬ ‫‪1C‬‬ ‫‪H 4C‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪2C‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H 2C OH‬‬ ‫‪2−‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪1CH2OH‬‬ ‫‪3 CH2OPO3‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪2−‬‬ ‫‪6 CH2OPO3‬‬ ‫‪dihydroxyacetone‬‬ ‫‪glyceraldehyde-3-‬‬ ‫‪phosphate‬‬ ‫‪phosphate‬‬ ‫‪fructose-1,6-‬‬ ‫‪bisphosphate‬‬ ‫‪Triosephosphate Isomerase‬‬ ‫‪7‬‬ ‫*در مرحله ‪،4‬فروکتوز ‪1‬و‪ 6‬بیس فسفات به دو تریوز دی هیدروکسی استون فسفات و گلیسرالدهید تری فسفات می شکند توسط‬ ‫آنزیم الدوالز)نوعی هیدروالز(‪،‬طبق شکل باال‪.....‬‬ ‫*در مرحله بعد نیز دی هیدروکسی استون فسفات به گلیسر الدهید تری فسفات‪ ،‬توسط آنزیم تریوز فسفات ایزومراز‪،‬تبدیل‬ ‫میشود‪.‬که این دو مرحله در شکل باال قابل مشاهده است‪.‬‬ ‫)مطالعات نشان می دهد که بیش از ‪ %95‬دی هیدروکسی استون فسفات های تولید شده به گلیسرآلدهید ‪ 3‬فسفات تبدیل‬ ‫می شوند و گلیسرآلدهید ‪ 3‬فسفات هم به‪ 2‬و‪ 3‬بیس فسفو گلیسرات تبدیل می شود پس در واقع انگار از اینجا به بعد واکنش های‬ ‫ما ‪ 2‬تا هستند ‪(.‬‬ ‫*در مرحله بعد)‪(6‬گلیسرآلدهید تری فسفات به ‪1‬و‪3‬بیس فسفو گلیسرات تبدیل میشود‪،‬با افزودن فسفات معدنی‪،‬آنزیم‬ ‫گلیسرالدهید تری فسفات دهیدروژناز‪ ،‬در این مرحله ‪ 𝑁𝐴𝐷+‬به ‪ NADH‬احیا میشود ‪.‬‬ ‫‪Glyceraldehyde-3-phosphate‬‬ ‫‪Dehydrogenase‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪+ H+ O‬‬ ‫‪OPO32−‬‬ ‫‪1C‬‬ ‫‪NAD+‬‬ ‫‪NADH‬‬ ‫‪1C‬‬ ‫‪+ Pi‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2−‬‬ ‫‪2−‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪CH‬‬‫‪2‬‬ ‫‪OPO‬‬‫‪3‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪CH‬‬‫‪2‬‬ ‫‪OPO‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪glyceraldehyde-‬‬ ‫‪1,3-bisphospho-‬‬ ‫‪3-phosphate‬‬ ‫‪glycerate‬‬ ‫‪8‬‬ 9  ‫آنزیم گلیسر آلدهید ‪-3‬فسفات دهیدروژناز‪:‬‬ ‫‪ -‬به خاطر استفاده از فسفات غیرآلی کیناز نیست‪.‬‬ ‫‪ -‬یک آنزیم پروتئینی وابسته به ‪ NAD+‬کوانزیم آن است‪.‬‬ ‫‪ -‬از نظر ساختمانی‪ ،‬تترامری است که از ‪ 4‬رشته ی پلی پپتیدی همسان)مونومر(تشکیل یافته است‪.‬‬ ‫‪ -‬هر رشته ی پلی پپتیدی این آنزیم شامل ‪ 4‬گروه) ‪ (-SH‬مربوط به اسید آمینه سیستئین است که یکی از این ‪ 4‬گروه‪ ،‬در‬ ‫جایگاه فعال آنزیم قرار گرفته است‪.‬‬ ‫* نحوه ی روند کاتالیزی آنزیم‪:‬‬ ‫ابتدا سوبسترا با گروه) ‪ (-SH‬آنزیم ترکیب و مشتق تیو نیمه استال را ایجاد میکند‪.‬سپس در اثر اکسیداسیون به یک پیوند پر انرژی‬ ‫تیول استر مبدل گشته و ‪ 2‬اتم هیدروژن حاصل از این واکنش به ‪ NAD+‬انتقال می یابد‪.‬‬ ‫چون که اتصال ‪ NADH‬با آنزیم‪ ،‬در مقایسه با ‪ NAD+‬از پایداری کمتری برخوردار است در نتیجه ‪ NADH‬به آسانی توسط یک‬ ‫مولکول دیگر ‪ NAD+‬جایگزین می گردد‪.‬‬ ‫سرانجام یک فسفات آزاد وارد واکنش شده و با ایجاد ‪ 1-3‬بیس فسفوگلیسرات موجب آزاد شدن مجدد آنزیم همراه با گروه ) ‪-SH‬‬ ‫( میشود‪.‬انرژی حاصل از واکنش اکسیداسیون که در ا بتدا به صورت یک پرانرژی تیول استر نگهداری شده نگهداری بود‪ ،‬به روی‬ ‫ریشه فسفات انتقال یافته و بصورت یک پیوند پر انرژی فسفات در محل اولین کربن ‪ 1-3‬بیس فسفوگلیسرات انتقال می یابد تا در‬ ‫مرحله بعدی از این انرژی برای ساخت ‪ ATP‬مورد استفاده قرار بگیرد‪.‬‬ ‫‪10‬‬ ‫*مرحله ‪ :7‬در این مرحله ‪ 1‬و‪3‬بیس فسفو گلیسرات توسط آنزیم فسفو گلیسرات کیناز به ‪ 3‬فسفو گلیسرات تبدیل میشود‬ ‫* آنزیم فسفوگلیسرات کیناز یک آنزیم ترانسفر کننده ی فسفر است‪.‬‬ ‫* در این مرحله‪ ،‬برای اولین بار شاهد سنتز)در سطح سوبسترا( ‪ ATP‬هستیم‪.‬‬ ‫* در مرحله بعد ‪3‬فسفو گلیسرات توسط آنزیم موتاز به ‪2‬فسفو گلیسرات تبدیل میشود‪.‬‬ ‫موتاز‪ :‬موتاز ها ‪ ،‬نوعی تراسفراز محسوب می شوند که یک عامل را در درون یک مولکول جا بجا میکنند‪.‬‬ ‫در این واکنش‪ ،‬آنزیم فسفوگلیسرات موتاز فسفر را از کربن شماره ی ‪ 3‬به کربن شماره ی ‪ 2‬منتقل میکند‪.‬‬ ‫نحوه ی عملکرد این آنزیم‪:‬‬ ‫‪11‬‬ ‫برای انجام این کار‪ ،‬آنزیم عاملی را که میخواهد جا بجا کند )گروه فسفات(همراه خود می آورد سپس وارد عمل شده و یک گروه‬ ‫فسفات به کربن شماره ی ‪ 2‬مولکول ‪ 3‬فسفوگلیسرات میدهد‪.‬سپس فسفات کربن شماره ی ‪ 3‬مولکول را بر میدارد‪.‬‬ ‫موتاز ها انرژی مصرف نمیکنند‪.‬‬ ‫* در جایگاه فعال آنزیم موتاز‪ ،‬یک اسید آمینه هیستیدین وجود دارد بطوری که اگر هر عاملی باعث بروز اشکال در این اسید آمینه‬ ‫شود باعث نقص آنزیم فوق میشود‪.‬‬ ‫* در مرحله بعد ‪2‬فسفو گلیسرات به فسفوانول پیرووات توسط آنزیم انوالز تبدیل میشود‪ ،‬با از دست دادن یک مولکول اب ‪،‬البته در‬ ‫این بین هم یک مشتق انوالت ایجاد میشود‪.‬‬ ‫* فسفوانول پیرووات همانند کراتین فسفات جزو فسفازن ها یعنی ترکیبات پر انرژی سلول محسوب میشود‪.‬این یعنی این ترکیبات‬ ‫به هنگام آزاد کردن فسفات انرژی حتی بیشتر از ‪ ATP‬آزاد میکنند‪.‬‬ ‫‪12‬‬ ‫* مطالعات نشان میدهد که انرژی حاصل از جداشدن فسفر از مولکول فسفوانول پیروات حدود ‪ 14/8 kcal‬است ‪،‬در حالی که‬ ‫انرژی حاصل از تبدیل ‪ ATP‬به ‪ ADP‬حدود ‪ 7/3 kcal‬است‪.‬‬ ‫کراتین فسفات یکی دیگر از ترکیباتی است که باعث تولید انرژی در بدن میشود‪.‬کراتین پروتئینی است که در عضالت جمع میشود‬ ‫ودرآنجا با فسفر ترکیب میشود و تولید کراتین فسفات اضافی میکند‪.‬کراتین فسفات با ‪ ADP‬جفت میشود و در نهایت ‪ATP‬حاصل‬ ‫میشود‪.‬افرادی که کراتین زیادی مصر ف میکنند‪ ،‬کراتین فسفات زیادی در عضالتشان ذخیره میشود برای همین در مقاطعی که‬ ‫میخواهند به طور لحظه ای انرژی زیادی را مصرف کنند‪ ،‬کراتین فسفات با ‪ ADP‬جفت میشود و ‪ ATP‬را تامین می کند‪.‬‬ ‫* در ساده ترین حالت‪ ،‬کراتین یک پروتئینی است که باید به کراتینین تبدیل شود و از راه ادرار رفع گردد‪.‬و وجود بیش از حد‬ ‫این عامل متابولیسم را به هم میزند که حاصل آن اختالل در هومئستازی بدن است‪.‬و هر چه که باعث اختالل در هومئستازی‬ ‫بدن شود ‪ ،‬در درازمدت باعث ایجاد بیماری میشود‪).‬مثلن بیماری کلیوی‪ ،‬پوکی استخوان و‪(...‬‬ ‫* طبق شکل باال در مرحله آخر‪ ،‬فسفوانول پیرووات توسط پیرووات دهیدروژناز به پیرووات تبدیل میشود‪ ADP.‬نیز در سطح‬ ‫سوبسترا فسفریله میشود‪.‬‬ ‫* به طور کلی ‪ ،‬فسفوریالسیون به ‪2‬شکل صورت میگیرد ‪ :‬اکسیداتیو و در سطح پیش ماده)سوبسترا(‬ ‫* فسفوریالسیون اکسیداتیو ‪ :‬سنتز ‪ ATP‬در طول زنجیره انتقال الکترون را فسفوریالسیون اکسیداتیو میگوییم‪.‬‬ ‫فسفوریالسیون در سطح پیش ماده ‪ :‬تولید یک مولکول ‪ ATP‬در حضور مشتقات فسفریله یا تیواستر سوبسترا ها ‪ ،‬که دهنده ی‬ ‫فسفر هستند‪.‬یعنی تولید ‪ ATP‬بدون زنجیره انتقال الکترون در مراحل ‪7‬و‪ 11‬گلیکولیز‪.‬‬ ‫‪13‬‬  ‫گلیکولیز میتواند به ‪ 2‬صورت هوازی و بی هوازی ادامه پیدا کند‪:‬‬ ‫‪ -1‬در شرایط بی هوازی‪ ،‬پیرووات به کمک آنزیم الکتات دهیدروژناز احیا گردیده و الکتات تولید می شود و در نتیجه اکسیداسیون‬ ‫‪ NADH‬همراه با احیا پیرووات موجب تولید ‪ NAD‬برای ادامه راه گلیکولیز در شرایط غیر هوازی و تکرار چرخه از مرحله گلیسر‬ ‫آلدهید ‪-3‬فسفات دهیدروژناز می شود‪.‬البته چون ‪2‬پیرووات از گلیکولیز گلوکز داشتیم پس اگر بخواهد پیرووات به اسید الکتیک‬ ‫تبدیل شود هر دو ‪NADH‬تولیدی گلیکولیز مصرف میشود‪.‬‬ ‫* توجه داشته باشیم که شرایط بی هوازی ‪ ،‬خود به ‪ 2‬صورت قابل انجام است‪ :‬تخمیر(تولید آب واتانول) و تولید الکتیک اسید‬ ‫‪ -2‬در شرایط هوازی‪ ،‬پیرووات به داخل میتوکندری ها راه یافته و پس از تبدیل شدن به استیل کوآنزیم ‪ A‬در چرخه‬ ‫اسیدسیتریک؛کامال اکسید شده و کربن دی اکسید(هر پیرووات ‪2‬تا) آزاد می نماید‪.‬‬ ‫مثال‪ :‬گاهی فردی که به مدت زیادی ورزش نکرده است و ناگهان فعالیت بدنی (ورزش) انجام میدهد پس از فعالیت زیاد ‪ ،‬شاهد‬ ‫درد شدید عضالنی خواهد بود‪.‬علت آن این است که سلول های او یاد نگرفته بودند که در شرایط فشار تنفس ‪ aerobic‬داشته‬ ‫باشند تنفس ‪ anaerobic‬داشتند تا ‪ ATP‬را برای ما تامین کنند‪.‬حاصل آن تولید الکتیک اسید است‪(.‬فرد بدون آمادگی قبلی ‪،‬‬ ‫ورزش زیاد کرده و گلیکولیز به صورت بی هوازی در ادامه طی مسیر می کند و الکتیک اسید تولید شده‪).‬‬ ‫اکسیداسیون(دکربوکسیالسیون اکسیداتیو) پیرووات و تولید استیل کوآنزیم ‪: A‬‬ ‫پیرووات در داخل میتوکندری به استیل کوآنزیم ‪ A‬تبدیل میشود‪.‬کاتالیز واکنش به عهده ی کمپلکس چند آنزیمی به نام کمپلکس‬ ‫پیرووات دهیدروژناز است که به غشای داخلی میتوکندری متصل می باشد‪.‬‬ ‫‪14‬‬ ‫کوآنزیم ‪ ، COA – HS-COA - A‬یک مولکول درشت مشتق از ویتامین 𝐵‪ 5‬یا اسید پانتوتنیک که با اتصال به ریشه ی استیل ‪،‬‬ ‫استیل کوآنزیم ‪ A‬ساخته می شود‪.‬‬ ‫اگر ‪ OH‬مربوط به اسید جدا شود ‪ ،‬بنیان آسیل تشکیل می شود ‪ ،‬حال اگر اسید ما اسید استیک باشد ‪ ،‬با جدا شدن ‪ OH‬بنیان‬ ‫استیل ساخته خواهد شد‪.‬آنزیم پیرووات دهیدروژناز که این واکنش را کاتالیز میکند یک کمپلکس آنزیمی است که برای انجام‬ ‫کارش از ‪ 3‬آنزیم و ‪ 5‬کوآنزیم کمک میگیرد این کمپلکس از ‪ 3‬زیر واحد تشکیل شده است‪:‬‬ ‫متشکل از سه آنزیم پیروات دهیدروژناز)‪ ، (E1‬دی هیدرولیپوئیل ترانس استیالز)‪ ، (E2‬دی هیدرولیپوئیل دهیدروژناز )‪(E3‬‬ ‫است‪.‬‬ ‫نحوه ی عملکرد این کمپلکس‪:‬‬ ‫در ابتدا پیرووات با تیامین پیروفسفات(کوانزیم ویتامین ‪) B1‬ترکیب می شود واستیل تیامین پیرو فسفات تولید میشود که ضمن‬ ‫انجام این فرآیند یک مولکول کربن دی اکسید نیز آزاد می شود‪.‬‬ ‫در ادامه‪ ،‬استیل تیامین پیروفسفات با یک کوآنزیم ‪،‬در حضور آنزیم دیگر به نام دی هیدرولیپوئیل ترانس استیالز با لیپوئیک اسید‬ ‫اکسید شده ‪ ،‬ترکیب می شود و آسیل لیپوات (استیل لیپوات)تولید می شود‪.‬در واقع در این واکنش ‪ ،‬ریشه آسیل به لیپوئیک اسید‬ ‫منتقل میشود و تیامین پیروفسفات به جای قبلی خود برمیگردد‪.‬‬ ‫در مرحله ی بعد ‪ ،‬استیل لیپوات با کوآنزیم ‪ ، A‬مجددا در حضور آنزیم دی هیدرولیپوئیل ترانس استیالز واکنش داده و قسمت‬ ‫استیل مولکول استیل لیپوات به ‪ CoA‬منتقل میشود و در نهایت استیل کوآنزیم ‪ A‬حاصل میشود‪.‬و آسیل لیپوات به لیپوئیک اسید‬ ‫احیا شده تبدیل میشود‪.‬‬ ‫برای انجام مجدد این فرآیند ها‪ ،‬لیپوئیک اسید باید اکسید شود که برای این منظور از ‪ FAD‬استفاده میشود‪.‬لیپوئیک اسید احیاشده‬ ‫در حضور آنزیم دی هیدرولیپوئیل دهیدروژناز با ‪ FAD‬واکنش داده و لیپوئیک اسید اکسید شده و ‪ FADH2‬حاصل میشود‪.‬‬ ‫از آنجایی که ‪ 2FADH‬نمیتواند به زنجیره انتقال الکترون راه پیدا کند ‪ FADH2.‬مجددا در حضور آنزیم دی هیدرولیپوئیل‬ ‫دهیدروژناز با ‪ NAD‬ترکیب میشود و ‪ FAD‬و ‪ NADH‬حاصل میشود‪.‬‬ ‫‪15‬‬ ‫و ‪ NADH‬در زنجیره ی انتقال الکترون برای ما ‪ 3‬مولکول ‪ ATP‬تولید میکند‪(.‬البته دقت کنیم که ما از گلوکز اولیه ‪2‬پیرووات‬ ‫داشتیم‪،‬پس تمام این مراحل باید دو بار اتفاق افتد‪).‬‬ ‫سیستم تنظیم آنزیم پیرووات دهیدروژناز‪:‬‬ ‫این کمپلکس آنزیمی دارای ‪ 2‬فرم فعال و غیر فعال می باشد‪.‬‬ ‫آنزیم پیرووات دهیدروژناز دارای ‪ 3‬ریشه ی سرین در ساختمان خود است که به کمک یک آنزیم ‪ ATP‬کیناز مخصوص فسفریله‬ ‫میگردندو فرم غیرفعال آنزیم حاصل می شود ‪.‬‬ ‫پیرووات دهیدروژناز فعال ‪ ،‬غیر فسفریله است و اگر تحت تاثیر پیرووات دهیدروژناز کیناز قرار بگیرد میتواند ‪ 3‬فسفر به پیرووات‬ ‫دهیدروژناز فعال اضافه کند و به این صورت فرم غیر فعال آنزیم پیرووات دهیدروژناز (که فسفریله است) حاصل میشود‪.‬‬ ‫آنزیمی به نام پیرووات دهیدروژناز فسفاتاز میتواند پیرووات دهیدروژناز غیر فعال (که فسفریله است)را دفسفریله کرده ‪ ،‬در نتیجه‬ ‫باعث تشکیل فرم فعال آنزیم پیرووات دهیدروژناز شود‪.‬‬ ‫‪16‬‬ ‫آنزیم پیرووات دهیدروژناز یک آنزیم تنظیم شونده است؛ محصوالت این آنزیم یعنی استیل کوآنزیم ‪ A‬و ‪ NADH‬دارای اثر مهار‬ ‫کننده بر روی فغالیت آنزیم پیرووات دهیدروژناز میشوند‪.‬بطوری که در اثر افزایش نسبت های ‪ ،‬پیرووات دهیدروژناز کیناز و ‪ATP‬‬ ‫کیناز فعال تر شده در نتیجه باعث فسفریله (غیر فعال شدن) آنزیم پیرووات دهیدروژناز‬ ‫می شود‪.‬‬ ‫آنزیم پیرووات دهیدروژناز هم در صورت باال بودن سطح انرژی سلول مهار می شود و هم اکسیداسیون اسید های چرب باعث افزایش‬ ‫نسبت های فوق شده در نتیجه ‪ ،‬آنزیم مورد نظر غیر فعال می شود‪.‬‬ ‫بیالن انرژی حاصل از یک مولکول گلوکز‪:‬‬ ‫‪glucose‬‬ ‫‪Glycolysis‬‬ ‫‪ATP‬‬ ‫‪Hexokinase‬‬ ‫‪ADP‬‬ ‫‪glucose - 6 - phosphate‬‬ ‫‪Phosphoglucose Isomerase‬‬ ‫‪fructose - 6 - phosphate‬‬ ‫‪ATP‬‬ ‫‪Phosphofructokinase‬‬ ‫‪ADP‬‬ ‫‪fructose - 1 , 6 - bisphosphate‬‬ ‫‪Aldolase‬‬ ‫‪glyceraldehyde‬‬ ‫‪- 3 - phosphate‬‬ ‫‪+ dihydroxyacetone‬‬ ‫‪- phosphate‬‬ ‫‪Triosephosph‬‬ ‫‪ate‬‬ ‫‪Isomerase‬‬ ‫‪Glycolysis continued‬‬ ‫تا این مرحله(‪ 5‬مرحله اول گلیکولیز) شاهد مصرف ‪ 2‬مولکول ‪ ATP‬و تولید ‪ 2‬مولکول ‪ ADP‬هستیم‪.‬‬ ‫با شروع گلیکولیز در مرحله ی بعد‪:‬‬ ‫‪17‬‬  glyceraldehyde - 3 - phosphate Oxidative NAD + + P i Glyceraldehyde - 3 - phosphate phsophorylation NADH + H + Dehydrogenase 1 , 3 - bisphosphoglycerate ADP Substrate Level Phosphoglycerate Kinase Phosphorylation ATP 3 - phosphoglycerate Phosphoglycerate Mutase 2 - phosphoglycerate H 2O Enolase phosphoenolpyruvate Substrate Level ADP Pyruvate Kinase Phosphorylation ATP pyruvate 18 ‫در این جا ‪ ،‬ابتدا واکنش گلیسرآلدهید ‪ 3‬فسفات دهیدروژناز از هر مولکول گلوکز ‪ 2 ،‬مولکول ‪ ( NADH‬که معادل ‪ 6‬مولکول ‪ATP‬‬ ‫است) سپس در اثر واکنش فسفوگلیسرات کیناز (فسفوریالسیون در سطح سوبسترا ) از هر مولکول گلوکز ‪ 2 ،‬مولکول ‪ ATP‬حاصل‬ ‫می شود‪.‬و در مرحله ی آخر در اثر واکنش پیرووات کیناز (فسفوریالسیون در سطح سوبسترا ) به ازای هر مولکول گلوکز ‪2 ،‬‬ ‫مولکول ‪ ATP‬حاصل میشود‪.‬‬ ‫* پس در مرحله گلیکولیز شاهد تولید ‪ 10‬مولکول ‪ ATP‬هستیم(البته بطور خالص ‪).8ATP‬‬ ‫هدف از گلیکولیز ‪،‬تولید انرژی است ‪.‬اگر در شرایط ‪ high energy‬باشیم الزم به انجام گلیکولیز نداریم و در شرایط ‪low energy‬‬ ‫است که گلیکولیز انجام میشود‪.‬‬ ‫‪19‬‬  ‫گلیکولیز باید تنظیم شود ‪ ،‬این ‪ 3‬واکنش غیر تعادلی‪،‬دقت شود که واکنش های تعادلی گلیکولیز تنظیم نمی باشند‪ ،‬جایگاه‬ ‫اصلی تنظیم گلیکولیز به شمار می آیند ‪ :‬هگزوکیناز ( یا گلوکوکیناز ) – فسفوفروکتوکیناز و پیرووات کیناز‪.‬‬ ‫مثال فسفوفروکتوکیناز‪ :‬مهار کننده ی فسفوفروکتوکیناز ؛ ‪ ATP‬است ‪.‬وقتی که ‪ ATP‬به میزان کافی در سلول موجود باشد ‪ ،‬سلول‬ ‫احتیاجی به تولید ‪ ATP‬بیشتر ندارد‪.‬بنابراین سطح باالی ‪ ، ATP‬مهار کننده ی مسیر های گلیکولیز از جمله فسفوفروکتوکیناز می‬ ‫باشد ‪.‬فعال کننده ی این مسیر ‪ ADP،AMP‬و سطح انرژی پایین و فسفوفروکتوز‪2‬و‪ 6‬بیس فسفات است‪.‬وجود این عوامل سبب‬ ‫فعال شدن آنزیم فسفوفروکتو کیناز میشود‪.‬‬ ‫کند‪.‬‬ ‫مثال ‪:‬گلوکوکیناز اگرسطح ‪ ATP‬باال باشد آنزیم مهار میشود ودرسطح پایین ‪( ATP‬سطح باالی ‪)ADP‬آن را فعال می‬ ‫‪20‬‬ ‫‪Medical Coven‬‬ ‫پزشکی ‪ – 98‬علوم پزشکی بابل‬ ‫جزوه جلسه ‪ 3‬کربوهیدرات ترم ‪2‬‬ ‫استاد پارسیان‬ ‫بازنگری‪:‬عارفه محتشمی نیا‬ ‫تنظیم‪ :‬زهرا مهدی نژاد‬ ‫پزشکی ‪ 99‬بابل‬  ‫‪|Page1‬‬ ‫به نام خدایی که دراین نزدیکیست‪...‬‬ ‫هدف گلیکولیز تبدیل مولکول گلوکز به دو مولکول ‪3‬کربنه پیرووییک اسید است و درنهایت پییروییک اسید در یک واکنش اضافی به یک مولکول ‪2‬کربنه بنام‬ ‫استیلکوآنزیمآ تبدیل میشود ‪.‬استیلکوآنزیمآ هم سپس وارد سیکل کربس میشود ‪.‬‬ ‫‪.1‬متابولیسم کربوهیدرات ها را می توان در ‪ 3‬استیج(‪ )stage‬مورد بررسی قرار داد‪:‬‬ ‫در ‪ : Stage I‬کربوهیدرات اکسیده می شود و به استیل‪ CoA‬تبدیل می شود‪.‬‬ ‫در ‪ : Stage II‬استیل‪ CoA‬به طور کامل اکسید می شود که همان سیکل کربس است‪.‬‬ ‫در ‪ : Stage III‬کلیه الکترونهایی که ترنس شدن فرآیند فسفریالسیون اکسیداتیو را سبب میشوند‪(.‬مطالب جلسه اول)‬ ‫✓ پس در فرآیند اکسیداسیون کامل ‪ 3،‬استیج داریم‪.‬‬ ‫‪.2‬آقای هانس کربس در سال ‪ ۱۹۵۳‬به خاطر کشف سیکل کربس برنده ی جایزه ی نوبل شد‪.‬‬ ‫ما در بیوشیمی واکنشها را بصورت مسیر یا سیکل داریم ‪.‬‬ ‫سیکل یعنی سلسله واکنش های دایره وار ‪،‬پشت سرهم و زنجیری که انتهای یکی به ابتدای دیگری متصل است و وجود‬ ‫این انتها و ابتدا کامال ضروری است ‪.‬‬ ‫در حالی که مسیر یک ابتدا و یک انتها دارد‪.‬مثال مسیر گلیکولیز از گلوکز شروع می شود و به پیرووات ختم می شود اما‬ ‫سیکل کربس ابتدا و انتهای مشخصی ندارد ممکن است برای تفهیم ابتدا و انتهایی قائل شویم اما الزاما این‬ ‫نیست‪.‬‬ ‫گفتیم که گلیکولیز در سیتوزول سلول ها انجام می شود‪.‬درحالی که سیکل کربس در میتوکندری انجام می‬ ‫‪.3‬‬ ‫شود‪.‬میتوکندری ماشین تولید انرژی(‪ )ATP‬محسوب می شود‪.‬‬ ‫ما انتظار داریم که خروجی نهایی گلیکولیز یعنی پیرووات وارد میتوکندری شود چرا؟ چون آنزیم های سیکل‬ ‫کربس در ماتریکس میتوکندری وجود دارند‪.‬‬ ‫بنابراین پیرووات در سیتوزول تولید می شود و وارد میتوکندری می شود و در ماتریکس میتوکندری دچار دکربوکسیالسیون اکسیداتیو می شود و به‬ ‫استیل‪ CoA‬تبدیل می شود‪.‬‬ ‫درباره ی ‪ 4‬الیه بودن و نفوذپذیری و نفوذناپذیری و سایر داستان های مربوط به میتوکندری در قسمت ‪(ETC‬زنجیره انتقال الکترون)صحبت کردیم‪.‬‬ ‫‪.4‬‬  ‫‪|Page2‬‬ ‫سیکل کربس‬ ‫سیکل کربس مولکول دو کربنه استیل کوآنزیم آ دچار کربوکسیالسیون‬ ‫اکسیداتیو میشود و ‪ CO2‬آزاد میکند که همراه آن انتقال الکترون نیز صورت‬ ‫میگیرد و ‪.NADH‬یا‪FADH2‬یا ‪ ATP‬تولید می شود‪.‬‬ ‫هدف از این سیکل رساندن انرژی الزم به بدن است و ‪ATP‬فرم رایج انرژی است‪.‬‬ ‫سیکل کربس دو اسم دیگرهم دارد‪(TCA cycle :‬تری کربوکسیلیک اسید سایکل) وسیتریک اسید سایکل‪.‬‬ ‫سیکل کربس را معموال از مولکول‪4‬کربنه شروع می کنیم که یک مولکول‪2‬کربنه به آن اضافه می شود و مولکول‪6‬کربنه‬ ‫‪.5‬‬ ‫تولید می شود و مولکول‪6‬کربنه به مولکول‪5‬کربنه تبدیل می شود و بعد مولکول‪5‬کربنه به مولکول‪4‬کربنه تبدیل می‬ ‫شود و یک سری فعل و انفعاالتی روی آن اتفاق میفتد تا دوباره همان مولکول‪4‬کربنه ی اولیه را تولید کند ‪.‬‬ ‫این سیکل ابتدا و انتها ندارد و دائما درحال چرخش است‪.‬درکتاب ها از سیکل کربس به عنوان یک موتور دائما روشن‬ ‫یاد می کنند که به بنزین نیاز دارد‪.‬بنزین این سیکل مولکول‪2‬کربنه ی استیل‪ CoA‬است‪.‬‬ ‫به یاد داریم که در گلیکولیز از گلیسرالدهید سه فسفاته به بعد هر مولکول را دوتا درنظر میگرفتیم یعنی در طی گلیکولیز دو پیروات تولید می شد و‬ ‫سپس دو استیل ‪ COA‬به وجود میآمد و در طی تبدیل پیروات به استیل‪ COA‬هم ‪CO2‬تولید می شد پس به ازای تولید ‪ ۲‬استیل‪ COA‬دو مولکول‬ ‫‪ CO2‬آزاد می شد در چرخه کربس هم دو جا ‪CO2‬آزاد می شود‪(.‬در شکل با فلش مشخص شده است)پس به ازای هر استیل ‪COA‬در چرخه کربس‬ ‫دو مولکول ‪ CO2‬تولید میشود و به ازای دو استیل کوانزیم آ ‪ ۴‬کربن دی اکسید کربن‪.‬‬ ‫دو کربن دی اکسید هم در گلیکولیز که جمعا میشود شش کربن دی اکسید‪.‬‬ ‫این چرخه در مکانهای مختلف تولید‪.GTP،NADH‬و‪ FADH2‬دارد‪.‬‬ ‫شمای کلی سیکل کربس را گفتیم‪.‬حاال می خواهیم جرئیات آن را بررسی کنیم‪.‬‬ ‫اولین واکنش سیکل کربس‪ :‬یک مولکول‪ 4‬کربنه ای به نام اگزالواستات با فرمول شیمیایی ای که در اسالید میبینید‪ ،‬وجود دارد‪.‬یک جزء دوکربنه‬ ‫‪.6‬‬  ‫‪|Page3‬‬ ‫ای از مولکول استیل‪ CoA‬به آن اضافه می شود و مولکول‪6‬کربنه ی اسید سیتریک یا سیترات تولید می شود‪.‬درواقع اگزالواستات با استیل‪ CoA‬در حضور‬ ‫آنزیم سیترات سنتاز(‪ )citrate synthase‬به اسید سیتریک تبدیل می شود‪.‬آنزیم سیترات سنتاز آنزیمی است که قادر به جفت کردن مولکول دو کربنه با‬ ‫چهار کربن است‪.‬سیترات یا اسید سیتریک سه عامل کربوکسیل دارد به همین دلیل نام دیکر سیکل کربس‪ ،‬تری کربوکسیلیک اسید سایکل)‪(TCA cycle‬‬ ‫است‪.‬سیترات یا اسید سیتریک یکی از محصوالت ‪3‬کربوکسیله ی سیکل کربس است‪.‬‬ ‫فرق سنتاز(‪ )synthase‬ها و سنتتاز(‪ )synthetase‬ها‪:‬‬ ‫سنتاز ها برای اینکه دوتا مولکول را به هم متصل یا جدا کنند نیاز به صرف انرژی (‪)ATP‬ندارند ‪.‬سنتاز ها جزٕ لیازها هستند ‪.‬‬ ‫درحالی که سنتتاز ها برای اینکه دوتا مولکول را باهم جفت کنند‪ ،‬نیاز به انرژی(‪ATP‬یا‪)GTP‬دارند‪.‬سنتتازها جزٕ لیگازها هستند‪.‬‬ ‫‪.8‬واکنش دوم سیکل کربس‪ :‬سیترات تحت تاثیر آنزیمی به نام آکونیتاز(‪( )aconitase‬این انزیم یکی از انزیمهای چرخه کربس میباشد) قرار می گیرد و‬ ‫مولکول سیس آکونیتات(‪ )cis-aconitate‬تولید می شود‪.‬درواقع یک مولکول آب که از سیترات خارج شود‪ ،‬مولکول سیس آکونیتات تولید می شود‪.‬سپس‬ ‫آنزیم آکونیتاز به سیس آکونیتات یک مولکول آب اضافه می کند و مولکولی به نام ایزوسیترات(‪ )isocitrate‬تولید می شود ‪.‬هدف چیست؟ در مولکول‬ ‫سیترات اگر از باال شماره گذاری کنیم‪ ،‬عامل‪ OH‬روی کربن شماره‪ 3‬قرار دارد‪.‬هدف این است که عامل‪ OH‬از روی کربن شماره‪ 3‬به کربن شماره‪ 4‬منتقل‬ ‫شود‪.‬‬ ‫پس به این ترتیب مولکول سیترات با استفاده از آنزیم آکونیتاز که آب می گیرد و دوباره آب می دهد‪ ،‬به ایزوسیترات تبدیل می شود‪.‬ایزوسیترات هم ‪ 3‬گروه‬ ‫کربوکسیل دارد و یکی از محصوالت ‪3‬کربوکسیله ی سیکل کربس است‪.‬‬ ‫فلورواستات(‪)Fluroacetate‬یا فلوراید ماده ای است که می تواند آنزیم آکونیتاز را مهار کند ‪.‬‬ ‫ ‬ ‫وقتی آکونیتاز مهار شود‪ ،‬انگار سیکل کربس مهار می شود‪.‬‬  ‫‪|Page4‬‬ ‫‪.9‬واکنش سوم سیکل کربس‪ :‬ایزوسیترات تحت تاثیر آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز(‪ ، )ICD‬درحضور‬ ‫‪ NAD+‬که به ‪ NADH‬تبدیل می شود‪ ،‬مولکولی به نام کتوگلوتارات(‪)ketoglutarate‬یا آلفاکتوگلوتارات یا اگزوگلوتارات(‪oxo-‬‬ ‫‪ )glutarate‬تولید می کند‪.‬این مولکول بیشتر به آلفاکتوگلوتارات(‪ )αKG‬موسوم است ‪.‬‬ ‫آنزیم های‬ ‫یادآوری‪:‬‬ ‫دهیدروژناز به کوآنزیم نیاز دارند که این کوآنزیم می تواند ‪ NAD+‬یا ‪ FAD‬باشد که در اینجا ‪ NAD+‬انتخاب شده است‪.‬‬ ‫سوال‪ :‬هدف از سیکل کربس چیست؟ تولید انرژی – دراین واکنش ‪ NAD+‬به ‪ NADH‬تبدیل می شود و ‪ NADH‬به زنجیره ی انتقال الکترون می رود و‬ ‫انرژی(‪ )ATP‬تولید می کند‪.‬‬ ‫آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز یک آنزیم آلوستریک(‪ )Allosteric‬است‪.‬آلو یعنی دیگری و آلوستریک یعنی توسط ماده ی دیگری تنظیم می شود‬ ‫ ‬ ‫‪.‬درمورد این تنظیم‪ :‬وقتی که ‪ ATP‬و ‪ NADH‬داریم ‪،‬یعنی سطح انرژی باال است‪.‬سلول برنامه ریزی شده عمل می کند و وقتی که انرژی باالیی دارد‪،‬‬ ‫می تواند سیکل کربس را کند یا متوقف کند‪.‬‬ ‫ایزوسیترات وقتی که تحت تاثیر ایزوسیترات دهیدروژناز قرار می گیرد‪ ،‬یک مولکول‪ CO2‬از آن خارج می شود‪.‬‬ ‫ ‬  ‫‪|Page5‬‬ ‫واکنش چهارم سیکل کربس‪ :‬آلفاگلوتارات‪5‬کربنه تحت تاثیر آنزیمی به نام آلفاکتوگلوتارات‬ ‫‪.10‬‬ ‫دهیدروژناز(‪ )α-Ketoglutarate Dehydrogenase‬قرار می گیرد و مولکول سوکسینیل‪ CoA‬تولید می شود که ‪4‬کربنه است‪.‬سیکل کربس را با مولکول‬ ‫‪4‬کربنه آغاز کردیم‪.‬به نظر می آید که آن مولکول ‪4‬کربنه کم کم دارد شکل می گیرد‪.‬‬ ‫دراین واکنش یک ‪ NAD+‬به ‪ NADH‬تبدیل می شود‪.‬یک مولکول ‪ CO2‬خارج می شود و یک کوآنزیم‪ A‬به آلفاکتوگلوتارات اضافه می شود‪.‬مشابه این‬ ‫واکنش را در آخرین مرحله ی گلیکولیز‪ ،‬یعنی جایی که پیرووات به استیل‪ CoA‬تبدیل می شد‪،‬داشتیم‪.‬‬ ‫درواکنش ‪ ،4‬دومین مرحله ی دکربوکسیالسیون اکسیداتیو اتفاق می افتد و ‪ 6‬تا مولکول ‪ CO2‬هم کامل می شود‪.‬‬ ‫آنزیم گلوتارات دهیدروژناز یک کمپلکس آنزیمی است مثل آنزیم پیرووات دهیدروژناز؛ که آنجا‬ ‫‪.11‬‬ ‫اگر خاطرتان باشد‪ ،‬سه تا آنزیم و پنج تا کوآنزیم کمک می کردند تا واکنش انجام شود‪.‬اینجا هم همان‬ ‫داستان است ‪.‬باز هم مولکولهای ‪NADH‬و‪ ATP‬یا سوکسینیل‪ COA‬مهار کننده واکنش هستند ‪.‬‬ ‫گلوت ارات دهیدروژناز در عین حال یک آنزیم آلوستریکی است که می تواند توسط سطح باالی انرژی یا‬  ‫‪|Page6‬‬ ‫محصول خودش مهار شود‪.‬‬ ‫واکنش پنجم سیکل کربس‪ :‬سوکسینیل‪ CoA‬که به صورت ‪ SCoA‬نشان می دهند‪ ،‬تحت تاثیر آنزیم‬ ‫‪.12‬‬ ‫سوکسینیل‪CoA‬سنتتاز(‪)succinyl CoA synthetase‬یا سوکسینات تیوکیناز‬ ‫(‪)Succinatethiokinase‬به مولکولی به نام سوکسینات((‪ )succinate‬یا اسید سوکسینیت تبدیل می شود‪.‬درواقع کوآنزیم‪ A‬از سوکسینیل‪ CoA‬جدا می‬ ‫شود‪.‬یک واکنش هیدرولیز انجام می شود‪.‬‬ ‫سوکسینیل ‪COA‬یک‪thioester‬است ‪thioester.‬ها معموال حاوی ترکیبات پر انرژی هستند و می توانند انرژی زیادی را رها کنند ‪.‬در سوکسینیل‪ CoA‬یک‬ ‫نشان می دهند‪.‬‬ ‫پیوندپرانرژی(یک ‪ ) thioester‬وجود دارد‪.‬پیوندهای پرانرژی را به صورت‬ ‫فرآیند جدا شدن ‪ CoA‬از ‪ SCoA‬یعنی شکسته شدن یک پیوندپرانرژی(‪ )thioester‬آنقدر انرژی می تواند تولید کند که باعث جفت شدن یا متصل شدن‬ ‫یک مولکول‪ GDP‬به ‪ Pi‬و تولید یک مولکول ‪ GTP‬شود ‪.‬در واقع یک فسفریالسیون در سطح سوبسترا رخ میدهد ‪.‬از نظر سطح انرژی زایی ‪ GTP‬با ‪ATP‬‬ ‫برابر است؛ پس در اینجا می توانیم بگوییم که انگار یک مولکول ‪ ATP‬تولید شد‪.‬‬ ‫در جلسه ی قبل گفتیم که یک فسفوریالسیون اکسیداتیو داریم و یک فسفوریالسیون در سطح سوبسترا‪.‬در فسفریالسیون در سطح سوبسترا بدون آنکه به‬ ‫ ‬ ‫زنجیره ی انتقال الکترون نیاز باشد و انرژی انقدر باشد که ‪ ADP،‬با ‪ Pi‬جفت می شود و ‪ ATP‬ساخته می شود‪.‬در واکنش‪ 5‬سیکل کربس هم این اتفاق می‬ ‫افتد‪.‬حاال به جای ‪ ADP،GDP‬با ‪ Pi‬جفت می شود و مولکول ‪ GTP‬تولید می شود ‪.‬‬ ‫گفته بودیم که سنتتاز(‪)synthetase‬ها برای فعالیت به انرژی نیاز دارند(تفاوت سنتتاز ها با سنتازها) در اینجا(واکنش‪ )5‬این انرژی با شکسته شدن همین‬ ‫ ‬ ‫پیوند پرانرژی سوکسینیل‪ CoA‬تامین می شود و مولکول ‪ GDP‬را با ‪ Pi‬جفت می کند ‪.‬‬  ‫‪|Page7‬‬ ‫واکنش ششم سیکل کربس‪ :‬سوکسینات یا اسید سوکسینیت که پیوند دوگانه ندارد‪ ،‬تحت تاثیرآنزیم‬ ‫‪.13‬‬ ‫سوکسینات دهیدروژناز(‪)succinate dehydrogenase‬قرار می گیرد و در حضور ‪ FAD‬که به ‪FADH2‬‬ ‫تبدیل می شود‪ ،‬به فومارات(‪ )fumarate‬که دارای پیوند دوگانه است‪ ،‬تبدیل می شود‪.‬‬ ‫هدف از سیکل کربس چه بود؟ تولید انرژی(‪ - )ATP‬در اینجا ‪ FADH2‬تولید شد‬ ‫که معادل دوتا مولکول ‪ ATP‬است‪.‬‬ ‫‪.۱۴‬آنزیم سوکسینات دهیدروژناز برای انتقال الکترون و هیدروژن خود از مولکول ‪ FAD‬کمک‬ ‫میگیرد‪.‬مالونات به عنوان مهار کننده رقابتی آنزیم سوکسینات د هیدروژناز عمل میکند زیرا‬ ‫از نظر ساختاری شباهت زیادی به سوکسینات دارد‪.‬‬ ‫واکنش هفتم سیکل کربس‪ :‬در این واکنش هیدارسیون(‪)Hydration‬اتفاق می افتد ‪ Hydration.‬یعنی اضافه کردن آب‪.‬‬ ‫‪.14‬‬ ‫فومارات که دارای پیوند دوگانه است‪ ،‬تحت تاثیر آنزیم فوماراز(‪ )fumarase‬یک مولکول آب به آن اضافه می شود و به‬ ‫ماالت(‪)malate‬تبدیل می شود‪.‬ماالت دارای عامل‪ OH‬است و پیوند دوگانه ندارد‪.‬در واقع مولکول ماالت از هیدراتاسیون فوماراز‬ ‫ایجاد میشود‪.‬‬  ‫‪|Page8‬‬ ‫واکنش هشتم سیکل کربس(آخرین واکنش سیکل)‪ :‬مولکول ماالت تحت تاثیر آنزیم ماالت دهیدروژناز( ‪malate‬‬ ‫‪.15‬‬ ‫‪ ،)dehydrogenase‬درحضور ‪ NAD+‬که به ‪ NADH‬تبدیل می شود‪ ،‬به اگزالواستات تبدیل می شود‪.‬به این ترتی?