Transcript 6-تشکیل فروکتوز 6–فسفات به وسیله آنزیم ترانس کتولاز

‫متابولیسم کربوهید راتها‬
‫تخریب کربوهید راتها‬
‫تخریب کربوهیدارتها از راه گلیکولیز انجام میشود و آن تبدیل گلوکوز به دو مولکول پیرووات است‬
‫کربوهیدراتها منبع اصلی انرژی برای موجودات زنده می باشند‪ .‬در جیره غذایی منبع اصلی کربوهیدرات‪،‬‬
‫نشاسته است که به وسیله سلولهای گیاهی ساخته شده و به عنوان منبع انرژی به وسیله موجودات‬
‫هتروتروف مورد استفاده قرار می گیرد‪ .‬در جانوران‪ ،‬گلیکوژن در اکثر بافتها یافت می شود‪ .‬بافت عضالنی‬
‫بیش از نیمی از گلیکوژن بدن را در برداشته و از آن برای انقباض عضالنی استفاده می کند‪ .‬ترکیبات بزرگ‬
‫مولکول مانند نشاسته و گلیکوژن ابتدا توسط آنزیمهای اختصاص ی به واحدهای ساختاری یعنی‬
‫مونوساکارید‪ ،‬گلوکز تبدیل می گردند‪ .‬گلوکز و همچنین سایر قندهای ساده مانند گاالکتوز‪ ،‬سوکروز‪،‬‬
‫فروکتوز در طبیعت فراوان بوده و در جیره غذایی نیز وارد بدن می شوند‪.‬‬
‫‪ ‬در موجودات بی هوازی مولکول گلوکز پس از یک سری واکنشهای تخریبی به‬
‫محصول نهایی تبدیل و سپس در همان شرایط بی هوازی (بدون مصرف اکسیژن)‬
‫محصول نهایی طی مراحل دیگر تخریب و یا به مصرف می رسد‪.‬‬
‫‪ ‬در شرایط بی هوازی‪ ،‬مولکول پیرووات احیا شده و الکتات میدهد در حالی که در‬
‫موجودات تخمیری مانند مخمرها‪ ،‬پیروات به اتانول برگردانده میشود و در شرایط‬
‫هوازی (مصرف اکسیژن) تخریب شده و در نهایت ‪ co2‬آب و انرژی می دهد‬
‫گلیکولیز‬
‫‪‬‬
‫گلیکولیز‪ :‬متشکل از دو واکنش آنزیمی است که به طور پیاپی انجام شده و فرآورده نهایی‬
‫را میسازند‪.‬‬
‫‪ ‬نخستین مرحله فسفریل دار شدن گلوکوز تحت اثر آنزیمهای کیناز است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫سپس طی چند مرحله آنزیمی مولکول شش کربنی گلوکوز شکسته شده و ترکیب سه‬
‫کربنه گلیسرآلدهید تری فسفات میدهد‪ .‬و سرانجام پیروات به دست می آید‪.‬‬
‫‪ ‬در راه گلیکولیز اگر گلوکز به عنوان قند شروع کننده باشد‪ ،‬طی ‪ 10‬واکنش آنزیمی‬
‫به الکتات تبدیل می شود این مراحل عبارتند از‪:‬‬
‫‪ -1 ‬فسفریالسیون گلوکز‪ :‬ورود ‪-D‬گلوکز در مسیر گلیکولیز مستلزم فسفریله شدن‬
‫آن به گلوکز‪-6-‬فسفات است که به وسیله آنزیم گلوکوکیناز کاتالیز می گردد‪.‬‬
‫هگزوکینازها انتقال گروه فسفات از ‪ ATP‬به قندهای شش کربنی را به عهده‬
‫دارند‪ .‬برحسب نوع قند‪ ،‬نوع آنزیم کیناز متفاوت می باشد در این حالت چون قند‬
‫گلوکز مورد بحث است آنزیم فوق گلوکوکیناز نامیده می شود‪ .‬گلوکوکیناز آنزیم‬
‫اختصاص ی میباشد که گلوکز را در ‪-C6‬فسفریله میکند‪.‬‬
‫‪ -2 ‬واکنش دوم تبدیل گلوکز‪-6-‬فسفات به فروکتوز‪-6-‬فسفات است که یک‬
‫واکنش ایزومری شدن می باشد ‪.‬‬
‫‪ ‬آنزیم گلوکز ‪ -6‬فسفات ایزومراز این واکنش را کاتالیز می کند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -3‬واکنش سوم فسفریله شدن مجدد فروکتوز ‪ -6-‬فسفات به وسیله آنزیم ‪-6‬‬
‫فسفوفروکتوکیناز است‪ .‬در این حالت گروه فسفات حاصل از هیدرولیز ‪ ATP‬را به مولکول‬
‫فروکتوز‪-6-‬فسفات انتقال داده و فروکتوز ‪ -6-1-‬دی فسفات می سازد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫بخش ی از انژری تولید شده به مصرف تشکیل فرآورده رسیده و بقیه آن ذخیره می گردد‪.‬‬
‫‪ -4‬مرحله ای است که طی آن گلیسرآلدئید‪ -3-‬فسفات ساخته می شود‪ .‬مولکول فروکتوز‬
‫‪ -1،6‬دی فسفات به وسیله آنزیم آلدوالز به دو ترکیب سه کربنه دی هیدروکس ی استن‬‫فسفات و گلیسرآلدئید–‪ –3‬فسفات تخریب می گردد‪.‬‬
‫‪ -5‬دی هیدروکس ی استن فسفات به نوبه خود می تواند تحت اثر آنزیم تریوزفسفات‬
‫ایزومراز به گلیسرآلدئید– ‪ -3‬فسفات تبدیل شود‪ .‬در نتیجه طی این واکنش به ازای هر‬
‫مولکول ترکیب شش کربنه مانند گلوکز دو مولکول گلیسرآلدئید– ‪ -3‬فسفات ایجاد می‬
‫شود‪.‬‬
‫‪ -6‬مرحله پنجم به مرحله اکسیداسیون گلیسرآلدئید– ‪ - 3‬فسفات معروف است‪ .‬در‬
‫این مرحله گلیسرآلدئید– ‪ –3‬فسفات تحت تاثیر آنزیم گلیسرآلدئید– ‪ – 3‬فسفات‬
‫دهیدروژناز‪ ،‬به ‪-1،3‬دی فسفوگلیسیریک اسید تبدیل می گردد‪ .‬این واکنش مستلزم‬
‫کوآنزیم ‪ NAD+‬و فسفات معدنی است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -7‬مرحله اول سنتز ‪ : ATP‬این واکنش یکی از مهمترین مراحل مسیر گلیکولیز می باشد‬
‫زیرا اولین مرحله است که طی آن یک مولکول پرانرژی ازنوع ‪ ATP‬سنتز می شود‪ .‬برای‬
‫انجام چنین واکنش ی حداقل انرژی برابر ‪ 7/3‬کیلوگالری بر مول الزم است‪ .‬فسفات آزاد‬
‫شده به مولکول ‪ ADP‬انتقال داده شده و ‪ ATP‬سنتز می شود‪ .‬در این مرحله ‪ -1،3‬دی‬
‫فسفوگلیسرات اسید که مولکولی ناپایدرار و پرانرژی است در حضور آنزیم‬
‫فسفوگلیسرات کیناز به ‪ -3‬فسفوگلیسرات تبدیل شده و یک مولکول ‪ ATP‬تولید می‬
‫شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -8‬آنزیمی بنام فسفوگلیسرومیوتاز باعث انتقال ریشه فسفات از کربن شماره ‪ 3‬به کربن‬
‫شماره ‪ 2‬در ‪ -3‬فسفو گلیسرات شده و به ترکیبی به نام ‪ -2‬فسفو گلیسرات تبدیل می شود‪.‬‬
‫‪ -9 ‬این واکنش یک واکنش آبگیری از ‪ -2‬فسفو گلیسرات است که توسط آنزیم‬
‫اینوالز کاتالیز می شود‪ .‬طی این واکنش‪ –2 ،‬فسفو گلیسرات به فسفوانول پیرووات‬
‫که یک ترکیب پرانرژی است تبدیل می گردد ‪.‬‬
‫‪ -10 ‬مرحله دوم سنتز ‪ : ATP‬این واکنش نیز یکی دیگر از واکنش های مهم در‬
‫مسیر گلیکولیز است که طی آن دومین مولکول پر انرژی ‪ ATP‬سنتز می شود‪.‬‬
‫ترکیب ناپایدار و پر انرژی فسفو انول پیرووات در حضور آنزیم پیروات کیناز به‬
‫پیرووات تبدیل میشود و یک مولکول ‪ ATP‬تولید میشود‪.‬‬
‫‪ -10 ‬آخرین مرحله از مسیر گلیکولیز واکنش ی است که طی آن پیروات احیا شده و‬
‫الکتات تولید می شود ‪.‬‬
‫‪ ‬آنزیم الکتات دهیدروژناز و کوآنزیم ‪ NADH‬واکنش را کاتالیز می نماید ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪2 molecules of PEP (C3H3O3P1) + pyruvate kinase + 2‬‬
‫‪ADP → 2 molecules of pyruvic acid (C3H4O3) + 2 ATP‬‬
‫نتیجه‬
‫‪‬‬
‫راه گلیکولیز مکانیسم بیوشیمیایی است که از آن طریق انرژی شیمیایی گلوکز دوباره در سایر فرایندهای‬
‫بیوشیمیایی مورد استفاده قرار میگیرد‪ .‬از جمع بندی ترکیبات مصرف شده و مواد تولید شده معلوم میشود‬
‫که تا مرحله تولید گلیسرآلدهید ‪ -3‬فسفات دو مولکول ‪ATP‬مصرف میشود‪ .‬از سوی دیگر در تبدیل دو‬
‫مولکول گلیسرآلدهید ‪ -3‬فسفات به پیرووات نیز چهار مولکول ‪ATP‬تولید میگردد‪ .‬با کم کردن تعداد ‪ATP‬‬
‫مصرف شده از تعداد تولید شده‪ ،‬میزان کل انرژی حاصل از راه گلیکولیز دو مولکول ‪ATP‬خواهد بود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫در صورتی که گلیکوژن به عنوان منبع انرژی بکار رود مرحله اول گلیکولیز حذف میشود‪ .‬بدین معنی که ابتدا‬
‫گلیکوژن تحت اثر آنزیم فسفریالز ‪a‬به گلوکز ‪ -1‬فسفات تبدیل میگردد و در مرحله بعد گلوکز ‪ -1‬بوسیله‬
‫آنزیم فسفوگلوکوموتاز ‪ ،‬به گلوکز ‪ -6‬فسفات مبدل میشود‪ .‬در این حالت گلوکز ‪ -6‬فسفات راه گلیکولیز را طی‬
‫میکند‪ .‬بدین ترتیب تعداد ‪ATP‬تولید شده برابر سه مولکول خواهد بود‪ .‬تخریب گلوکز به این مرحله پایان‬
‫نمییابد‪ .‬بلکه مراحل آن بوسیله پیرووات در میتوکندری ادامه پیدا میکند و طی آن بقیه انرژی نهفته در‬
‫مولکول آزاد میشود‪.‬‬
‫تخریب سایر قندها‬
‫قندهای دیگر مانند الکتوز‪ ،‬گاالکتوز‪ ،‬فروکتوز‪ ،‬مانوز‪ ،‬تری هالوز‪ ،‬ساکاروز طی‬
‫یک سری واکنشهای اختصاص ی به متابولیسمهای گلیکولیز تبدیل شده وسپس‬
‫پیرووات میدهد‪.‬‬
‫الکتوز‬
Glucose
glycolysis cycle
Lactase(E)
Lactose
Galactose
ATP
UDP: urydin diphospho
Galactokinase(E)
Mg+2(Co. E)
Galactose-1- phosphate
phospho galacto uridyl trnsferase(E)
UDP-glucose(Co. E)
UDP-galactose
UDP-glucose epimerase(E)
UDP-glucose
+
glucose -1-phosphate
Phosphoglucomutase (E)
glucose -6-phosphate(glycolysis cycle)
‫تری هالوز‬
‫‪( ‬که میکوز هم نامیده شده) کربوهیدرات سادهای است که از اتصال دو‬
‫گلوکز با پیوند سادهای ایجاد شدهاست‪ .‬این قند به اندازه ‪ ۴۵٪‬ساکاروز‬
‫شیرینی دارد و از قندهای غیر احیا کنندهاست‪ .‬به همین دلیل اثرات مضری‬
‫که سایر قندها بر روی پروتئینها دارند‪ ،‬را ندارد‪.‬‬
‫‪ ‬ترهالوز‪ ،‬یک افزودنی خوراکی است که کیفیت غذاهای خشک و فراوری‬
‫شده را با خوشمزهتر نمودن آنها بهبود میبخشد‪.‬‬
‫‪ ‬ترهالوز در بعض ی قارچها وجود دارد‪.‬‬
‫‪CH2OH‬‬
‫‪CH2OH‬‬
‫‪O‬‬
‫‪OH‬‬
‫‪OH‬‬
‫‪OH‬‬
‫‪OH‬‬
‫‪O‬‬
‫‪OH‬‬
‫‪ ‬تری هالوز در اثر آنزیم تری هاالز(‪ )Trehalase‬به دو مولکول گلوکز تجزیه‬
‫می شود‪ .‬گلوکز نیز مستقیم وارد چرخه گلیکولیز می شود‪.‬‬
‫‪O‬‬
‫‪OH‬‬
‫ساکارو ز‬
glycolysis cycle
Glucose
sucrase(E)
sucrose
Fructose
(1)
(2)
Fructokinase (E)
ATP
Hexokinase
Fructose-6-phosphate
Frucose-1-posphate
Frucose-1-posphate-aldolase
glycolysis cycle
Glyceraldehyde + Dihydroxyaceton phosphate
Trioeskinase(E)
ATP
Glyceraldehyde-3-posphate
glycolysis cycle
Triose phosphate isomerase(E)
‫مانوز‬
Manose
Hexokinase(E)
ATP
Manose-6-phosphate
Phospho manose isomerase(E)
Frucose-6-posphate
glycolysis cycle
‫گلیکوژ نز ) ‪) G LYCOGENESIS‬‬
‫بیو سنتز گلیکوژن یا گلیکوژنز در طی مراحل زیر انجام میشود‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪-1‬گلوکز توسط آنزیم گلوکوکیناز (در کبد) یا هگزوکیناز در عضله به گلوکز ‪ -6‬فسفات تبدیل می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -2‬گلوکز‪ -6-‬فسفات توسط آنزیم فسفوگلوکوموتاز به گلوکز ‪ -1‬فسفات تبدیل می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪-3‬گلوکز‪ -1-‬فسفات‪ ،‬توسط آنزیم ‪UDPG‬پیروفسفریالز به ‪ UDPG‬و گروههای فسفات تبدیل می شود‪ .‬آنزیم ‪UDPG‬‬
‫پیروفسفوریالز‪ UTP ،‬یوریدین تری فسفات را تجزیه می کند و انرژی حاصل از شکسته شدن پیوند فسفودی استر‪ ،‬صرف‬
‫انتقال ‪ UDP‬به گلوکز میشود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪-4‬آنزیم گلیکوژن سنتاز‪ ،‬گلوکز را از ‪UDPG‬به گلیکوژن (در محل اتصال آلفا ‪ 1‬به ‪ )4‬منتقل می کند‪ .‬زمانی که در سلول‬
‫گلیکوژن نباشد‪ ،‬پروتئینی به نام گلیکوژنین از طریق آمینواسیدهای الکلی‪ ،‬با گلوکز پیوند گلیکوزیدی برقرار می کند و گلیکوزیله‬
‫می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪-5‬آنزیم شاخه ساز بنام ترانس گلوکوزیداز با ایجاد پیوند آلفا ‪ 1‬به ‪ 6‬موجب تشکیل شاخه میشود‪( .‬پیوندهای گلیکوزیدی در‬
‫زنجیره اصلی گلیکوژن از نوع آلفا ‪ 1‬به ‪ 4‬و در محل انشعاب از نوع آلفا ‪ 1‬به ‪ 6‬است)‪.‬‬
‫بیوسنتز گلیکوژ ن‬
Glucose
Glucose-6-posphate
Pospho glucose mutase
glycolysis cycle
Glucose-1-posphate
UDP glucose pyrophosphorilase
UTP
UDP glucose + ppi
Glycogene syntetase
Trans glucosylase
Glycogene
‫گلیکوژ نولیز‬
‫‪‬‬
‫‪ ، Glycogenolysis‬تجزیه گلیکوژن به گلوکز‪ ،‬در طول زمان افزایش تقاضای انرژی‬
‫در کبد و ماهیچه‪ ،‬رخ می دهد‪.‬‬
‫تجزیه گلیکوژ ن‬
1)
Phosphorylase
Glycogene
Glucose-1-posphate + Limite dextrain
PO43Amilo-a-1,6-glucosidase
2)
Glycogene
Glucose-1-posphate
Phosphorylase
3)
4)
Glucose-1-posphate
Glucose-6-posphate
Phosphogluco mutaes
Glucose-6-posphate
Glucose-6-phosphatase
Glucose + PO43-
NH2
N
N
N
N
H2
C
O
ATP
O
Hormone
O
P
O
UDP-glucose
Adnylate cyclase
OH
Glycogene Synthase
active
CAMP
O
ATP
Protein Kinase
(inactive)
Glycogen
Protein Kinase
(active)
ADP
Glycogene Synthase phosphate
(inactive)
Phosphorylase kinase
(inactive)
ATP
Protein Kinase
active
Phosphorylase
(inactive)
ADP
ATP
Phosphorylase-p- kinase
(active)
ADP
Glycogen
Phosphorylase-p
(active)
Glucose-1-phosphate
‫اکسیداسیون گلوکز از راه پنتوز فسفات‬
‫یکی دیگر از راههای متابولیسم کربوهیدرات راه پنتوزفسفات است که در سیتو‬
‫پالسم سلول انجام می شود که طی آن از یک سو گلوکوز ماهیت خود را از دست‬
‫میدهد و تخریب میشود و از سوی دیگر فرآورده نهایی آن‪ ،‬تولید ‪ NADPH‬و ایجاد‬
‫قندهای پنج کربنی به ویژه ریبوز است‪.‬‬
‫‪ - 1‬تبدیل گلوکز ‪ - 6‬فسفات به فسفوگلوکونات‬
‫‪ ‬راه پنتوز فسفات با اکسایش گلوکوز‪-6-‬فسفات توسط آنزیم گلوکوز‪-6-‬‬
‫فسفات دهیدروژناز یا به اختصار ‪ G6PD‬شروع می شود و حاصل این‬
‫عمل گلوکونوالکتون‪-6-‬فسفات است که در مجاورت آنزیم الکتوناز به ‪-6‬‬
‫فسفوگلوکونات تبدیل می شود باید توجه داشت که تعادل این واکنش‬
‫بیشتر به سمت تشکیل ‪ NADPH‬است ‪.‬‬
‫‪ - 2‬دکربوکسیالسیون اکسیداتیو ‪ - 6‬فسفوگلوکونات‬
‫‪‬‬
‫‪-6‬فسفوگلوکونات حاصل از واکنش فوق تحت اثر آنزیم ‪-6‬فسفوگلوکونات‬
‫دهیدروژناز کربوکسیل زدایی و به ریبولوز ‪ -5‬فسفات تبدیل می شود‬
‫‪ - 3‬تشکیل گزیلوز ‪ - 5 -‬فسفات و ریبوز ‪ - 5 -‬فسفات‬
‫‪‬‬
‫از شش مولکول ریبولوز ‪ -5‬فسفات که تولید می شود‪ ،‬چهار مولکول آن با کمک آنزیم فسفو پنتوز‬
‫اپیمراز به زایلوز‪-5-‬فسفات تبدیل می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫دو مولکول ریبولوز‪-5-‬فسفات نیز تحت آنزیم فسفو پنتوز ایزومراز به آلدوز مربوطه یعنی ریبوز‪-5-‬‬
‫فسفات تبدیل می شوند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫نظررر برره اینکرره ریبرروز ‪ -5‬فسررفات در بسرریاری از واکنشررها از جملرره زیسررت سررنتز نوکلئوتیرردها م رورد‬
‫نیاز بدن است‪ ،‬لذا در اغلب مواد راه پنتوز فسفات در این مرحله متوقف می شود‪ .‬معادلره کلری‬
‫برای این واکنشها را می توان به صورت زیر خالصه کرد‪.‬‬
‫‪ - 4‬تشکیل سدوهپتولوز ‪ - 7 -‬فسفات و گلیسرآ لدهید ‪ - 3 -‬فسفات‬
‫‪‬‬
‫یک مولکول گزیلولوز ‪-5‬فسفات و یک مولکول ریبوز ‪-5‬فسفات در مجاورت آنزیم ترانس کتوالز یک مولکول‬
‫گلیسرالدهید ‪-3‬فسفات و یک قند هفت کربنی به نام سدوهپتولوز ‪-7‬فسفات تولید می کند ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫کلیه کتوزهایی که موقعیت فضایی کربن شماره ‪ 3‬آنها شبیه به کربن‬
‫شماره ‪ ،3‬گزیلولوز ‪ -5‬فسفات باشد می توانند به عنوان سوبسترا برای‬
‫آنزیم ترانس کتوالز مورد استفاده قرار گیرند‪.‬‬
‫‪ - 5‬تشکیل فرو کتوز ‪ - 6‬فسفات توسط آنزیم ترانس آلدوالز‬
‫‪‬‬
‫گلیسرالدهید ‪ -3‬فسفات و سدو هپتولوز ‪ -7‬فسفات در مجاورت آنزیم ترانس آلدوالز با هم ترکیب می شوند و‬
‫فروکتوز ‪ -6‬فسفات و یک قند چهار کربنی به نام اریتروز ‪ -4‬فسفات را تشکیل می دهند‪.‬‬
‫‪ - 6‬تشکیل فرو کتوز ‪ – 6‬فسفات به وسیله آنزیم ترانس کتوالز‬
‫‪‬‬
‫در آخ رررین مرحل رره اریت ررروز ‪ -4‬فس ررفات ب ررا گزیلول رروز ‪ -5‬فس ررفات در مج رراورت آن ررزیم تر ررانس کت رروالز ترکی ررب و ی ررک مولک ررول‬
‫گلیس ررالدهید و ی ررک مولک ررول فروکت رروز ‪ -6‬فس ررفات حاص ررل م رری ش ررود‪ .‬س ررانجام فروکت رروز ‪ -6‬فس ررفات در مج رراورت آن ررزیم‬
‫فسفوگلوکو ایزومراز به گلوکوز ‪ -6‬فسفات تبدیل و چرخه دوباره تکرار می شود‪.‬‬
‫اهمیت و کنترل راه پنتوز فسفات‬
‫‪‬‬
‫تحقیقات انجام شده نشان داده است که فعالیت راه پنتوز فسفات در بعض ی از بافتها مثل بافت چربری ‪ ،‬کبرد ‪،‬‬
‫پستان و غدد فوق کلیوی بسیار زیاد است و در مقابل ‪ ،‬فعالیرت آن در ماهیچره هرا کمترر اسرت ‪ .‬نقرش اساسر ی ایرن‬
‫راه در تولیررد ‪NADPH‬اسررت کرره بخصررو‬
‫در بافررت چربرری جهررت زیسررت سررنتز اسرریدهای چرررب ‪ ،‬کلسررترول و‬
‫هورمونهای استروئیدی نهایت ضرورت را دارد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫همچنررین اهمیررت ایررن راه در تررامین ریبرروز مررورد احتیررا برردن بخصررو‬
‫جهررت سرراختن نوکلئوتیرردها نیررز قاب رل ذکررر‬
‫است‪ .‬الزم به تذکر است که اهمیت این راه نیز از نظر انرژی کمتر از گلیکولیز نیست‪.‬‬
‫‪‬‬
‫بدین ترتیب که راه پنتوزفسفات برای شروع‪ ،‬بر خالف گلیکولیز احتیا به ‪ ATP‬ندارد و همزمان با تبدیل یک‬
‫مولکول گلوکوز ‪-6‬فسفات به رییوز ‪ -5‬فسفات‪ ،‬دو ملکول ‪NADPH‬و یک مولکول ‪ CO2‬تولید می کند‪.‬‬
‫‪ ‬بررا توجرره برره ایررن واقعیررت کرره اکسررایش کامررل یررک مولکررول گلوکرروز تولیررد ‪ 6‬مولکررول‬
‫‪ CO2‬مرری کنررد‪،‬‬
‫بنابراین باید راه پنتوز فسفات ‪ 6‬بار تکرار شود ترا یرک مولکرول گلوکروز کرامال اکسرید شرود کره نتیجره آن‬
‫تولید ‪ 6‬مولکول ‪CO2‬و ‪ 12‬مولکول ‪ NADPH‬خواهد بود ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫راه پنتوز فسفات در بافت کبدی از دو طریق کنترل می شود‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪-1‬از طریق مقادیر دو آنزیم گلوکوز ‪ -6‬فسفات دهیدروژناز و فسفو گلوکونات دهیدروژناز‬
‫‪-2 ‬نسبت ‪ NADP+‬اکسید شده به شکل کاهیده آن )‪. (NADP+ /NADPH‬‬
‫‪‬‬
‫در صرورتی کرره ایررن نسرربت ‪ 2‬درصرد باشررد هررر دو آنررزیم فروق دارای حررداکثر فعالیررت انررد یعنرری راه‬
‫پنترروز فسررفات بررا حررداکثر لرفیررت عمررل مرری کنررد‪ .‬در صررورتی کرره ایررن نسرربت برره ‪ 1‬درصررد کرراهش‬
‫یاب ررد آنزیمه ررای ف رروق فعالی ررت خ ررود را تقریب ررا از دس ررت م رری دهن ررد و س رررعت عم ررل در ح رردود ‪90‬‬
‫درصد کاهش می یابد ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫گلبوله ر ررای قرم ر ررز انس ر رران در مقایس ر رره ب ر ررا س ر ررایر بافته ر ررا مق ر رردار بیش ر ررتری از گل ر رروکز را از طریر ر رق راه‬
‫پنتوزفسررفات اکسررید مرری کننررد برره همررین دلیررل کمبررود آنررزیم گلوکرروز ‪ -6‬فسررفات دهیرردروژناز در‬
‫آنها می تواند سبب اختالل در این راه شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫در نتیجره ایررن امررر مقرردار ‪ NADPH‬در گلبولهرای قرمررز افرراد مبررتال کرراهش مری یابررد‪ .‬کرراهش‬
‫‪NADPH‬موجررب اخررتالل در یررک سررری از واکنشررهای کاهشر ی در سررلول مرری شررود کرره در اثررر آن‬
‫گلبولهررای قرمررز اف رراد مبررتال نسرربت برره مصرررف بعض ر ی از مررواد مثررل داروهررای ضررد ماالریررا ماننررد‬
‫پریماکین‪ ،‬سولفونامیدها و استیل فنیل هیدرازین‪ ،‬حساس و به سرعت هومولیز می شروند ایرن‬
‫حالت را فاویسم می گویند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫عوارض این بیماری با مصررف براقالی فراوا کره در ایرران بخصرو‬
‫باقالی زاله معروف است نیز لاهر می شود‪.‬‬
‫در نروا ی شرمال فرراوان و بره‬
‫چرخه کربس یا تری کربوکسیلیک اسید‬
pyrovic acid + NAD+
TPP + FAD+ + Mg+ + Lipoic acid
Acetyl
CAo
SH
CoA
NADH
+ H+ + CO2
‫‪ - 1‬تولید سیترات‬
‫‪‬‬
‫واکنننش ابتنندایی میننان ‪ Acetil.Co.A‬و اگزالواسننتات و تشننکیل سننیترات اسننت کننه بننه وسننیله آنننزیم سننیترات‬
‫س ن نننتاز کات ن ننالیز میش ن ننود ک ن ننه ی ن ننک پیون ن نند ک ن ننربن‪-‬ک ن ننربن می ن ننان متی ن ننل در ‪ Acetil.Co.A‬و ک ن ننربن کربونی ن ننل در‬
‫اگزالواس ننتات ایج نناد میکن نند‪ .‬س ننیس پیون نند تیواس ننتری س ننیتریل ‪ -Co.A‬ک ننه ب ننه ای ننن ترتی ننب ایج نناد ش ننده اس ننت‬
‫هیدرولیز میشود و سیترات و ‪ Co.A-SH‬آزاد میشوند؛ این واکنش انرژی زا است‪.‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪O‬‬
‫‪H2C‬‬
‫‪Citrate Synthase‬‬
‫‪SH‬‬
‫‪COO + CoA‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪C‬‬
‫‪H2C‬‬
‫‪Citrate‬‬
‫‪HO‬‬
‫‪CH3 + H2O‬‬
‫‪CoA‬‬
‫‪+ C‬‬
‫‪S‬‬
‫‪Acety CoA‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪C‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪H2C‬‬
‫‪Oxaloacetate‬‬
‫‪O‬‬
‫‪ - 2‬تبدیل سیترات به ایزو سیترات‬
‫‪‬‬
‫سیترات بوسیله آنزیم آکونیتاز (آکونیتاز هیدراتاز) ایزومریزه شده و به ایزوسیترات تبدیل میشود‪ .‬این‬
‫واکنش در دو مرحله انجام میشود‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -۱‬دهیدراسیون به سیس‪ -‬آکونیتات‬
‫‪‬‬
‫‪ -۲‬هیدراسیون به ایزوسیترات‬
‫‪COO‬‬
‫‪H2C‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪HC‬‬
‫‪H2O‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪H2C‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪C‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪HC‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪Aconitase‬‬
‫‪C‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪H‬‬
‫‪Isocitrate‬‬
‫‪HO‬‬
‫‪Cis-Aconitate‬‬
‫‪H2O‬‬
‫‪H2C‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪C‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪H2C‬‬
‫‪Citrate‬‬
‫‪HO‬‬
‫چگونگی عمل آن زیم آ کونی ت از‬
‫‪‬‬
‫سرریتریک اسررید از نظررر سرراختار شرریمیایی جسررمی اسررت متقررارن‪ ،‬لررذا عمررل آبگیررری از چنررین مولکررولی‬
‫عمررال بایررد از هررر دو سررمت مررو لکررول امکانپررذیر باشرد‪ .‬لکررن برره تجربرره ثابررت شررده اسررت کرره ایررن عمررل‬
‫تنها از یک سمت و آن هم در خالف جهت ورود گروه استیل انجام می گیرد‪.‬‬
‫‪ ‬ب ررای توجیرره ایررن عمررل یررک نرروع مکانیسررم شرربیه برره عمررل چررر و فلررک ب ررای آنررزیم آکونیترراز پیشررنهاد‬
‫شده است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫آنرزیم آکونیتراز دارای سره نقاره اتصرال‪ ،‬یکری بررای گرروه ‪ –CH2-COO-‬دومری بررای گرروه ‪ –OH‬و‬
‫سررومی ب ررای گررروه ‪ -COO-‬اسررت‪ ،‬آنررزیم آکونیترراز کرره محترروی ‪ Fe2+‬اسررت در ایررن سرره نقارره بررا‬
‫سرریترات ترکیررب و کمررپلکس در جهررت چرری‪ ،‬تولیررد ایزوسرریترات و در جهررت راسررت‪ ،‬سرریترات تولیررد مرری‬
‫کند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫بایررد توجرره داشررت کرره تمررامی فعالیررت ایررن آنررزیم جابجررا کررردن گررروه هررای ‪ OH,H‬در مولکولهررای‬
‫سیترات و ایزوسیترات است بدون آنکه جسم واساه یعنی آکونیتات آزاد به وجود آید‪.‬‬
‫‪ - 3‬اکسایش ایزو سیترات به آلفا ‪ -‬کتوگلوتا رات‬
‫‪‬‬
‫ایزوسیترات در مجاورت آنزیم ایزوسیترات دهیردروژناز و ‪ NAD+‬بره اگزالوسوکسرینات اکسرید‬
‫می شود ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫اگزالو سوکسینات یک جسم واساه است که متصل بره آنرزیم مری باشرد و فرورا برا از دسرت‬
‫دادن یک مولکول ‪ CO2‬به آلفا –کتوگلوتارات ( ‪ -2‬اکوگلوتارات)تبدیل می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫آنر ررزیم ایزوسر رریترات دهیر رردرژوناز یر ررک آنر ررزیم تنظر رریم کننر ررده (آلوسر ررتریک) اسر ررت و در مجر رراورت‬
‫‪ ADP‬و ‪ AMP‬فعرال مری شرود‪ .‬هری نوکلوتیرد دیگرری نمری توانرد در فعرال کرردن ایرن آنرزیم‬
‫اثری داشته باشد‪ ،‬در حالی که ‪ NADH , ATP‬متعادل کننده های منفی برای این آنرزیم‬
‫هستند و از فعالیت آن ممانعت به عمل می آورند‪.‬‬
‫‪ ‬بای ررد توج رره داش ررت ک رره دو ن رروع آن ررزیم ایزوس رریترات دهیر رردروژناز وجر ررود دارد‪ ،‬یکر رری از ‪NAD+‬‬
‫مثبررت و دیگررری از ‪ NADP+‬برره عنرروان فرراکتور اسررتفاده مرری کنررد‪ .‬آنزیمرری کرره فرراکتور آن‬
‫‪ NAD+‬است در میتوکنردری وجرود دارد و آنرزیم اصرلی بررای چرخره سریتریک اسرید محسروب‬
‫مر رری شر ررود در ح ر ررالی کر رره ایزوس ر رریترات دهیر رردروژنازی کر رره ف ر رراکتور آن ‪ NADP+‬اسر ررت ه ر ررم در‬
‫میتوکندری و هم در سیتوپالسم موجود و دارای نقش متابولیکی متفاوتی است‪.‬‬
‫‪ - 4‬کربوکسیل زدایی همراه با اکسایش آلفا ‪ -‬کتوگلوتا رات و تولی د‬
‫سوکسینیل کوانزیم ‪A‬‬
‫‪‬‬
‫آلف ر ررا – کتوگلوت ر ررارات در مج ر رراورت مجموع ر رره ی آنزیم ر رری آلف ر ررا – کتوگلوت ر ررارات دهی ر رردروژناز بر ر ره‬
‫سوکسرینیل کروآنزیم ‪ A‬تبردیل مری شرود‪ .‬ایرن واکرنش کرامال شربیه بره کربوکسریل زدایری پیررووات‬
‫بوده و در سلولهای حیوانی از نظر زیست شناختی برگشت ناپذیر است ‪.‬‬
‫‪ - 5‬تولید یک پیوند پر انرژ ی از سوکسینیل کوآنزیم ‪ A‬و تولید‬
‫سوکسینات‬
‫‪‬‬
‫گروه تیواستر‬
‫‪‬‬
‫در سوکسینیل کوآنزیم ‪ A‬یک پیوند پر انرژی‬
‫‪‬‬
‫است و می تواند یک ‪ GDP‬را به ‪ GTP‬تبدیل کند ‪.‬‬
‫‪ ‬این واکنش به سهولت برگشت پذیر است و به وسیله آنزیم سوکسینیل کوآنزیم ‪A‬‬
‫سنتتاز یا سوکسینات تیوکیناز کاتالیز می شود‪ GTP .‬حاصل از این عمل می تواند به‬
‫راحتی در مجاورت آنزیم نوکلئوزید دی فسفوکیناز یک ‪ ADP‬را به ‪ ATP‬تبدیل کند‪.‬‬
‫‪ - 6‬تولید فوما رات‬
‫‪‬‬
‫سوکس ررینات اولر ررین جسر ررم چهر ررار کربن رری حاصر ررل در چرخر رره کر ررربس اس ررت و طر رری سر رره مرحلر رره بر رره‬
‫اگزالواستات تبدیل می شود این واکنشها آخرین مراحرل چرخره سریتریک اسرید اسرت کره اولرین‬
‫مرحله آن تبدیل سوکسینات به فومارات در مجاورت آنزیم سوکسینات دهیدروژناز می باشد‪.‬‬
‫‪ - 7‬تولید ماالت‬
‫‪‬‬
‫مالونیک اسید یک مهار کننده رقابتی بررای آنرزیم سوکسرینات دهیردروژناز اسرت و ضرمن ترکیرب‬
‫بر ر ررا آن مر ر ررانع از تبر ر رردیل سوکسر ر ررینات بر ر رره فومر ر ررارات و در نتیجر ر رره سر ر رربب اضر ر ررافه شر ر رردن غلظر ر ررت‬
‫سوکسینات در بافتها می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫تبدیل فومارات به ماالت در مجاورت آنزیم فوماراز آبپوشیده (هیدراته ) انجام می شود‪.‬‬
‫‪ - 8‬تولید اگزالواستات‬
‫‪‬‬
‫تبرردیل مرراالت برره اگزالواسررتات در مجرراورت آنررزیم مرراالت دهیرردروژناز و ‪ NAD+‬انجررام مرری شررود‪.‬‬
‫این ماده بر حسرب احتیرا سرلول مجرددا برا یرک مولکرول اسرتیل کروانزیم ‪ A‬ترکیرب شرده و وارد‬
‫چرخه کربس می شود‪.‬‬
‫موا زنه چرخه سیتریک اسید‬
‫‪ ‬مجموعه واکنشهای چرخه سیتریک اسید را می توان به شرح زیر خالصه کرد‬
‫‪ ‬این موازنه ‪ ،‬حاصل واکنشهای خالصه شده زیر است ‪:‬‬
‫‪-1 ‬دو ک ررربن ب رره ص ررورت اس ررتیل ک رروآنزیم ‪ A‬وارد چرخ رره و ب رره اگزالواس ررتات متص ررل م رری ش رروند‪ .‬ط رری‬
‫چرخه سیتریک اسید دو کربن توسط آنزیمهای ایزوسیترات دهیدروژناز و مجموعره آنزیمری آلفرا –‬
‫کتوگلوتارات دهیدروژناز به صورت ‪ CO2‬خار می شوند ‪.‬‬
‫‪ ‬دو کربنرری کرره برره صررورت ‪ CO2‬چرخرره را تررر مرری کننررد غیررر از دو کربنرری هسررتند کرره در ابترردا برره‬
‫شکل استیل کوآنزیم ‪ A‬وارد چرخه شده اند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪-2‬در طول چرخه سیتریک اسید طی واکنشهای اکسایش ی مجموعا چهار جفت الکترون به ترتیب زیر آزاد می شوند ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫الف) تولید یک مولکول ‪ NADH‬از واکنش ی که توسط ایزوسیترات دهیدروژناز کاتالیز می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫ب) تولید یک مولکول ‪ NADH‬از واکنش ی که توسط مجموعه آلفا –کنو گلوتارات دهیدروژناز کاتالیز می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫) تولید یک مولکول ‪ FADH2‬از اکسایش سوکسینات به فومارات‪.‬‬
‫‪‬‬
‫د) تولید یک مولکول ‪ NADH‬از تبدیل ماالت به اگزالواستات‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪-3‬تشکیل یک مولکول ‪ GTP‬از تبدیل سوکسینیل کوآنزیم ‪ A‬به سوکسینات‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪-4‬مصرف دو مولکول آب‪ ،‬یکی در سنتز سیترات و دیگری در آبپوش ی (هیدراتاسیون ) فومارات‪.‬‬
‫‪‬‬
‫نظرر بره اینکره ‪ NADH‬و ‪ FADH2‬حاصرل از چرخره سریتریک اسرید مری تواننرد وارد زنجیرر انتقرال دهنرده الکتررون شروند‬
‫لرذا از سره مولکرول ‪ NADH‬برابرر ‪ 9ATP‬و از یرک مولکرول ‪ FADH2‬برابرر ‪ 2ATP‬انرژی حاصرل مری شرود بره عرالوه از‬
‫یررک مولکررول ‪ GTP‬حاصررل در چرخرره نیررز یررک ‪ ATP‬تولیررد مرری شررود کرره درایررن صررورت در یررک چرررخش کامررل چرخرره‬
‫سریتریک اسرید مجموعرا ‪ 12ATP‬انررژی آزاد مری شرود‪ .‬مجموعره واکنشرهای چرخره سریتریک اسرید و انررژی حاصرل در هرر‬
‫مرحله از آن در جدول ‪ 2 – 10‬و شکل ‪ 16 – 10‬خالصه شده است‪.‬‬
‫تولید اجسام چهار کربنی از پیرووات‬
‫‪‬‬
‫بعضر ی از اجسررام واسرراه چرخرره سرریتریک اسررید از قبیررل آلفررا –کتوگلوتررارات و اگزالواسرتات مرری‬
‫توانند به عنوان سوبسترا برای تهیه گلوتامیک اسید و آسپارتیک اسید مصرف شوند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫ب رره ط رروری ک رره ق رربال اش رراره ش ررد قس ررمتی از س رریترات تولی ررد ش ررده ط رری واکنش ررهای چرخ رره س رریتریک‬
‫اسرید مری توانرد از میترو کنردری عبرور کنرد و در سریتوزول تجزیره شرود و اسرتیل کروآنزیم ‪ A‬تولیرد‬
‫کند که به نوبره خرود بره مصررف زیسرت سرنتز اسریدهای چررب مری رسرد سوکسرینیل کروآنزیم ‪A‬‬
‫برای زیست سنتز هم نیز مورد استفاده قرار می گیرد‪.‬‬
‫‪ ‬مجموعرره ایررن واکنشررها سرربب مرری شررود کرره مقررداری از اسرریدهای چهررار کربنرری از چرخرره سرریتریک‬
‫اسید خار شوند‪ .‬برعکس واکنشهای دیگری نیز وجود دارند که می تواننرد ایرن کمبرود را جبرران‬
‫کنند این واکنشها به نام واکنشهای آناپلروتیک یا جایگزین کننده شناخته شده اند‪.‬‬
‫واکنشهای آناپلرو تیک یا جایگزین کننده‬
‫‪ ‬هماناور که در بررس ی چرخه کربس دیدیم در هر دور از چرخه ‪ 2‬مولکول ‪ 3 ، CO2‬مولکول‬
‫‪ NADH‬و یک مولکول ‪ FADH2‬و یک مولکول ‪ GTP‬از چرخه خار می شود‪ .‬تولید این مواد‬
‫باعث کمبود اجزای چرخه می شود‪ .‬کمبود اجزای چرخه توسط واکنشهای آناپلروتیک جبران‬
‫می شود در زیر چند نمونه از این واکنشها ذکر شده است‪.‬‬
‫‪ ‬این واکنش در بافتهای کبد و کلیه بوسیله آنزیم پیرووات کربوکسیالز و کوانزیم ‪ Mn+‬انجام می‬
‫شود و با تبدیل پیرووات به اگزالواستات آنرا وارد چرخه کربس می کند‪.‬‬
‫بیوتین یا ویتامین ‪ B7‬یکی از ویتامینهای گروه ب است‪ .‬این ویتامین محلول در آب است‪ .‬بیوتین یک کوآنزیم است که در‬
‫متابولیسم اسیدهای چرب‪ ،‬کربوهیدراتها و اسیدهای آمینه‪ ،‬و همچنین سنتز ویتامینهای ‪ B6‬و ‪ B12‬نقش دارد‪ .‬این ویتامین‬
‫دارای یک هسته ایمیدازول میباشد‪ .‬بیوتین در غالت کامل‪ ،‬جگر‪ ،‬تخم مرغ و شیر پیدا میشود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫واکنش فوق در کبد و دیگر بافتهای حیوانی به هنگام کمبود اگزالوستات انجام می پذیرد آنزیم‬
‫پیرووات کربوکسیالز احتیا به بیوتین دارد و مکانیسم عمل آن در واکنشهای زیر نشان داده شده‬
‫است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫ضمنا الزم به تذکر است که این آنزیم عمل تنظیم کنندگی دارد و استیل کوآنزیم ‪ A‬یک متعادل‬
‫کننده مثبت برای آن محسوب می شود‪.‬‬
‫‪Phosphoenol pyruvate carboxy kinase‬‬
‫‪Oxaloacetate + GTP‬‬
‫)‪2‬‬
‫‪Phosphoenol Pyruvate‬‬
‫‪ ‬این واکنش در بافتهای قلب و ماهیچه اسکلتی بوسیله آنزیم فسفواینول پیرووات کربوکس ی کیناز انجام می‬
‫شود‪.‬‬
‫‪Phosphoenol pyruvate carboxylase‬‬
‫‪Phosphoenol Pyruvate + HCO3-‬‬
‫‪Oxaloacetate + Pi‬‬
‫)‪3‬‬
‫‪ ‬این واکنش در بافتهای گیاهان آلی‪ ،‬مخمرها‪ ،‬و باکتریها بوسیله آنزیم فسفواینول پیرووات کربوکسیالز انجام‬
‫می شود‪.‬‬
‫‪Malic Enzyme‬‬
‫‪+ NAD(P)+‬‬
‫‪Malate‬‬
‫‪+ NAD(P)H‬‬
‫‪Pyruvate + HCO3-‬‬
‫)‪4‬‬
‫‪ ‬این واکنش در بافتهای یوکاریوتها و پروکاریوتها بوسیله مالیک آنزیم انجام می شود‪ .‬ماالت تولید شده وارد‬
‫چرخه کربس می شود‪.‬‬
‫‪ ‬این آنزیم در سیتوزول سلولهای کبدی‪ ،‬بافتهای چربی و همچنین در میتوکندری بافتهای قلب‪ ،‬مغز و غدد‬
‫فوق کلیوی وجود دارد عمل این آنزیم شبیه به عمل آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز است‪ ،‬به طوری که در‬
‫میتوکندری بیشتر منجر به تشکیل مالیک اسید می شود و بر عکس در سیتوزول جهت واکنش بیشتر به‬
‫سمت تولید ‪ NADPH‬است که برای زیست سنتز اسیدهای چرب از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد‪.‬‬
‫‪ ‬در چهار واکنش فوق محصوال گلیکولیز (پیرووات و فسفو اینول پیرووات) وارد چرخه شد‪ .‬اما با کمک‬
‫ترکیبات دیگری نیز کمبود اجزای چرخه کربس جبران می شود‪.‬‬
‫‪Tranaminase‬‬
‫‪a-Ketoglutarate + Alanine‬‬
‫‪‬‬
‫‪5) Glutamate + Pyruvate‬‬
‫در این واکنش آنزیم ترانس آمیناز گروه آمینی را از گلوتامات به پیرووات انتقال داده و آنرا به آلفا‪-‬کتو گلوتارات تبدیل‬
‫کرده و خود به آالنین تبدیل می شود‪ .‬آلفا کتو گلوتارات وارد چرخه کربس می شود‪.‬‬
‫‪Tranaminase‬‬
‫‪Oxaloacetate + Alanine‬‬
‫‪6) Aspartate + Pyruvate‬‬
‫‪ ‬آنزیم ترانس آمیناز در این واکنش مانند واکنش ‪ 5‬عمل می کند و اگزالواستات حاصل وارد چرخه کربس‬
‫می شود‪.‬‬
‫تنظیم چرخه کربس‬
‫‪ ‬هماناور که در بررس ی چرخه کربس مشاهده کردیم‪ ،‬آنزیمهای مختلف در آن باعث تولید محصوالت‬
‫چرخه می شوند‪ ،‬تا در نهایت انرژی تولید شود‪ .‬این واکنشها توسط عوامل مختلفی تنظیم می شوند که‬
‫در اینجا به بررس ی این عوامل می پردازیم‪:‬‬
‫‪ -1 ‬آنزیم پیرووات دهیدروژناز‪ :‬این آنزیم تبدیل پیرووات به استیل کوانزیم ‪ A‬را انجام می دهد‪ .‬ولی هنگامی‬
‫که مقدار ‪ ATP‬زیاد باشد فعالیت آن کم می شود‪ ،‬و در هنگام کمبود ‪ ATP‬فعالیت آنزیم زیاد می شود‪.‬‬
‫دیگر عوامل بازدارنده عبارتند از‪ :‬استیل کوانزیم ‪ ، A‬اسیدهای چرب و ‪ NADH‬و دیگر عوامل فعال‬
‫کننده عبارتند از‪ :‬کوانزیم ‪ ، A‬یون کلسیم و ‪.NAD+‬‬
‫‪ -2 ‬ایزوسیترات دهیدروژناز‪ :‬این آنزیم که باعث تبدیل ایزوسیترات به آلفا‪-‬کتوگلوتارات می شود‪ ،‬با‬
‫افزایش مقدار ‪ ATP‬کاهش می یابد‪ ،‬و در هنگام افزایش مقدار ‪ ADP‬یا افزایش غلظت یون کلسیم‬
‫فعالیتش افزایش می یابد‪.‬‬
‫‪ -3 ‬آلفا‪ -‬کتوگلوتارات دهیدروژناز‪ :‬فعالیت این آنزیم باعث تبدیل آلفا‪-‬کتوگلوتارات به سوکسینیل کوانزیم‬
‫‪ A‬می شود‪ ،‬با افزایش غلظت سوکسینیل کوانزیم ‪ A‬یا ‪ NADH‬کاهش می یابد و هنگام افزایش غلظت‬
‫یون کلسیم فعالیت آنزیم افزایش می یابد‪.‬‬
‫چرخه گلوکور ونیک اسید‬
‫‪‬‬
‫ا‬
‫عالوه بر راههای متابولیکی عمده ای که برای گلوکوز در بدن وجود دارد و قبال شرح داده شد‪ ،‬گلوکوز می تواند طی‬
‫واکنشهایی به یکسری از مواد مانند گلوکورونیک اسید‪ ،‬آسکوربیک اسید و بعض ی از پنتوزها تبدیل شود‪( .‬شکل ‪)18-10‬‬
‫‪‬‬
‫در چرخه گلوکورونیک اسید گلوکوز‪ -6‬فسفات طی واکنشهایی تبدیل به یوریدین دی فسفات گلوکوز (گلوکوز فعال یا‬
‫‪ )UDPG‬می شود‪ .‬جسم حاصل می تواند در اثر اکسایش تولید ‪-UDP‬گلوکورونیک اسید کند یا اینکه در اثر عمل‬
‫ایزومر شدن که روی کربن شماره ‪ 4‬آن اتفاق می افتد تبدیل به ‪–UDP‬گاالکتوز شود‪ -UDP .‬گلوکورونیک اسید‬
‫شکل فعال گلوکورونیک اسید است که در بعض ی از واکنشهای بدن از جمله زیست سنتز کندروایتین سولفاتها‪ ،‬تبدیل‬
‫بیلی روبین(پیگمانهای صفراوی که از تجزیه هموگلوبین حاصل می شوند) غیر مستقیم به بیلی روبین مستقیم و همچنین‬
‫اعمال ضد سمی کبد دخالت می کند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫از طرفی دیگر به طوری که در شکل ‪ 18-10‬نشان داده شده است گلوکورونیک اسید فعال طی واکنش هایی ضمن‬
‫تبدیل به ‪-L‬گزیلولوز‪ ،‬سرانجام در مجاورت آنزیم گزیلولوز دهیدروژنازو ‪ NADPH‬به گزیلیتول تبدیل می شود‪ .‬فقدان‬
‫این آنزیم ایجاد بیماری ارثی نادری به نام پنتوزوری اولیه می کند‪ .‬در جریان این بیماری مقدار زیادی گزیلولوز از طریق‬
‫ادرار دفع می شود‪ .‬چگونگی تشکیل آسکوربیک اسید نیز در شکل ‪ 18-10‬نشان داده شده است‪ .‬الزم به تذکر است که‬
‫این واکنش ها در بدن اکثر پستانداران انجام نمی پذیرد و به همین دلیل است که آسکوربیک اسید الزم برای آنها باید از‬
‫منابع غذایی تامین شود‪.‬‬
‫چرخه گلی اکساالت‬
‫‪‬‬
‫بدن انسان فاقد توانایی سنتز گلوکوز از اسید های چرب است‪ .‬چنین سنتزی فقط در‬
‫بعض ی از گیاهان و میکرو ارگانیسمها انجام می پذیرد که به نام چرخه گلی اکساالت‬
‫معروف است‪.‬‬
‫‪ ‬طی واکنش های این چرخه که شباهت زیادی به چرخه سیتریک اسید دارد‪ ،‬استات یا‬
‫استیل کوآنزیم ‪ A‬به کربوهیدراتها تبدیل می شود‪ .‬وجود دو آنزیم ایزوسیترات لیاز و ماالت‬
‫سنتتاز برای انجام واکنشهای این چرخه نهایت ضرورت را دارند‪ .‬ایزوسیترات لیاز ابتدا‬
‫سبب تشکیل گلی اکساالت می شود و سپس گلی اکساالت حاصل با یک مولکول استیل‬
‫کوآنزیم ‪ A‬در مجاورت آنزیم ماالت سنتتاز ترکیب و تولید یک مولکول ماالت می کند‪ .‬دو‬
‫آنزیم فوق در بستره ای دارای غشاء از سلول گیاهی که به نام گلی اوکسیزوم نامیده می‬
‫شود وجود دارند(بر خالف چرخه کربس که در میتوکندری انجام می شد)‪ .‬مجموعه‬
‫واکنشهای چرخه گلی اکساالت را می توان بدین ترتیب خالصه کرد که دو مولکول استیل‬
‫کو آنزیم ‪ A‬تولید یک مولکول سوکسینات می کنند‪( .‬شکل ‪) 19 – 10‬‬
‫ولایف چرخه گلی اکساالت‬
‫‪ -1 ‬از اسیدهای چرب به عنوان تنها منبع کربن استفاده کند‪.‬‬
‫‪ -2 ‬ساختن هیدرات کربن از اسیدهای چرب‪.‬‬
‫گلوکونئوژ نز‬
‫‪‬‬
‫در بدن انسان گلوکوز می تواند از مواد غیر قندی ساخته شود که این عمل را گلوکونئوژنز می‬
‫نامند‪ .‬عمل گلوکونئوژنز از الکتات‪ ،‬آمینو اسید یا گلیسرول شروع شده و پس از تبدیل به پیرووات‬
‫و سپس به اگزالوستات به گلوکوز ختم می شود پیرووات و اگزالوستات دو ماده اصلی برای این‬
‫عمل محسوب می شوند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫به طوری که می دانیم در عمل گلیکولیز سه واکنش یک طرفه وجود دارد که کنترل عمل گلیکولز را‬
‫به عهده دارند به این ترتیب مشخص می شود که گلوکوژنز نمی تواند عینا در جهت عکس‬
‫واکنشهای گلیکولیز انجام پذیرد‪ .‬لذا الزم است در جریان واکنشهای گلوکوژنز‪ ،‬برگشت ناپذیری‬
‫واکنشهای فوق به طریقی جبران شود این اعمال با استفاده از واکنشهای گلوکونئوژنز عملی است‬
‫که اکنون به شرح آنها می پردازیم‪.‬‬
‫‪ - 1‬بیوسنتز فسفواینول پیرووات‬
‫‪ ‬واکنش تشکیل فسفو اینول پیرووات یک واکنش یک طرفه است‪ ،‬چرا که این واکنش نیاز به مقدار‬
‫زیادی انرژی دارد‪ .‬سلول برای صرفه جویی‪ ،‬واکنش فوق را در دو مرحله انجام میدهد‪.‬‬
‫‪ ‬الف‪ -‬کربوکسیالسیون پیرووات به کمک آنزیم پیرووات کربوکسیالز و یون ‪ Mg2+‬و ایجاد‬
‫اگزالواستات‪ .‬در این واکنش استیل کوانزیم ‪ A‬به عنوان یک فعال کننده عمل می کند‪ .‬این واکنش‬
‫در میتوکندری صورت می گیرد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫ب‪ -‬اگزالواستات به کمک آنزیم فسفو اینول پیرووات کربوکس ی کیناز با از دست دادن یک مولکول ‪CO2‬‬
‫و پذیرفتن یک ریشه فسفات روی کربن دوم به فسفواینول پیرووات تبدیل می شود‪ .‬کوانزیم این آنزیم‬
‫‪ GTP‬است‪.‬‬
‫‪ ‬فسفو اینول پیرووات طی شش واکنش گلیکولیز(واکنشهای ‪ 5 ،6 ،7 ،8 ،9‬و ‪ 4‬با همان آنزیمها) به فروکتوز‬
‫‪1‬و‪-6‬دی فسفات تبدیل می شود‪.‬‬
‫‪ - 2‬تبدیل شدن فرو کتوز ‪ 1‬و ‪ - 6‬دی فسفات به فرو کتوز ‪ - 6‬فسفات‬
‫‪ ‬فروکت ننوز ‪ -6 ،1‬دی فس ننفات در مج نناورت آن ننزیم فروکت ننوز ‪ -6 ،1‬دی فس ننفاتاز ب ننه فروکت ننوز ‪ -6‬فس ننفات‬
‫تبدیل می شود که سرانجام می تواند به گلوکز مبدل گردد‪.‬‬
‫‪ - 3‬تشکیل گلوکز از گلوکز ‪ - 6‬فسفات‬
‫‪‬‬
‫گلوکوز ‪ -6‬فسفات تحت تاثیر آنزیم گلوکوز‪ -6-‬فسفاتاز می تواند به گلوکوز تبدیل شود‬
‫ماالعه واکنش های فوق از نظر انرژی مشخص می کند که بررای تهیره مولکرول گلوکروز از دو مولکرول‬
‫ا‬
‫پیرووات جمعا ‪ 6‬پیوند پر انرژی به مصرف می رسد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫در مقایسه با عمال برگشت گلیکولیز که فقط ‪ 2‬مولکول ‪ ATP‬تولید می شود‪ ،‬چهار ‪ ATP‬مازاد‬
‫الزم است تا واکنش ی که از نظر انرژی نامساعد است امکانپذیر گردد‪.‬‬
‫‪ ‬برره طرروری کرره قرربال اشرراره شررد در عمررل گلیکررولیز از تبرردیل یررک مولوکررول گلوکرروز برره ‪ 2‬مولوکررول الکتررات تنهررا ‪2‬‬
‫مولوکررول ‪ ATP‬حاصررل مرری شررود‪ ،‬در صررورتی کرره زیسررت سررنتز گلوکرروز در عمررل گلوکونئرروژنز مسررتلزم مصررف ‪6‬‬
‫پیوند پر انرژی است‪.‬‬
‫‪ ‬نظررر بررا اینکرره مقرردار انرررژی تولیررد یررا مصرررف شررده در عمررل گلیکررولیز و گلوکرروژنز بررا یکرردیگر متفاوتنررد‪ ،‬مرری ترروان‬
‫ا‬
‫نتیجرره گیررری کرررد کرره ایررن دو عمررل طرری واکررنش هررای متفرراوتی بررا انجررام مرری رسررند‪ .‬چنررین واکررنش هررایی مرتبررا در‬
‫سلول زنده به انجام می رسند و ولیفه مهمی را در کنترل اعمال متابولیک سلول به عهده دارند‪.‬‬
‫‪ ‬از میرران آنررزیم هررای مرروثر در گلوکونئرروژنز تنهررا آنررزیم پیرررووات کربررو کسرریالز در میتررو کنرردری اسررت و بقبرره آنهررا در‬
‫قسررمت سیتوپالسررم سررلول وجررود دارنررد‪ .‬لررذا اگزالواسررتات بررای شرررکت در عمررل گلوکونئرروژنز بایررد از جردار میتررو‬
‫کندری عبور کند و وارد سیتوپالسم شود تا واکنشها ادامه یابد‪.‬‬
‫‪ ‬چگررونگی عمررل برردین ترتیررب اسررت کرره ابترردا اگزالواسررتات تبرردیل برره مرراالت مرری شررود و از جرردار میتررو کنردری عبررور‬
‫می کند‪.‬‬
‫ا‬
‫‪ ‬مرراالت حاصررل در سیتوپالسررم مجررددا برره اگزالواسررتات تبرردیل مرری شررود و و اکررنش هررای گلوکونئرروژنز ادامرره مرری‬
‫ا‬
‫یابنررد‪ .‬در جریرران ایررن اعمررال ‪ CO2‬مصرررف شررده بررای تهیرره اگزالواسررتات در میتررو کنرردری مجررددا در سیتوپالسررم‬
‫آزاد مرری شررود( برره واکررنش گلوکونئرروژنز مراجعرره کنیررد) مراحررل متفرراوت گلوکونئرروژنز در شررکل ‪ 17-10‬نشرران داده‬
‫شده است‪.‬‬
‫کاری از ‪:‬‬