معلومة

ج 12. احتياجات التمثيل الغذائي في الخلايا غير المتكاثرة والمنتشرة - علم الأحياء

ج 12. احتياجات التمثيل الغذائي في الخلايا غير المتكاثرة والمنتشرة - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

على الرغم من أن معظم هذا الفصل يتعامل مع استخراج الطاقة من الجلوكوز من خلال إنتاج ATP في تحلل السكر (اللاهوائي) ودورة TCA والفسفرة المؤكسدة (الهوائية) في الميتوكوندريا ، فإن الخلايا لها احتياجات أخرى يجب تلبيتها ، وخاصة الحاجة إلى التخليق الحيوي الاختزالي لإنتاج الأحماض الدهنية والبروتينات والأحماض النووية. إذا تمت إزالة هذه الجزيئات الصغيرة ، التي يتم إنتاجها في السيتوبلازم أو الانتقال من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم ، من مسار إنتاج الطاقة من أجل التخليق الحيوي الاختزالي ، فكيف تلبي الخلية احتياجاتها من الطاقة؟

أحد أنواع الخلايا المتكاثرة التي تمت دراستها جيدًا هو الخلايا السرطانية. هذه الخلايا ، التي تحتاج بشدة إلى التخليق الحيوي الاختزالي ، عُرفت منذ فترة طويلة أنها تخضع لتحلل السكر الهوائي ، وفي هذه العملية تنتج كميات كبيرة من اللاكتات. لاحظ واربورغ هذا التأثير في عام 1956 ، حيث اعتقد أن التأثير نشأ من خلال الميتوكوندريا المعيبة في الخلايا السرطانية (وهذا ليس هو الحال). تتكاثر الكائنات الحية أحادية الخلية أيضًا في تحلل السكر الهوائي. يبدو الآن أن الخلايا غير الورمية المتكاثرة من الكائنات متعددة الخلايا تفعل ذلك أيضًا. من الواضح أن تحلل الجلوكوز الهوائي (تحلل السكر في وجود أو عدم وجود ثنائي الأكسجين) سيحدث بسهولة في ظل ظروف غذائية مناسبة والتي ستكون موجودة في الكائنات متعددة الخلايا التي تتلقى تيارًا ثابتًا من العناصر الغذائية التي يتم توصيلها عن طريق الدم. في ظل ظروف المغذيات المقيدة ، ستخضع الخلايا لتوقف طور الخلية لتقليل الانتشار. في المقابل ، فإن الخلايا المتمايزة وغير المتكاثرة من الكائنات متعددة الخلايا ، مع عدم الحاجة إلى تخليق حيوي اختزالي كبير ، ستحصل على الطاقة بشكل أكثر كفاءة من خلال المسارات الهوائية للميتوكوندريا.

سيوضح القياس المتكافئ الصغير الاحتياجات المختلفة التي يتطلبها المسار الذي يؤدي إلى الاستخدام الأكثر كفاءة للجلوكوز لإنتاج ATP (من خلال التقارب إلى البيروفات وتحويله المستمر لثاني أكسيد الكربون في الهواء) واستخدام الجلوكوز للتخليق الاختزالي لحمض البالمتيك ( 16: 0). المعادلة الصافية لإنتاج 16: 0 من مستقلبات الجلوكوز (أسيتيل CoA المتكون من تطور الجلوكوز إلى البيروفات في تحلل السكر ونزع الكربوكسيل المؤكسد اللاحق إلى Acteyl CoA في الميتوكوندريا) هي:

8 CH3(أول أكسيد الكربون) SCoA + 7 ATP + 14 NADPH -> 1 حمض البالمتيك + 7 ADP + 7 Pأنا + 14 NADP+

(ملاحظة: NADPH هو نسخة فسفرة من NADH الموجود في السيتوبلازم ويستخدم للتخليق الحيوي المختزل بدلاً من NADH. يتم تمييز جزيئات النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد المختزلة عن تلك التي يتم إنتاجها أثناء عملية الهدم من خلال كونها فسفرة وتوجد في مقصورة خلوية مختلفة (السيتوبلازم مقارنة بالميتوكونريا).

من أين تشتق جميع جزيئات ATP و NADPH المطلوبة؟ لنفكر في هذا السؤال بدءًا من الجلوكوز.

  • 1 ينتج الجلوكوز حوالي 36 من ATPs من دورة TCA للميتوكوندريا تليها الفسفرة المؤكسدة .. ومن ثم على أساس النسبة المولية ، يلزم 0.2 مول مول من الجلوكوز لإنتاج 7 مول ATP اللازم لتخليق 1 مول من 16: 0. .
  • 1 ينتج الجلوكوز 2 NADPH عندما يتم سحب المنتج الأول في تحلل السكر ، الجلوكوز -5-فوسفات من تحلل السكر وينتقل إلى باهواي بديل ، تحويلة فوسفات البنتوز ، التي تنتج ريبوز 5-فوسفات لإنتاج الحمض النووي الريبي والحمض النووي. ومن ثم هناك حاجة إلى 7 مول من الجلوكوز (35x الكمية اللازمة لصنع ATP المطلوب) لإنتاج 14 مول من NADPH المطلوب لإنتاج 1 مول من 16: 0.
  • 4 تنتج جزيئات الجلوكوز 8 ، 2C-CH3 (CO) SCoA (مع ذرات 8 كربون أخرى في الأصل في 8 بيروفات فقدت مثل ثاني أكسيد الكربون عند التحويل إلى acetylCoA بواسطة البيروفات ديهيدروجينيز).

ومن ثم ، هناك حاجة أكبر للجلوكوز لاستخدامه في إنتاج الجزيئات الصغيرة الوسيطة اللازمة للتخليق الحيوي الاختزالي 16: 0 في الخلايا المتكاثرة مقارنة بالحاجة المولية للجلوكوز لإنتاج الطاقة (في شكل ATP) المطلوبة لـ 16: 0 نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة. يشير هذا إلى أن استهداف بعض الإنزيمات المهمة ولكن "المملة" المشاركة في تحلل السكر ودورة TCA (التي نكررها هي مصادر سلائف الجزيئات الصغيرة للتخليق الحيوي الاختزالي) قد يمنع تكاثر الورم.

تحتوي الخلايا المتكاثرة على نسب عالية من ATP / ADP و NADH / NAD مما يؤدي إلى تثبيط ردود الفعل لخطوات مهمة في إنتاج الطاقة ، بما في ذلك تخليق السترات من oxaloacetate و pyruvate في الخطوة الأولى من دورة TCA. في ظل هذه الظروف ، تترك السترات الميتوكوندريا حيث تنشطر بطريقة تعتمد على ATP مرة أخرى إلى acetyl CoA (والذي يمكن استخدامه الآن لتخليق الأحماض الدهنية) و oxaloacetate. للسماح باستمرار نشاط TCA ، يمكن تحويل الجلوتامين ، وهو حمض أميني يتم استقلابه بكميات عالية في الخلايا المتكاثرة ، في الميتوكوندريا إلى حمض الجلوتاميك الذي يشكل ألفا كيتوجلوتارات بعد فقدان الأمونيا ، وهو وسيط في دورة TCA. هذا يسمح بإنتاج مستمر للطاقة في دورة TCA.

مقدار الجلوكوز المستخدم لإنتاج الطاقة مقابل إنتاج السلائف الجزيئية الصغيرة. يقترح Vander Heiden at al أنه في تكاثر الخلايا السرطانية ، يستخدم حوالي 85٪ في إنتاج اللاكتات ، و 5٪ يستخدم في أكسدة الميتوكوندريا ، بينما يتم تحويل 10٪ لإنتاج السلائف. يستخدم 60 ٪ من الجلوتامين أيضًا (كما هو موضح أعلاه) في التخليق الحيوي. يبدو أن اللاكتات الناتجة عن هذه العملية تهدر ذرات الكربون التي يمكن أن تدخل في التخليق الحيوي الاختزالي. ومع ذلك ، يمكن إعادة تدويرها من خلال دورة كوري، حيث يقوم الكبد بتحويله إلى جلوكوز يتم تصديره.

الشكل: المسارات الأيضية في الخلايا المتكاثرة


شاهد الفيديو: حل اسئلة بنك المعرفة على الايض او التمثيل الغذائي (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Tauzshura

    اكتب بسلاسة ، أحسنت ، لكن ما زلت لا أستطيع فعل ذلك ، يخرج النص بطريقة أو بأخرى من القلم :) أعتقد أن هذا سيتم تصحيحه بمرور الوقت.

  2. Rafiq

    لم يكن أحسن!

  3. Freddy

    الرسالة التي لا تضاهى ، أحب :)

  4. Gardarisar

    يا لها من جملة ... رائعة



اكتب رسالة