التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

وعند حرق واحد مول من الجلوكوز في بمبة المسعر ينتج ٢٨٧٠كيلو جول.

اذا كفاءة الطاقة الناتجة من أكسدة الجلوكوز = .%٤٤ = ٢٨٧٠ / ١٢٧٣

التمثيل الغذائي للجليكوجين كمصدر للطاقة

:Bioenergetics of glycogen as an energy source يتم هدم الجليكوجين عند انخفاض مستوى الجلوكوز في الدم حيث يعتبر الجليكوجين المصدر الأساسى لتخزين الجلوكوز .ويتم هدم الجليكوجين بواسطة انفصال وحدات من سكر الجلوكوز من التفرعات المختلفة لسلسلة الجليكوجين من النهايات الغير مختزلة وذلك بواسطة إنزيم Glycogen Phosphorylaseحيث

يعطى وحدات من الجلوكوز -٦-فوسفات.

ويعتبر الجليكوجين أكثر كفاءة من الجلوكوز في انتاج الطاقة نظ ار لتحوله إلى Glucose -1- phosphateبواسطة فوسفات معدنى ) ) H3PO4وبواسطة إنزيم .Glycogen Phosphorylaseثم في وجود إنزيم Mutaseهذا Glucose -1- phosphateيتحول إلى Glucose -6- phosphateيدخل في الدورة اللاهوائية Glycolysisثم الدورة الهوائية TCAوبالتالى يتم توفير واحد مول ATPاللازم

لتحويل الجلوكوز Glucoseإلى جلوكوز -٦-فوسفات

Glucose -6-

phosphateفي بداية الدورة الهوائية Glycolysisوعلى ذلك تكون محصلة الطاقة الناتجة من التمثيل الغذائي للجليكوجين ٣٩مول ATPوليس ٣٨مول

.ATP

-٢٦٠-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

CH2OH

CH2OH

CH2OH

Glycogen

O

OH

O

n

Glycogen Phosphorylase

H3PO4

CH2OH

Glucose-1-P

O~P

Mutase

CH2O~P

Glucose-6-P

OH

دورة ال Glycolysis

+ 9 mole ATP

TCA Cycle

+ 30 mole ATP

) (٢التمثيل الغذائي للكربوهيدرات لإنتاج الطاقة في الحيوانات المجترة

)(Ruminants

يعتبر الناتج النهائى لتمثيل الكربوهيدرات في الكرش بواسطة الكائنات الحية الدقيقة )ميكروفلو ار الكرش( هو الأحماض الدهنية الطيارة

(Volatile Fatty

) Acids, VFAوتعتبر هذه الأحماض مصدر الطاقة للحيوانات المجترة .ومن أكثر

-٢٦١-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

الأحماض الدهنية الطيارة انتاجا في الكرش هو حامض الأسيتك ))Acetic acid وينتج هذا الأسيتك عند التغذية على مواد العلف الخشنة .وأيضا حامض البروبيونيك ) (Propionic acidوينتج هذا البروبيونيك عند التغذية على مواد العلف المركزة.

ومن الأحماض الدهنية الطيارة المنتجة أيضا حامض البيوتيرك )).Buteric acid ويعتبر كلا من الحامضين الأسيتك والبروبيونيك أكثر انتاجا من حامض البيوتيرك.

CH3

CH2

CH3

CH2

CH2

CH3

COOH

COOH

COOH

Buteric acid

C4:0

Propionic acid

C3:0

Acetic acid

C2:0

أى من الأحماض الدهنية الطيارة السابق ذكرها )الأسيتك ،البروبيونيك والبيوتيرك( قبل دخولها في عملية التمثيل الغذائي لإنتاج الطاقة لابد أن يتم عليها الأتى:

في البداية يلزم تنشيط الحامض الدهنى الطيار ب ٢جزيء من مركب الطاقة

ATPوفي وجود .CoASH

تحويل الحامض الدهنى الطيار بعد تنشيطه بال ATPإلى .Acetyl CoA هذا ال Acetyl CoAالمتكون يدخل في دورة ال TCAلإنتاج الطاقة.

-٢٦٢-

التمثيل الغذائي- المواد الحاملة للطاقة

( كمصدر للطاقة فيAcetic acid, C2:0)

حامض الأسيتك:أولا

:الحيوانات المجترة

( موجود بنسبة عالية جدا في الدم الشريانىC2:0) حامض الأسيتك جزيء٢ ولانتاج الطاقة من هذا الحامض لابد من تنشيطه بPeripheral blood Acetyl CoA ينتجCoASH وفي وجود معاون الإنزيمATP من مركب الطاقة . لإنتاج الطاقةTCA الذى بدوره يدخل في دورة ال

Step 1

CH3

CH3

CoASH

C=O Acetyl CoA

COOH

Acetic acid

ATP

AMP

- 2 ATP

SCoA

H2O

Step 2

Oxal acetic + H2O

+ H2O

Citric acid

Oxal acetic

Inolase

NADH2

+ 3 ATP

NAD

-H2O

Step 3

Akontic acid

Dehydrogenase Step 10

Inolase

Malic acid

Step 4

+ H2O

Iso-citric acid

Fumaric acid

NADH2

+ 3 ATP

- Citric acid cycle.

- Krebs cycle.

- Tri-Carboxylic Acid cycle.

- TCA cycle

Step 9

NAD

+ H2O

Step 5

+ 3 ATP

NAD

Dehydrogenase

NADH2

Dehydrogenase

Succinic acid

Oxal succinic

+ 3 ATP

+ H2O

Step 8

Step 6

Decarboxylase

NADH2

Succinyl CoA

α--Keto glutaric

Step 7

CoA- SH

Decarboxylase

NAD

Dehydrogenase

CO2

-٢٦٣-

CO2

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

جدول رقم ):(٢٧حساب الطاقة الكلية الناتجة من التمثيل الغذائي أو أكسدة واحد

مول من حامض الأسيتك

عدد مولات ال ATP

رقم الخطوة

Step No.

الناتجة )(+

المستهلكة )(-

١

-----

٢

٥

٣

-----

٧

٣

-----

٩

٣

-----

١٠

٣

-----

المجموع

١٢مول ATPناتج

٢مول ATPمستهلك

عدد مولات ال ATPالناتجة من تمثيل واحد مول أو جزيء من حامض

الأسيتك = ١٠=٢–١٢مول .ATP

بما أنه عند دخول ATPفي أي تفاعل فانه تنتج طاقة حرة مقدارها ٣٣,٥

كيلو جول.

عند تمثيل واحد مول من حامض الأسيتك ينتج طاقة قدرها ==٣٣,٥×١٠

٣٣٥كيلو جول.

وعند حرق واحد مول من حامض الأسيتك في بمبة المسعر ينتج ٨٧٥كيلو جول.

كفاءة الطاقة الناتجة من تمثيل حامض الأسيتك ==١٠٠×٨٧٥/٣٣٥

%٣٨,٣

ثانيا :حامض البروبيونك ) (Propionic acid, C3:0كمصدر للطاقة في

الحيوانات المجترة:

حامض البروبيونيك ) (C3:0موجود بنسبة أقل في الدم الشريانى Peripheral bloodوموجود بنسبة عالية في الدم الوريدى .Portal bloodويتم التمثيل الغذائي لحامض البروبيونيك في الدم الشريانى والدم الوريدى لإنتاج الطاقة ففي الدم الشريانى

-٢٦٤-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

ينتج عن تمثيل ذلك الحامض ) ١٨مول من ال (ATPبينما في الدم الوريدى ينتج

عن هذا الحامض ) ١٧مول من ال.(ATP

-١التمثيل الغذائي لحامض البروبيونيك في الدم الشريانى:

معظم حامض البروبيونيك يدخل إلى الكبد ويتم تمثيله غذائيا لإنتاج الطاقة.

فكمية قليلة من حامض البروبيونيك التي ذهبت إلى الكبد عن طريق الدم الشريانى أو تلك الناتجة من الأحماض الدهنية فردية الكربون حيث يتم عليها عملية التمثيل الغذائي وفي هذه الحالة يتحول حامض البروبيونيك إلى حامض لاكتيك الذى يتحول بدورة إلى حامض بيروفيك ثم إلى Acetyl CoAالذى بدوره يدخل في دورة TCA) ) Kripp’sلإنتاج الطاقة وينتج عن تمثيل ذلك الحامض في الدم الشريانى

) ١٨مول من ال.(ATP

1 mole Propionic acid

ATP

Step 1

CoASH

AMP

mole ATP

-

2

Propionyl - CoA

ATP

Step 2

CO2

Carboxylase

ADP

- 1

mole ATP

Succinyl - CoA

Step 3

Inolase

H2O

Succinic acid

Step 4

NAD

Deh ydrogenase

NADH2

3

mole ATP

+

Fumaric acid

Step 5

Inolase

H2O

Malic acid

Step 6

Decarboxylase

CO2

Lactic acid

Step 7

NAD

Deh ydrogenase

NADH2

3

mole ATP

+

Pyruvic acid

NAD

Step 8

Deh ydrogenase

NADH2

3

mole ATP

+

CoASH

Acetyl CoA

Step 9

TCA Cycle

12 mole ATP

H2 O

-٢٦٥-

+

CO 2

+

+

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

جدول رقم ) :(٢٨حساب الطاقة الكلية الناتجة من التمثيل الغذائي أو أكسدة واحد

مول من حامض البروبيونك )الدم الشريانى(

عدد مولات ال ATP

رقم الخطوة

Step No.

الناتجة )(+

المستهلكة )(-

١

-----

٢

٢

-----

١

٤

٣

-----

٧

٣

-----

٨

٣

-----

٩

١٢

-----

المجموع

٢١مول ATPناتج

٣مول ATPمستهلك

عدد مولات ال ATPالنهائية الناتجة من تمثيل واحد مول أو جزيء من

حامض البروبيونيك )دم شريانى( =

١٨ = ٣ –٢١مول .ATP

بما أنه عند دخول ATPفي أي تفاعل فانه تنتج طاقة حرة مقدارها ٣٣,٥

كيلو جول.

عند تمثيل واحد مول من حامض البروبيونيك )دم شريانى( ينتج طاقة قدرها

= ٦٠٣ =٣٣,٥×١٨كيلو جول.

وعند حرق واحد مول من حامض البروبيونيك في بمبة المسعر ينتج ١٤٠٠

كيلو جول.

كفاءة الطاقة الناتجة من تمثيل حامض البروبيونيك )دم شريانى( = / ٦٠٣

% ٤٣,٠٧ =١٠٠×١٤٠٠

-٢التمثيل الغذائي لحامض البروبيونيك في الدم الوريدي:

النسبة العالية من حامض البروبيونيك موجود في الدم الوريدي Portal blood المتجه إلى الكبد .حيث أن معظم البروبيونيك يدخل في الدم الوريدي المتجه إلى

-٢٦٧-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

ثم فيGlycolysis الكبد حيث يتحول إلى جلوكوز الذي يدخل في دورة ال ( لإنتاج الطاقة وينتج عن تمثيل ذلك الحامض غذائيا فيTCA) Kripp’s دورة .( لكل مول من حامض البروبيونيكATP مول من ال١٧) الدم الوريدي

2 moles of Propionic acid

ATP

- 4 mole ATP

CoASH

AMP

Step 1

Propionyl - CoA

ATP

- 2 mole ATP

CO2

Carboxylase

ADP

Step 2

Succinyl - CoA

Inolase

H2O

Step 3

Succinic acid

NAD

+ 6 mole ATP

Dehydrogenase

NADH2

Step 4

Fumaric acid

Inolase

H2O

Step 5

Maliec acid

NAD

+ 6 mole ATP

Dehydrogenase

NADH2

Step 6

Oxal Acetic

ATP

- 2 mole ATP

Decarboxylase

ADP

Step 7

CO2

Pyruvic acid

- 8 mole ATP

Glycolysis

عكس دورة ال

Step 8

Glucose

+ 8 mole ATP

Glycolysis

+ 30 mole ATP

TCA Cycle

+ CO2 + H2O

-٢٦٨-

Step 9

Step 10