التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

التمثيل الغذائي- المواد الحاملة للطاقة

Oxidative Stage of Pentose phosphate pathway

So, with an input of 6 molecules of 5 carbon sugars, the yield is 5 molecules of 6 carbon

sugar.

The reactions that are catalyzed by the transaldolase and transketolase should look pretty familiar based on what we have discussed already.

The transketolase utilizes a TPP cofactor to transfer 2 carbon units, while the transaldolase functions much as the type I aldolase that cleaves fructose 1,6 bisphosphate. It transfers 3

carbon units.

-٢٨١-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

The transketolase mechanism is shown below--

The transaldolase mechanism is shown below

The reactions of the oxidative phase of the pentose pathway are

catalyzed by cytosolic enzymes.

-٢٨٢-

التمثيل الغذائي- المواد الحاملة للطاقة

The nonoxidative, or carbon shuffling, phase of the pentose pathway consists of a series of rearrangements of 3, 4, 5, 6 and 7 carbon sugars through which 6 molecules of ribulose 5-phosphate are converted into 5 molecules of glucose 6-phosphate. The carbon shuffling reactions are catalyzed by 2 enzymes, transketolase and transaldolase. The shuffling reactions begin with ribose 5-phosphate and xylulose 5-phosphate, and epimer of ribulose 5phosphate.

-٢٨٣-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

Based on what you have already learned, can you make a pretty good guess as to how this enzyme would carry out the chemistry? The overall series of reactions are as shown below--

-٢٨٤-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

المرحلة الثانية :Non-oxidative phase

ويتمثل ناتج هذه المرحلة في إمداد الجسم بالسكرات الخماسية وكذلك السكرات المفسفرة التي تأخذ أحد مسارين (١) :إما أن تدخل في دورة الأكسدة اللاهوائية Glycolysisأو ) (٢تكوين الجلوكوز من خلال عملية .Gluconeogenesis

وتقسم إلى ثلاث خطوات:

-١الخطوة الأولي :وفيها يتحول سكر الريبولوز – ٥فوسفات إلى السكرات

الخماسية الأخرى عن طريق:

أ -إنزيم Ribulose 5- Phosphate 3-epimeraseالذي يحول سكر الريبولوز – ٥فوسفات إلى سكر الزيليولوز – ٥فوسفات.

ب -إنزيم Ribose 5-Phosphate isomeraseالذي يحول سكر الريبولوز

– ٥فوسفات إلى سكر الريبوز – ٥فوسفات.

1- Conversion of Ribulose 5-P to Xylulose 5- P and Ribose 5-P

-٢٨٥-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

-٢الخطوة الثانية :اتحاد سكرات الزيليولوز –٥فوسفات والريبوز –٥فوسفات المتكونين في الخطوة السابقة بواسطة إنزيم Transketolaseلتكوين مركب الجلسرألدهيد – ٣فوسفات والسكر السباعي سيدوهيبتيولوز – ٧فوسفات.

وانزيم Transketolaseيعرف أيضا بإنزيم glycoaldehydetransferase ودوره أنه يعمل على نقل ذرتي كربون )مجموعة (Glycoaldehydeمن السكر الكيتوني إلى السكر الألدهيدي ونتيجة لذلك يقل طول السلسلة الكربونية للسكر الكيتوني بمقدار ذرتي كربون في حين يزداد طول السلسة الكربونية للسكر الألدهيدي

بمقدار ذرتي كربون.

ويعمل هذا الإنزيم في موضعين من مسار البنتوز فوسفات:

أ -يعمل على نقل ذرتي كربون من السكر الكيتوني الريبيولوز – ٥فوسفات إلى السكر الألدهيدي الريبوز – ٥فوسفات لينتج السكر الثلاثي الجلسرألدهيد – ٣ فوسفات والسكر السباعي السيدوهيبتيولوز – ٧فوسفات

2- Reaction catalyzed by transketolase

ب -يعمل على نقل ذرتي كربون من السكر الكيتوني الخماسي الزيليولوز – ٥ فوسفات إلى السكر الألدهيدي الرباعي الإريثروز – ٤فوسفات لينتج السكر الثلاثي الجلسرألدهيد – ٣فوسفات والسكر السداسي الفركتوز – ٦فوسفات.

-٢٨٦-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

+

+

-٣الخطوة الثالثة :اتحاد سكر سيدوهيبتيولوز -٧فوسفات مع مركب

الجلسرألدهيد

-٣فوسفات

المتكونين

من

الخطوة

السابقة

بمساعدة

إنزيم

Transaldolaseلتكوين السكر الرباعي إريثروز – ٤فوسفات والسكر السداسي

الفركتوز –٦فوسفات.

وانزيم Transaldolaseيعرف أيضا بإنزيم dihydroxyacetonetransferase ويتلخص دو هر في أنه يعمل على نقل ثلاث ذرات كربون )مجموع (Dihydroxyacetone

من السكر الكيتوني إلى السكر الألدهيدي.

3- Reaction catalyzed by transaldolase

-٢٨٧-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

دورة اختزال الكربون )دورة كالفن(:

3 molecules

1C

CO2

5C

3 molecules

ribulose 1,5-biPhosphate

3C

6 molecules

3-Phosphoglycerate

3 ADP

6 ATP

3 ATP

6 ADP

6 molecules

1,3-diPhosphoglycerate

5C

3 molecules

ribulose 5-Phosphate

transaldolase and

transketolase re-arrangement

6NADPH

6Pi

6NADP+

6Pi

5 molecules

Glyceraldehyde 3-Phosphate

6 molecules

Glyceraldehyde 3-Phosphate

3C

3C

3C

1 molecule

Glyceraldehyde 3-Phosphate

Sugars, Fats, Amino acids

حساب عدد مولات ال ATPالناتجة من دورة ك الڤن:

عدد مولات ال ATPالمستهلكة = ٦مول ٣ +مول = ٩مول ATP

عدد مولات ال ATPالناتجة = ١٨مول من ٦مول NADP

المحصلة النهائية = ٩ = ٩ – ١٨مول ATP

التمثيل الغذائي للجليكوجين كمصدر للطاقة

Bioenergetics of glycogen as an energy source:

يتم هدم الجليكوجين ) (glycogenolysisعند انخفاض مستوى الجلوكوز في الدم حيث يعتبر الجليكوجين المصدر الأساسي لتخزين الجلوكوز .ويتم هدم الجليكوجين بواسطة انفصال وحدات من سكر الجلوكوز من التفرعات المختلفة لسلسلة الجليكوجين من النهايات الغير مختزلة وذلك بواسطة انزيم Glycogen Phosphorylaseحيث يعطى وحدات من الجلوكوز -٦-فوسفات.

نظر لتحوله إلى

ويعتبر الجليكوجين أكثر كفاءة من الجلوكوز في إنتاج الطاقة ا

-٢٨٨-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

Glucose -1- phosphateبواسطة فوسفات معدني ) (H3PO4وبواسطة إنزيم .Glycogen Phosphorylaseثم في وجود إنزيم Mutaseهذا Glucose -1- phosphateيتحول إلى Glucose -6- phosphateيدخل في الدورة اللاهوائية Glycolysisثم الدورة الهوائية TCAوبالتالي 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

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

-٢٨٩-