صفحة 511 الصفحة في PDF
التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه
وتدخل هذه الإنزيمات في التخليق الحيوي للبروتين من الأحماض الأمينية ،ولكل حمض أميني إنزيم خاص به يعمل على تنشيطه ليصبح قاد ار على الدخول في
سلسلة البروتين.
ومن أمثلة هذا النوع من الإنزيمات:
:Glutamine synthetase
وهو يعمل على تخليق مركب الجلوتامين من حمض الجلوتاميك في وجود
مجموعة أمونيا وباستخدام جزيء من .ATP
O
NH2
COOH
C
+ ADP + Pi
Glutamine synthetase
CH2
CH2
+ NH3 + ATP
CH2
CH2
NH2
CH
C
NH2
HO
CH
C
O
O
Glutamic acid
Glutamine
-٥٠٠-
HO
صفحة 513 الصفحة في PDF
التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة
تخليق )بناء( الكربوهيدراتCarbohydrate Synthesis :انتاج الطاقة في الحيوانات وحيدة المعدة والحيوانات المجترة جميعها تفاعلات هدم) (Catabolism or Exergonic reactionsينتج عن هذه التفاعلات طاقة تستغل هذه الطاقة في أعادة بناء الكربوهيدرات مرة أخرى مثل بناء سكر الجلوكوز في الحيوانات وحيدة المعدة وسكر اللبن )اللاكتوز( في الحيوانات المجترة والتى تسمى بتفاعلات البناء ).(Anabolism or Endergonic reactions
تخليق سكر الجلوكوز:Glucose synthesis :
تسمى عملية تخليق أو بناء الجلوكوز بال Gluconeogenesisوفي هذه العملية يعاد بناء سكر الجلوكوز من حامض البيروفيك Pyruvic acidوتتم هذه
العملية ) الشكل المقابل ( كما يلي:
تحويل حامض البيروفيك Pyruvic acidإلى حامض الأوكسالوأسيتك Oxal
acetic acidبواسطة إنزيم .Carboxylase
تحويل حامض الأوكسالو أسيتك Oxal acetic acidإلى الفوسفو اينول بيروفات Phospho enol pyruvateبواسطة إنزيم Kinaseويتم استهلاك جزيء من مركب الطاقة .GTPويتم بعد ذلك تحويل الفوسفو اينول بيروفات على عدة خطوات )عكس دورة ال (Glycolysisإلى .Fructose -1,6- phosphate تحويل Fructose -1,6- phosphateإلى Glucose -6- phosphate بواسطة إنزيم Phosphataseأي عكس ما هو متبع في دورة ال .Glycolysis تحويل Glucose -6- phosphateإلى سكر الجلوكوز Glucoseبواسطة
إنزيم .Phosphatase
-٥٠٨-
صفحة 514 الصفحة في PDF
التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة
تخليق سكر اللبن )اللاكتوز(Milk sugar synthesis (Lactose) :
يتم تخليق سكر اللاكتوز من سكر الجلوكوز كما يلي:
في البداية يتم فسفرة جزيء الجلوكوز) (phosphorylationويتحول إلى Glucose -6- phosphateفي وجود إنزيم ال Kinaseويتم استهلاك جزيء
واحد من مركب الطاقة .ATP
بواسطة إنزيم ال Mutaseيتم تحويل Glucose -6- phosphateإلى
.Glucose -1-phosphate
يتم تنشيط Glucose -1- phosphateبال UTPفيتكون .UDP-glucose
تحدث عملية
Epimerizationحيث يقوم إنزيم
Epimeraseبتحويل
UDP-glucoseإلى .UDP-galactose
يرتبط UDP-galactoseمع Glucose -1- phosphateفي وجود إنزيم
Transferaseحيث يتكون
).Lactose phosphate (lactose-P
يقوم انزيم Phosphataseبتحويل Lactose phosphateإلى سكر اللبن
)اللاكتوز .(Lactose
الطاقة الكلية المستهلكة لتخليق أو تكوين مول واحد من سكر اللبن = ٥٨٤٠.٥كيلو جول وعند حرق واحد مول من سكر اللاكتوز في بمبة المسعر ينتج طاقة مقدارها ٥٦٢٧.٦كيلو جول.
اذا كفاءة الطاقة المستهلكة لتخليق سكر اللاكتوز= %٩٦.٤ =١٠٠ x ٥٨٤٠.٥ / ٥٦٢٧.٥
-٥٠٩-
صفحة 515 الصفحة في PDF
التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة
جدول رقم ):(٥١حساب الطاقة المستهلكة لتخليق واحد مول أو واحد جزيء من سكر اللبن
أو سكر اللاكتوز
التفاعل
الطاقة المستهلكة
٢مول جلوكوز مستهلك
٥٧٤٠ = ٢٨٧٠ ×٢كيلو جول
كيلو جول
٢مول جلوكوز إلى ٢مول جلوكوز -٦-فوسفات
٦٧ = ٣٣,٥ × ٢
١مول جلوكوز -١-فوسفات إلى UDPجلوكوز
٣٣,٥ = ٣٣,٥ ×١كيلو جول
٨٤٠,٥كيلو جول طاقة مستهلكة
CH2 OH
O
2 moles of glucose
OH
HO
ATP
ADP
CH2 O-P
O
OH
HO
2 moles of glucose -6- Phosphate
CH2 OH
Mutase
O
O-P
HO
2 moles of glucose -1- Phosphate
1 mole
glucose -1- Phosphate
1 mole
glucose -1- Phosphate
CH2 OH
CH2OH
O
O
O-P
O-P
HO
HO
UTP
UDP
CH2 OH
O- UDP
O
CH2 OH
HO
O
Epimerase
O-UDP
UDP-galactose
Transferase
HO
UDP-glucose
CH2OH
CH2 OH
UDP
O
O
H2O
O
O-P
Lactose phosphate
Phosphatase
P
CH2 OH
CH2OH
O
Lactose
OH
HO
O
HO
O
ثالثا :تخليق الجليكوجين :Glycogenesis
يعتبر الجليكوجين هو أهم سكر عديد داخل جسم الحيوان حيث يعتبر المخزن الرئيسي للطاقة ويخزن بشكل رئيسي في الكبد والعضلات.
يبدأ تخليق الجليكوجين بمركب الجلوكوز -٦-فوسفات حيث يتحول إلي مركب الجلوكوز -١-فوسفات بواسطة إنزيم Phosphoglucomutaseكما في المعادلة التالية:
-٥١٠-
صفحة 516 الصفحة في PDF
المواد الحاملة للطاقة -التخليق الحيوي
بعد ذلك يتم تنشيط مركب الجلوكوز -١فوسفات بالتفاعل مع مركب UTP لينتج مركب UDP-glucoseوتنفرد مجموعتي فوسفات ثم يلي ذلك في الخطوة الأخيرة يتم إضافة الجلوكوز المنشط UDP-glucoseإلي بواقي الجليكوجين عند الطرف غير المختزل ويتم ذلك بواسطة إنزيم Glycogen synthaseكما في
الشكل التالي:
بناء الكربوهيدرات في النبات:
توضح المعادلات التالية خطوات تثبيت ثاني أكسيد الكربون في النبات:
-٥١١-
صفحة 517 الصفحة في PDF
التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة
H2C
OP
C
O
C
OH
C
OH
2HC
OP
Ri.Di P. Carboxylase
O
CO2
H2C
OP
HC
OH
C
OH
+
O
H2C
OP
HC
OH
C
OH
Phosphoglyceric acid
2ATP
Ribulose diphosphate
2ADP
H2C
OP
HC
OH
HC
O
+
H2C
OP
HC
OH
HC
O
2NADP
2NADPH H+
2
2 Pi
H2C
OP
HC
OH
C
OP
O
Glyceraldehyde phosphate
Diphosphoglyceric acid
CH2 - O - P
C
O
H2C
OH
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H2C
OH
CH2OH
Dihydroxy acetonphosphate
Fractose
-٥١٢-
صفحة 518 الصفحة في PDF
المواد الحاملة للطاقة -التخليق الحيوي
) -٢ Fatty acid Anabolism (Biosynthesisتخليق الأحماض الدهنية يتم تخليق الأحماض الدهنية في معظم الخلايا الحيوانية ويعتبر الكبد هو مصدر التخليق الأساسي وتتم عملية التخليق في السيتوبلازم والميتوكونريا إلا أن التخليق في السيتوبلازم أوسع إنتشا ار .ويبدأ الجسم في تخليق الأحماض الدهنية عندما يقل مستوى المواد الدهنية أو يزيد مستوى الكربوهديرات أو البروتين في المواد الغذائية التي يتغذى عليها الانسان أو الحيوان .ومن المعروف أن الدهن عبارة عن جلسرين ثلاثي يتكون من ارتباط كحول الجلسرول مع ٣أحماض دهنية بروابط أستر
Esterكما في المعادلة التالية:
CH2 –OOC – R1
CH2 OH
CH2 –OOC – R2
CH2 OH
CH2 –OOC – R3
Fat
3 H2 O
R1 – COOH
+
R2– COOH
CH2 OH
R3– COOH
Glycerol
Fatty acids
ولتخليق الدهن لا بد من تخليق الجلسرول وتخليق الحامض الدهنى وسنوضح فيما يلي تخليق كلا من كحول الجلسرول وكذلك الأحماض الدهنية.
تخليق الجليسرولGlycerol synthesis :
يتم تخليق الجليسرول من الجلوكوز كما في الخطوات الأتية:
حيث يتم فسفرة الجلوكوز بجزىء من مركب الطاقة ATPفيتكون جلوكوز-٦-
فوسفات.
بواسطة إنزيم Isomeraseيتحول جلوكوز -٦-فوسفات إلى فركتوز -٦-فوسفات.
يتحول فركتوز -٦-فوسفات إلى فركتوز ١-و -٦فوسفات مع استهلاك مول من ال
.ATP
-٥١٣-
صفحة 519 الصفحة في PDF
التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة
Aldolase فوسفات بواسطة إنزيم-٦و١- يحدث كسر في مركب فركتوز
Di-hydroxy acetone اسيتون فوسفات
فيتكون مركب داى هيدروكسى
.phosphate
Glycerol يتحول مركب داى هيدروكسى اسيتون فوسفات إلى جلسروفوسفات
يتكون الجلسرول
.NADH2 في وجود المعاون الانزيمىphosphate
. من الجلسروفوسفاتGlycerol
CH2 OH
O
1⁄2 mole of glucose
OH
HO
ATP
Kinase
1⁄2 mole of ATP
ADP
CH2 O-P
O
1⁄2 mole of glucose -6- Phosphate
OH
HO
Isomerase
6
CH2OP
OH
O
1⁄2 mole of Fructose -6- phosphate
CH2OH
HO
ATP
Kinase
1⁄2 mole of ATP
ADP
CH2OP
OH
O
1
CH2OP
Aldolase
1⁄2 mole of Fructose -1,6- phosphate
كسر
CH2OP
C
Di-hydroxy acetone phosphate
O
CH2OH
NADH2
NAD
CH2OP
Glycero Phosphate
CHOH
CH2OH
P
CH2OH
CHOH
Glycerol
CH2OH
-٥١٤-
صفحة 520 الصفحة في PDF
المواد الحاملة للطاقة -التخليق الحيوي
تخليق الحامض الدهنى:Fatty acid synthesis :
كما سبق يتم عملية تخليق الأحماض الدهنية في السيتوبلازم ) Cytoplasmic (systemوالميتوكونريا ) (Mitochondrial systemإلا أن التخليق في السيتوبلازم أوسع انتشاار .أي أنه يوجد نظامين لتخليق الأحماض الدهنية وهما نظام يتم في السيتوبلازم ونظام يتم في الميتوكوندريا ويتم مناقشة نظام تخليق الأحماض الدهنية في السيتوبلازم لتخليق حامض البالميتيك ) Palmitic acid (C16:0على أساس أن هذا
النظام أوسع انتشاار في أنسجة الجسم:
نظام السيتوبلازم لتخليق الحامض الدهني بالميتيك :Cytoplasmic system لتخليق الحامض الدهنى البالميتيك نحتاج في البداية لعدد ٨جزئيات من حامض الأسيتيك Acetic acidيتم تحويلها إلى ٨جزئيات من مركب .Acetyl-CoAأي يبدأ تخليق الأحماض الدهنية من وحدات Acetyl-CoA
المتكونة.
يقوم إنزيم Transacylaseبنقل مجموعة الأستيل Acetylمن جزيء واحد Acetyl-CoAإلى البروتين الحامل للأسيل Acyl carrier protein1
) (ACP1ليعطى Acetyl-ACP1
تتفاعل وحدة من أستيل كو Aفي وجود إنزيم Acetyl-CoA carboxylase و جزيء من ) CO2مصدر CO2يكون مشتق من أيون البيكربونات HCO3 المحمل على البيوتين( ليتكون Malonyl-CoAويتم في هذا التفاعل استهلاك جزئ .ATPبعد ذلك يقوم إنزيم Malonyl transacylaseبنقل جزئ المالونيل إلى البروتين الحامل للأسيل ACP2ليتكون Malonyl-ACP2
ويتم تكرارهذا التفاعل ٧مرات.
يتفاعل جزيء من Malonyl-ACP2مع جزيء من Acetyl-ACP1
-٥١٥-