معلومة

كيف يقلل NADPH 1.3-BPG؟

كيف يقلل NADPH 1.3-BPG؟


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.

إذا عاد NADPH إلى NADP + ، فهذا يعني أن بروتون واحد وإلكترونين قد تم دمجهما في 1،3-BPG. إذا تم ربط بروتون واحد وإلكترون واحد بالكربون في 1،3-BPG (إزالة الفوسفات) ، فسأفهم ، نظرًا لوجود رابطة تساهمية واحدة بين الكربون والهيدروجين والتي تؤسس ثماني بتات مستقرة. لكن هناك إلكترون آخر معلق. ماذا يحدث لهذا؟ أم أنني مخطئ تمامًا بشأن العملية برمتها؟

هذه هي الصيغة الكيميائية لـ G3P:

يوضح مخطط لويس أدناه الجزء العلوي:

كما هو مذكور ، أعطى NADPH إلكترونين ، لكن هناك حاجة إلى إلكترون واحد فقط للترابط مع الكربون (البرتقالي). أين اختفى الإلكترون الآخر؟


الرابطة التساهمية المفردة هي أ زوج مشترك من الإلكترونات. للرابطة المستقرة يجب أن يكون هناك ذرتان مع مدارات أعلى غير مملوءة وزوج من الإلكترونات على الأقل يتم "توزيعه" بين تلك الفتحات.

لدى جامعة كاليفورنيا في ديفيس صفحة مضحكة عن ذلك.


كيف يتم تحويل NADP إلى NADPH في التفاعل المعتمد على الضوء؟

أم أنه من خلال الإلكترونات من سلسلة النقل الإلكتروني والبروتونات من التحلل الضوئي للماء.


في سؤال الاختبار الذي يقوله ، صف كيف يتم تقليل NADP في رد الفعل المعتمد على الضوء.

يتم تقليله بواسطة الإلكترونات ، من التحلل الضوئي للماء.

ليس هذا ما تبحث عنه؟ جرب & hellip

نعم ، كل من الإلكترونات من سلسلة نقل الإلكترون ، التي فقدت معظم طاقتها لتخليق ATP ، وأيضًا أيون الهيدروجين (H ^ +) من التحلل الضوئي للماء ، والذي يرتبط بـ NADP لتشكيل NADP مخفض

(المنشور الأصلي بواسطة جيمس أ)
هل هو بالبروتونات من التحلل الضوئي للماء؟

أم أنه من خلال الإلكترونات من سلسلة النقل الإلكتروني والبروتونات من التحلل الضوئي للماء.


في سؤال الاختبار الذي يقوله ، صف كيف يتم تقليل NADP في رد الفعل المعتمد على الضوء.

يتم تقليله بواسطة الإلكترونات ، من التحلل الضوئي للماء.

ولكن يتم اختزاله بواسطة الإلكترونات.

يتم تعريف NADP على أنه متقبل الإلكترون النهائي في الفسفرة الضوئية. يحل الإلكترونان الناتجان في التحلل الضوئي للماء محل الإلكترونين المفقودين في نظام الصور 2 ، ويستخدمان لتقليل NADP

اعتقدت أنني سأطرح سؤالاً هنا بدلاً من بدء سلسلة محادثات جديدة:

هل خفض NADP هو نفسه NADPH؟ يتحدث منهج (aqa) الخاص بي عن NADP مخفض ، لكنني دائمًا ما استخدمت مصطلح NADPH. هل سيتم قبول هذا من قبل الممتحنين بدلاً من NADP المخفض؟

وبالنسبة لسؤال OP القديم الأصلي. ما أفهمه هو أن NADP نفسه إيجابي ، بتكلفة +1. عندما يطلق ضوء الشمس الإلكترونات من البلاستيدات الخضراء ، يتم التقاط زوج من الإلكترونات بواسطة جزيء NADP ، مما يمنحه شحنة -1. لذلك يلتقط بروتونًا ليصبح NADPH. (تم توليد البروتونات من التحلل الضوئي للماء) تحل الإلكترونات الناتجة عن التحلل الضوئي للماء محل تلك التي تم تحفيزها من البلاستيدات الخضراء ، مما يتيح استمرار العملية.


ما هو NADP + / NADPH؟

NADPH هو ناقل إلكترون. يقبل الإلكترونات النشطة التي يتم إطلاقها أثناء بعض التفاعلات الأيضية. NADP + والعوامل المساعدة الأخرى (NAD + و FAD +) قادرة على قبول هذه الإلكترونات بطريقة مستقرة دون تكوين جذور ضارة ومتفاعلة بشكل مفرط. إنها قادرة على إيواء إلكترونين بسبب النيكوتيناميد الموجود في بنيتها. يتم إعطاء هذه الإلكترونات على شكل أيون هيدريد (H & ndash) ، وهو هيدروجين بإلكترون إضافي واحد. يؤدي قبول الإلكترونات إلى تحويل NADP + إلى شكله المختزل NADPH.

هيكل NADP + (مصدر الصورة: NEUROtiker / ويكيميديا ​​كومنز)

كما يوحي الاسم ، فهي مجرد ناقلات إلكترون ، مما يعني أنها ستسقط هذه الإلكترونات في وجهة معينة. تتبرع هذه العوامل المساعدة بإلكتروناتها لجزيئات أخرى إما لتوليد الطاقة أو لبناء الجزيئات. هذا هو في الأساس رد فعل الأكسدة والاختزال.


أثناء عملية الفسفرة الضوئية غير الدورية ، كيف يصبح NADP + NADPH؟

أعلم أن NADP + يتم تحويله إلى NADPH ، ولكن ما الذي يتم التبرع به بالضبط؟ هل هو إلكترونان فرديان (من التحلل الضوئي أو جزيئات الكلوروفيل) وأيون الهيدروجين (بروتون)؟ إذا كان هذا هو الحال ، خلال دورة كالفين ، هل تتبرع جزيئات NADPH بنفس الإلكترونين الفرديين وبروتون الهيدروجين من التفاعلات المعتمدة على الضوء لتصبح NADP + مرة أخرى؟ شكرا

1 إجابة

يتكون NADPH كنتيجة نهائية للتحلل الضوئي.

تفسير:

تُستخدم الطاقة من الفوتونات لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين.

يتم التقاط أيونات الهيدروجين # ("H" ^ +) # بواسطة مركب NADP لتشكيل NADPH.

يتم إعطاء الأكسجين كأكسجين جزيئي # ("O" _2) #.

تُستخدم الإلكترونات في تحويل ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) إلى ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) عن طريق إضافة مجموعة فوسفات واحدة إلى ADP. تسمى هذه العملية الفسفرة (إضافة الفوسفات) وبما أن الطاقة تأتي من الفوتونات ، فإن هذه العملية تسمى الفسفرة الضوئية.

نعم ، نفس NADPH يتبرع بالهيدروجين ليجمع مع # "CO" _2 # لتكوين الجلوكوز # ("C" _6 "H" _12 "O" _6) # ليصبح NADP مرة أخرى.


العوامل المساعدة

ماركوس فيشر. Silke Leimkühler ، في المنتجات الطبيعية الشاملة II ، 2010

7.17.2.3.2 (7) اختزال ثنائي هيدروفولات (EC 1.5.1.3)

اختزال ثنائي هيدروفولات ( الشكل 2 ، ط) يستلزم موقعًا خاصًا في مسار ثنائي هيدروفولات لأنه يخدم عدة أدوار مختلفة. (1) في الحيوانات والنباتات والعديد من البكتيريا eubacteria ، يكون الإنزيم مطلوبًا لإعادة تدوير ثنائي هيدروفولات الذي يتم إنشاؤه بواسطة العمل التحفيزي لـ thymidylate synthase ، والذي يستخدم methylenetetrahydrofolate كمانح لوحدة C1 وكمانح لمكافئات الاختزال. 103 (2) في الكائنات الحية التي تصنع THF من جديد، باستثناء بعض البكتيريا التي تستخدم تركيبات thymidylate المعتمدة على إنزيم الفلافوكوينزيم بالتزامن مع اختزال ثنائي هيدروبترين المعتمد على الفلافوكوزيم (انظر القسم 7.17.2.3.2 (viii)) ، يحفز إنزيم اختزال ثنائي هيدروفولات الخطوة الأخيرة من من جديد التخليق الحيوي الذي يمنح THF ( 17 ) من ثنائي هيدروفولات ( 16 ). (3) في أكسوتروفس حمض الفوليك بما في ذلك الحيوانات وبعض البكتيريا ، يستخدم الإنزيم لتحويل الفولات الغذائية مثل ثنائي هيدروفولات وحمض الفوليك إلى شكل أنزيم ، THF.

من المدهش ، مع ذلك ، أن الأدلة الحديثة أظهرت أن اختزال ثنائي هيدروفولات ليس إنزيمًا عالميًا. يستخدم حوالي ثلث البكتيريا eubacteria المتسلسلة مركب thymidylate المعتمد على الفلافين (FDTS) (بروتين ThyX ، EC 2.1.1.148) الذي لا يتطلب توفير مكافئات الاختزال بواسطة العامل المساعد من نوع THF ، فهي عبارة عن أوكسيداز NADPH الذي يستخدم الفلافين نيوكليوتيد الأدينين (FAD) للتوسط في نقل الهيدريد ، لا تحدد جينومات هذه الكائنات الحية متعاملي تقويم اختزال ثنائي هيدروفولات (انظر القسم 7.17.2.3.2 (8)). 104-108

ثنائي هيدروفولات هو هدف للأدوية المضادة للبكتيريا ومضادات الطفيليات. علاوة على ذلك ، فإن اختزال ثنائي هيدروفولات البشري هو هدف للعوامل المثبطة للخلايا والمناعة. كان هذا الجانب المستهدف للدواء المزدوج أحد الأسباب التي جعلت إنزيم اختزال ثنائي هيدروفولات أحد أكثر البروتينات التي تمت دراستها بشكل مكثف. استرجع البحث في قاعدة البيانات أكثر من 15000 مقال وأكثر من 400 مراجعة تتعلق بالإنزيم ، وأكثر من 100 بنية بلورية في المجال العام. تمت معالجة بنية ووظيفة البروتين من خلال مجموعة واسعة جدًا من التقنيات التجريبية بما في ذلك تحليل بنية الأشعة السينية والرنين المغناطيسي النووي ، وحركية الحالة المستقرة والحالة المسبقة ، والتحليل الطيفي للجزيء الفردي بالإضافة إلى عمليات المحاكاة الحاسوبية باستخدام ميكانيكا الكم والكلاسيكية اقتراب.

إن اختزال ثنائي هيدروفولات للحيوانات وبعض البكتيريا eubacteria عبارة عن بروتينات أحادية ذات أوزان جزيئية حوالي 20 كيلو دالتون. تحدد بكتيريا eubacteria و ciliate و protozoa والنباتات وبعض الفيروسات البروتينات ثنائية الوظيفة (DHFR-TS) التي تتميز بنطاقات اختزال ثنائي هيدروفولات و thymidylate synthetase.

يظهر التفاعل المحفز بواسطة اختزال ثنائي هيدروفولات بسيطًا بشكل سطحي ويتضمن نقل أيون هيدريد من الموضع الرابع لـ NADH إلى الموضع السادس من الركيزة ، ثنائي هيدروفولات ( الشكل 7 ). 110,109

الشكل 7. التفاعل المحفز بواسطة DHFR. 109

يمكن أن تحفز اختزال ثنائي هيدروفولات الثدييات أيضًا نقل أيون هيدريد إلى موضع C-7 من حمض الفوليك في تفاعل يمنح ثنائي هيدروفولات ، مما يتيح الاستفادة من فيتامين مؤكسد بالكامل من مصادر غذائية. 111

على الرغم من بساطته الواضحة ، على أساس كمية كبيرة للغاية من البيانات التجريبية ، فقد تم تشريح التفاعل المحفز بواسطة اختزال ثنائي هيدروفولات إلى سلسلة معقدة من خطوات التفاعل. مقارنة بين بكتريا قولونية يشير الإنزيم واختزال ثنائي هيدروفولات المشفر بالبلازميد R المتضمن في مقاومة تريميثوبريم إلى أن إنزيم الكروموسومات قد تطور إلى عملية تحفيزية مثالية تقريبًا. 112،113 تم تفسير السرعات المُلاحظة تجريبياً لتفاعل نقل الهيدريد عن طريق حفر 114 نفقًا في الواقع ، إنزيم اختزال ثنائي الهيدروفلور هو إنزيم نموذجي لدراسة عمليات الأنفاق في النظم البيولوجية.

فشل البحث المنهجي عن نظائر ثنائي هيدروفولات في الجينوم الكامل في تحديد موقع أخصائي تقويم العظام المعقول لعائلة اختزال ثنائي هيدروفولات الكلاسيكية التي تشتمل على الإنزيم المحدد بواسطة فولا جين بكتريا قولونية. تم تحديد نوع مختلف من اختزال ثنائي هيدروفولات في بكتريا قولونية بواسطة فولم هذا البروتين هو عضو في عائلة اختزال نازعة الهيدروجين قصير السلسلة. 115 أ بكتريا قولونية لقد ثبت أن البلازميد يحدد نوعًا ثالثًا من اختزال ثنائي هيدروفولات تم تفسيره على أنه إنزيم بدائي لم يخضع لتطور واسع النطاق. 116


الكيمياء الحيوية. الطبعة الخامسة.

شكل

تحول البلاستيدات الخضراء (يسار) الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية. يتم نقل الإلكترونات عالية الطاقة في البلاستيدات الخضراء من خلال نظامين ضوئيين (يمين). خلال هذا العبور ، الذي يتوج بتوليد طاقة مختزلة ، يتم تصنيع ATP بطريقة (أكثر.)

في الأساس ، تنشأ كل الطاقة المجانية التي تستخدمها الأنظمة البيولوجية من الطاقة الشمسية المحاصرة بعملية التمثيل الضوئي. المعادلة الأساسية لعملية التمثيل الضوئي بسيطة بشكل مخادع. يتحد الماء وثاني أكسيد الكربون لتكوين الكربوهيدرات والأكسجين الجزيئي.

في هذه المعادلة ، (CH2O) يمثل الكربوهيدرات ، وخاصة السكروز والنشا. آلية التمثيل الضوئي معقدة وتتطلب تفاعل العديد من البروتينات والجزيئات الصغيرة. يحدث التمثيل الضوئي في النباتات الخضراء في البلاستيدات الخضراء (الشكل 19.1). تُستخدم طاقة الضوء التي تلتقطها جزيئات الصباغ ، المسماة الكلوروفيل ، في البلاستيدات الخضراء لتوليد إلكترونات عالية الطاقة ذات إمكانات اختزال كبيرة. تُستخدم هذه الإلكترونات لإنتاج NADPH وكذلك ATP في سلسلة من التفاعلات تسمى ردود الفعل الخفيفة لأنها تتطلب الضوء. يتكون NADPH و ATP بفعل الضوء ثم يقومان بتقليل ثاني أكسيد الكربون وتحويله إلى 3-فوسفوجليسيرات من خلال سلسلة من ردود الفعل تسمى دورة كالفين أو ردود الفعل المظلمة. ستناقش دورة كالفين في الفصل 20. كمية الطاقة المخزنة بواسطة عملية التمثيل الضوئي هائلة. يتم تخزين أكثر من 10 17 كيلو كالوري (4.2 & # x000d7 10 17 كيلو جول) من الطاقة المجانية سنويًا عن طريق التمثيل الضوئي على الأرض ، والذي يتوافق مع استيعاب أكثر من 10 10 أطنان من الكربون في الكربوهيدرات وأشكال أخرى من المواد العضوية.

الشكل 19.1

صورة مجهرية إلكترونية لبلاستيدات خضراء من أوراق السبانخ. تتجمع أغشية الثايلاكويد معًا لتشكل جرانا. [بإذن من الدكتور كينيث ميلر.]

بصفتنا حيوانات ، ربما نتغاضى بسهولة عن الأولوية المطلقة لعملية التمثيل الضوئي في محيطنا الحيوي. التمثيل الضوئي هو أساسًا مصدر كل مركبات الكربون وكل الأكسجين الذي يجعل الأيض الهوائي ممكنًا. علاوة على ذلك ، كما سنرى ، هناك أوجه تشابه ميكانيكية وتطورية كبيرة بين تفاعلات الضوء لعملية التمثيل الضوئي وخطوات الفسفرة المؤكسدة.

19.0.1. التركيب الضوئي: نظرة عامة:

يمكننا استخدام فهمنا لدورة حامض الستريك والفسفرة المؤكسدة لتوقع العمليات المطلوبة لعملية التمثيل الضوئي. تعمل دورة حمض الستريك على أكسدة الوقود الكربوني وتحويله إلى ثاني أكسيد الكربون2 لتوليد إلكترونات عالية الطاقة ، لا سيما في شكل NADH. يولد تدفق هذه الإلكترونات عالية الطاقة قوة دافعة بروتون من خلال عمل سلسلة نقل الإلكترون. يتم بعد ذلك تحويل هذه القوة المحركة للبروتون بواسطة سينسيز ATP لتشكيل ATP. الفرق الرئيسي بين الفسفرة المؤكسدة والتمثيل الضوئي هو مصدر الإلكترونات عالية الطاقة. تستخدم تفاعلات الضوء لعملية التمثيل الضوئي الطاقة من الفوتونات لتوليد إلكترونات عالية الطاقة (الشكل 19.2). تُستخدم هذه الإلكترونات مباشرةً لتقليل NADP + إلى NADPH وتُستخدم بشكل غير مباشر من خلال سلسلة نقل الإلكترون لتوليد قوة دافعة بروتون عبر الغشاء. المنتج الجانبي لهذه التفاعلات هو O2. تدفع القوة الدافعة للبروتون تخليق ATP من خلال عمل سينسيز ATP ، وهو مماثل لتلك الموجودة في الفسفرة المؤكسدة. في التفاعلات المظلمة ، يؤدي NADPH و ATP المتكونان بفعل الضوء إلى تقليل ثاني أكسيد الكربون2 إلى مركبات عضوية أكثر فائدة.

عائد التمثيل الضوئي-

& # x0201c إذا تم تجميع محصول عام من التمثيل الضوئي في شكل قصب السكر ، فسيشكل كومة يزيد ارتفاعها عن ميلين وبقاعدة 43 ميلًا مربعًا. & # x0201d

إذا تم تحويل كل قصب السكر هذا إلى مكعبات سكر (0.5 بوصة على جانب واحد) وتم تكديسها من طرف إلى طرف ، فإن مكعبات السكر ستمتد 1.6 & # x000d7 10 10 أميال ، أو إلى كوكب بلوتو.

الشكل 19.2

التفاعلات الضوئية لعملية التمثيل الضوئي. يُمتص الضوء وتستخدم الطاقة لدفع الإلكترونات من الماء لتوليد NADPH ودفع البروتونات عبر الغشاء. تعود هذه البروتونات من خلال سينسيز ATP لتكوين ATP.

  • 19.1. يأخذ مكان التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء
  • 19.2. يؤدي امتصاص الضوء بواسطة الكلوروفيل إلى نقل الإلكترون
  • 19.3. يقوم نظامان ضوئيان بتوليد تدرج بروتوني و NADPH في عملية التمثيل الضوئي للأكسجين
  • 19.4. يقود التدرج البروتوني عبر غشاء الثايلاكويد تخليق ATP
  • 19.5. الأصباغ الملحقة تحول الطاقة إلى مراكز التفاعل
  • 19.6. القدرة على تحويل الضوء إلى طاقة كيميائية قديمة
  • ملخص
  • مشاكل
  • قراءات مختارة

بالاتفاق مع الناشر ، يمكن الوصول إلى هذا الكتاب من خلال ميزة البحث ، ولكن لا يمكن تصفحه.


طرق زيادة أو إنقاص NADPH

ما يزيد NADPH

تشمل الإنزيمات التي تساهم في إنتاج NADPH [1]:

  • إنزيمات مسار الفوسفات البنتوز (G6DPH و 6GDH)
  • نازعات الهيدروجين Isocitrate (IDPc و IDPm)
  • إنزيمات ماليك (MEPc و MEPm)
  • إنزيم هيدروجيناز الميتوكوندريا

قد يؤدي الإفراط في إنتاج نازعة هيدروجين الجلوكوز 6 فوسفات إلى زيادة تركيز NADPH. ومع ذلك ، فإن هذا لم يؤثر بشكل كبير على مستويات NADPH في الفطريات [48].

قد يؤدي الإفراط في إنتاج الإنزيمات SIRT3 و / أو IDH2 إلى زيادة مستويات NADPH. هذا يحمي من الإجهاد التأكسدي وموت الخلايا [6].

ما يقلل NADPH

  • كميات عالية من فيتامين ج (في الخلايا السرطانية البشرية) [14 ، 49]
  • هيدرو بيروكسيد ثلاثي البيوتيل (في كبد الفئران) [50]
  • الباراكوات (في كبد الفئران) [50]

هناك أيضًا العديد من مثبطات إنزيم أكسيد النيتروجين NOX. يثبط بعضها على وجه التحديد إنزيمات أكاسيد النيتروجين ، في حين أن البعض الآخر له تأثيرات غير محددة [51]:

هناك أيضًا العديد من مثبطات أكاسيد النيتروجين التي يتم حاليًا التحقيق في تطويرها [51].

بالإضافة إلى ذلك ، يثبط الهيستامين نشاط NOX2 في خلايا نخاع العظام [52].


يتم ترميز العديد من الانزيمات بواسطة جينات مختلفة ، والتي تختلف في الموقع الخلوي وخصوصية الركيزة. الجلوتاثيون بيروكسيديز 1 (GPx1) هو الإصدار الأكثر وفرة ، الموجود في السيتوبلازم لجميع أنسجة الثدييات تقريبًا ، والذي يفضله بيروكسيد الهيدروجين. يتمتع الجلوتاثيون بيروكسيديز 4 (GPx4) بتفضيل كبير لهيدروبيروكسيدات الدهون ، ويتم التعبير عنه في كل خلية من خلايا الثدييات تقريبًا ، وإن كان بمستويات أقل بكثير. الجلوتاثيون بيروكسيديز 2 هو إنزيم معوي وخارج الخلية ، بينما الجلوتاثيون بيروكسيديز 3 خارج الخلية ، وخاصة في البلازما. [4] حتى الآن ، تم تحديد ثمانية أشكال مختلفة من الجلوتاثيون بيروكسيديز (GPx1-8) في البشر.

الجين مكان إنزيم
GPX1 مركز حقوق الانسان. 3 ص 21.3 الجلوتاثيون بيروكسيديز 1
GPX2 مركز حقوق الانسان. 14 س 24.1 الجلوتاثيون بيروكسيديز 2 (الجهاز الهضمي)
GPX3 مركز حقوق الانسان. 5 س 23 الجلوتاثيون بيروكسيديز 3 (بلازما)
GPX4 مركز حقوق الانسان. 19 ص 13.3 الجلوتاثيون بيروكسيديز 4 (فوسفوليبيد هيدروبيروكسيداز)
جهاز GPX5 مركز حقوق الانسان. 6 ص 21.32 الجلوتاثيون بيروكسيديز 5 (بروتين متعلق بالأندروجين في البربخ)
GPX6 مركز حقوق الانسان. 6 ص 21 الجلوتاثيون بيروكسيديز 6 (حاسة الشم)
GPX7 مركز حقوق الانسان. 1 ص 32 الجلوتاثيون بيروكسيديز 7
GPX8 مركز حقوق الانسان. 5 س 11.2 الجلوتاثيون بيروكسيديز 8 (افتراضي)

التفاعل الرئيسي الذي يحفزه الجلوتاثيون بيروكسيديز هو:

حيث يمثل GSH الجلوتاثيون الأحادي المخفض ، ويمثل GS-SG ثاني كبريتيد الجلوتاثيون. تتضمن الآلية أكسدة السلينول في بقايا السيلينوستئين بواسطة بيروكسيد الهيدروجين. تعطي هذه العملية المشتق مع مجموعة حمض السيلينيك (RSeOH). ثم يتم تحويل حمض السيلينيك مرة أخرى إلى السيلينول من خلال عملية من خطوتين تبدأ بالتفاعل مع GSH لتكوين GS-SeR والماء. يقلل جزيء GSH الثاني من GS-SeR الوسيط إلى السيلينول ، ويطلق GS-SG كمنتج ثانوي. يتم عرض تمثيل مبسط أدناه: [5]

RSeH + H.2ا2 → RSeOH + H.2O RSeOH + GSH → GS-SeR + H.2O GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH

ثم يقلل Glutathione reductase من الجلوتاثيون المؤكسد لإكمال الدورة:

ثبت أن Mammalian GPx1 و GPx2 و GPx3 و GPx4 عبارة عن إنزيمات تحتوي على السيلينيوم ، في حين أن GPx6 عبارة عن بروتين سيلين في البشر مع متماثلات تحتوي على السيستين في القوارض. GPx1 و GPx2 و GPx3 عبارة عن بروتينات متجانسة الشكل ، في حين أن GPx4 له بنية أحادية. نظرًا لأن سلامة الأغشية الخلوية وتحت الخلوية تعتمد بشكل كبير على الجلوتاثيون بيروكسيديز ، فإن نظام الحماية المضاد للأكسدة نفسه يعتمد بشكل كبير على وجود السيلينيوم.

الفئران المعدلة وراثيا لتفتقر إلى الجلوتاثيون بيروكسيديز 1 (Gpx1 - / - الفئران) طبيعية بشكل فادح ولها عمر طبيعي ، مما يشير إلى أن هذا الإنزيم ليس بالغ الأهمية للحياة. ومع ذلك ، فإن الفئران Gpx1 تصاب بإعتام عدسة العين في سن مبكرة وتظهر عيوبًا في تكاثر الخلايا الساتلية للعضلات. [4] أظهرت الفئران Gpx1 ما يصل إلى 16 ديسيبل عتبات استجابة جذع الدماغ السمعي (ABR) أعلى من الفئران الضابطة. بعد التعرض للضوضاء 110 ديسيبل لمدة ساعة واحدة ، كان لدى الفئران Gpx1 ما يصل إلى 15 ديسيبل من فقدان السمع الناجم عن الضوضاء مقارنة بفئران التحكم. [6] "

تتطور الفئران ذات الضربات القاضية لـ GPX3 (GPX3 - / -) أو GPX2 (GPX2 - / -) أيضًا بشكل طبيعي [7] [8]

ومع ذلك ، تموت الفئران بالضربة القاضية الجلوتاثيون بيروكسيديز 4 أثناء التطور الجنيني المبكر. [4] ومع ذلك ، تشير بعض الأدلة إلى أن انخفاض مستويات الجلوتاثيون بيروكسيديز 4 يمكن أن يزيد من متوسط ​​العمر المتوقع في الفئران. [9]

ال بقري يبلغ وزن إنزيم كرات الدم الحمراء 84 كيلو دالتون.

تم اكتشاف الجلوتاثيون بيروكسيديز في عام 1957 من قبل جوردون سي ميلز. [10]

يتم قياس نشاط الجلوتاثيون بيروكسيديز بطريقة طيفية باستخدام عدة طرق. يتم استخدام مقايسة مباشرة عن طريق ربط تفاعل البيروكسيداز مع اختزال الجلوتاثيون مع قياس تحويل NADPH إلى NADP على نطاق واسع. [11] الأسلوب الآخر هو قياس GSH المتبقي في التفاعل مع كاشف Ellman. بناءً على ذلك ، تم تطوير العديد من الإجراءات لقياس نشاط الجلوتاثيون بيروكسيديز باستخدام مختلف هيدروبيروكسيدات كركائز للتقليل ، على سبيل المثال هيدروبيروكسيد الكومين [12] ثلاثي بيوتيل هيدرو بيروكسيد [13] وبيروكسيد الهيدروجين. [14] [15]

لقد ثبت أن المستويات المنخفضة من الجلوتاثيون بيروكسيديز كما تم قياسها في المصل قد تكون عاملاً مساهماً في الإصابة بالبهاق. [16] كما لوحظ انخفاض مستويات الجلوتاثيون بيروكسيد في البلازما في المرضى الذين يعانون من مرض السكري من النوع 2 الذين يعانون من البيلة الألبومينية الكبيرة وكان هذا مرتبطًا بمرحلة اعتلال الكلية السكري. [ بحاجة لمصدر ] في إحدى الدراسات ، لم يكن نشاط الجلوتاثيون بيروكسيديز جنبًا إلى جنب مع الإنزيمات الأخرى المضادة للأكسدة مثل ديسموتاز الفائق والكتلاز مرتبطًا بخطر الإصابة بأمراض القلب التاجية لدى النساء. [17] تم العثور على نشاط الجلوتاثيون بيروكسيديز ليكون أقل بكثير في المرضى الذين يعانون من التصلب المتعدد الانتكاس المتكرر. [18] اقترحت إحدى الدراسات أن تعدد أشكال الجلوتاثيون بيروكسيديز وفوق الأكسيد الفائق يلعبان دورًا في تطور مرض الاضطرابات الهضمية. [19]


تنظيم Sirtuins عن طريق النظامية NAD + Biosynthesis

2.1 مقدمة

نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD +) هو عملة طاقة عالمية ضرورية للعمليات الخلوية المختلفة التي تتوسط التوازن الأيضي ، والاستجابة للضرر ، ورد الفعل المناعي ، وغيرها الكثير. 1-3 بينما تم التعرف على NAD + جيدًا لأهميته باعتباره أنزيمًا مساعدًا في تفاعلات الأكسدة والاختزال ، فقد جذب دوره كركيزة مشتركة اهتمامًا كبيرًا على مدار العقدين الماضيين. تم اكتشاف NAD + في الأصل بواسطة Harden and Young باعتباره مادة منخفضة الوزن الجزيئي مستخرجة من الخميرة التي تعزز تخمر الكحول. 4 منذ اكتشافه ، تمت دراسة NAD + وشكله المخفض NADH ، بالإضافة إلى NADP + و NADPH ، على أنهما أنزيمات مساعدة للعديد من تفاعلات الأكسدة والاختزال. تم تحديد 5 NAD + أيضًا على أنه ركيزة مشتركة لـ DNA ligase و poly-ADP-ribose polymerases (PARPs) و CD38 / 157 ADP-ribosyl cyclases. 6-8 في عام 2000 ، تم تحديد NAD + باعتباره الركيزة الأساسية لعائلة منظم المعلومات الصامتة 2 (SIR2) المحفوظة تطوريًا ، والتي تسمى أيضًا sirtuins. تم إثبات أن بروتين 9 خميرة SIR2 ومماثله للفأر ، الذي يُطلق عليه الآن SIRT1 ، يزيل الأسيتيل ليسين 9 و 14 من هيستون H3 وليسين 16 من H4 بطريقة تعتمد على NAD +. اقترح هذا النشاط الأنزيمي غير المسبوق على الفور أن السرتوينات تعمل كمستشعرات لحالة الطاقة الخلوية التي يمثلها NAD + ، وتربط بين الأيض الخلوي والتنظيم اللاجيني.

منذ ذلك الحين ، تطورت بيولوجيا السرتوينات بسرعة ، مما يدل على وظائف NAD + المعتمدة على السرتوينات في العديد من العمليات البيولوجية الحاسمة ، لا سيما في تنظيم الشيخوخة وطول العمر ، في الكائنات الحية المتنوعة. 10-12 على الرغم من أن التحدي قد أثير بشأن أهمية السرتوينات في السيطرة على الشيخوخة وطول العمر ، فقد أكدت العديد من الدراسات الآن بقوة أن السرتوينات تتحكم في عملية الشيخوخة وتعزز طول العمر في الخميرة والديدان والذباب والفئران. 13-22 على سبيل المثال ، في الثدييات ، تُظهر الفئران المعدلة وراثيًا SIRT1 الخاصة بالدماغ (BRASTO) تأخيرًا كبيرًا في الشيخوخة وإطالة العمر في كل من ذكور وإناث الفئران. 18 بالإضافة إلى ذلك ، تُظهر الفئران المعدلة وراثيًا SIRT6 لكامل الجسم امتدادًا في العمر ، على الرغم من أن الذكور فقط هم من يظهرون النمط الظاهري. 19 هذه الوظيفة المحفوظة تطوريًا للسرتوينات في السيطرة على الشيخوخة وطول العمر ترجع أساسًا إلى أهميتها في تنظيم المرونة الفسيولوجية في كل كائن حي. وخير مثال على هذه الحالة هو التقييد الغذائي. التقييد الغذائي هو نظام غذائي مدروس جيدًا يؤخر الشيخوخة ويطيل عمر العديد من الأنواع المتنوعة بما في ذلك الخميرة والديدان والذباب والقوارض والرئيسيات. 23-27 من المثير للاهتمام ، أن السرتوينات مهمة في التوسط في الاستجابات الفسيولوجية لتقييد النظام الغذائي ، وتفعيل برامج النسخ التي تعزز كفاءة التمثيل الغذائي ، وتحفيز التمثيل الغذائي التأكسدي للميتوكوندريا ، وكلها تزيد المرونة الفسيولوجية في جميع أنحاء الجسم. 16،23،28-30 لذلك ، من المتصور أن السرتوينات قد تطورت لتعظيم المرونة الفسيولوجية ، خاصة في الظروف التي تهدد الحياة ، ولتعزيز البقاء على قيد الحياة.

لسوء الحظ ، يبدو أن السرتوينات لا يمكنها الحفاظ على وظائفها الحاسمة طوال دورة حياة الكائن الحي. أصبح من الواضح الآن أن توافر NAD + ينخفض ​​بشكل منهجي في الكائنات الحية المتنوعة بحيث لا تستطيع السرتوينات الحفاظ على أنشطتها الكاملة ، مما يساهم في الفيزيولوجيا المرضية المرتبطة بالعمر في كل كائن حي. 31–34 لهذا السبب ، بدأت دراسات أخرى مؤخرًا في التركيز على العلاقة الوظيفية بين التخليق الحيوي NAD + والاستهلاك ووظائف sirtuin. في هذا الفصل ، سنناقش كيفية تنظيم التخليق الحيوي لـ NAD + ، وكيفية استهلاك NAD + ، وكيف يتم تنظيم وظائف sirtuin من خلال توافر NAD + ، بشكل رئيسي في الثدييات. سنناقش أيضًا كيف يؤثر هذا الارتباط الوثيق بين NAD + و sirtuins على تنظيم الشيخوخة وطول العمر وكيف يمكن الحفاظ على أنشطة sirtuin للتخفيف من التدهور الوظيفي الفسيولوجي.


فتح الصندوق الأسود للتنوع البكتيري الذاتي التغذية

يوري بينيرو ألفيس دي سوزا ، ألكسندر سواريس روسادو ، في التنوع الميكروبي في العصر الجينومي ، 2019

19.2.1 دورة كالفين بنسون

يعد PPC هو المسار الذاتي الأكثر شهرة وتمثيلًا لأنه كان أول مسار يتم توضيحه نظرًا لوفرته العالية نسبيًا في الطبيعة. إن PPC هي المسؤولة عن تثبيت الكربون في النباتات ، والبكتيريا الزرقاء ، والطحالب ، وبعض البكتيريا البروتينية ، والبكتيريا الصلبة ، والبكتيريا الخضراء غير الكبريتية في كلوروفليكسي شعبة اللجوء (بيورنسون وآخرون ، 2002 كالدويل وآخرون ، 2007). نظرًا لأنه متوافق مع كل من الهوائية واللاهوائية ، فإن PPC هي المرحلة "المظلمة" من عملية التمثيل الضوئي وتستخدم الطاقة المتراكمة مثل NADPH أثناء سلسلة نقل الإلكترون. على الرغم من أنه أكثر وفرة في الصور الضوئية ، إلا أن تنوعًا كبيرًا من المواد الكيميائية ، التي تستخدم الطاقة من كل من المركبات العضوية والمركبات غير العضوية لإصلاح الكربون ، تستخدم أيضًا PPC كمسار لتثبيت الكربون (Shively et al. ، 1998).

يستخدم هذا المسار NADPH كمانح للإلكترون والإنزيمات الرئيسية ribulose-1،5-bisphosphate carboxylase (Rubisco) و phosphoribulokinase. باستخدام CO2 مذابًا في السيتوبلازم ، يحفز Rubisco تكوين اثنين من 3P-glycerate باستخدام ribulose-bisphosphate و CO.2 مركب. وبالتالي ، يتلقى 3P-glycerate فوسفاتًا ويتم تقليله إلى glyceraldeyde-3-phosphate الذي سيتم تحويله إلى جلوكوز عن طريق المسارات الخلوية لتكوين الجلوكوز. بعد ذلك ، تقوم عملية التجديد بتحويل ثلاثي الفوسفات إلى ريبولوز -1،5-بيسفوسفات عبر نشاط فسفوريبولوكيناز الفسفوري (كليلاند وآخرون ، 1998).

Rubisco هو البروتين الأكثر وفرة في العالم حيث يمكنه الوصول إلى 50٪ من محتوى البروتين الكلي في بعض النباتات والبكتيريا عند التعبير عنه (Raven ، 2013). ربما يكون هذا الإنتاج الضخم من Rubisco نتيجة لانخفاض كفاءته ونشاطه أوكسيجيناز ، الذي يتسبب في ظاهرة التنفس الضوئي ، حيث يتم إطلاق المركبات السامة في الخلية ، مما يتسبب في إهدار بعض الطاقة المنتجة. تحمل هذه الإنزيمات و phosphoribulokinase إلى O2 قد تُعزى التوترات إلى انتشار دورة كالفين بنسون في الطبيعة.

لتعزيز كفاءة تثبيت الكربون بواسطة Rubisco ، طورت بعض بدائيات النوى ذاتية التغذية (جميع البكتيريا الزرقاء والعديد من البكتيريا ذات التغذية الكيميائية وبعض البكتيريا ذاتية التغذية الأخرى) أجزاء دقيقة خلوية بروتينية يشار إليها باسم carboxysomes (Shively et al. ، 1973). يتصرفون من خلال تركيز نسخ Rubisco في مكان واحد في الخلية بدلاً من تركها تذوب في السيتوبلازم ، مما يتيح استنفاد O2 بالقرب من Rubisco ويقلل من الآثار السلبية للتنفس الضوئي. كما أنه يحول HCO3 - في CO2 بسبب نشاط إنزيم آخر - الأنهيدراز الكربوني - والذي على عكس Rubisco لديه أحد أسرع معدلات الدوران في الطبيعة ويمكنه تحقيق 400.000-600.000 تفاعل في الثانية مقارنةً بـ Rubisco ، والذي يمكنه تحقيق ما بين 1 و 12 تفاعلًا في الثانية ( بادجر وبيك ، 2008). يساعد الأنهيدراز الكربوني على تركيز ثاني أكسيد الكربون2 داخل الخلية بعد تحويلها من البيكربونات المحتجزة في الخلية (في البكتيريا الزرقاء) بواسطة ناقلات الغشاء ، حيث لا تنتشر بشكل جيد في الغشاء الخلوي. يسمح نشاطها بتشبع Rubisco مع CO2 لأن الإنزيم لا يستخدم البيكربونات لإصلاح الكربون.

يوجد أكثر من نوع واحد من Rubisco ، فهي تختلف في الخصوصية وأنواع معدل الدوران الأول والثاني لهما وظيفة مؤكدة في PPC. يستخدم تسلسل Rubisco أيضًا لتصنيف carboxysomes بين البكتيريا الزرقاء ويتبع نسالة هذه المجموعات (Badger and Bek ، 2008). يوضح الشكل 19.1 تكامل تثبيت الكربون في الكائنات الضوئية بواسطة دورة كالفين بنسون وتكامله مع مسارات الكربون المتوازية في الخلية.

الشكل 19.1. تثبيت الكربون في كائنات التمثيل الضوئي (map00710) من قاعدة بيانات مسار KEGG. يوضح خطوات تثبيت الكربون باستخدام دورة كالفين بنسون (الأحمر والأزرق) وتكاملها مع الخطوات الخلوية الأخرى لاستقلاب الكربون مثل تحلل السكر وتكوين الجلوكوز (أرجواني). يمكنك الوصول إلى المسار التفاعلي في http://www.genome.jp/kegg/pathway.html.

مصدر: تمت الموافقة على الاستنساخ من قبل فريق KEGG (إذن حقوق النشر 170346).


شاهد الفيديو: CHO-MET Lec. 8- Respiratory Chain (شهر اكتوبر 2022).