1. گلیکولیز

2. کاتابولیسم
مرحله اول

3. کاتابولیسم
مرحله دوم

4. کاتابولیسم
مرحله سوم

5. حدواسطه ها در متابولیسم(Intermediates)
ماده X یک ماده حدواسط می باشد
A + B → C + D
A + B → X*
X* → C + D

6. آنابولیسم

7. کنترل متابولیسم

8. کنترل متابولیسم

9. کنترل متابولیسم

10. آنزیم های آلوستریک
Allosteric enzymes are enzymes that change their conformation upon binding of an effector. An allosteric enzyme is an oligomer whose biological activity is affected by altering the conformation(s) of its quaternary structure. Allosteric enzymes tend to have several subunits. These subunits are referred to as protomers. In a given conformational state, these enzymes can bind substrate (S), inhibitor (l), and activator (A).
Whereas enzymes with single active sites display normal Michaelis-Menten kinetics, allosteric enzymes have multiple active sites and show cooperative binding. As a result, allosteric enzymes display a sigmoidal dependence on the concentration of their substrates, allowing them to greatly vary catalytic output in response to small changes in effector concentration. Effector molecules, which may be the substrate itself (homotropic effectors) or some other small molecule (heterotropic effector), may cause the enzyme to become more active or less active. The binding sites for heterotropic effectors, called allosteric (Regulatory) sites, are separate from the active site

11. آنزیم های آلوستریک (نحوه عمل فعال کننده ها)

12. آنزیم های آلوستریک (فیدبک منفی)
محصول نهایی یک مسیر بیوشیمیایی نیز می تواند در صورت افزایش غلظت آن به بالاتر از یک حد مشخص، موجب مهار آنزیم آلوستریک (آنزیم کلیدی در مسیر مورد نظر) گردد که به آن فیدبک منفی می گویند.
آنزیم آلوستریک
فیدبک مثبت؟

13. آنزیم های آلوستریک (نمودار سیگموئیدی)
نمودار سرعت واکنش در مقابل غلظت سوبسترا در آنزیم های آلوستریک
سرعت واکنش
غلظت سوبسترا

14. شمای کلی متابولیسم کربوهیدراتها

15. گلیکولیز گلیکولیز چیست؟
مسیری متابولیکی با 10 بخش است که یک ملکول گلوکز را به دو ملکول پیروات، 2 ملکول NADH و 2 ملکول ATP، تبدیل می کند.
تمام کربوهیدراتهایی که وارد بدن انسان و حیوانات اهلی می شوند برای تولید انرژی به مسیر گلیکولیز وارد می شوند.

16. گلیکولیز گلیکولیز دارای دو مرحله اصلی است:
1- مرحله انرژی خواه که در آن یک ملکول گلوکز به 2 ملکول گلیسرآلدهید 3 فسفات تبدیل شده و 2 ملکول ATP مصرف می شود.
2- مرحله انرژی زا که در آن 2 ملکول گلیسرآلدهید 3 فسفات به دو ملکول پیروات و 4 ملکول ATP تبدیل می شود.
بازده خالص گلیکولیز تولید 2 ملکول ATP و 2 ملکولNADH است.

17. گلیکولیز گلیکولیز دارای دو مرحله اصلی است
مرحله اول مسیر گلیکولیز شامل فسفریله شدن (افزوده شدن گروه فسفات) به ملکول گلوکز و سپس تبدیل آن به فروکتوز و در نهایت به گلسیرول 3 فسفات است

18. گلیکولیز (کوآنزیم ها) مثال: تفاوت کوآنزیم و کوفاکتور؟
برخی از آنزیم‌ها، به تنهایی قادر به انجام نقش متابولیکی خود نیستند و برای فعال شدن به مواد آلی دیگری به نام کوآنزیم نیاز دارند.
کوآنزیم‌ها برخلاف بخش پروتئینی آنزیم‌ها (آپوآنزیم) در برابر حرارت، فعالیت خود را از دست نمی‌دهند.
مثال:
نیکوتین آمیدآدنین دی‌نوکلئوتید NAD، فلاوین آدنین دی‌نوکئوتیدFAD ، فلاوین مونونوکلئوتید FMN
تفاوت کوآنزیم و کوفاکتور؟

19. گلیکولیز(NAD)
نیکوتین آمیدآدنین دی‌نوکلئوتید NAD کوفاکتور آنزیم های دهیدروژناز است.

20. گلیکولیز(NAD)
ساختار کامل نیکوتین آمیدآدنین دی‌نوکلئوتید NAD

21. گلیکولیز(NAD)
تشکیل نیکوتین آمیدآدنین دی‌نوکلئوتید NAD

22. گلیکولیز(دهیدروژنازها)
دهیدروژنازها یک الکترون (H-) به سوبسترا انتقال می دهند و یک پروتون (H+) به محیط واکنش آزاد می کنند
RH2 + NAD+ → NADH + H+ + R
ملکول سوبسترا R
پروتون که وارد محیط واکنش می شود H−
الکترون که به R افزوده شده است 22

23. گلیکولیز(اکسیداسیون و احیایNAD)

24. گلیکولیز(مرحله انرژی خواه)

25. گلیکولیز(مرحله انرژی زا)

26. گلیکولیز(فعال شدن مولکول گلوکز)
ATP ADP
hexokinase یاglucokinase
Glucose
Glucose 6-phosphate
∆Go' = kJ/mole
غیرقابل برگشت؟

27. گلیکولیز(خصوصیات هگزوکیناز)
هگزوکیناز:
در تمام انواع سلول ها وجود دارد
دارای تمایل نسبتاً بالایی به گلوکز است
آنزیمی اختصاصی نیست یعنی می تواند بر روی سایر مونوساکاریدها اثر کند و آنها را فسفوریله کند
توسط محصول خودش یعنی گلوکز 6 فسفات مهار می شود

28. گلیکولیز(خصوصیات گلوکوکیناز)
گلوکوکیناز:
در سلول های کبد وجود دارد
دارای تمایل بالایی (بالاتر از هگزوکیناز) به گلوکز است
توسط محصول خودش یعنی گلوکز 6 فسفات مهار نمی شود
از افزایش سطح گلوکز پلاسما پس از مصرف خوراک جاوگیری می کند (با تجمع گلوکز 6 فسفات در کبد)

29. گلیکولیز(ایزومره شدن گلوکز 6 فسفات به فروکتوز 6 فسفات)
glucose 6-phosphate fructose 6-phosphate
تبدیل آلدوز به کتوز برگشت پذیر است
G= 1.7 kJ/mole
phosphoglucoisomerase

30. گلیکولیز(فسفریله شدن فروکتوز6 فسفات)
fructose 1,6 bisphosphate
ATP ADP
fructose 6, phosphate
مصرف دومین ATP
واکنشی انرژی زا است
G°´= kJ/mole

31. گلیکولیز(شکسته شدن فروکتوز1 و6 بیس فسفات)
شکسته شدن یک ملکول 6 کربنی به 2 ملکول 3 کربنی
G°´= kJ/mole

32. گلیکولیز(تبدیل دی هیدروکسی استون فسفات به گلیسرل آلدهید 3 فسفات)

33. گلیکولیز(Triosephosphate isomerase)

34. گلیکولیز(پایان مرحله اول)
در پایان مرحله اول:
یک ملکول گلوکز به 2 ملکول گلیسرآلدهید 3 فسفات تبدیل شده و 2 ملکول ATP مصرف می شود.
بنابراین تولید انرژی در مراحل بعد 2 برابر می شود. یعنی هر ملکول گلسیرآلدهید 3 فسفات تا آخر مسیر گلیکولز رفته و بنابراین به ازای هر ملکول گلوکز 2 بار مرحله دوم (انرژی زا) تکرار می شود و بنابراین تولید انرژی 2 برابر می شود.

35. گلیکولیز(شمای کلی مرحله دوم)
تولید انرژی:
2x2 ATP
گلیسرآلدهید 3 فسفات

36. گلیکولیز(تشکیل 1,3-Bisphosphoglycerate)
در دو مرحله انجام می شود

37. گلیکولیز(تشکیل 1,3-Bisphosphoglycerate)

38. گلیکولیز(ساختمان آنزیم گلیسرآلدهید 3 فسفات دهیدروژناز)

39. گلیکولیز(تشکیل ATP)

40. گلیکولیز(جابه جایی گروه فسفات روی گلیسرول 3 فسفات)

41. گلیکولیز(تشکیل فسفوانول پیروات)

42. گلیکولیز(تشکیل پیروات)

43. تولید انرژی(میزان ATP , NADH)
Input = 2 ATP
 1. glucose + ATP  glucose-6-P
 2. fructose-6-P + ATP  fructose 1,6 bisphosphate
Output = 4 ATP + 2 NADH
1. 2 glyceraldehyde 3-P + 2 Pi + 2 NAD+
2 (1,3 bisphosphoglycerate) + 2 NADH
2. 2 (1,3 bisphosphoglycerate) + 2 ADP
2 (3-P-glycerate) + 2 ATP
3. 2 PEP + 2 ADP  2 pyruvate + 2 ATP
Net=2 ATP ,2 NADH

44. تولید انرژی انرژی تولیدی از گلیکولیز: glucose 6 CO2 = -2840 kJ/mole
انرژی تولیدی از گلیکولیز:
2 ATP= 2 x 30.5 =
61 kJ/mole glucose
مقدار انرژی تولید شده= 61/2840 = 2%
- بقیه انرژی موجود در گلوکز از اکسیداسیون پیروات و NADH به دست می آید
کل انرژی تولید شده از اکسیداسیون هر مول گلوکز

45. گلیکولیز(تولید و مصرف NADH)
مرحله 2تولید می شود 1 2
تولید اسید لاکتیک
تخمیر

46. گلیکولیز(تولید و مصرف NADH)1
مصرف NADH 2

47. گلیکولیز(سرنوشت پیروات)
-پیروات می تواند وارد یکی از 3 مسیر زیر گردد:
مسیر هوازی: تبدیل پیروات به CO2 و H2O از طریق چرخه کربس
مسیر بی هوازی: تبدیل پیروات به لاکتات در عضلات
مسیر بی هوازی: تبدیل پیروات به اتانول (طی فرآیند تخمیر)
مسیرهای بی هوازی بازدهی تولید ATP کمتری دارند

48. گلیکولیز(سرنوشت پیروات)
مسیر بی هوازی
تخمیر
مسیر هوازی

49. تخمیر اسید لاکتیکی 2 Lactic acid fermentation Homolactic acid
Heterolactic acid
fermentation 2

50. متابولیسم بی هوازی (تخمیر) در سلول عضلانی و مخمر

51. تولید انرژی(مسیر هوازی تولید انرژی)
مسیر هوازی تولید انرژی از راه چرخه کربس و زنجیره تنفسی می باشد. که پیش نیازهای مورد نیاز آن NADH و Pyruvate می باشند.
NADH + O2  NAD+ + energy
Pyruvate + O2  3CO2 + energy

52. تولید انرژی(مسیرهای بی هوازی تولید انرژی)
مسیر تولید لاکتات توسط لاکتات دهیدروژناز
مسیر تولید اتانول توسط اتانول دهیدروژناز
. که پیش نیازهای مورد نیاز آن NADH و Pyruvate می باشند.
NADH + O2  NAD+ + energy
Pyruvate + O2  3CO2 + energy

53. مسیر تولید اسید لاکتیک لاکتات دهیدروژناز تشکیل 1,3-Bisphosphoglycerate
تمام NADH تولید شده در گلیکولیز را مصرف کرده و به NAD+ تبدیل می کند.
تولید NAD+ برای
تشکیل 1,3-Bisphosphoglycerate

54. ویژگی های مسیر تولید اسید لاکتیک
کمک به ادامه گلیکولیز با مصرف NADH و تبدیل آن به NAD+
مسیری برگشت پذیر است و بنابراین پیروات می تواند دوباره ساخته شود
تخمیر اسید لاکتیکی در گلبول های قرمز و عضلات اسکلتی در طول ورزش شدید مهم می باشد
 در گیاهان و میکروب هایی که در محیطهای بدون اکسیژن زندگی می کند مهم می باشد

55. تولید اسید لاکتیک(آنزیم لاکتات دهیدروژناز)
-- لاکتات دهیدروژناز دارای چندین فرم مختلف می باشد. این آنزیم یک یک ایزوزایم است که دارای دو پلی پپتید M و N می باشد. این آنزیم یک تترامر است یعنی دارای 4 زیر واحد می باشد که با توجه به 2 نوع متفاوت پلی پپتیدی که در ساختار آن شرکت دارند دارای فرم های زیر می باشد:
M4, M3H, M2H2, MH3 ،H4
ایزوزایم چیست؟

56. گلیکولیز(مسیر تولید اسید لاکتیک )
در عضلات و کبد فرم M غالب است و در قلب فرم H.
در سکته قلبی میزان لاکتات دهیدروژناز
فرم H در پلاسما افزایش می یابد.

57. گلیکولیز(آیا ساخت گلوکز از پیروات امکان پذیر است)
در حالت طبیعی برگشت ناپذیر

58. چرخه کوری (Cori)
کبد
عضلات

59. سرنوشت گلوکز در تولید انرژی(خلاصه)
Glucose
2ATP
2 NADH
2 pyruvate
2 lactate
2 ethanol + CO2
2 acetyl CoA CO2 O2
4 CO H2O
بی هوازی
هوازی (کربس)

60. گلیکولیز(تنظیم گلیکولیز)
تنظیم مسیر گلیکولیز توسط سه آنزیم زیر انجام می شود:
 hexokinase or glucokinase
 phosphofructokinase
 pyruvate kinase

61. تولید انرژی(تنظیم گلیکولیز)
هگزوکیناز
فسفریلاسیون گلوکز
توسط محصول خودش یعنی گلوکز 6 فسفات مهار می شود.
گلوکوکیناز؟

62. تولید انرژی(تنظیم گلیکولیز)
فسفوفروکتوکیناز
 تنظیم کننده اصلی گلیکولیز و آنزیم محدود کننده سرعت مسیر گلیکولیز است.
 یک آنزیم آلوستریک است
مهار کننده ها:ATP و سیترات
فعال کننده ها:
ADP, AMP, energy level,fructose 2,6 bisphosphate

63. تولید انرژی(تنظیم گلیکولیز)
ATPمهار کننده فسفوفروکتوکیناز است.
AMP , ADP باعث معکوس کردن اثر ATP می شوند
فروکتوز 2 و 6 بیس فسفات در کنترل مسیر گلیکولیز و گلوکونئوژنزیس بسیار مهم می باشد

64. تولید انرژی(تنظیم گلیکولیز)
پیروات کیناز:
PEP + ADP pyruvate + ATP
 یک آنزیک آلوستریک تترامر است
 inhibitor: ATP
 inhibitors: acetyl CoA and
fatty acids (alternative fuels for
TCA cycle)
 activator: fructose 1,6-bisphosphate
 فسفریله شدن آن موجب فعال شدن آن و دفسفریله شدن موجب غیرفعال شدن( کنترل هورمونی)