Bilgi

Winter_2021_Bis2A_Facciotti_Reading_13 - Biyoloji

Winter_2021_Bis2A_Facciotti_Reading_13 - Biyoloji


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.

Winter_2021_Bis2A_Facciotti_Reading_13 ile İlişkili Öğrenme Hedefleri

  • Glikoliz için bir “enerji hikayesi” oluşturun. Hikaye, genel reaktanları ve ürünleri, enerji kaynaklarını, enerji transferlerini,türlerienerji transferinde yer alan reaksiyonlar ve maddenin dönüşümleri ve enerji transferlerinin aracıları.
  • ∆G ve ∆Go arasındaki farkı tanımlayınhücredeki süreçleri tanımlamak için neden gerekli ve yararlı olduğu ve ilkinin hücredeki önemidüzenlenmesiyollardaki metabolitlerin akışı.
  • Substrat düzeyinde fosforilasyon (SLP) sürecini açıklayın ve bir yolda olduğu gibi bir reaksiyon topluluğu verildiğinde SLP reaksiyonlarını tanımlayın.
  • Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenazın mekanizmasını gösteren rakamları yorumlayabilir ve katalitik histidinin rolü ve kovalent bir tiyoester bağlantısının oluşumu (enerji transferindeki rolü dahil) dahil olmak üzere reaksiyondaki temel adımları belirleyebilir.
  • Reaksiyonun önemini açıklayınkatalize edilmişglikolizde enerjinin toplanmasında gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz tarafından. Kurstan alınan dersleri birleştirmek için bu mekanizmayı ve rakamları kullanın: enzimler ve katalizörler, enerji birleştirme, redoks, fonksiyonel grup kimyası, vb.
  • Reaksiyon için bir enerji hikayesi oluşturunkatalize edilmişgliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz ile,tartışanözelliklebir redoks reaksiyonunun bir fosfat transferine bağlanması.
  • ATP hidrolizinin nasıl olabileceğine dair bir termodinamik argüman oluşturun.çift ​​olmakendergonik reaksiyonları yönlendirmek için.
  • Olumsuzluğun belirlenmesinde suyun önemli katkısını açıklayınız. ΔG0 ATP'deki bir fosfoanhidrit bağının hidrolizi.

ATP

Önemli bir kimyasal bileşik adenozin trifosfattır (ATP). Bir veya daha fazla ATP fosfatını serbest bırakan hidroliz reaksiyonları ekzergoniktir ve birçok hücresel protein, hidrolizden sayısız diğer hücresel fonksiyonlara enerji transferini kolaylaştırmaya yardımcı olacak şekillerde ATP ile etkileşime girmek üzere evrimleşmiştir. Bu şekilde, ATP genellikle hücrenin "enerji para birimi" olarak adlandırılır: kendisine veya kendisinden transfer edilecek makul derecede sabit enerji değerlerine sahiptir ve bu enerjiyi birçok potansiyel verici ve alıcı arasında değiştirebilir. Hücrede "işte" birçok ATP örneği göreceğiz, bu yüzden onları arayın. Onları gördüğünüz gibi, onları Doğanın ATP için kullanımlarının işlevsel örnekleri olarak düşünmeye çalışın.yapabilirdinbeklemekbaşka bir tepki veya bağlamda görmek için.

ATP yapısı ve işlevi

NSATP'nin kalbi, adenozin monofosfat (AMP) adı verilen nükleotittir. Diğer nükleotidler gibi,AMP oluşurbir riboz molekülüne ve tek bir fosfat grubuna bağlı azotlu bir baz (bir adenin molekülü) içerir. Bu çekirdek moleküle ikinci bir fosfat grubunun eklenmesi, adenosin difosfat (ADP) oluşumuyla sonuçlanır; üçüncü bir fosfat grubunun eklenmesi, adenozin trifosfat (ATP) oluşturur.


Şekil 1. ATP (adenosin trifosfat) üç fosfat grubuna sahiptir.kaldırılmakhidroliz yoluyla ADP (adenosin difosfat) veya AMP (adenosin monofosfat) oluşturmak üzere.

NS fosforilasyon (veya fosfat gruplarının AMP üzerinde yoğunlaşması) endergonik bir işlemdir.Buna karşılık,ATP'den bir veya iki fosfat grubunun hidrolizi, adı verilen bir süreç defosforilasyon, ekzergoniktir. Niye ya? Endergonik ve ekzergonik terimlerinin, ürünler ve reaktanlar arasındaki bir reaksiyonun standart serbest enerjisindeki farkın işaretine atıfta bulunduğunu hatırlayalım, ΔG°'. Burada, reaksiyona, nükleotidin fosforilasyonuna veya fosforilasyonuna doğru, açıkça bir yön veriyoruz. Fosforilasyon reaksiyonunda, ürünler fosforile edilmiş bir nükleotit ve SU iken, reaktanlar nükleotit ve bir inorganik fosfattır. Fosforilasyon/hidroliz reaksiyonunda, ürünler inorganik fosfat ve nükleotit eksi bir fosfat iken, reaktanlar fosforile nükleotit ve SU'dur.

Gibbs serbest enerjisi bir durum fonksiyonu olduğundan, reaksiyonun nasıl gerçekleştiği önemli değildir; sadece başlangıç ​​ve bitiş durumlarını düşünürsünüz. Örnek olarak, ATP'nin hidrolizini inceleyelim. Reaktanlar ATP ve sukarakterize ediliratomik yapıları ve kurucu atomlar arasındaki bağ türleri ile. Bir miktar serbest enerjiyi her bir bağla ve bunların bağlarıyla ilişkilendirebiliriz.mümkünkonfigürasyonlar—aynı şekilde ürünler için. Tepkimeyi ürünler ve tepkenler açısından incelersek ve "ürünleri elde etmek için tepkenlerdeki atomları ve bağları nasıl yeniden birleştirebiliriz?" diye sorarsak, şunu buluruz:fosfoanhidritoksijen ve fosfor arasındaki bağkırılmakATP'de oksijen ve hidrojen arasında bir bağ olması gerekir.kırılmaksuda, bir bağ gerekiryapılmakOH (suyun bölünmesinden gelen) ve fosfor (serbest kalan PO'dan gelen) arasında3-2) ve bir bağ gerekiroluşturulmakH (suyun bölünmesinden elde edilen) ile fosforile edilmiş nükleotit üzerindeki terminal oksijen arasında. Bu reaksiyonu ekzergonik yapan, tüm bu bağ yeniden düzenlemeleriyle (doğrudan suyla ilişkili olanlar dahil) ilişkili enerjilerin toplamıdır. Ters reaksiyonla da benzer bir analiz yapabiliriz.

Bu moleküllerde yer alan belirli bağlar hakkında özel bir şey var mı?çok yapılırhakkında çeşitli metinlerdetürleriATP'nin fosfatları arasındaki bağlar.kesinlikle,ATP'deki bağların özellikleri, molekülün serbest enerjisini ve reaktivitesini tanımlamaya yardımcı olur. Bununla birlikte, bu tartışmaya yük yoğunluğu ve rezonans yapılarının mevcudiyeti gibi kavramları uygulamak uygun olsa da, bu faktörlerin reaktanların serbest enerjisini nasıl etkilediğini tam olarak anlamadan bu terimleri bir "açıklama" olarak ortaya koymak özel bir durumdur.türüyapmamamız gereken el sallama. Çoğu BIS2A öğrencisihiç yoktuüniversite kimyası ve muhtemelen bu terimleri anlamlı bir şekilde tartışmış olmayanlar. Bu nedenle, yukarıdaki fikirleri kullanarak süreci açıklamak yalnızca yanlış bir anlama duygusu verir, ATP'ye ve onun var olmayan "özel" bağlarına bazı mistik nitelikler atar ve gerçek noktadan uzaklaşır: hidroliz reaksiyonu ekzergoniktir. Suyun ve reaksiyon ürünlerinin kimyasal özelliklerinden dolayı ATP ve ALSO'nun özellikleri. Bu sınıf için,yeterlikendini adamış fiziksel kimyagerlerin hala çözeltide ve içinde ATP hidroliz sürecini incelediğini bilmekbağlamıproteinler ve hala anahtarı açıklamaya çalışıyorlarentalpikve bileşen serbest enerjilerinin entropik bileşenleri. Sadece belirli bir derecede mekanik kimyasal bilgisizliği kabul etmemiz ve brüt termodinamik özelliklerin tanımıyla yetinmemiz gerekecek. İkincisitamamen yeterliilgili biyoloji hakkında derin tartışmalar yapmak.

"Yüksek enerji"tahviller

ATP ile ilgili olarak sıkça duyduğumuz "yüksek enerjili bağlar" terimine ne dersiniz? ATP'deki bağlar hakkında "özel" bir şey yoksa, neden molekülle ilişkili "yüksek enerjili bağlar" terimini her zaman duyuyoruz? Cevap aldatıcı bir şekilde basittir. Biyolojide "yüksek enerjili bağ" terimi, söz konusu bağın hidrolizini içeren ve serbest enerjide "büyük", negatif bir değişimle sonuçlanan bir ekzergonik reaksiyonu tanımlamak için kullanılır. Serbest enerjideki bu değişimin yalnızca söz konusu bağla değil, aynı zamandayerinereaksiyondaki tüm bağ yeniden düzenlemelerinin toplamı. Neteşkilbüyük bir değişiklik? Bu, genellikle bir enerji miktarıyla ilişkilendirilen oldukça keyfi bir atamadır.türleriBiyolojide tipik olarak gözlemlediğimiz anabolik reaksiyonlar. ATP'deki bağlarla ilgili özel bir şey varsa, o dabenzersiz bir şekilde bağlı değilHidrolizi serbest enerjide daha büyük negatif farklılıklara neden olan birçok başka bağ olduğundan, hidrolizin serbest enerjisine bağlıdır.


Şekil 2. Farklı hidrolizin standart serbest enerjisitürleritahvillerkarşılaştırılmakATP'nin hidrolizi için. Kaynak: http://bio.libretexts.org/Core/Biochemistry/Oxidation_and_Phosphorylation/ATP_and_Oxidative_Phosphorylation/Properties_of_ATP


Tablo 1. Yaygın hücresel fosforile edilmiş moleküllerin ve bunların ilgili standart serbest hidroliz enerjilerinin tablosu.


Olası Not Tartışması Puan

Az önce iki önemli molekül hakkında okudunuz: NADH/NAD+ ve ATP. NADH/NAD'yi hangi biyolojik bağlamlarda/süreçlerde görmeyi umuyorsunuz?+? ATP'ye ne dersin? NADH/NAD arasındaki ilişki hakkında şu ana kadar bildiklerinizi belirtir misiniz?+ ve ATP? Bir dakikanızı ayırın ve anlamada olabilecek boşlukları belirleyin -- metni okuduktan sonra geriye hangi sorular kalıyor? Kendi bilginizi pekiştirmek için akranlarınıza soruları/tartışmaları ile yardımcı olun!


ATP havuzlarının döngüsü

~3x10 aralığındaki tipik bir insan hücresindeki ATP moleküllerinin sayısı için tahminler7 (~5x10-17 mol ATP/hücre) beyaz kan hücresinde 5x10'a9 (~9x10-15benlerATP/hücre) aktif bir kanser hücresinde. Bu rakamlar büyük ve zaten şaşırtıcı gibi görünse de, şunu düşünün:tahmin edilmektedirbu ATP havuzunun devrilmesi (ADP olur ve sonra tekrar ATP'ye döner) 1.5xDakikada. Bu analizi genişletmek, bu günlük cironun kabaca bir vücut ağırlığının günde bir ATP dönüşümüne eşdeğer olduğu tahminini verir.Yani, eğerATP'nin devri/geri dönüşümü olmadı, insan vücudunun çalışması için bir vücut ağırlığı değerinde ATP gerekecekti, bu nedenle ATP'yi hücre için "kısa vadeli" bir enerji transfer cihazı olarak daha önceki nitelendirmemiz.

SüreATP/ADP havuzu geri dönüştürülebilir,Bazılarıenerji kitransfer edildiATP, ADP ve diğer biyomoleküller arasındaki birçok dönüşümdeayrıca transfer edilirçevreye.İçinhücresel enerji havuzlarını korumak, enerjinin çevreden aktarılması gerekirilave olarak. Bu enerji nereden geliyor? Cevap, büyük ölçüde, enerjinin nerede mevcut olduğuna ve Doğanın, enerjiyi çevreden ATP gibi moleküler taşıyıcılara aktarmak için hangi mekanizmaları geliştirdiğine bağlıdır. Bununla birlikte, hemen hemen tüm durumlarda, aktarım mekanizması şunları içerecek şekilde gelişmiştir:bir çeşitredoks kimyası.

Bu ve bundan sonraki bölümlerdeendişelilerÇevreden enerji transferinin bazı kritik örneklerini, bu süreçte yer alan temel kimya türlerini ve biyolojik reaksiyonları ve canlı sistemin farklı bölümleri arasındaki enerji akışıyla ilişkili temel biyolojik reaksiyonları ve hücresel bileşenleri öğrenerek. İlk önce (yeniden) ilgili reaksiyonlara odaklanıyoruz.)hücrede ATP üretimi (buna dahil olanlar değil)nükleotidin yaratılmasıbaşlı başına amayerineile ilişkili olanlartransferiAMP ve ADP üzerine fosfatlar).

Video bağlantısı

Başka bir bakış açısı için - Bis2a'da ATP'yi göreceğiniz yerler dahil,alBuraya tıklayarak bu videoya (10 dakika) bakın.

Hücreler nasıl ATP üretir?

ADP ve AMP'den ATP oluşturmak için 3.25 milyar yıllık evrim boyunca çeşitli mekanizmalar ortaya çıkmıştır.ÇoğunlukBu mekanizmalardan biri, iki tema üzerindeki modifikasyonlardır: ATP'nin doğrudan sentezi veya ATP'nin sırasıyla olarak bilinen iki temel mekanizma ile dolaylı sentezi. süst düzey fosforilasyon (SLP) ve oksidatif fosforilasyon. Her iki mekanizma da ATP'yi sentezlemek için enerjiyi bir enerji kaynağından ADP veya AMP'ye aktaran biyokimyasal reaksiyonlara dayanır. Bu konular maddidir, bu nedenletartışılacaklardetaydasonraki birkaç modülde.

Glikoliz: Genel Bakış

İster tek hücreli ister çok hücreli olsun organizmalar, çevrelerinden en az iki anahtar şeyi almanın yollarını bulması gerekir: (1) bir hücreyi sürdürmek ve yeni hücreler oluşturmak için madde veya hammaddeler ve (2) hayatta kalma işine yardımcı olacak enerji. ve üreme. Enerji ve hammaddeler farklı yerlerden gelebilir. Örneğin, öncelikle güneş ışığından enerji toplayan organizmalar, CO2 gibi kaynaklardan biyomoleküller oluşturmak için hammadde alacaklardır.2. Sözleşmeyle, bazı organizmalar enerji için küçük moleküller ve/veya indirgenmiş metallerle kırmızı/öküz reaksiyonlarına güvenir ve biyomolekül oluşturmak için hammaddelerini enerji kaynağına bağlı olmayan bileşiklerden alır. Bu arada, bazı organizmalar (biz de dahil), bazen ilişkili kaynaklardan enerji VE bina ve hücresel bakım için ham maddeler elde etmek üzere evrimleşmişlerdir.

Glikoliz ilk metabolik yol BIS2A'da tartışıldı;

a

metabolik yol, bir dizi bağlantılı biyokimyasal reaksiyondur. Biyolojide her yerde bulunmasından dolayı, glikolizin muhtemelen evrimleşen en eski metabolik yollardan biri olduğunu varsayıyoruz (bunun hakkında daha fazla bilgi ileride). Glikoliz, on adımlı bir metabolik yoldur.

ortalanmış

Hem kimyasal yakıttan enerji ekstraksiyonu için hem de glikozdaki karbonların çeşitli diğer biyomoleküllere (bazıları çok daha karmaşık biyomoleküllerin temel öncüleri olan) işlenmesi için glikozun işlenmesi üzerine. Bu nedenle glikoliz çalışmamızı, bize sorulan enerji mücadelesi değerlendirme tablosunda ana hatlarıyla verilen ilkeleri kullanarak inceleyeceğiz.

resmen düşünmek

Bu çok adımlı süreçte hem maddeye hem de enerjiye ne olur?

Glikolizin enerji hikayesi ve tasarım zorluğu

Glikoliz araştırmamız, hem enerji hikayesini hem de tasarım zorluğu değerlendirme listelerini ve bakış açılarını kullanarak biyolojik bir süreci incelemek için iyi bir fırsattır.

Tasarım zorluğu değerlendirme listesi, bu yolu neden çalıştığımız hakkında aktif, geniş ve özel olarak düşünmenizi sağlamaya çalışacaktır - bu konuda bu kadar önemli olan nedir? Bir glikolitik yolun evrimi hangi "sorunları" çözer veya üstesinden gelir? Aynı sorunları çözmenin alternatif yollarını ve neden evrilmiş ya da gelişmemiş olabileceklerini de düşünmek isteyeceğiz. Daha sonra, bu yolun ve diğer bağlantılı yolların nasıl evrimleşmiş olabileceğine dair bir hipotezi inceleyeceğiz ve o zaman çeşitli kısıtlamaları karşılamak için alternatif stratejiler üzerinde düşünmek işe yarayacaktır.

Sizden, 10 adımlı süreci bir dizi madde ve enerji girdileri ve çıktıları, başlangıcı ve sonu olan bir süreç olarak incelediğiniz bir enerji hikayesinin merceğinden glikoliz hakkında düşünmenizi istiyoruz. Bunu alarak

yaklaşmak

sadece hakkında öğreneceksin

glikoliz,

aynı zamanda diğer biyokimyasal yolları okumak ve yorumlamak için gereken bazı beceriler.


Öyleyse neglikoliz? Hadi bulalım.

Şekil 1. on biyokimyasal reaksiyonglikolizgösterilir.Enzimler etiketlenirMavi. Her şekerden türetilmiş bileşiğin yapısıTasvir edildimoleküler model olarak;diğer reaktanlar ve ürünler kısaltılmış olabilir(örneğin, ATP, NAD+, vb.). Gliseraldehit 3-fosfat dehidrojenaz tarafından katalize edilen reaksiyonu çevreleyen kutugösterirbu reaksiyonun kursta özel bir ilgi uyandırdığını. Atıf:Marc T. Facciotti (orijinal eser)

Tablo 1. Bu tablo glikolitik e gösterirenzimler ve standart durumda enerji ölçümleri (ΔG°'/(kJ/mol)) canlı bir hücreden alınan ölçümlerle karşılaştırıldığında (ΔG/(kJ/mol)). Sabit sıcaklık ve basınç koşulları altında, (ΔG°'/(kJ/mol)), Gibbs serbest enerjisinin değerinde azalmaya yol açan yönde reaksiyonlar meydana gelecektir. ΔG'nin hücresel ölçümleri, ilgili metabolitlerin konsantrasyonları gibi hücresel koşullar nedeniyle ΔG°' ölçümlerinden önemli ölçüde farklı olabilir.vesaire. Glikoliz sürecinde hücrede üç büyük, negatif ΔG damlası vardır. Bu reaksiyonların geri döndürülemez olduğunu düşünüyoruz ve genellikle düzenlemeye tabiyiz.

EnzimAdımΔG/(kJ/mol)ΔG°'/(kJ/mol)
heksokinaz1-34-16.7
fosfoglukoz izomeraz2-2.91.67
fosfofruktokinaz3-19-14.2
Fruktoz-bifosfat aldolaz4-0.2323.9
trioz fosfat izomeraz52.47.56
Gliseraldehit 3-fosfat dehidrojenaz6-1.296.30
fosfogliserat kinaz70.09-18.9
fosfogliserat mutaz80.834.4
enolaz91.11.8
piruvat kinaz10-23.0-31.7

Genel olarak, glikolitik yol, 10 enzim katalizli adım içerir. Bu yola birincil girdi, tek bir glikoz molekülüdür, ancak diğer moleküllerin bu yola çeşitli adımlarda girebileceğini keşfettik. Dikkatimizi (1) genel sürecin sonuçlarına, (2) diğer bağlamlara taşımak isteyeceğimiz önemli biyokimya türlerini ve biyokimyasal ilkeleri vurgulayan birkaç anahtar reaksiyona ve (3) ara ürünlerin alternatif kaderlerine ve bu yolun ürünleri.

Glikolizin bir anaerobik işlem. Glikolizde moleküler oksijene gerek yoktur - oksijen gazı glikolizdeki kimyasal reaksiyonların hiçbirinde reaktan değildir. Glikoliz oluşur sitozol veya sitoplazma hücrelerin. Kısa (üç dakikalık) bir genel bakış YouTube glikoliz videosu için buraya tıklayın.

Glikolizin ilk yarısı: enerji yatırım aşaması

Tipik olarak, glikolizin ilk birkaç adımını yolun bir "enerji yatırım aşaması" olarak adlandırırız. Ancak, glikolize sadece "enerji üreten" bir yol olarak ve bu glikoliz adımlarına kadar bakıldığında, bu sezgisel bir anlam ifade etmez (bir tasarım zorluğu çerçevesinde; bu enerji yatırımının hangi sorunu çözdüğü açık değildir) daha geniş bir metabolik bağlama yerleştirilir. Devam ederken bu hikayeyi oluşturmaya çalışacağız, bu yüzden şimdilik bazı ilk adımların genellikle enerji yatırımı ve aşağıdaki şekilde belirtilen "tuzaklama" ve "bağlılık" gibi fikirlerle ilişkili olduğundan bahsettiğimizi hatırlayalım.

Glikolizin 1. Adımı:

Aşağıda Şekil 2'de gösterilen glikolizdeki ilk adım, altı karbonlu şekerlerin fosforilasyonunu katalize eden geniş özgüllüğe sahip bir enzim olan heksokinaz tarafından katalize edilen glikozdur. Heksokinaz, glikoz ve ATP'nin reaksiyon için substratlar olduğu glikozun fosforilasyonunu katalize eder ve ürün olarak glikoz 6-fosfat ve ADP olarak adlandırılan bir molekül üretir.

Şekil 2. Glikolizin ilk yarısına enerji yatırım aşaması denir. Bu aşamada hücre, reaksiyonlara iki ATP harcar. Atıf: Marc T. Facciotti (orijinal eser)

Not:
Yukarıdaki paragraf, heksokinaz enziminin "geniş özgüllüğe" sahip olduğunu belirtir. Bu, yapabileceği anlamına gelirkatalize etmeksadece glikozla değil, farklı şekerlerle reaksiyona girer. Moleküler bir bakış açısından, bunun neden böyle olabileceğini açıklayabilir misiniz? Bu, enzim özgüllüğü anlayışınıza meydan okuyor mu? Google'da "enzim karışıklığı" terimini kullanırsanız (endişelenmeyin; iş için güvenlidir), umarım enzim seçiciliği ve aktivitesi için daha geniş bir takdir kazanırsınız.

Glikozun negatif yüklü glikoz 6-fosfata dönüştürülmesi, fosforile edilmiş glikozun plazma zarının hidrofobik iç kısmında difüzyon yoluyla hücreyi terk etme olasılığını önemli ölçüde azaltır. Ayrıca, glikozu birkaç olası kader için etiketleyecek şekilde "işaretler" (bkz. Şekil 3).

Figür 3. Bu rakamın, hücresel koşullara bağlı olarak glikoz 6-fosfatın birden fazla kadere yönlendirilebileceğini gösterdiğine dikkat edin. Glikolitik yolun bir bileşeni olmasına rağmen, sadece glikolizde değil, aynı zamanda enerjinin glikojen (camgöbeği renginde) olarak depolanmasında ve nükleotitler (kırmızı renkli) gibi çeşitli diğer moleküllerin yapımında yer alır. Kaynak: Marc T. Facciotti (orijinal eser)

Şekil 3'ün gösterdiği gibi, glikoliz, glukoz 6-fosfat (G6P) için yalnızca bir kaderdir. Hücresel koşullara bağlı olarak, G6P, glikojenin biyosentezine (enerji depolaması için) yönlendirilebilir veya nükleotitler dahil olmak üzere çeşitli biyomoleküllerin biyosentezi için pentoz fosfat yoluna yönlendirilebilir. Bu, G6P'nin glikolitik yola dahil olmasına rağmen, bu aşamada yalnızca oksidasyon için etiketlenmediği anlamına gelir. Belki de bu molekülün dahil olduğu daha geniş bağlamı göstermek (glükozu bir fosfatla etiketlemenin hücreden ayrılma olasılığını azalttığı mantığına ek olarak) görünüşte çelişkili olanı açıklamaya yardımcı olur (eğer glikoliz sadece bir "enerji- ATP'den glikoza enerji transferinin nedeni, sadece daha sonra oksitlenecekse, yani glikoz hücre tarafından sadece enerji toplamak için kullanılmaz ve diğer birçok metabolik yol fosfat grubunun transferine bağlıdır.

Glikolizin 2. Adımı:

Glikolizin ikinci aşamasında, bir izomeraz glikoz 6-fosfatın izomerlerinden biri olan fruktoz 6-fosfata dönüşümünü katalize eder. Bir izomeraz bir molekülün izomerlerinden birine dönüşümünü katalize eden bir enzimdir.

Glikolizin 3. Adımı:

Glikolizin üçüncü basamağı, fosfofruktokinaz enzimi tarafından katalize edilen fruktoz 6-fosfatın fosforilasyonudur. İkinci bir ATP molekülü, fruktoz 6-fosfata bir fosfat bağışlar ve fruktoz 1,6-fosfat üretir.bisürün olarak fosfat ve ADP. Bu yolda, fosfofruktokinaz hız sınırlayıcı bir enzimdir ve aktivitesi sıkı bir şekilde düzenlenir. Bu allosterik olarak AMP konsantrasyonu yüksek olduğunda ve aynı bölgede ATP tarafından orta derecede allosterik olarak inhibe edildiğinde AMP tarafından aktive edilir. Yakında tartışacağımız bir bileşik olan sitrat, aynı zamanda allosterik bu enzimin düzenleyicisidir. Bu şekilde, fosfofruktokinaz, hücrelerin enerji durumunun moleküler göstergelerini izler veya algılar ve yanıt olarak, “yeterli” olup olmadığına bağlı olarak metabolik yolun geri kalanı boyunca substratın akışını açan veya kapatan bir anahtar görevi görebilir. Sistemdeki ATP. Fruktoz 6-fosfatın fruktoz 1,6-bifosfata dönüştürülmesi, bazen hücre tarafından, bir sonraki aşama için bir substrat oluşturarak ve enerjik olarak sürmeye yardımcı olarak, glikolitik yolun geri kalanında molekülün oksidasyonuna yönelik bir taahhüt adımı olarak adlandırılır. yolun son derece endergonik (standart koşullar altında) adımı.

4. adım glikoliz:

Glikolizdeki dördüncü adımda, bir enzim, fruktoz-bifosfat aldolaz, 1,6-bifosfatı iki üç karbonlu izomere ayırır: dihidroksiaseton fosfat ve gliseraldehit 3-fosfat.

İkinci yarı: enerji ödeme aşaması

Diğer metabolik yolların yokluğunda bakıldığında, glikoliz şimdiye kadar hücreye iki ATP molekülüne mal oldu ve iki küçük, üç karbonlu şeker molekülü üretti: dihidroksiaseton fosfat (DAP) ve gliseraldehit 3-fosfat (G3P). Daha geniş bir bağlamda bakıldığında, çeşitli başka yollarda kullanılabilecek çeşitli moleküller üretmek için bu enerji yatırımı o kadar da kötü bir yatırım gibi görünmüyor.

Hem DAP hem de G3P, glikolizin ikinci yarısında ilerleyebilir. Şimdi bu tepkileri inceliyoruz.

Şekil 4. Glikolizin ikinci yarısına enerji ödeme aşaması denir. Bu aşamada hücre iki ATP ve iki NADH bileşiği kazanır. Bu fazın sonunda, glikoz piruvat oluşturmak üzere kısmen oksitlenir. Facciotti (orijinal eser).

Glikolizin 5. Adımı:

Glikolizin beşinci adımında, bir izomeraz, dihidroksiaseton fosfatı izomeri olan gliseraldehit 3-fosfata dönüştürür. Altı karbonlu glikoz bu nedenle şimdi iki fosforlanmış üç karbonlu G3P molekülüne dönüştürülmüştür.

Glikolizin 6. Adımı:

Altıncı adım anahtardır ve şu ana kadar üzerinde çalıştığımız birkaç kimyasal reaksiyona ilişkin anlayışımızdan yararlanabileceğimiz bir adımdır. Enerji odaklıysanız, bu nihayet bir miktar indirgenmiş şekerin oksitlendiği bir glikoliz aşamasıdır. Reaksiyon, gliseraldehit 3-fosfat dehidrojenaz enzimi tarafından katalize edilir. Bu enzim, üç substrat (gliseraldehit 3-fosfat, kofaktör NAD) arasında çok aşamalı bir reaksiyonu katalize eder.+, ve inorganik fosfat (Pben)—ve üç ürün üretir: 1,3-bifosfogliserat, NADH ve H+. Bu reaksiyon iki reaksiyon olarak düşünülebilir: (1) bir oksidasyon/redüksiyon reaksiyonu ve (2) bir inorganik fosfatın bir molekül üzerine transfer edildiği bir yoğunlaşma reaksiyonu. Burada, red/ox reaksiyonu, elektronların G3P'den NAD'ye transferi+, ekzergoniktir ve fosfat transferi endergoniktir. ağ standart serbest enerji değişimi sıfır civarında geziniyor - daha sonra bu konuda. Buradaki enzim moleküler olarak hareket eder. kaplin ekzergonik reaksiyonun enerjisini endergonik reaksiyonun enerjisiyle birleştirmek için ajan, böylece her ikisini de ileriye götürür. Bu süreçler, enzimin aktif bölgesindeki çok aşamalı bir mekanizma ile gerçekleşir ve çeşitli fonksiyonel grupların kimyasal aktivitesini içerir.

Bu reaksiyonun, elektron taşıyıcının oksitlenmiş formunun, NAD'nin mevcudiyetine bağlı olduğuna dikkat etmek önemlidir.+. Sınırlayıcı bir NAD havuzu olduğunu düşünürsek+, daha sonra taşıyıcının indirgenmiş formunun (NADH) sürekli olarak NAD'ye oksitlenmesi gerektiği sonucuna varabiliriz.+ Bu adımı devam ettirmek için. eğer NAD+ mevcut değilse, glikolizin ikinci yarısı yavaşlar veya durur.


Olası Not Tartışması Puan

Glikolizin 6. Adımı (reaksiyon) için bir enerji hikayesi yazabilir misiniz?katalize edilmişgliseraldehit 3-fosfat dehidrojenaz ile)? Enerjiyi tartışırken, adımların ekzergonik mi yoksa endergonik mi olduğunu açıklayın. Grup olarak, eksiksiz, kısa ve uygun kullanımları olan, giderek daha "uzman" bir sürüm oluşturmaya çalışın.kelime bilgisi. Birbirinizin metinlerini kibar ve yapıcı bir şekilde değiştirin.


Glikolizin 7. Adımı:

Fosfogliserat kinaz (ters reaksiyon için adlandırılan bir enzim) tarafından katalize edilen glikolizin yedinci adımında, 1,3-bifosfogliserat, bir fosfatı ADP'ye aktararak bir ATP molekülü ve bir 3-fosfogliserat molekülü oluşturur. Bu reaksiyon ekzergoniktir ve aynı zamanda substrat düzeyinde fosforilasyonun bir örneğidir.

Glikolizin 8. Adımı:

Sekizinci adımda, 3-fosfogliseratta kalan fosfat grubu, üçüncü karbondan ikinci karbona geçerek 2-fosfogliserat (3-fosfogliseratın bir izomeri) üretir. Bu adımı katalize eden enzim bir mutazdır (izomeraz).

Glikolizin 9. Adımı:

Enolaz dokuzuncu adımı katalize eder. Bu enzim 2-fosfogliseratın yapısından su kaybetmesine neden olur; bu, kalan fosfat bağındaki potansiyel enerjiyi artıran ve fosfoenolpiruvat (PEP) üreten bir çift bağ oluşumuyla sonuçlanan bir dehidrasyon reaksiyonudur.

Glikolizin 10. Adımı:

Glikolizdeki son adım, enzim piruvat kinaz tarafından katalize edilir (bu durumda enzim, piruvatın PEP'e dönüşümünün ters reaksiyonu için adlandırılır) ve substrat düzeyinde fosforilasyon ve bileşik piruvik asit ile ikinci bir ATP molekülünün üretilmesiyle sonuçlanır. (veya tuz formu, piruvat). Enzimatik yollardaki birçok enzim, enzim hem ileri hem de geri reaksiyonları katalize edebildiğinden, ters reaksiyonlar için adlandırılır (bunlar başlangıçta fizyolojik olmayan koşullar altında in vitro gerçekleşen ters reaksiyonla tanımlanmış olabilir).

Glikolizin sonuçları

İşte dikkate alınması gereken birkaç şey:

Glikolizin açık sonuçlarından biri, çeşitli metabolik yolaklara girebilen bileşiklerin biyosentezidir. Benzer şekilde, diğer metabolik yollardan gelen bileşikler, çeşitli noktalarda glikolize beslenebilir. Dolayısıyla bu yol, hücre içindeki karbon akışı için merkezi bir alışverişin parçası olabilir.

Glikoliz yeterince uzun sürerse, glikozun NAD ile sabit oksidasyonu+ hücreyi sorunlu bırakabilir: NAD nasıl yeniden oluşturulur+ üretilen NADH'nin iki molekülünden. Hücre NAD'yi yenilemiyorsa+, neredeyse tüm hücrenin NAD+'sı NADH'ye dönüşecektir. Peki hücreler NAD'yi nasıl yeniler?+?

Piruvat tamamen oksitlenmez; Hala çıkarılacak biraz enerji var. Bu nasıl olabilir? Ayrıca, hücre tüm bu NADH ile ne yapmalı? Çıkarılacak herhangi bir enerji var mı?


Olası Not Tartışması Puan

Bazıları için, bu glikoliz böylesine karmaşık, çok adımlı bir yol olduğu için sezgisel görünebilir: “Enerji yaşam için önemli bir gereksinim olduğuna göre, evrim neden yiyeceklerden enerji elde etmek için *daha basit* bir yola yol açmasın?” Glikozun birçok adımda parçalanmasının gerekliliğini/avantajını açıklayın.


Substrat düzeyinde fosforilasyon (SLP)

ATP'yi sentezlemenin en basit yolu, substrat düzeyinde fosforilasyondur. ATP molekülleri, katabolik yollarda meydana gelen kimyasal bir reaksiyon nedeniyle üretilir (yani ADP'den yeniden üretilir). Yoldaki bir ara reaktandan bir fosfat grubu çıkarılır ve reaksiyonun serbest enerjisi, ATP üreten mevcut bir ADP molekülüne üçüncü fosfatı eklemek için kullanılır. Bu çok doğrudan fosforilasyon yöntemine substrat düzeyinde fosforilasyon (SLP). SLP'yi çeşitli katabolik reaksiyonlarda, özellikle de glikolizdeki iki spesifik reaksiyonda bulabiliriz (ki bunu daha sonra tartışacağız). Reaksiyonun gerektirdiği, serbest oksidasyon enerjisi ATP sentezini sürdürebilen yüksek enerjili bir ara bileşiktir.

Şekil 5. İşte glikolizde meydana gelen substrat düzeyinde fosforilasyonun bir örneği. ATP oluşturmak için bir fosfat grubunun karbon bileşiğinden ADP'ye doğrudan transferi vardır. Facciotti (kendi çalışması)

Bu reaksiyonda, reaktanlar G3P (glikolizin 6. adımından itibaren) olarak adlandırılan fosforile edilmiş bir karbon bileşiği ve bir ADP molekülüdür ve ürünler 1,3-BPG ve ATP'dir. Enzimin aktif bölgesinde ATP oluşturmak için fosfatın G3P'den ADP'ye aktarılmasıdır. substrat düzeyinde fosforilasyon. Bu, glikolizde iki kez ve TCA döngüsünde bir kez meydana gelir (bir sonraki okuma için).


Sortaz

sortaz bir karboksil-terminal ayırma sinyalini tanıyarak ve parçalayarak yüzey proteinlerini değiştiren bir grup prokaryotik enzimi belirtir. Sortaz enzimlerinin çoğu substratı için, tanıma sinyali LPXTG motifinden (Leu-Pro-any-Thr-Gly), sonra yüksek oranda hidrofobik bir transmembran dizisinden ve ardından arginin gibi bir bazik kalıntı kümesinden oluşur. Thr ve Gly arasında bölünme, Thr kalıntısı yoluyla aktif bölge Cys kalıntısına geçici bağlanma ve ardından proteini kovalent olarak hücre duvarı bileşenlerine bağlayan transpeptidasyon ile meydana gelir. Sortazlar hemen hemen tüm Gram pozitif bakterilerde ve ara sıra Gram negatif bakterilerde (örn. Shewanella putrefaciens) veya Archaea (örn. Methanobacterium thermoautotrophicum), burada hücre duvarı LPXTG aracılı dekorasyon bildirilmemiştir. [2] [3] Sortaz A, "temizlik" sortazı tipik olarak birçok protein hedefine etki etse de, diğer sortaz formları bölünme motifinin varyant formlarını tanır veya pilinlerin pili içine birleştirilmesini katalize eder. [4] [5] [6]


Sistemik Fizyoloji, oldukça ilginç bir konu olan insan vücudunu kapsar. Ana organ sistemlerimizin nasıl çalıştığını öğrenecek ve bizi hayatta tutacaksınız. Tek sorun, bedenlerimizin gerçekten karmaşık olmasıdır, bu da bir yığın bilgiyi öğrenmeniz gerektiği anlamına gelir. Testler inanılmaz derecede spesifiktir, bu nedenle küçük ayrıntıları ezberleyecek türden değilseniz, bu dersi beklemenizi öneririm.

Ah&hellipOrganic Chemistry, tıp fakültesi için tüm tıp öncesi umutları ve hayalleri yok ediyor. CHE 118B, serinin en zoru olduğu için özellikle kötü şöhretli bir ün geliştirmiştir. Günlerinizi hidrokarbonlar hakkında okuyarak, farklı aldehitleri çıkararak ve geceleri uyumak için ağlayarak geçireceksiniz. Kulağa eğlenceli geliyor, değil mi?


Metz, JG, Roessler, P., Facciotti, D., Levering, C., Dittrich, F., Lassner, M., Valentine, R., Lardizabal, K., Domergue, F., Yamada, A., Yazawa , K., Knauf, V. ve Browse, J. (2001) Hem prokaryotlarda hem de ökaryotlarda poliketid sentazlarla çoklu doymamış yağ asitlerinin üretimi. Bilim 293, 290–293.

Simopoulos, A.P. (1999) Sağlıkta ve kronik hastalıkta esansiyel yağ asitleri. NS. J. Clin. Nutr.. 70, 560S-569S.

Zıpla, D.B. (2002) n-3 çoklu doymamış yağ asitlerinin biyokimyası. J. Biol. Kimya 277, 8755–8758.

Jacobs, NM, Covaci, A., Gheorghe, A. ve Schepens, P. (2004) Seçilmiş n-3 çoklu doymamış yağ asidi bakımından zengin diyet balık yağı ve bitkisel yağ takviyelerinde PCB'ler, PBDE'ler ve organoklorlu pestisitlerin zaman eğilimi araştırması insan esansiyel n-3 yağ asidi gereksinimleri için alaka düzeyi. J. Agric. Gıda Kimyası 52, 1780–1788.

Napier, J.A., Sayanova, O., Qi, B. ve Lazarus, C.M. (2004) Transgenik bitkilerde uzun zincirli çoklu doymamış yağ asitlerinin üretimine yönelik ilerleme. Lipitler 39, 1067–1075.

Wu, G., Truksa, M., Datla, N., Vrinten, P., Bauer, J., Zank, T., Cirpus, P., Heinz, E. ve Qiu, X. (2005) Stepwise Engineering to produce high yields of very long-chain polyunsaturated fatty acids in plants. Nat. Biyoteknoloji. 23, 1013–1017.

Kinney, A.J., Cahoon, E.B., Damude, H.G., Hitz, W.D., Liu, Z.-B., and Kolar, C.W. (2004) Production of very long chain polyunsaturated fatty acids in oilseed plants. United States Patent Application Publication. bar. No.: US 2004/0172682 A1.

Domergue, F., Abbadi, A., Ott, C., Zank, T.K., Zahringer, U., and Heinz, E. (2003) Acyl carriers used as substrates by the desaturases and elongases involved in very long-chain polyunsaturated fatty acids biosynthesis reconstituted in yeast. J. Biol. Kimya 278, 35115–35126.

Streekstra, H. (2005) Arachidonic acid: fermentative production by Mortierella fungi, in Single Cell Oils, Cohen, Z. and Ratledge, C., eds., pp. 73–85, AOCS Press.

Wynn, J., Behrens, P., Sundararajan, A., Hansen, J., and Apt, K. (2005) Production of single cell oils by Dinoflagellates, in Single Cell Oils, Cohen, Z. and Ratledge, C., eds., pp. 86–98, AOCS Press.

Barclay, W., Weaver, C., and Metz, J. (2005) Development of a docosahexaenoic acid production technology using Schizochytrium: A historical perspective, in Single Cell Oils, Cohen, Z. and Ratledge, C., eds., pp. 36–52, AOCS Press.

DeLong, E. and Yayanos, A.A. (1986) Biochemical function and ecological significance of novel bacterial lipids in deep-sea prokaryotes. Applied and Environmental Microbiology 51, 730–737

Yazawa, K. (1996) Production of eicosapentaenoic acid from marine bacteria. Lipids 31, S297-S300.

Yu, R., Yamada, A., Watanabe, K., Yazawa, K., Takeyama, H., Matsunaga, T., and Kurane, R. (2000) Production of eicosapentaenoic acid by recombinant marine cyanobacterium, Synechococcus sp. Lipids 35, 1061–1064.

Lambalot, R.H., Gehring, A.H., Flugel, R.S., Zuber, P., LaCele, M., Marahiel, M.A., Khosla, C., and Walsh, C.T. (1996) A new enzyme superfamily-the phosphopantetheinyl transferases. Chemistry & Biology 3, 923–936.

Facciotti, D., Metz, J.G., and Lassner, M. (2000) Production of polyunsaturated fatty acids by expression of polyketide-like synthesis genes in plants. U.S. Patent 6,140,486.

Kaulmann, U. and Hertweck, C. (2002) Biosynthesis of polyunsaturated fatty acids by polyketide synthases. Angew. Kimya Int. Ed. 41, 1866–1869.

Orikasa, Y., Nishida, T., Hase, A., Watanabe, K., Morita, N., and Okuyama, H. (2006) A phosphopantetheinyl transferase gene essential for biosynthesis of n−3 polyunsaturated fatty acids from Moritella marina strain MP-1. FEBS Letters 580, 4423–4429.

Pikaart, M.J. and Felsenfeld, G. (1996) Expression and codon usage optimization of the erythroid-specific transcription factor cGATA-1 in baculoviral and bacterial systems. Protein Ekspr. Purif. 8, 469–475.

Nakano, M.M., Corbell, N., Besson, J., and Zuber, P. (1992) Isolation and characterization of sfp: a gene that functions in the production of the lipopeptide biosurfactant, surfactin, in basil subtilis. Mol. Gen. 232, 313–321.

Black, T.A. and Wolk, C.P. (1994) Analysis of a Het − mutation in Anabaena sp. strain PCC 7120 implicates a secondary metabolite in the regulation of heterocyst spacing. Journal of Bacteriology 176, 2282–2292.

Yang, Y.M., Zhang, J.Y., and Huang, Z.H. (1989) Combined inbeam impact-B/E-linked scan mass spectrometry of oxazoline derivatives for the structure determination of long-chain unsaturated fatty acids. J. of Lipid Research 30, 127–133.

Ashford, A., Barclay, W.R., Weaver, C.A., Giddings, T.H., and Zeller, S. (2000) Electron microscopy may reveal structure of docosahexaenoic acid-rich oil within Schizochytrium sp. Lipids 35, 1377–1386.

Campbell, E.L., Cohen, M.F., and Meeks, J.C. (1997) A polyketide-synthase-like gene is involved in the synthesis of heterocyst glycolipids in Nostok nokta şeklinde strain ATCC 29133. Kemer Mikrobiyol. 167, 251–258.

Cavalier-Smith, T., Allsopp, M.T.E.P., and Chao, E.E. (1994) Thraustochytrids are chromists not fungi: 18sRNA signatures of Heterokonta. Philos. Trans. R. Soc. London B: Biol. bilim 346, 387–397.

Qiu, X., Hong, H., and MacKenzie, S.L. (2001) Identification of a Δ4 fatty acid desaturase from Thraustochytrium sp. involved in the biosynthesis of docosahexaenoic acid by heterologous expression in Saccharomyces cerevisiae ve Brassica juncea. J. Biol. Kimya 276, 31561–31566.

Omura, S. (1976) The antibiotic cerulenin, a novel tool for biochemistry as an inhibitor of fatty acid synthesis. Bacteriological reviews 40, 681–697.

Morita, N., Nishida, T., Tanaka, M., Yano, Y., and Okuyama, H. (2005) Enhancement of polyunsaturated fatty acid production by cerulenin treatment in polyunsaturated fatty acid-producing bacteria. Biyoteknoloji. Lett. 27, 389–393.

Schweizer, E. and Hofmann, J. (2004) Microbial type I fatty acid synthases (FAS): Major players in a network of cellular FAS systems. Microbio. Mol. Biol. Reviews 68, 501–517


Advanced ChIP Technologies

ChIP-chip: The first, and most simple of the ChIP technologies (it also has the most fun to say name). ChIP-chip couples chromatin IP to microarray analysis allowing genome-wide analysis of protein or modifications of interest distribution.

ChIP-Seq: The star of chromatin analysis until ChIP-seq came along and stole the limelight. ChIP-seq uses the same chromatin IP procedures as ChIP-chip however, it couples it with quantitative next-generation sequencing technology to detect enrichment peaks

ChIP-exo: A specialized version of ChIP used to very specifically map protein of interest (POI) binding sites in the genome via the addition of a DNA digestion step to ChIP-seq.

ChIA-PET (Chromatin Interaction Analysis by Paired-End Tag Sequencing): Combines ChIP with chromatin conformation capture (3C) technology to detect when distant DNA regions interact with each other via a protein of interest.


Yazar bilgileri

Bağlantılar

Linda Kahl, David Grewal, Richard Johnson, and Drew Endy are at the BioBricks Foundation, San Francisco, California, USA.

Linda Kahl, David Grewal, Richard Johnson & Drew Endy

Jennifer Molloy and Jim Haseloff are at the Department of Plant Sciences, University of Cambridge, Cambridge, UK.

Jennifer Molloy & Jim Haseloff

Nicola Patron is at the Earlham Institute, Norwich, UK.

Colette Matthewman is at the John Innes Centre, Norwich, UK.

David Grewal is also at Yale Law School, New Haven, Connecticut, USA.

Richard Johnson is also at Global Helix, Washington, DC, USA.

Drew Endy is also at the Department of Bioengineering, Stanford University, Stanford, California, USA.