10: متابولیسم انرژی
- Page ID
- 216423
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)متابولیسم مجموعه ای از تحولات شیمیایی پایدار در سلول های موجودات زنده است. سه هدف اصلی متابولیسم تبدیل غذا/سوخت به انرژی برای اجرای فرآیندهای سلولی، تبدیل غذا/سوخت به بلوک های ساختمانی پروتئین ها، لیپیدها، اسیدهای نوکلئیک و برخی کربوهیدرات ها و از بین بردن زباله های نیتروژنی است. این واکنش های کاتالیز شده توسط آنزیم به ارگانیسم ها اجازه می دهد تا رشد و تولید مثل کنند، ساختار خود را حفظ کنند و به محیط خود پاسخ دهند. متابولیسم معمولاً به دو دسته تقسیم می شود: کاتابولیسم، تجزیه مواد آلی، به عنوان مثال، توسط تنفس سلولی و آنابولیسم، ساخت اجزای سلول مانند پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک. معمولا، شکستن انرژی آزاد می کند و ساختمان انرژی مصرف می کند.
- 10.1: مقدمه ای برای متابولیسم انرژی
- این مقاله در مورد کشف نقش تنظیم کننده انسولین در سطح گلوکز و خالص سازی گیرنده آن در اوایل دهه 1970 بحث می کند. این ساختار گیرنده و فرایندی را که از طریق آن اتصال انسولین متابولیسم گلوکز را از طریق فسفوریلاسیون تسهیل می کند، برجسته می کند. علاوه بر این، متابولیسم در موجودات زنده را بررسی می کند، کاتابولیسم و آنابولیسم را شرح می دهد و تنفس بیولوژیکی را با احتراق مقایسه می کند و بر اهمیت استفاده از انرژی کارآمد در سلول ها تأکید می کند.
- 10.2: ATP - ارز جهانی انرژی
- این صفحه توضیح می دهد که آدنوزین تری فسفات (ATP) یک ترکیب ضروری غنی از انرژی در موجودات زنده است که از گروه های آدنین، ریبوز و سه فسفات تشکیل شده است. هیدرولیز ATP حدود 7.4 کیلوکالری در مول انرژی آزاد می کند و فرآیندهای بیولوژیکی مانند سنتز کربوهیدرات و انقباضات عضلانی را تأمین می کند. ATP به عنوان ارز انرژی اولیه سلول ها عمل می کند، اگرچه سایر ترکیبات پر انرژی نیز در متابولیسم نقش دارند.
- 10.3: مرحله I کاتابولیسم
- این صفحه روند هضم کربوهیدرات ها، پروتئین ها و لیپیدها را که به عنوان کاتابولیسم شناخته می شود، در سه مرحله نشان می دهد. این توضیح می دهد که چگونه این ماکرومولکول ها به مونومرها تجزیه می شوند: کربوهیدرات ها به قندها، پروتئین ها به اسیدهای آمینه و چربی ها به اسیدهای چرب و گلیسرول.
- 10.4: مروری بر مرحله دوم کاتابولیسم
- این صفحه اهمیت استیل کوآ در متابولیسم را به عنوان واسطه تجزیه کربوهیدرات ها، چربی ها و پروتئین ها مورد بحث قرار می دهد. این گلیکولیز را به عنوان مسیر اصلی تولید استیل کوآ هوازی برجسته می کند و توضیح می دهد که چگونه چربی ها از طریق اکسیداسیون بتا نیز به تولید آن کمک می کنند. علاوه بر این، نقش تیولاز را در شکستن استیل-CoA برای تشکیل Acyl-CoA ذکر می کند، که امکان ورود به مسیرهای TCA و ETC برای تولید انرژی را فراهم می کند.
- 10.5: مرحله سوم کاتابولیسم
- این صفحه چرخه اسید سیتریک (چرخه کربس) و زنجیره انتقال الکترون (ETC) را در تنفس سلولی توضیح می دهد. چرخه اسید سیتریک استیل-CoA را اکسید می کند و ATP، NADH و FADH2 تولید می کند و اگزالواستات را بازیافت می کند. ETC NADH و FADH2 را اکسید می کند و یک گرادیان پروتون لازم برای سنتز ATP از طریق ATP سنتاز ایجاد می کند. هر NADH می تواند تقریباً 2.5-3 ATP تولید کند، در حالی که FADH2 1.5-2 ATP تولید می کند، که تولید انرژی کارآمد در میتوکندری از مولکول های آلی را برجسته می کند.
- 10.6: مرحله دوم کاتابولیسم کربوهیدرات
- این صفحه گلیکولیز را توضیح می دهد، یک مسیر متابولیکی که گلوکز را به پیروات تبدیل می کند و ATP و NADH تولید می کند. این دو مرحله دارد: یک فاز مصرف کننده ATP و یک فاز تولید ATP، تحت تأثیر در دسترس بودن اکسیژن. این صفحه همچنین دیابت را پوشش می دهد، تمایز بین نوع 1 (تخریب خود ایمنی سلول های انسولین) و نوع 2 (مقاومت به انسولین)، هر دو نیاز به نظارت بر قند خون دارند.
- 10.7: مرحله دوم کاتابولیسم لیپید
- این صفحه جزئیات اکسیداسیون اسیدهای چرب در میتوکندری را نشان می دهد، جایی که اسیدهای چرب از طریق یک سری واکنش ها به دی اکسید کربن، آب و انرژی تبدیل می شوند که با فعال شدن به Acyl-CoA چرب شروع می شود و به دنبال آن β اکسیداسیون می شود. این فرآیند استیل-CoA را تولید می کند که می تواند وارد چرخه اسید سیتریک شود یا به بدن کتون تبدیل شود.
- 10.8: مرحله دوم کاتابولیسم پروتئین
- این صفحه متابولیسم اسیدهای آمینه اضافی در کبد را مورد بحث قرار می دهد و فرآیندهایی مانند انتقال و دآمیناسیون اکسیداتیو را برجسته می کند. گیرنده نهایی گروه آمینه α-ketoglutarate است که گلوتامات تولید می کند که بیشتر برای آزاد سازی یون های آمونیوم پردازش می شود. اسیدهای آمینه بر اساس مسیرهای متابولیکی خود به عنوان گلوکوژنیک یا کتوژنیک طبقه بندی می شوند. فیزیولوژیست های ورزشی از این اصول متابولیک برای ایجاد برنامه های ورزشی با هدف پیشگیری از بیماری استفاده می کنند.
- 10.E: متابولیسم انرژی (تمرینات)
- این صفحه ATP را به عنوان ارز انرژی سلول توضیح می دهد، جزئیات هیدرولیز آن به ADP و تجزیه ماکرومولکول ها در روده کوچک را توضیح می دهد. این ماده متابولیسم گلوکز، از جمله گلیکولیز و اکسیداسیون β و همچنین اثرات اکسیژن بر پیروات را پوشش می دهد. این متن همچنین به متابولیسم اسید آمینه، نقش واسطه های کلیدی مانند BPG و PEP، Reoxidation NADH، عملکرد ATP از تبدیل های خاص و پویایی انرژی مربوط به ترکیبات مختلف می پردازد.
- 10.S: متابولیسم انرژی (خلاصه)
- این صفحه متابولیسم را توضیح می دهد که شامل کاتابولیسم و آنابولیسم است. این نشان می دهد که چگونه کربوهیدرات ها، پروتئین ها و لیپیدها هضم و متابولیزه می شوند تا ATP را از طریق گلیکولیز، چرخه اسید سیتریک و فسفوریلاسیون اکسیداتیو تولید کنند. عملکرد ATP بر اساس در دسترس بودن اکسیژن متفاوت است، 36-38 ATP با اکسیژن و 2 ATP بدون اکسیژن تولید می کند. همچنین اکسیداسیون اسیدهای چرب را از طریق اکسیداسیون β و کاتابولیسم اسیدهای آمینه برای انرژی پوشش می دهد، و این فرایندها در درجه اول در میتوکندری اتفاق می افتد.