7.7: Udhibiti wa kupumua kwa seli

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza jinsi maoni ya kuzuia bila kuathiri uzalishaji wa kati au bidhaa katika njia
• Tambua utaratibu unaodhibiti kiwango cha usafiri wa elektroni kupitia mnyororo wa usafiri wa elektroni

Kupumua kwa seli lazima iwe umewekwa ili kutoa kiasi cha nishati kwa namna ya ATP. Kiini pia kinapaswa kuzalisha idadi ya misombo ya kati ambayo hutumiwa katika anabolism na catabolism ya macromolecules. Bila udhibiti, athari metabolic ingekuwa haraka kuja kusimama bado kama mbele na nyuma athari kufikiwa hali ya usawa. Rasilimali zitatumika vibaya. Kiini haina haja ya kiwango cha juu cha ATP ambacho kinaweza kufanya wakati wote: Wakati mwingine, kiini kinahitaji kupindua baadhi ya intermediates kwa njia za amino asidi, protini, glycogen, lipid, na uzalishaji wa asidi ya nucleic. Kwa kifupi, kiini kinahitaji kudhibiti kimetaboliki yake.

Utaratibu wa Udhibiti

Njia mbalimbali hutumiwa kudhibiti kupumua kwa seli. Aina fulani ya udhibiti ipo katika kila hatua ya kimetaboliki ya glucose. Upatikanaji wa glucose kwenye seli unaweza kudhibitiwa kwa kutumia protini za GLUT zinazosafirisha glucose (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Aina tofauti za udhibiti wa protini ya GLUT ya glucose ndani ya seli za tishu maalum.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): GLUT4 ni transporter ya glucose iliyohifadhiwa katika viatu. Kutoka kwa matukio yanayotokea kwenye insulini inayofunga kwa kipokezi kwenye utando wa plasma husababisha vilengelenge vyenye glut4 kuunganishwa na utando wa plasma ili glucose iweze kusafirishwa ndani ya seli.

Baadhi ya athari hudhibitiwa kwa kuwa na enzymes mbili-moja kila mmoja kwa maelekezo mawili ya mmenyuko wa kubadilishwa. Majibu ambayo yanachochewa na enzyme moja tu yanaweza kwenda kwa usawa, kusitisha majibu. Kwa upande mwingine, ikiwa enzymes mbili tofauti (kila maalum kwa mwelekeo fulani) zinahitajika kwa mmenyuko unaorekebishwa, fursa ya kudhibiti kiwango cha mmenyuko huongezeka, na usawa haukufikiwa.

Idadi ya Enzymes kushiriki katika kila moja ya njia-hasa, enzyme kuchochea kwanza nia majibu ya njia-ni kudhibitiwa na attachment ya molekuli kwa tovuti allosteric juu ya protini. Molekuli zinazotumiwa kwa kawaida katika uwezo huu ni nyukleotidi ATP, ADP, AMP, NAD ⁺, na NADH. Wasimamizi hawa, watendaji wa allosteric, wanaweza kuongeza au kupunguza shughuli za enzyme, kulingana na hali zilizopo. Athari ya allosteric hubadilisha muundo wa steric wa enzyme, kwa kawaida huathiri usanidi wa tovuti ya kazi. Mabadiliko haya ya muundo wa protini (enzyme) huongeza au hupungua mshikamano wake kwa substrate yake, na athari ya kuongeza au kupungua kwa kiwango cha mmenyuko. Ishara ya kiambatisho kwa enzyme. Kisheria hii inaweza kuongeza au kupunguza shughuli za enzyme, kutoa maoni. Aina hii ya maoni ya udhibiti ni bora kwa muda mrefu kama kemikali inayoathiri inaunganishwa na enzyme. Mara baada ya ukolezi wa jumla wa kemikali itapungua, utaenea mbali na protini, na udhibiti unastahili.

Udhibiti wa Catabolic pathways

Enzymes, protini, flygbolag elektroni, na pampu ambazo zina majukumu katika glycolysis, mzunguko wa asidi ya citric, na mnyororo wa usafiri wa elektroni huwa na kuchochea athari zisizo Kwa maneno mengine, ikiwa mmenyuko wa awali unafanyika, njia hiyo imejitokeza kuendelea na athari zilizobaki. Ikiwa shughuli fulani ya enzyme inatolewa inategemea mahitaji ya nishati ya seli (kama inavyoonekana na viwango vya ATP, ADP, na AMP).

Glycolysis

Udhibiti wa glycolysis huanza na enzyme ya kwanza katika njia, hexokinase (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Enzyme hii huchochea phosphorylation ya glucose, ambayo husaidia kuandaa kiwanja kwa cleavage katika hatua ya baadaye. Uwepo wa phosphate iliyosababishwa vibaya katika molekuli pia huzuia sukari kuacha kiini. Wakati hexokinase inazuiliwa, glucose inatofautiana nje ya seli na haina kuwa substrate kwa njia za kupumua katika tishu hizo. Bidhaa ya mmenyuko wa hexokinase ni glucose-6-phosphate, ambayo hujilimbikiza wakati enzyme ya baadaye, phosphofructokinase, imezuiliwa.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Njia ya glycolysis kimsingi imewekwa katika hatua tatu muhimu za enzymatic (1, 2, na 7) kama ilivyoonyeshwa. Kumbuka kuwa hatua mbili za kwanza zinazodhibitiwa hutokea mapema katika njia na zinahusisha hidrolisisi ya ATP.

Phosphofructokinase ni enzyme kuu inayodhibitiwa katika glycolysis. Viwango vya juu vya ATP, citrate, au pH ya chini, zaidi ya tindikali hupunguza shughuli za enzyme. Kuongezeka kwa mkusanyiko wa citrate kunaweza kutokea kwa sababu ya uzuiaji katika mzunguko wa asidi ya citric. Fermentation, pamoja na uzalishaji wake wa asidi kikaboni kama asidi lactic, mara nyingi akaunti kwa asidi kuongezeka katika seli; Hata hivyo, bidhaa za Fermentation si kawaida kujilimbikiza katika seli.

Hatua ya mwisho katika glycolysis inachochewa na kinase ya piruvati. Piruvati zinazozalishwa inaweza kuendelea kuwa catabolized au kubadilishwa kuwa alanine amino asidi. Ikiwa hakuna nishati zaidi inahitajika na alanine iko katika ugavi wa kutosha, enzyme inazuiliwa. Shughuli ya enzyme imeongezeka wakati viwango vya fructose-1,6-bisphosphate vinaongezeka. (Kumbuka kwamba fructose-1,6-bisphosphate ni kati katika nusu ya kwanza ya glycolysis.) Udhibiti wa kinase ya piruvati inahusisha phosphorylation na kinase (piruvati kinase kinase), na kusababisha enzyme isiyo na kazi. Deposphorylation na phosphatase reactivates yake. Pyruvate kinase pia inasimamiwa na ATP (athari hasi ya allosteric).

Ikiwa nishati zaidi inahitajika, piruvati zaidi itabadilishwa kuwa acetyl CoA kupitia hatua ya dehydrogenase ya piruvati. Ikiwa vikundi vya acetyl au NADH hujilimbikiza, kuna haja ndogo ya majibu na kiwango kinapungua. Dehydrogenase ya piruvati pia inasimamiwa na fosforylation: Kinase fosforylates kuunda enzyme inaktiv, na phosphatase reactivates yake. Kinase na phosphatase pia hudhibitiwa.

Citric acid mzunguko

Mzunguko wa asidi ya citric hudhibitiwa kupitia enzymes zinazochochea athari zinazofanya molekuli mbili za kwanza za NADH. Enzymes hizi ni isocitrate dehydrogenase na α -ketoglutarate dehydrogenase. Wakati viwango vya kutosha vya ATP na NADH vinapatikana, viwango vya athari hizi hupungua. Wakati ATP zaidi inahitajika, kama inavyoonekana katika viwango vya kupanda kwa ADP, kiwango kinaongezeka. α -Ketoglutarate dehydrogenase pia itaathiriwa na viwango vya succinyl Coa-kati ya baadae katika mzunguko-na kusababisha kupungua kwa shughuli. Kupungua kwa kiwango cha uendeshaji wa njia katika hatua hii si lazima hasi, kwa sababu viwango vya ongezeko la α -ketoglutarate ambazo hazitumiwi na mzunguko wa asidi ya citric zinaweza kutumiwa na seli kwa awali ya amino asidi (glutamat).

Electron usafiri mnyororo

Enzymes maalum za mnyororo wa usafiri wa elektroni haziathiriwa na uzuiaji wa maoni, lakini kiwango cha usafiri wa elektroni kupitia njia huathiriwa na viwango vya ADP na ATP. Matumizi makubwa ya ATP na kiini yanaonyeshwa na kujengwa kwa ADP. Kama matumizi ya ATP inapungua, ukolezi wa ADP hupungua, na sasa, ATP huanza kujenga katika seli. Mabadiliko haya ni mkusanyiko wa jamaa wa ADP hadi ATP husababisha kiini kupunguza kasi ya mnyororo wa usafiri wa elektroni.

Unganisha na Kujifunza

Ziara tovuti hii kuona uhuishaji wa mnyororo elektroni usafiri na ATP awali.

Kwa muhtasari wa udhibiti wa maoni katika kupumua kwa seli, angalia Jedwali\(\PageIndex{1}\).

meza\(\PageIndex{1}\): Maoni Udhibiti katika Cellular kupumua.

Njia	Enzyme walioath	Viwango vya juu vya athari	Athari juu ya shughuli za njia
glycolysis	hexokinase	glucose 6-phosphate	kupungua
	phosphofructokinase	chini ya nishati malipo (ATP, AMP), fructose-6-phosphate kupitia fructose-2,6-bisphosphate	ongeza
		high-nishati malipo (ATP, AMP), citrate, tindikali pH	kupungua
	piruvate kinase	fructose-1,6-bisphosphate	ongeza
		malipo ya juu-nishati (ATP, AMP), alanine	kupungua
piruvate kwa acetyl CoA uongofu	piruvati dehydrogenase	ADP, piruvate	ongeza
		acetyl CoA, ATP, NADH	kupungua
mzunguko wa asidi ya citric	isocitrate dehydrogenase	ADP	ongeza
		TAP, NADH	kupungua
	α -ketoglutarate dehydrogenase	Calcium ions, ADP	ongeza
		ATP, NADH, succinnly CoA	kupungua
mzunguko wa usafiri wa elektroni		ADP	ongeza
		ATP	kupungua

Muhtasari

Kupumua kwa seli hudhibitiwa na njia mbalimbali. Kuingia kwa glucose ndani ya seli kunadhibitiwa na protini za usafiri ambazo zinasaidia kifungu cha glucose kupitia membrane ya seli. Wengi wa udhibiti wa michakato ya kupumua hufanyika kupitia udhibiti wa enzymes maalum katika njia. Hii ni aina ya maoni hasi, kugeuza enzymes mbali. Enzymes hujibu mara nyingi kwa viwango vya nucleosides zilizopo ATP, ADP, AMP, NAD ⁺, na FAD. Mwingiliano mwingine wa njia pia huathiri enzymes fulani katika mifumo.

faharasa

GLUT protini

protini muhimu ya utando ambayo husafirisha glucose