ايض الكاربوهيدرات – الجزء الثالث – تكملة الجليكوليسيز

أيض الكاربوهيدرات

الجزء الثالث

تكملة اكسدة الجلوكوز

In the carbohydrate metabolism part two we saw that the end of the glycolysis is pyruvate and also NADH which is obtained in step 6, but we don’t know the fate of pyruvate and NADH; will they be waste products or will they consumed in any way? ………. this what we see in this part

Also, we will study the importance of glycolysis and the diseases resulted from the deficiency of the 3 enzymes that catalyze the 3 irreversible steps

 فى الجزء الثاني من ايض الكاربوهيدرات شفنا ان فى نهاية ال glycolysis بيتكون pyruvate وكمان NADH فى الخطوة السادسة ولكن احنا معرفناش الpyruvate والNADH بيحصلهم ايه ….. يعنى هل بيكونو مجرد نواتج للتفاعل بتترمى وتخرج من الجسم ولا انها بتستهلك برضو؟ ….. ده اللى هنعرفه في الجزء ده

كمان هنعرف اهمية الglycolysis وكمان الامراض الناتجة عن نقص الانزيمات المهمة الى بتنشط الخطوات الirreversible

A)  Fate of Pyruvate and NADH

We know before that in the step 5, Dihydroxyacetonephosphate (DHAP) and glyceraldehyde-3-Phosphate (G-3-P) are produced and also we know that the cell doesn’t consume DHAP, so, DHAP is converted into G-3-P……….thus,the stage 2 of glycolysis starts with 2 G-3-P and thus we get 2 NADH and 2 Pyruvate from the stage 2 (the end of glycolysis) >>>>>> and we know that the conversion of DHAP to G-3-P occurs to get the energy from the 6 carbons of glucose

But also pyruvate has 3 carbon and the cell doesn’t get energy from them, …….. so, what is the fate of pyruvate? …..Will the cell get rid of it as waste product and lose the energy of 3 carbons? ….. this what we will see in this section.

In case of NADH, What is its fate? ….. it should be converted to NAD+ which is needed in the step 6 and if this conversion doesn’t occur, glycolysis can’t be repeated because there will not be enough NAD+……. so NADH should be oxidized through Krebs cycle and Electron transport chain or by fermentation in  case of oxygen shortage (we will study this in the next topics).

عرفنا ان فى الخطوة الخامسة بيتكون dihydroxyacetonephosphate(DHAP وglyceraldehyde-3-phosphate وعرفنا ان الخلية مشبتسفاد من DHAP وانه بيتحول الى glyceraldehyde-3-phosphate وكدة في المرحلة التانية من الglycolusis بندخل بجزيئن Glyceraldehyde-3-Phosphate  وبالتالى بناخد من المرحلة التانية 2NADH وكمان 2pyruvate وعرفنا كمان ان تحويل الDHAP الى G-3-P ده عشان الخلية تاخد الطاقة من ال6 كربونات بتوع الجلوكوز



طيب ما الpyruvate برضو 3 كربونات ومع ذلك الخلية لسة مستفادتش منه ………………. طيب هو كدة مصيرة ايه؟ ….. الخلية هترميه ويبقى كدة خسرت 3 كربونات ولا هيحصل فيه ايه ….. ده الهنشوفو ولاحظو اننا هدفنا اكسدة الجلوكوز الى CO2 وماء بس.

بالنسبة للNADH مصيره هيكون ايه؟؟ ….. لازم يتحول لNAD+ اللى بنحتاجه فى الخطوة السادسة عشان لو ده محصلش يبقى الglycolysis هتحصل مرة واحدة بس  عشان مشهتلاقى NAD+ فلازم ناكسدها وقولنا ناكسدها ليه لانها هى طبعا حصلها اختزال في الخطوة السادسة والاكسدة دى اما تحصل في وجود الاكسجين في الkerbs cycle والelectron transport chain او تحصل في غياب الاكسجين بالfermentation ذى مهنشوف فى المواضيع الجاية ان شاء الله.

1) Fate of Pyruvate:

Pyruvate will be oxidized to get the energy of the rest 3 carbons …. in 2 ways:

  1. Oxidation in presence of Oxygen through Krebs cycle (Tricarboxylic acid cycle [TCA]) and Electron Transport chain (ETC) in Mitochondria.

  2. Oxidation in absence of Oxygen to be converted into lactate

احنا قولنا ان الpyruvate قدامه طرقين اما انه يدخل الkerbs cycle والelectrontranspot chain فى الميتوكندريا عشان يكمل اكسدة الجلوكوز في حالة وجود الاكسجين وبالتالى هيدينا كمية كبيرة من الطاقة ذى ماقولنا قبل كدة واما يتحول الىlactate في حالة غياب الاكسجين ويدينا طاقة قليله

a)  Under aerobic conditions (in presence of oxygen):

In aerobic conditions, pyruvate proceeds through the tricarboxylic acid (TCA) cycle (=Kerbs cycle) to complete glucose oxidation by its conversion to acetyl CoA and oxaloacetate which are the principle intermediates for of kreb’s cycle ….. let’s see the fate of pyruvate:

في الظروف الهوائية يعنى في وجود الاكسجين، البيروفيت Pyruvate بيكمل الاكسدة في دورة كريبس عشان يتحول الى اسيتيل كو ايه acetyl CoA واكسالواسيتيت oxaloacetate ودول المركبات الاولية اللى بتبدا بيها دورة كريبس >>> تعالو نشوف بقى مصير البيروفيت

i.  Oxidation to acetyl-CoA:

In presence of oxygen, pyruvate is oxidized to acetyl-CoA (acetyl coenzyme A) producing much more energy by Pyruvate dehydrogenase via oxidative decarboxylation reaction as follow:

فى وجود الاكسجين الpyruvate يبتأكسد الى AcetylCOA بواسطة انزيم pyruvate dehydrogenase وينتج كمية كبيرة من الطاقة والتفاعل ده بنسميه oxidative decarboxylation  واللى هو تفاعل اكسدة بيشيل فيه COO.

Oxidation-to-Acetyl-CoA

 Here, a carboxyl group is removed and replace by a Co-enzyme A to get acetyl coA

نلاحظ من المعادلة انه عمل decarboxylation يعنى شال مجموعة الCOO وحط مكانها الCoA عشان يدينا الAcetyl-CoA وسموه كده ليه عشان ذى ماحنا شايفين من تركيبه يتركب من مجموعة (acetyl) والCOA

Acetyl-CoA is a major fuel for krebs cycle as well as a building block for fatty acid synthesis in mitochondria.

الacetyl-COA ده هو المركب الاساسى اللى بيبدأ kerbs cycle وهو وحدة بناء الاحماض الدهنية

ii.  Carboxylation to oxaloacetate:

Conversion of pyruvate to oxaloacetate (OAA) by pyruvate carboxylase is an important, because it provide the citric acid cycle with OAA intermediate and provides substrate for gluconeogenesis and krebs cycle.

Carboxylation-to-oxaloacetate

Here, a carboxyl group is added on the CH3 group

بيقول ان الOAA ده مهم فانه بيمد kerbs cycle بالsubstrate بتاعها عشان ذى ماقولنا نكمل اكسدة الجلوكوز الى CO2 وماء وكمان عشان الgluconeogensis ودى عبارة عن تكوين الجلوكوز من مواد مش كاربوهيدراتيه ودى طبعا عكس الglycolysis  وهنتكلم عليها فى مواضيع جاية

كل اللى حصل في التفاعل انه ضاف مجموعة COO على الCH3

──────────────────────────────────

b)   Under anaerobic conditions:

If no oxygen is available or in case of short supply of oxygen, cells can obtain energy through the process of anaerobic respiration such as fermentation, producing lesser energy than aerobic respiration in the form of fewer ATP molecules and it is not efficient process.

فى حالة نقص الاكسجين او غيابه الخلية بتحصل على الطاقة من التنفس اللاهوائى ذى مثلا عن طريق التخمر وده بيدى طاقة اقل من اللى بناخدها في حالة التنفس الهوائى عشان في حالة اللاهوائى بنحصل على كمية قليلة من الATP وبالتالى دى عملية غير فعالة للحصول على الطاقة.

In an aerobic condition, glycolysis is repeated when the NAD+ is regenerated in the kerbs cycle and electron transport chain by oxidising NADH resulting in high energy, but in case of anaerobic respiration glycolysis is self-functioning through regeneration of NAD+ by the conversion of Pyruvate to lactate by lactate dehydrogenase through lactic acid fermentation process without producing any ATP molecules.

احنا سبق وقولنا ان لو الNADH متحولتش الى الNAD+ يبقى الglcolysis هتحصل مرة واحدة عشان الخطوة السادسة في الglycolysis بتحتاج للNAD+ وبعد كدة الخلية متلاقيش حاجة تاخد منها طاقة وقولنا ان فى وجود الاكسجين الNADH بتتاكسد فى الkerbs cycle والelectron transport chain طيب وفى غياب الاكسجين هتاكسدها اذاى؟؟؟……….

هناكسده عن طريق تحويل الPyruvate الىlactate بواسطة انزيم lactate dehydrogenase عن طريق تخمر الlactic acid وبالتالى الglycolysis هتشغل نفسها حتى فى غياب الاكسجين يعنى كانها بتكفي نفسها لو محدش رضي يديها حاجتها.

Pyruvate-to-lactate

This conversion of Pyruvate to lactate in anaerobic conditions is promoted by the accumulation of NADH and the depletion of NAD+ which is needed as an electron acceptor so that glycolysis can continue

يعنى عملية الfermentation اللى بنحول فيها الpyruvate الى lactate تحفز بواسطة مستوى الاكسجين في الدم وكمان  تحفز بزيادة الNADH ونقص الNAD+ وكمان العملية دى reversible وهنقول ايه فايدتها انها تكون reversible كمان شوية

In microorganisms, NAD+ is regenerated through conversion of Pyruvate to ethanol by ethanol dehydrogenase through the alcohol fermentation.

فى الكائنات الدقيقة نحصل على NAD+ خلال تحويل الpyruvate الىethanol بواسطة انزيم ethanol dehydrogenase خلال عملية تخمر الكحول (Alcohol fermentaion).

Pyruvate-to-ethanol-in-microorganisms

Tissues that use lactic fermentation:

1) RBCs: because it doesn’t contain mitochondria because aerobic oxidation of pyruvate occurs through Kerbs cycle and electron transport chain in mitochondria 

احنا قولنا ان الkerbs cycle والelectron transport chain بتحصل في الميتوكوندريا والNADH بتدخل فيها فى وجود الاكسجن عشان تدينا طاقة عالية بالتالى لو الRBCs مفهاش ميتوكوندريا يبقى مشهتعمل aerobi respiration وهتعتمد فقط على الطاقة القليلة بتاعة الglycolysis فى حالة الanerobic respiration

2) Muscles: during heavy exercise the oxygen need to get energy is less than that supplied to the cells thus there is a shortage of oxygen supply, thus the muscle get energy through anaerobic glycolysis and regenerate NADH through the lactic acid fermentation (anaerobic respiration).

طبعا فى المجهود العالى العضلة بتحتاج طاقة عالية جدا والglycolysis هتشتغل فى وجود الاكسجين فى الاول وبسرعة كبيرة وبعد كدة الاكسجين ده هيخلص عشان سرعة الglycolysis هتخلصه والجسم مشهيلحق يمد الخلايا بالاكسجين الكافى ويبقى بالتالى هيكون فيه نقص فى الاكسجين وبالتالى العضلة هتعمل regeneration للNAD+ بالLactic acid fermentaion يعنى فى غياب الاكسجين عشان ذى ماقولنا لازم الNAD+يبقى موجود عشان الglyclysis تتكرر تانى يعنى ذى مقولنا هتشغل نفسها في عدم وجود الاكسجين.

2) Fate of NADH:

طبعا احنا لسة متكلمين عن الNADH وبتروح فين وقولنا انها بتروح فالkerbs cycle والelectron transport chain فى وجود الاكسجن اوتروح في الfermentation في غياب الاكسجين وده عشان نحصل على NAD+ عشان الglycolysis تتكرر تانى

a)  In aerobic conditions:

NADH is re-oxidized in the electron transport pathway and kerbs cycle, making 6ATPs molecules in oxidative phosphorylation, thus in the aerobic respiration, the cell get 8ATPs;

8ATP = 6 ATP form the electron transport chain + 2 ATP from glycolysis .

we will study kerbs cycle and electron transport chain in the next topics.

ذى ماقولنا قبل كدة ان الNADH فى حالة وجود الاكسجين بتدخل فى الkerbs cycle والelectron transport chain فى الميتوكوندريا عشان تتاكسد وتطلع NAD+ وفى نفس الوقت في الميتوكوندريا بناخد 6ATP من ال electron transport chain  وبناخد 2ATP من الGlycolysis يبقى ناتج اكسدة الجلوكوز فى وجود الاكسجين بيكون 8ATP

b)   In anaerobic conditions:

NADH is re-oxidized by lactate dehydrogenase (LDH) or alcohol dehydrogense either of which provide NAD+ for more glycolysis.

ذى ماقولنا بالظبط فوق ان الNADH بيتاكسد فى غياب الاكسجين خلال lactic acid fermentaion

See interpretation of some body conditions after struding glycolysis in page 2

شوفي تفسيرات لبعض حالات الجسم بعد فهمك للجليكوليسيز في الصفحة الثانية

(0/5)0

Comments

Facebook Comments

Leave a Reply