Глиоксилатын үе

Трикарбоксилын хүчлийн үеийн нэг өөр төрөл болох глиоксилатын үе нь ургамал, бактери, протист, мөөгөнцөрт анаболик замаар үүсдэг үе юм. Глиоксилатын нь ацетил-СоА-ийг нүүрс усны нийлэгжилтэд зориулж сукцинат болгоход төвлөрдөг. Бичил биетний хувьд глюоксилатын үе нь глюкоз эсвэл фруктоз зэрэг энгийн элсэн чихэр байхгүй тохиолдолд эсэд нүүрсхүчлийн хэрэгцээг хангахын тулд ацетат гэх мэт хоёр нүүрстөрөгч (С2 нэгдэл) -ийг ашиглах боломжийг олгодог. Энэ үе нь үр хөврөлийн эхний шатанд байгаа нематодуудаас бусад тохиолдолд амьтанд байхгүй гэж тооцогддог. Сүүлийн жилүүдэд зарим амьтны эд эсэд глиоксилатын үед оролцдог гол фермент болох хоргүй синтез (ХС) ба изоцитрат лизаз (ИЛ) -ийг илрүүлэх нь бактери, амьтдын ферментийн хувьслын талаархи асуултууд үүсгэж байгааг харуулж байна. ХС ба ИЛ-ийн метазоноос ялгаатай нь метазоан биш нь мэдэгдэж буй функцтэй үеийн өөр өөр ферментүүдийг кодчилно.

Ургамал, зарим замаг, бактери зэрэг нь ацетатыг нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг үүсгэхэд ашигладаг. Ургамал ба бактери нь хоёр нүүрстөрөгчийн ацетатын нэгжээс дөрвөн нүүрстөрөгчийн дикарбоксил хүчил гаргаж авахын тулд глиоксилатын үе гэж нэрлэгддэг ГКХ-ийн мөчлөгт өөрчлөлт оруулдаг.

Глиоксилатын үе нь ГКХ-ийн үеийн хоёр исэлдүүлэгч декарбоксилизацийг давж, изоцитратыг лизаза, хоргүй синтезээр дамжуулж изатцитат натри ба сукцинат болгон хувиргадаг.

ГКХ-ийн үетэй төстэй шинжүүд

Глиоксилатын мөчлөг нь трикарбоксилын хүчлийн үетэй холбоотой найман ферментийн тавыг ашигладаг: цитрат синтаза, ацонитаза, сукцинат дегидрогеназа, фумараза, перегидрогеназ. Хоёр мөчлөг нь глиоксилатын мөчлөгт изоцитратыг α-кетоглютаратын оронд харин ИЛ-ийн глиоксилат ба сукцинат болгон хувиргадаг. Энэ нь ГКХ-ийн үед явагдах декарбоксилжилтийн үе шатуудыг давж, энгийн нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг макромолекул, түүний дотор глюкозын синтез хийхэд ашиглах боломжийг олгодог. Гликоксилатыг дараа нь ацетил-СоА-тай нэгтгэж, ХС-т катализжсэн хоргүйжүүлэлт үүсгэдэг. Малат нь сукцинатын дегидрогеназа ба фумаразын нөлөөгөөр сукцинатаас параллель байдлаар үүсдэг.

Глюконогенез дэх үүрэг

Липидээс үүссэн өөх тосыг сээр нуруутан амьтад энерги болгон ашигладаг тул өөх тосны хүчил нь ацетатын молекул руу бета исэлдэлтээр буурдаг. Коэнзим А-ийн идэвхтэй тиол бүлэгт холбогдсон энэ ацетат нь цитрусын хүчлийн үед (ГКХ-ийн үе) орж нүүрстөрөгчийн давхар исэлд бүрэн исэлддэг. Энэхүү зам нь эсүүд өөх тосноос энерги авах боломжийг олгодог. Өөх тосноос ацетатыг нүүрс усны биосинтезд ашиглахын тулд анхны урвал нь ГКХ-ийн мөчлөгтэй ижил байдаг гликоксилатын үеийг ашигладаг.

Ургамал, мөөгөнцөр, бактери зэрэг организмын эсийн хана нь целлюлоз, глюкан, хитин зэрэг цогц полисахаридын биосинтезийн хувьд өсөлтийн үед их хэмжээний нүүрс ус шаардагддаг. Эдгээр организмд нүүрс ус байхгүй бол (жишээлбэл, зарим микроб орчинд эсвэл ургамалд үрийн соёололт үүсэх үед) глиоксилатын үе нь өөхний хүчил β-исэлдүүлэхэд үүссэн ацетатаар дамжин липидээс глюкозын нийлэгжилтийг хүлээн авдаг.

Глиоксилат нь цитрусын хүчлийн үе дэх нүүрстөрөгч нь CO2 хэлбэрээр алддаг үеийг давж гардаг. Глиоксилатын эхний хоёр үе нь цитрусын хүчлийн үетэй ижил байдаг: ацетат → цитрат → изоцитрат. Дараагийн алхамд эхний глиоксилатын үеийн ферментээр катализаци болох изоцитрат лизе, изоцитрат нь сукцинат ба глиоксилатад хуваагддаг (сүүлийнх нь циклийг өөрийн нэрээр өгдөг). Глиоксилат нь ацетил-КоА-тай холилддог (хортой синтазын үед агуулагддаг) нь хортой нөлөө үзүүлдэг. Малат ба оксалоацетат хоёуланг фосфоенолпируват карбоксиназын нийлбэр болох глюконеогенез дэх анхны фермент болох фосфоенолпируват болгон хувиргаж болно. Тиймээс глиоксилатын үеийн цэвэр үр дүн нь өөх тосны хүчлээс глюкозыг ялгаруулах явдал юм. Эхний алхамд үүссэн сукцинат нь цитрусын хүчлийн үед орж эцэст нь оксалоцетат үүсгэдэг.

Организм дахь үйл ажиллагаа

Ургамал

Ургамалд глиоксилатын үе нь гликоксиома гэж нэрлэгддэг тусгай пероксисомуудад болдог. Энэ нь үрийг соёололт хийх явцад найлзуурыг үүсгэхэд липидийг энергийн эх үүсвэр болгон ашиглах боломжийг олгодог. Энэ функцийг гүйцэтгэхэд хэсэг байхгүй тул үр нь фотосинтезийг ашиглан биомассацийг гаргаж чадахгүй. Ургамлын гаралтай липидийн агуулахууд нь организмын өсөлт, хөгжилд түлхэц өгдөг нүүрс ус үүсгэхэд ашиглагддаг.

Ургамал нь ацетатыг нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр, эрчим хүчний эх үүсвэр болгон авах боломжийг олгодог. Ацетатыг ацетил КоА болгон хувиргадаг (ГКХ-ийн үетэй төстэй). Энэ ацетил СоА нь гликоксилатын циклийг давж гарах бөгөөд зарим сукцинат ялгардаг. Дөрвөн нүүрстөрөгчийн сукцинатын молекулыг бусад бодисын солилцооны үйл явцын хослолоор төрөл бүрийн нүүрс ус болгон хувиргах боломжтой; ургамал нь нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр болгон ацетат ашиглан молекулуудыг синтезлэх боломжтой. Ацетил СоА нь мөн гликоксилаттай урвалд орж, NADP + -аас NADPH ялгаруулж гаргадаг бөгөөд энэ нь дараа нь Электрон зөөврийн Гинжин хэлхээнд ATP хэлбэрээр энерги нийлэгжихэд ашиглагддаг.

Эмгэг үүсгэгч мөөгөнцөр

Гликоксилатын үе нь зарим төрлийн эмгэг үүсгэгч мөөгөнцрүүдэд огт өөр зорилготой байж болно. Глюоксилатын үеийн үндсэн ферментүүдийн түвшин болох ИЛ ба ХС нь хүний ​​хосттой холбоо тогтоосноор мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. ИЛ-ийг агуулаагүй тодорхой төрлийн мөөгөнцрийн мутантууд нь зэрлэг зүйлийнхтэй харьцуулахад хулганатай харьцуулахад харьцангуй бага идэвхжил муутай байв. Эдгээр хоёр ажиглалтын хоорондох яг нарийн холбоосыг одоо болтол судалж байгаа боловч глиоксилатын үе нь эдгээр микробуудын эмгэг үүсгэх үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг гэж дүгнэж болно.

Сээр нуруутан амьтад

Сээр нуруутан амьтад энэ үеийг гүйцэтгэж чадахгүй гэж бодож байсан тул түүний хоёр гол ферментийн талаар баримт нотолгоо байхгүй байна.Гэсэн хэдий ч зарим судалгаагаар энэ зам зарим нь сээр нуруутан амьтдын дунд байж болно гэж үздэг. Тодруулбал, зарим судалгаагаар тахианы элэгний эдэд их хэмжээний глиоксилатын үеийн бүрэлдэхүүн хэсэг байгааг нотолж байна. Эдгээр мэдээлэл үе нь хамгийн төвөгтэй сээр нуруутан амьтдад ч гэсэн онолын хувьд тохиолддог гэсэн санааг дэмждэг. Бусад туршилтууд нь мөчлөг нь тодорхой шавьж, далайн сээр нуруугүй амьтдын дунд байдаг болохыг нотолж, мөн үе нь нематодын төрөл зүйлд оршдог гэсэн нотолгоо юм.

Глиоксилатын мөчлөгийг дарангуйлалт

Мөөгөнцөр, бактери зэрэг эмгэг үүсгэгч зүйлийн метаболизмд глиоксилатын үеийн гол үүрэг оршдог тул гликоксилатын үеийн ферментүүд нь өвчний эмчилгээнд дарангуйлдаг. Ихэнх мэдээлсэн глиоксилатын мөчлөгийн дарангуйлагчид нь үеийн эхний ферментийг (ICL) чиглүүлдэг. Кандид албикануудын дарангуйлагчдыг мөөгний ургалтаас сэргийлэх агент болгон ашиглах боломжтой. Микобактерийн гликоксилат нь сүрьеэгийн боломжтой эмчилгээнд чиглэгддэг.

Инженерийн ойлголтууд

Хөхтөн амьтад нь үе явагдахад шаардлагатай хоёр фермент, изоцитрат лизаз, малат синтаза дутагдсанаас болж эмгэг үүсгэх чадваргүй байдаг. Зарим нь эдгээр ферментийг үүсгэдэг генүүд нь хөхтөн амьтад дотор псевдо хэлбэрээр байдаг тул ген нь заавал байх албагүй гэсэн үг бөгөөд энэ нь зүгээр л "унтарсан" гэсэн үг юм.

Эсэд нэвтрэх замыг инженерчлэхийн тулд ферментийг кодлох үүрэгтэй генийг тусгаарлаж, дараалсан байх ёстой бөгөөд үүнийг изоцитрат лизад кодлох үүрэгтэй AceA ген ба E.coli бактери ашиглан хийсэн байна. хоргүй синтезийг кодлох үүрэгтэй генийг дарааллуулна. Инженерүүд AceA ба AceB генийг хөхтөн амьтны эсэд амжилттай нэгтгэж, эсүүд генийг зохих фермент болгон хөрвүүлж, шилжүүлэн суулгаж чадсан нь генийг ДНХ-д амжилттай нэвтрүүлж, үйл ажиллагааг нь өөрчилсөн хэдий ч трансгений замыг инженерчлэх чадвартай болох нь инженерүүдэд хэцүү гэдгийг нотолж байна. ДНХ нь зарим эд эсэд, түүний дотор элэг, жижиг гэдэс дотор туршилтын амьтдад илэрхийлэгддэг боловч илэрхийлэх түвшин өндөр биш бөгөөд статистикийн хувьд ач холбогдолгүй байдаг. Эмчилгээний замыг амжилттай зохион бүтээхийн тулд инженерүүд генийн түвшинг нэмэгдүүлэх зорилгоор зохицуулж болох промотортой уялдуулж, эпителийн эсүүд гэх мэт зөв эсүүд дотор байрладаг.

Түүх

Сэр Ханс Адольф Кребс (1900 оны 8-р сарын 25 - 1981 оны 11-р сарын 22) нь Герман гаралтай Их Британийн биологич, эмч, биохимич юм. Тэрбээр эсийн амьсгалыг судлах, хоол хүнс, хүчилтөрөгчөөс энерги гаргаж, амьдралын үйл явцыг бий болгодог амьд эсүүд дэх биохимийн процессыг судалдаг анхдагч эрдэмтэн байв. Тэрбээр хүний ​​эс болон бусад олон организмын эсэд явагддаг химийн урвалын хоёр чухал дарааллыг, тухайлбал цитрусын хүчлийн үе ба мочевиний үеийг олж нээсэн гэдгээрээ алдартай. Ихэнхдээ "Кребсийн үе" гэж нэрлэсэн хүний ​​эс болон хүчилтөрөгчөөр ялгардаг бусад организмд энерги өгдөг бодисын солилцооны урвалын гол дараалал, тэдгээр нээлтээр 1953 онд физиологи, анагаах ухааны салбарт Нобелийн шагнал хүртсэн юм. Кребс 1954 оноос хойш 13 жил ажилласан бөгөөд 1967 онд тэтгэвэрт гарах хүртлээ Оксфордын их сургуульд ажиллаж, 1981 онд Оксфорд хотод таалал төгссөн хүн юм .

(Кребс түүний цитрусын хүчлийн үеийн талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг үргэлжлүүлэн оруулав). Фриц Альберт Липманн 1947 онд ацетил-КоА-г нээсэн нь бас нэг томоохон хувь нэмэр болж байв. Гэсэн хэдий ч энэхүү шинэ нээлт нь түүний сонгодог урвалд асуудал үүсгэв. 1957 онд тэрээр Ханс Корнбергтэй хамт нэмэлт чухал ферментүүд байгааг олж мэджээ. Нэг нь ацетатыг глиоксилаттай холбон хордуулдаг малат синтаза, нөгөө нь изоцитрат лиааза бөгөөд энэ нь изоцитратаас салган урвалын глиоксилатыг өгдөг. Энэ хоёр урвал нь нимбэгийн хүчлийн ердийн үеийг дагаж мөрдөөгүй тул замнал нь цитрусын хүчлийн үеийн глиоксилатын гарц гэж нэрлэдэг байсан боловч одоо глиоксилатын үе гэж нэрлэдэг.