Bio Chem Formula So La

  • November 2019
  • PDF

This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA


Overview

Download & View Bio Chem Formula So La as PDF for free.

More details

  • Words: 13,422
  • Pages: 4
‫גליקוגן‪:‬‬ ‫היתרון של פולימר כחומר תשמורת הוא שגליקוגן אינו מוסיף ללחץ האוסמוטי כפולימר‪ .‬לא כמו ח‪.‬שומן גלוקוז יכול לספק‬ ‫אנרגיה גם בהעדר חמצן‪ .‬גלוקוז היא מול' הדלק היחידה הנצרכת ע"י המוח (חוץ מבתנאי רעב)‪.‬לגליקוגן בנוסף לשרשרת‬ ‫ליניארית יש ענפים‪ -‬יוצר אריזה צפופה יותר‪ .‬פירוק הגליקוגן הוא מהקצוות ובשל הענפים יש יותר קצוות‪ -‬פירוק מהיר‬ ‫יותר! גליקוגן נמצא בריכוז הגבוה ביותר בכבד‪ .‬תפקיד הכבד לשמור על רמת גלוקוז קבועה בדם‪ .‬הכבד מאכסן גלוקוז‬ ‫בצורת גליקוגן‪ .‬כמות הגליקוגן מגיעה עד ‪ .10%‬גליקוגן נמצא אף בחיידקים‪ .‬גם בשרירים נמצאת כמות ניכרת של גליקוגן‬ ‫‪ .3-2 %‬בגלל שמסת השרירים גדולה ממסת הכבד‪ ,‬סה"כ הגליקוגן נמצא בכמות רבה יותר בשרירים‪ .‬הגליקוגן מתפרק ע"י‬ ‫פוספורוליזה ומקבלים גלוקוז ‪-1‬פוספט‪ ,‬הדבר חוסך אנרגיה (כשגלוקוז נכנס למעגל הגליקוליזה הוא עובר פוספורילציה‪-‬‬ ‫תהליך הדורש אנרגיה)‪ .‬גלוקוז ‪-1‬פוספט הופך לגלוקוז ‪-6‬פוספט ואז נכנס למסלול הגליקוליזה‪ .‬תוצר פירוק הגליקוגן יכול‬ ‫להיכנס למסלול גליקוליזה במסלול אנאירובי עד לפירובט וקבלת אנרגיה בניגוד לחומרי תשמורת אחרים‪ .‬לעבודה‬ ‫אנאירובית אנו משתמשים רק בגליקוגן‪ .‬התפקיד העיקרי של הכבד הוא להעביר גלוקוז לשאר התאים דרך מחזור הדם‪ ,‬כך‬ ‫שגלוקוז ‪-6‬פוספט הופך בכבד לגלוקוז‪ .‬פירוק גליקוגן‪ :‬מזורז ע"י האנזים גליקוגן פוספורילאז‪:‬מפרק את קשרי ‪1,4‬‬ ‫ומשחרר ‪ G1P‬לגליקוליזה (פוספורילציה)‪ .‬הוא מפרק עד ‪ 4‬שיירים מההסתעפות‪ .‬ההתפרקות הפרוטיאוליטית של גליקוגן‬ ‫עדיפה מבחינה אנרגטית כיוון שהסוכר המשתחרר מזורחן‪ .‬יתרון נוסף הוא שגלוקוז ‪-1‬פוספט לא יכול לעבור בדיפוזיה אל‬ ‫מחוץ לתא‪ ,‬בעוד שגלוקוז כן‪ .‬גליקוגן טרנספראז‪ :‬מתחיל לעבוד אחרי הפוספורילאז‪ .‬לוקח ‪ 3‬מונומרים מתוך ‪ 4‬שנשארו‬ ‫מהענף ומעביר אותם לקצה החלק הליניארי‪ .‬השייר שנשאר נפתח ע"י אנזים בשם ‪ 6-1α‬גלוקוזידאז ומקבלים גלוקוז נקי‬ ‫(הידרוליזה)‪ .‬גלוקוז ‪-1‬פוספט הופך לגלוקוז ‪-6‬פוספט‪ .‬הפוספט שנמצא במקום ‪ 6‬אינו הפוספט שהיה במקום ‪ .1‬הפוספט‬ ‫שבמקום ‪ 6‬הוא הפוספט שבאתר הפעיל של האנזים‪ .‬לאחר מכן האנזים לוקח את הפוספט שבמקום ‪ .1‬הפוספט שבמקום ‪6‬‬ ‫הוא פוספט ממקום ‪ 1‬של גלוקוז ‪-1‬פוספט אחר‪ .‬תהליך זה מזורז ע"י האנזים פוספוגליקומוטאז‪ .‬בתאי כבד הורדת פוספט‬ ‫מגלוקוז ‪-6‬פוספט ע"י גלוקוז ‪-6‬פוספטאז מתרחשת בתוך לומן (חלל פנימי) של הרטיקולום האנדופלסמטי‪ .‬גלוקוז ‪-6‬‬ ‫פוספט מועבר לתוך ה‪ ,ER-‬מיד גלוקוז ‪-6‬פוספטאז הופל אותו לגלוקוז ואל הציטופלסמה מועברים גלוקוז ופוספט‪.‬‬ ‫ריאקציה זו מתרחשת רק בכבד ולא בשרירים ובמוח‪ .‬מנגנון גליקוגן פוספורילאז ‪ :‬אנזים גדול דימר המורכב מ‪ 2-‬תת‬ ‫יחידות זהות בעל מסה ‪ DK97‬ולכל אחת אתר פעיל‪ .‬זהו חלבון גדול מכיוון שהסובסטרט שלו גדול‪ .‬בתוך האתר הפעיל של‬ ‫כל תת יחידה נמצא קופקטור פירידוקסאל פוספט (‪ .)PLP‬הוא מאפשר קטליזת ריאקציית פוספורוליזה ומונע הידרוליזה‬ ‫ע"י כך שהוא משמש בתור מקבל ומוסר פרוטון וכך מונע כניסת מים לאתר הפעיל ולאפשר לפוספט להשתתף בריאקציה‪2 .‬‬ ‫מנגנוני בקרה‪ :‬בקרה אלוסטרית וקוולנטית‪ -‬זרחון של האנזים ב‪ 2-‬מקומות‪ ,‬בכל תת יחידה‪ .‬קיימים גם אפקטורים‬ ‫אלוסטריים‪ .‬הזרחון נמצא בבקרה הורמונלית והם קובעים את זרחון האנזים‪ .‬יש הבדל בבקרה בין שרירים וכבד‪ .‬הבדלים‬ ‫אלו נקבעים ע"י הספציפיות של כל אחד מהם‪ .‬תפקודים של שרירים וכבד קובעים את הבקרה האלוסטרית בכל רקמה‪ .‬יש‬ ‫שיירי ‪ Ser‬בכל תת יחידה שעוברים זרחון‪ .‬זרחון בנק' אחת גורם לשינוי קונפורמציית החלבון‪ .‬זמינות האתר הפעיל משתנה‬ ‫בעת הזרחון‪ .‬פוספורילאז ‪ -a‬מצב מזורחן של האנזים‪ ,‬האתר הפעיל פתוח והאנזים פעיל‪ -‬מצב ‪ .R‬פוספורילאז ‪ -b‬מצב לא‬ ‫מזורחן‪ ,‬האתר הפעיל סגור והאנזים לא פעיל‪ -‬מצב ‪.T‬פוספורילאז קינאז מזרחן את פוספורילאז ‪ b. 2‬צורות האנזים יכולות‬ ‫להיות במצב הפעיל ‪ R‬או במצב הלא פעיל ‪ ,T‬ההבדל הוא שבמצב מזורחן השוו"מ מוסט לכיוון ‪ R‬ובמצב לא מזורחן מוסט‬ ‫למצב ‪ .T‬בנוסף למודיפיקציה קוולנטית‪ ,‬בשריר (פוספולירז ‪ b‬רגיש לשינוי בין מצב ‪ T‬ל‪ )R -‬בקרה אלוסטרית מתרחשת ע"י‬ ‫חומרים המעורבים במטבוליזם אנרגטי‪ .‬ריכוז גבוה של ‪ ATP‬וגלוקוז ‪-6‬פוספט מייצבים את המצב הלא פעיל ‪T. AMP‬‬ ‫שמופיע במצבים אנרגטיים לא טובים מייצב את המצב הפעיל ‪ .R‬בשריר‪ ATP :‬הוא מבקר אלוסטרי שלילי של פוספורילאז‬ ‫‪ b‬אשר פעיל רק בריכוזים גבוהים של ‪ .AMP‬גלוקוז ‪-6‬פוספט גם הוא מעכב‪ .‬פוספורילאז ‪ b‬פעיל רק כאשר האנרגיה בתא‬ ‫מאוד נמוכה‪ .‬אדנילאט קינאז מזרז את הריאקציה‪→ ATP + AMP :‬‬ ‫← ‪ 2 ADP‬ברגע שרמת ‪ ATP‬יורדת ורמת ‪ ADP‬עולה‬ ‫מתרחשת הריאקציה‪ .‬במצב תקין היחסים ביניהם ‪ 100:10:1‬כך ששינויים בריכוז ‪ AMP‬מאוד רגישים למצב האנרגטי של‬ ‫התא‪ ,‬מה שהופך אותו לאפקטור אלוסטרי יעיל מאוד‪ .‬בכבד (פוספורילז ‪ A‬רגיש לשינוי) פוספורילאז ‪ a‬פעיל באופן מלא‬ ‫ללא קשר לרמת ‪ ,ATP, AMP‬וגלוקוז ‪-6‬פוספט‪ .‬בכבד‪ :‬שונה בשני גורמים‪ AMP )1 -‬אינו משפעל את פוספורילאז ‪)b. 2‬‬ ‫פוספורילאז ‪ a‬עובר למצב בלתי פעיל ע"י הקשרות גלוקוז ( מ‪ R-‬ל‪ .)T-‬פוספורילאז קינאז מזרחן את האנזים‪.1200KD,‬‬ ‫הפעלת האנזים מתרחשת ע"י זרחונו בעזרת פרוטאין קינאז ‪ a PKA‬המופעל ע"י הורמון אפינהפרין המתחיל מעגל‬ ‫‪ .CAMP‬פוספורילאז קינאז מורכב מ‪ 4-‬תת יחידות ‪ .α,β,γ,δ‬אתר קטליטי בתת‪-‬יחידה ‪ γ‬שאר היחידות לבקרה‪.‬זרחון‬ ‫בתת יחידה ‪ β‬גורם לשפעול חלקי של האנזים‪ .‬שפעול חלקי נוסף מתרחש בעת עלייה בריכוז ‪ Ca+2‬בתת יחידה ‪ δ‬שהיא‬ ‫בעצם החלבון קלמודולין המשופעל ע"י סידן בריכוז של ‪( 1uM‬גירוי חשמלי גורם לעלייה בריכוז)‪ .‬רק ‪ 2‬הפעולות ביחד‬ ‫נותנות פוספורילאז קינאז פעיל‪ .‬אין חשיבות לסדר השפעול‪ .‬עלייה בריכוז יוני סידן תגרום ליותר פירוק של גליקוגן (האנזים‬ ‫פעיל יותר)‪.‬אדנילאט ציקלאז מפעיל תהליך פוספורוליזה‪ -‬עיכוב אדנילאט מעכב פירוק גליקוגן‪.‬‬ ‫סינתזת גליקוגן‪ :‬כמו בריאקציות אחרות הסובסטרט של גליקוגן סינטאז כבר משופעל‪ .‬הסובסטרט הוא חיבור של ‪UTP‬‬ ‫וגלוקוז ‪-1‬פוספט לקבלת גלוקוז‪ UDP-‬ו‪ .PPi-‬הגלוקוז מאוקטב ויכול לעבור לפולימר כמעט בלי שינוי ב‪ .ΔG -‬הריאקציה‬ ‫הפיכה ומה שקובע את הכיווניות זה הידרוליזה של פירופוספט ל‪ 2-‬אורתופוספט ע"י פירופוספטאז ולכן התגובה הכללית‬ ‫‪ . G 1 P UTP  H 2O UDP  glucos  2 Pi‬גליקוגן סינטאז מזרז את ריאקציית הפלמור מ גלוקוז‪ UDP-‬לגליקוגן‪.‬‬ ‫יחידת הגלוקוז הפעילה מועברת לקב' הידרוכסיל של פחמן ‪ 4‬בקצה של גליקוגן ונוצר קשר גליקוזידי (‪, α)4-1‬יכול להוסיף‬ ‫יחידות גלוקוז רק אם שרשרת הפוליסכריד מכילה יותר מ‪ 4 -‬יחידות סוכר‪-‬יש לו פריימר ‪ .‬הפולימר הקצר הראשון מופיע‬ ‫כתוצאה מפעילות החלבון גליקוג'נין המייצר את הפריימר ‪ .‬זהו חלבון שיכול לקשור קוולנטית גלוקוז כמונומר לשייר ה‪-‬‬ ‫‪ Tyr‬בקב' פנול הידרוכסיל ספציפית בכל תת יחידה‪ 2 .‬תת היחידות של החלבון עוזרות לבנות את השרשרת ולאחר‬ ‫שהשרשרת מספיק ארוכה ‪ 2‬תת היחידות מתפרקות‪ .‬בכל חלקיק של גליקוגן‪ ,‬לא משנה כמה נקי הוא‪ ,‬אפשר למצוא חלבון‬ ‫וניתן לצבוע אותו בצורה ספציפית‪ .‬חלבון זה הוא גליקוג'נין שמחובר באופן קוולנטי לגליקוגן‪ .‬כאשר השרשרת הליניארית‬ ‫מספיק ארוכה מתחיל לעבוד ‪ Branching Enzyme‬גליקוגן טרנספראז‪ -‬בונה ענפים‪ .‬הענף נוצר ע"י שבירת קשר (‪)1-4‬‬ ‫‪ α‬ויצירת קשר (‪ α .)1-6‬האנזים לוקח ‪ 7‬מונומרים מהקצה‪ ,‬חותך אותם מהשרשרת ומעביר אותם לענף בקשר (‪.α)6-1‬‬ ‫החלק המועבר חיב לכלול את הקצה הלא מותמר וחייב להגיע משרשרת של לפחות ‪ 11‬יחידות סוכר‪ ,‬ענף חדש שנוצר חייב‬ ‫להיות מרוחק בלפחות ‪ 4‬יחידות מענף קיים‪.‬הסתעפות חשובה מאוד כיוון שיוצרת מס' רב של יחידות קצה שהם אתרי‬ ‫הפעילות של האנזימים של פירוק ויצירת גליקוגן וכך מגדיל את קצב סינתוז או פירוק הגליקוגן‪ .‬גליקוגן סינטאז יכול‬ ‫להאריך כעת גם את הענף וגם את השרשרת‪ .‬בקרה של גליקוגן סינטאז ‪ :‬אנזים מפתח שנמצא תחת בקרה הורמונלית‬ ‫ואלוסטרית‪ .‬גלוקוז הוא עובר זרחון בכמה מקומות‪ ,‬בעיקר זרחון מסיבי ב‪ C-‬טרמינל וזרחון פחות מסיבי ב‪ N-‬טרמינל‪ ,‬כך‬ ‫שיש שינוי רציני במטען החלבון‪ .‬גליקוגן סינטאז במצב המזורחן הופך ממצב ‪ a‬ל‪ b-‬שאינו פעיל בדר"כ!! ‪,‬מצב ‪ B‬פעיל‬ ‫כאשר יש ריכוז גבוה של ‪ G-6-P‬אפקטור אלוסטרי חיובי של מצב ‪, b‬צורה ‪ a‬פעילה ללא תלות ב‪.G-6-P -‬ההורמון‬ ‫שמשפעל פירוק חייב לשתק סינתזה‪ .‬זרחון גורם לפירוק להיות פעיל ולסנתוז להיות לא פעיל‪ .‬הורדת זרחן מסיימת את‬ ‫פעילות והשפעת ההורמון‪ -‬גליקוגן פוספורילאז וסינטאז הופכים ללא מזורחנים כתוצאה מפעילות פרוטאין פוספטאז ‪( 1‬‬ ‫‪ )PP1‬קומפלקס בעל ‪ 3‬יחידות ‪:‬תת יחידה קטליטית ‪,PP1 37KD‬תת יחידה רגולטורית ‪( RG1‬נקשרת לגליקוגן וכך‬ ‫מקרבת יחידה קטליטית לסובסטרטים שלה‪ -‬אנזימי הגליקוגן) ‪ .123KD‬ויחידת מעכב ‪ 1‬תת יחידה קטנה רגולטורית ‪,‬‬ ‫כאשר היא במצב מזורחן היא מעכבת את ‪ .PP1‬כאשר אין צורך בפירוק גליקוגן ‪ PP1‬יעשה דפוספורילציה ויפסיק פירוק‬ ‫גליקוגן‪ PP1 .‬גורם לדפוספורילציה של גליקוגן סינתאז ומשפעל אותו‪ ,‬כך שבעצם עיכוב הפירוק הוא מגביר סינתזה‪PKA.‬‬ ‫אחראי על פוספורילציה של פוספורילאז קינאז וכך תורם לפירוק גליקוגן‪ .‬בו זמנית הוא מעכב את ‪ PP1‬ע"י פוספרילציה‬ ‫של ‪ RG1‬מונע ממנו להקשר ליחידה קטליטית מה שמונע קישור הסובסטרט ליחידה הקטליטית‪,‬בנוסף פוספולירציה של‬ ‫מעכב ‪ 1‬חוסמת קטליזה ע"י ‪ . PP1‬גם אנזים זה נמצא תחת בקרה הורמונלית‪ :‬ברגע שיש אפינפרין יש שפעול של ‪PKA‬‬ ‫ומשאיר את הפוספורילאז לא פעיל והסינטאז פעיל‪ .‬כשאין אפינפרין אין שפעול של ‪ .PKA‬קשירת אינסולין לרצפטור‬ ‫טירוזין קינאז מובילה לשרשרת פוספולירציה של חלבונים שבעקבותיה משופעל אינסולין סנסטיב פרוטאין קינאז המזרחן‬ ‫תת יחידה ‪ RG1‬של ‪ PP1‬באתר שונה‪ ,‬בניגוד לאפינפרין הוא הופך את ‪ PP1‬ליותר פעיל‪.‬‬ ‫מעבר סיגנל מהורמון לפירוק גליקוגן‪ :‬פעילות שרירים גורמת לשיחרור של אפינפרין –גורם לפירוק גליקוגן בשריר‪ ,‬ברמה‬ ‫נמוכה בכבד‪ .‬הכבד מגיב יותר לגלוקוגון שנאגר בקיבה ומשוחרר בתנאי רעב‪.1 .‬אפינפרין וגלוקגון נקשרים לרצפטורים‬ ‫‪ 7TM‬ספציפים בממברנה החיצונית של תאי השריר או הכבד‪ .‬אפינאפרין נקשר ל‪ β-‬אדרנג'יק רצפטור בשריר וגלוקוגון‬ ‫לגלוקוגון רצפטור בכבד‪ .‬הקישור משפעל את תת יחידה ‪ α‬של חלבון ‪ Gs‬עקב שינוי מבני החל בממברנה ובחלבון בעקבות‬ ‫קשירת הורמון לרצפטור שלו‪ GTP .2 .‬נקשר לתת יחידה ‪ α‬חלבון ‪ Gs‬שבצורת ‪ αGTP‬משפעל אדנילאט ציקלאז‪-‬חלבון‬ ‫טרנסממברנלי המזרז יצירת שליח שניוני ‪ cAMP‬מ‪ ATP . 3. cAMP -‬הוא קופקטור חיובי המשפעל חלבון ‪ PKA‬ע"י‬ ‫קישור של ‪ cAMP‬ליחידות הרגולטוריות של החלבון היחידות הרגולטוריות מתפרקות מהקטליטיות שעתה פעילות‪.4 .‬‬ ‫‪ PKA‬מזרחן את תת יחידה ‪ β‬של פוספורילאז קינאז ואת גליקוגן סינטאז‪ .‬זרחון זה מפעיל את פוספורילאז ובאופן‬ ‫סימולטני מעביר את גליקוגן סינטאז לצורתו הלא פעילה‪.‬בכבד קצת יותר מסובך‪ :‬אפיהפרין יכול לגרום לפירוק גליקוגן‬ ‫בכבד אך בנוסף לכך הוא נקשר לרצפטור נוסף ל‪ -‬ל‪ α-‬אדרנג'יק רצפטור אשר משפעל פוספוליפאז ‪ C‬שמאתחל מעגל שונה‬ ‫שבמהלכו יש עלייה בריכוז אינוזידול ‪ 1,4,5‬טריפוספט ושחרור של יוני סידן מה‪ ER -‬מה שגורם לשפעול חלקי של‬ ‫פוספורילאז קינאז ‪ .‬קישור סימולטני של גלוקוגון והפינפרין גורם לפירוק גליקוגן מקסימלי בכבד‪ .‬הפסקת הסיגנל‪.1 :‬‬ ‫פעילות ‪ GTPase‬של חלבון ‪ .G. 2‬בנוסף התאים מכילים אנזימים פוספודיאסתראז שהופכים ‪ cAMP‬ל‪.ATP. 3-‬חלבון‬ ‫‪ PKA‬מוסיף קב' פוספריל לתת יחידה ‪ α‬של פוספוליראז קינאז לאחר זרחון ראשון של ‪ ,β‬הפוספורילציה גורמת לאנזים‬ ‫להיות סובסטרט יותר טוב לדהפוספורילציה ולהפיכתו למצב לא פעיל ע"י האנזים ‪ PP1‬הנקשר חזק לפוספורילאז ‪ a‬אך‬ ‫הוא במצבו הפעיל רק לאחר הקשרות של גלוקוז אז הוא מסיר את קב' הפוספוריל והופך אותו למצב לא פעיל ‪ b‬בעל‬ ‫אפיניות נמוכה ‪ PP1‬שמשתחרר ובעקבות כך יש שפעול של גליקוגן סינתאז ‪ -‬וכך רמת הגלוקוז בדם משפיעה על‬ ‫המטבוליזם של גליקוגן‪.‬אינסולין מגביר את סינתזת גליקוגן בעוד שגלוקגון ואפינפרין מזרזים את פירוקו‪.‬‬ ‫שאלות‪ -1:‬אם ניצלנו את כל הגליקוגן בשריר האם אפשר לסנתז גלוקוז דרך גלוקונאוגנזה? לא‪ .‬צריך אנזים גלוקוז ‪-6‬‬ ‫פוספטאז שאיננו נמצא בשריר‪-2 .‬לכמות מקסימלית של גלוקוז נדרש שפעול גליקוגן פוספורילז‪,‬פרוקטוז ביפוספטאז‪,‬‬ ‫ועיכוב פוספופרוקטוקינז וגליקוגן סינתז‪.‬‬ ‫מעגל קרבס ‪ /‬מעגל חומצת הלימון‪:‬‬ ‫למטאבוליזם ‪ 3‬כניסות עיקריות‪ :‬שומנים‪ ,‬חלבונים‪ ,‬סוכרים‪ .‬בשלב שני המסלולים מתחברים בצומת אחת שבאמצעה עומד‬ ‫אצטיל ‪ .CoA‬ומהצומת לא ניתן לדעת מהיכן הגיע האצטיל ל‪ .CoA -‬בשלב השלישי‪ -‬השלב האירובי‪ .‬מכונת עיבוד של‬ ‫אצטיל ‪ CoA‬הוא מעגל קרבס‪ CoA .‬הוא קופקטור שתפקידו לשפעל קב' המחוברת אליו‪ -‬הכי נפוצה אצטיל‪ .‬שפעול=עלייה‬ ‫באנרגיה חופשית‪ .‬השלב של כניסת פירובט למעגל קרבס ומעגל קרבס נמצאים במיטוכונדריה‪ -‬במטריקס‪.‬‬ ‫מעגל זה הוא קטבולי ואנאבולי‪ .‬תפקידו לייצר נשאי אלקטרונים‪ .‬בתאים אאוקריוטים‪ ,‬מעגל קרבס נמצא במיטוכונדריה‬ ‫והגליקוליזה בציטוזול‪ .‬הקשר בין הגליקוליזה למעגל קרבס הוא דקרבוקסילציה אוקסידטיבית של פירובט ( מועבר‬ ‫למיטוכונדריה ע"י אנטיפורטר) המתרחשת בתוך המטריקס‪:‬‬ ‫‪ pyruvat + CoA + NAD + ‬תהליך בלתי הפיך המזורז ע"י הקומפלכס פירובט‬ ‫‪→ acetylCoA + CO 2 + NADH‬‬ ‫דהידרוגנאז‪ .‬תגובה נטו של המעגל‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪ acetylCoA + 3NAD + FAD + GDP + Pi + 2 H 2 O ‬במעגל‬ ‫‪→ 2CO2 + 3NADH + FADH 2 + GTP + 2 H + + CoA‬‬ ‫קרבס מתרחשות ‪ 4‬תגובות חמצון‪-‬חיזור‪ .‬ריכוז אוקסלואצטט לא משתנה במהלך התג'‪ ,‬כמו כן אצטיל ‪ .CoA‬במהלך התג'‬ ‫רק אצטיל ‪ CoA‬מתחמצן ל‪ CO2-‬וכל שאר החומרים מתמחזרים‪ .‬שני אטומי הפחמן העוזבים את המעגל שונים מאלו‬

‫שנכנסו אלי‪ -‬נכנסו מקב' האצטיל ויצאו בתור ‪ CO2. 4‬זוגות אטומי מימן עוזבים את המעגל ב‪ 4-‬תג' חמצון‪ 2.‬מולקולות‬ ‫‪ +NAD‬מחוזרות בדקרבוקסילציות האוקסידטיביות של איזוציטרט ו‪ α-‬קטוגלוטרט‪ .‬מולקולת ‪ FAD‬מחוזרת בחמצון‬ ‫סוקצינאט ומולקולת ‪ +NAD‬אחת מחוזרת בחמצון מלאט‪ .‬חמצן‪ -‬מקבל אלקטרונים אולטימטיבי‪ .‬מעגל קרבס זהו תהליך‬ ‫אאירובי בלבד וזאת כיוון ש‪ +NAD-‬ו‪ FAD-‬יכולים להיווצר במיטוכונדריה רק דרך מעבר אלקטרונים לחמצן מולקולרי‪.‬‬ ‫שלב ‪ :1‬אוקסלואצטט (‪ 4‬פחמנים)‪ ,‬אצטיל ‪ CoA (2‬פחמנים) ומים מגיבים ליצירת ציטרט (‪ 6‬פחמנים) ו‪ .CoA-‬ציטרט‬ ‫סינתאז‪ :‬אוקסלו אצטט מגיב תחילה עם אצטיל ‪ CoA‬ליצירת ציטריל ‪ CoA‬מבנה ביניים תיאואסטרי בעל אנרגיה גבוהה‬ ‫ולכן הידרוליזה זו מושכת את התג' לכיוון סינתזת ציטרט והסרת ‪CoA‬היא רק לאחר שינוי קונפורמציה‪.‬זו בקרה‪ .‬זה שלב‬ ‫בעל ‪ G‬שלילי והוא לא הפיך‪.‬שלב ‪ :2‬ציטרט עובר איזומריזציה לאיזוציטרט‪ .‬האיזומריזציה מתרחשת על מנת לאפשר‬ ‫לציטרט לעבור דקרבוקסילציה אוקסידטיבית‪ .‬היא מתרחשת ע"י שלב דהידרציה ואחריו הידרציה‪ ,‬בעצם יש החלפה‬ ‫פנימית של ‪ +H‬ו‪ .-OH-‬שני שלבים אלו מזורזים ע"י אקוניטאז אנזים עם קבוצה פרוסטטית ברזל‪-‬גפרית‪ .‬מסביב הרבה‬ ‫ציסטאינים‪ .‬שלב ‪ :3‬איזוציטראט עובר חמצון עם ‪ +NAD‬לקבלת ‪-α‬קטוגלוטראט‪ ,‬ואח"כ משתחרר ‪ CO2‬ו‪ .2NADH-‬שלב‬ ‫חמצון חיזור ראשון‪ .‬אוקסלוסוקצינט הוא חומר ביניים בתג' זו‪ .‬האנזים המזרז ריאקציה זו הוא איזוציטרט‬ ‫דהידרוגנאז‪,‬שהוא גם אחת מנקודות הבקרה‪ .‬זהו השלב הקובע קצב במעגל וגם זה שלב בלתי הפיך‪ .‬שלב ‪-α :4‬‬ ‫קטוגלוטראט מגיב עם ‪ +NAD‬ו‪( CoA-‬קופקטורים) בתג' דקרבוקסילציה אוקסידאיבית שנייה לקבלת סוקציניל ‪CoA,‬‬ ‫‪ CO2‬ו‪ .2NADH-‬תג' זו מזורזת ע"י האנזים ‪-α‬קטוגלוטראט דהידרוגנאז (הומולוגי לפירובט דהידרוגנאז אותו מכניזם)‪.‬‬ ‫שלב בלתי הפיך עם ‪ G‬שלילי‪ .‬שלב ‪ :5‬סוקציניל ‪ CoA‬מגיב עם ‪ Pi‬ו‪ GDP-‬לקבלת סוקצינאט‪ GTP ,‬ו‪( CoA-‬תג' שוו"מ)‪.‬‬ ‫סוקציניל ‪ CoA‬הוא תרכובת תיואסטרית עתירת אנרגיה‪ .‬חיתוך הקשר האסטרי של תרכובת זו מצומד לפוספורילציה של‬ ‫‪ .GDP‬זהו השלב היחיד במעגל אשר מפיק באופן ישיר קשר פוספטי עתיר אנרגיה‪ .‬התגובה מזורזת ע"י סוקציניל ‪CoA‬‬ ‫סינתאז ‪ -‬הטרודימר ‪α2β2‬שלב ‪ 1‬בתג' החלפה של ‪ CoA‬ב‪ Pi-‬ויצירת מבנה ביניים בעל פוטנציאל אנרגיה גבוה סוקציניל‪-‬‬ ‫פוספט‪ ,‬שייר היסתדין מתת יחידה ‪ α‬מסיר את קב' הפוספוריל ויוצר סוקצינט ופוספוהיסתדין‪ ,‬שייר הפוספוהיסתדין‬ ‫מתנדנד לעבר ‪ GDP‬הקשור בתת יחידה ‪ β‬וקב' הפוספוריל מועברת ליצירת ‪ . GTP‬שלב ‪ :6‬אוקסלואצטט נוצר מחדש ע"י‬ ‫חמצון סוקצינאט‪ .‬סוקצינאט מותמר לאוקסלואצטט ב‪ 3-‬צעדים‪)1 :‬שלב חמצון בו סוקצינאט הופך לפומראט‪ FAD .‬מקבל‬ ‫‪ 2‬מימנים בשלב זה כיוון ששינוי האנרגיה החופשית אינו מספיק לחזר ‪ .+NAD‬מזורזת ע"י סוקצינאט דהידרוגנאז – אנזים‬ ‫השייך גם למעגל וגם לשרשרת מעבר אלקט'‪.‬חלבון ברזל‪-‬גפרית‪ ,‬מעוגן ישירות לממברנה פנימית במיטוכונדריה ומשתתף‬ ‫ישירות בשרשרצ העברת ‪ e, FAD‬קב' פרוסטטית לא עוזב את האנזים ‪ )2‬שלב הידרציה בו פומראט הופל ל‪-L -‬מלאט‪.‬‬ ‫האנזים הוא פומראז‪ -‬מזרז הידרןליזה של הקשר הכפול‪ )3 .‬שלב חמצון נוסף בו ‪-L‬מלאט ו‪ +NAD-‬מגיבים לקבלת‬ ‫אוקסלואצטט‪ NADH ,‬ו‪( +H -‬תג' שוו"מ) ריאקציה יחידה בעלת אנרגיה חופשית חיובית במעגל החמצון קורה עקב‬ ‫העלמות התוצרים‪ .‬תגובה זו מזורזת ע"י מלאט דהידרוגנאז‪ +NAD .‬הוא שוב פעם מקבל האלקטרונים‪ NADH .‬ו‪FADH2-‬‬ ‫עוברים לממברנה הפנימית של המיטוכונדריה ושם מתחמצנים ע"י ‪ .O2‬תוך כדי חמצון יש צימוד לזרחון‪ .‬התוצרים‬ ‫העיקריים של מעגל קרבס‪ 8 :‬אלקטרונים‪ .‬קרבוקסילציה של פירובט‪ :‬תג' המזורזת ע"י פירובט קרבוקסילאז‪ .‬פירובט עובר‬ ‫לאוקסלואצטט‪ ,‬משמעות‪ -‬חידוש מעגל קרבס‪ .‬פירובט דהידרוגנאז‪ :‬זהו קומפלכס המורכב מ‪ 3-‬סוגי אנזימים‪E1, E2, E3:‬‬ ‫ו‪ 5-‬קואנזימים ‪:‬תיאמין פירופוספט (‪ ,)TPP‬ליפואמיד ‪ FAD -CoA,‬ו‪ .+ NAD-‬קיימים ‪4‬שלבים בהמרת פירובט לאצטיל‬ ‫‪ )CoA: 1‬פירובט ו‪ TPP-‬מגיבים לקבלת ‪ hydroxyethyl-TPP‬ן‪ .CO2-‬תג' זו מזורזת ע"י ‪ .E1‬טבעת טיאזול של ‪( TPP‬ב‪)E1-‬‬ ‫הינה טבעת חומצית ולכן יוצרת קרבאניון אשר מצרף ברצון קב' קרבוניל של פירובט‪ .‬הוספה זו מלווה בדקרבוקסילציה של‬ ‫פירובט ומתקבל הידרוקסיאתיל‪ )TPP. 2-‬קב' ההידרוקסיל המחוברת ל‪ TPP-‬מחומצנת ליצירת קב' אצטיל ומועברת‬ ‫לליפואמיד‪ .‬המחמצן הוא קב' הסולפיד של ליפואמיד אשר מומרת לצורת סולפהידריל‪ .‬מזורזת ע"י ‪ E1‬ונוצר אצטיל‬ ‫ליפואמיד‪ )3 .‬קב' האצטיל מועברת ל‪ CoA-‬ליצירת אצטיל ‪ .CoA‬דהידרוליפויל טרנסאצטילאז (‪ )E2‬מזרז תג' זו‪ )4 .‬הצורה‬ ‫המחומצנת של ליפואמיד נוצרת מחדש ע"י דהידרוליפויל דהידרוגנאז (‪ E3). 2‬אלקטרונים מועברים ל‪( FAD -‬קב'‬ ‫פרוסטטית של האנזים) ואז ל‪ .+NAD-‬הקומפלכס פירובט דהידרוגנאז גדול מריבוזום‪ ,‬מסתו ~‪ .5000kDa‬מורכב מ‪3-‬‬ ‫אנזימים שהאינטגרציה שלהם מאפשרת קטליזת ריאקציה מורכבת‪ .‬קומפלכס זה הומולוגי ל‪-α -‬קטוגלוטראט דהידרוגנאז‪.‬‬ ‫בקרה קוולנטית פוספורילציה של ‪ E1‬בקומפכלכס ע"י קינאז ספציפי מפסיקה את פעילות הקומפלכס‪ ,‬הפעלה מחודשת‬ ‫מושגת ע"י פוספטאז ספציפי‪ .‬הגברת היחסים‪ NADH/NAD+, CoA/acetylCoA, ATP/ADP :‬מקדמת פוספורילציה וכך‬ ‫גם את הפסקת פעילות הקומפלכס‪ .‬פירובט ו ‪ ADP‬משפעלים את ההידרוגנאז ע"י עיכוב הקינאז‪ ,‬בעוד ש‪ +Ca2-‬עושה זאת‬ ‫ע"י שפעול הפוספטאז‪ .‬פירובאט דהידרוגנאז "מכובה" כאשר יש הרבה תוצרי ביניים והאנרגיה גבוהה‪ .‬אינסולין‪ -‬מאיץ את‬ ‫המרת פירובט לאצטיל ‪ CoA‬ע"י המרצת דפוספורילציה של הקומפלכס‪ .‬בקרה אלוסטרית של האנזים‪ :‬הקומפלכס‪-‬‬ ‫‪ATP‬מעכב ו ‪ AMP‬משפעל‪ -E2 .‬אצטיל ‪ CoA‬מעכב ו ‪ CoA‬משפעל‪ E3- NADH .‬מעכב ו‪ +NAD-‬משפעל‪ .‬בקרה של‬ ‫המעגל‪ :‬שלב בקרה חשוב בבקטריה‪ -‬סינתזת ציטרט מאוקסלואצטט ואצטיל ‪ CoA. ATP‬מעכב אלוסטרי של ציטרט‬ ‫סינתאז‪ .‬שלב בקרה נוסף‪ -‬איזוציטרט דהידרוגנאז הוא אנזים המשופעל אלוסטרית ע"י ‪( ADP‬מגדיל זיקה לסובסטרט)‪.‬‬ ‫קשירת איזוציטרט‪ +NAD+, Mg2 ,‬ו‪ ADP-‬קואופרטיביות באופן הדדי‪ .‬בניגוד ‪ NADH‬מעכב איזוציטרט דהידרוגנאז ע"י‬ ‫החלפת ‪ +NAD‬באופן ישיר‪ ATP .‬מעכב‪ +NAD .‬ו‪ FAD-‬זמינים רק כאשר האנרגיה נמוכה‪ .‬שלב בקרה שלישי‪-α -‬‬ ‫קטוגלוטראט דהידרוגנאז‪ ,‬סוקציניל ‪ CoA‬ו‪ NADH-‬מעכבים‪ -‬תוצרי התג' המזורזת ע"י האנזים‪ .‬כמו כן מעוכב ע"י רמת‬ ‫אנרגיה גבוהה‪ .‬כאשר רמת האנרגיה בתא גבוהה‪ ,‬קצב המעגל פוחת וכמו כן מעבר דוגמאות של ‪ 2‬פחמנים למעגל (הבאים‬ ‫מאצטיל ‪* .)CoA‬תג' נוספת שיכולה ליצור אוקסלואצטט מפירובט‪ -‬גלוקונאוגנזה! מחלת ברי ברי‪ :‬נגרמת מחוסר בתיאמין‪-‬‬ ‫ויטמין ‪ .B1‬הגוף לא יכול לסנתז ויטמינים‪ .‬מחלה זו גורמת לחוסר תפקוד של הקומפלכס‪ ,‬חוסר יכולת ליצור אנרגיה‪.‬‬ ‫העצבים נפגעים ממחלה זו‪ .‬ציטרט סינתאז‪ :‬דימר ‪ 2‬תת יחידות זהות כל אחת ‪ .49KD‬במהלך הקטליזה האנזים עובר‬ ‫שינויים קונפורמציוניים מהותיים‪ .‬תחילה נקשר אוקסלואצטט ואח"כ אצטיל ‪ .CoA‬הסיבה לסדר ההקשרות‪-‬‬ ‫אוקסלואצטט מגדיל התארגנות מבנית גדולה אשר מובילה להווצרות אתר קשירה לאצטיל ‪ CoA‬ומונע הידרוליזה של‬ ‫אצטיל ‪* .CoA‬אנזים אסימטרי אשר תוקף תרכובת סימטרית יכול להבחין בין ‪ 2‬קב' זהות של אותה התרכובת‪ .‬ארסנט‪:‬‬ ‫בעל התאמה סטרית לח' ליפוית במצב מחוזר‪ ,‬מחזר וגורם לאנאקטיבציה של הקומפלכס‪ .‬דומה למחלה ברי ברי‪ .‬שאלות‪:‬‬ ‫אכלת הרבה חומצות שומן ומעט פחמימות‪,‬איך תסביר קצב עליית חמצון ‪ CoA‬וירידת חמצון גלוקוז?חומצת שומן היא אבן‬ ‫בניין נוספת של אצטיל ‪ CoA‬אז הריכוז שלו עולה והוא נכנס למעגל קרבס‪.‬אך הוא לא יפעל בלי האוקסלואצטט שגם הוא‬ ‫נוצר כי האצטיל ממריץ אנזים שיוצר אוקסלו'‪ .‬ירידה בחמצון גלוקוז כי ציטראט מעכב אנזים פוספופרוקטוקינז‬ ‫בגליקוליזה והיא מואטת ויש פחות חמצון גלוקוז‪.‬‬ ‫פוספורילציה אוקסידטיבית‪:‬‬ ‫תהליך שבמהלכו מסונתזת רוב האנרגיה בתאים אאירובים (יש שיתוף ‪ ,)O2‬זהו מנגנון ליצירת רוב ‪ ATP‬במע' חיות‪ .‬בתאים‬ ‫אאוקריוטים‪ -‬מתרחשת במיטוכונדריה‪ .‬הממברנה החיצונית של המיטו' מכילה חלבונים המכילים פורינים‪ .‬הם בונים‬ ‫תעלות אניוניות‪ ,‬גדולות ולא סלקטיביות שמעניקות חדירות לממברנה החיצונית‪ .‬ממברנה זו אינה חדירה לחלבונים‪ .‬אחד‬ ‫התפקידים החשובים של המיטו' זה אפופטוזיס‪ -‬מוות מבוקר של תאים אאוקריוטים‪ .‬אחד מהחלבונים הקטנים (ציטוכרום‬ ‫‪ )C‬יוצא מהמיטו'‪ ,‬גורם מרכזי להמשך מנגנון מוות מבוקר של התא‪ .‬מתרחש בגלל פתיחה של חור גדול שחדיר לחלבונים‪.‬‬ ‫הממברנה הפנימית מקופלת מאוד על מנת להגדיל את שטח הפנים (הגברה כמותית של מע' פוספורילציה אוקסידטיבית)‪.‬‬ ‫מכילה גם את החלבונים ששיכים לשרשרת מעבר ‪ .-e‬המטריקס מכיל את מעגל קרבס‪ ,‬כל האנזימים ששיכים למעגל‬ ‫נמצאים במטריקס‪ .‬המטריקס מכיל גם ‪ DNA‬מיטוכונדריאלי שמקודד חלק מהחלבונים‪ .‬הממברנה הפנימית לא חדירה‬ ‫בקלות לחלבונים ואינה חדירה ליונים‪ .‬לכל דבר הצריך להכנס למטריקס יש נשאים ספציפיים‪ .‬בממברנה מיטוכונדריאלית‬ ‫הקטיון המספק אנרגיה למעבר חומרים הוא ‪ ,+H‬יש ניצול של גרדיאנט פרוטונים‪ .‬תפקיד המיטו' הוא לספק את השלב‬ ‫האחרון בהתמרת אנרגיה‪ .‬יש שרשרת העברת ‪ -e‬מהנשאים ‪ NADH, FADH2‬אל החמצן‪ .‬במעגל קרבס מקבלים ‪8NADH,‬‬ ‫‪ .2FADH2‬כמו כן מקבלים ‪ 6CO2‬ורק ‪( 2ATP‬בנוסף ל‪ 2ATP -‬שנוצרו בגליקוליזה)‪ .‬בשלב הבא נכנסים ה ‪ -e‬לשרשרת‪,‬‬ ‫האנרגיה שלהם מנוצלת והיא הולכת לסינתזה של ‪ ,32ATP‬מתוך ‪ 36‬מולקולות שניתן לקבל ממולקולת גלוקוז אחת‪ .‬רוב‬ ‫האנרגיה מתקבלת בשלב האחרון‪ .‬למולקולות שמוסרות ‪ -e‬יש פוטנציאל חיזור גבוה ולמולקולות המקבלות ‪ -e‬יש פוטנציאל‬ ‫חיזור נמוך‪ .‬שרשרת מעבר ‪ -e‬זוהי שרשרת ריאקציות חמצון חיזור בהשתתפות נשאים שונים‪ .‬מעבר ‪ -2e‬מ‪ NADH -‬לחמצן‬ ‫נותן אנרגיה של ‪ .Kcal/mol 52‬ע"י שבירת השרשרת למס' ריאקציות יש איבוד אנרגיה‪ .‬הדבר טוב לתא כי אם נשחרר כמות‬ ‫רבה של אנרגיה התא יישרף‪ .‬המטרה היא לשחרר אנרגיה במנות אותן ניתן לעבד ולנצל היטב‪ .‬בשרשרת יש כמה‬ ‫קומפלכסים שכל אחד בנוי מכמה תתי יחידות ומכמה קב' פרוסטטיות‪ :‬קומפלכס ‪ I: NADH‬דהידרוגנאז‪ -‬מקבל ‪ -e‬מ‪-‬‬ ‫‪ .NADH‬קומפלכס ‪ :II‬סוקצינאט‪ Q-‬רדוקטאז‪ -‬דרכו נכנס סוקצינאט לשרשרת‪ .‬קומפלכסים ‪ I‬ו‪ II-‬מעבירים אלקטרונים‬ ‫ליוביקיונון (‪-Q‬נשא)‪ .‬ניתן להתחיל את השרשרת מ‪ 2-‬כיוונים ‪ NADH‬וסוקצינאט‪ Q .‬מעביר לקומפלכס ‪III: Q-Cyt C‬‬ ‫אוקסידורדוקטאז‪ .‬קומפלכס ‪ III‬מעביר ל‪ ,Cyt C-‬נשא קטן‪ ,‬חלבון מסיס‪ .‬הוא הקישור בין קומפלכס ‪ III‬ל‪ .IV-‬קומפלכס‬ ‫‪ :IV‬ציטוכרום ‪ C‬אוקסידאז והוא מעביר לחמצן‪ .‬קומפלכסים ‪ 1,3,4‬מעבירים פרוטונים אל מחוץ למטריקס ויוצרים‬ ‫גרדיאנט פרוטונים על הממברנה הפנימית (קומפלכס ‪ 2‬לא מעביר פרוטונים)‪ .‬לנשאים חלק כרומופורי‪ -‬בעלי בליעה‪ .‬בליעתם‬ ‫משתנה בהתאם למצב חמצון‪-‬חיזור שלהם‪ .‬ככל שחומר מחוזר יותר בליעתו עולה‪ .‬נשא שקרוב יותר לסובסטרט יהיה‬ ‫מחוזר יותר‪ .‬כתוצאה ממעבר ה ‪ -e‬ויצירת גרדיאנט פרוטונים יש שפעול של קומפלכס ‪ V: ATP‬סינתאז המייצר ‪ .ATP‬נוצר‬ ‫מפל אלקטרוכימי של פרוטונים על הממברנה‪ .‬קומפלכס ‪ :I‬בצורת ‪ ,L‬זרוע אנכית שנמצאת במטריקס וזרוע הידרופובית‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ . NADH  Q  5H matrix‬בתחילה ‪ NADH‬נקשר‬ ‫‪  NAD   QH 2  4 H cytosol‬‬ ‫הנמצאת בתוך הממברנה‪ .‬הריאקציה המזורזת‪:‬‬ ‫לאתר קשירה שנמצא על הזרוע במטריקס ומעביר ‪ -e‬ל ‪( FMN‬קב' פרוסטטית של הקומפלכס) והופך לצורתו המחוזרת‬ ‫‪ -FMNH2. e‬אלו מועברים ל‪ 3 -‬מרכזים של ‪( 4Fe-4S‬חלבוני גפרית ברזל שהם הקב' הפרוסטטית השנייה של הקומפלכס)‪.‬‬ ‫יוני הברזל בחלבונים יכולים להיות במצב מחוזר ‪ Fe+2‬או במצב מחומצן ‪ .Fe+3‬קב' ברזל‪-‬גפרית עוברות ריאקצית חמצון‬ ‫חיזור ללא שחרור פרוטונים‪ -e .‬מקב' ברזל גפרית מועברים ל‪ .CoA-Q -‬מעבר ה ‪ -e‬מ‪ NADH-‬ל‪ Q-‬בקומפלכס ‪ I‬גורם‬ ‫לשאיבה של ‪ +4H‬אל מחוץ למטריקס‪ .‬חיזור ‪ Q‬ל‪ QH2-‬נוצר כתוצאה של יציאת ‪ 2‬פרוטונים מהמטריקס‪ .‬זוג ה ‪ -e‬שקשור ל‪-‬‬ ‫‪ QH2‬מועבר ל‪ 4Fe-4S-‬והפרוטונים משוחררים לצד הציטוזולי‪ .‬משם עוברים ה ‪ -e‬ל‪ Q-‬נייד בתוך הממברנה ההידרופובית‪,‬‬ ‫שנוצר עקב יציאה של ‪ -2e‬מהמטריקס לציטוזול‪ .‬קומפלכס ‪ :II‬חלבון ממברנלי אינטגרלי שנמצא בממברנה הפנימית של‬ ‫המיטו'‪ FADH2 .‬לא עוזב את הקומפלכס אלא ה ‪ -e‬מועברים למרכז ‪ Fe-S‬ואז ל‪ Q-‬ומשם נכנסים לשרשרת‪ .‬בניגוד‬ ‫לקומפלכס ‪ I‬לא גורמים להעברת פרוטונים‪ .‬משאבת הפרוטונים השנייה בשרשרת היא קומפלכס ‪ :III‬ציטוכרום הוא חלבון‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫שמעביר ‪ -e‬ומכיל קב' פרוסטטית ‪ . QH 2  2CytCox  2 H matrix   Q  CytCred  4 H cytosol .Heme‬הקומפלכס הוא דימר‬ ‫המכיל ‪ 11‬תת יחידות‪ .‬מכיל בסה"כ ‪ 3‬קב' ‪ Heme‬שנמצאות בשתי תת יחידות‪ CytbH, CytbL, Cytc1. bL :‬עבור אפיניות‬ ‫נמוכה ו‪ bH-‬עבור אפיניות גבוהה והם נמצאים ב‪ .Cytb-‬הסוג ה‪ c 3-‬נמצא ב‪ .Cytc1-‬בנוסף לקב' ה‪ Heme-‬האנזים מכיל קב'‬ ‫ברזל‪-‬גפרית עם מרכזי ‪ .2Fe-2S‬מרכז זה נקרא ‪ .Rieske center‬הקומפלכס מכיל ‪ 2‬אתרי קישור ייחודים עבור ‪ Q‬שנקראים‬ ‫‪ Qo, Qi. Qi‬נמצא קרוב יותר לצד הפנימי של המטריקס‪ .‬מעגל ה‪ :Q-‬המכניזם של מעבר ה ‪ -e‬מ‪ Q-‬ל‪ .CytC-‬המעגל מתחיל‬ ‫כאשר ‪ QH2‬נקשר לאתר ‪ Qo. QH2‬מעביר בכל פעם ‪ .-1e‬הוא עובר תחילה למרכז ‪ rieske‬ואז ל‪ Cytc1-‬ובסופו של דבר למול'‬ ‫‪ Cytc‬מחומצנת והופך אותו לצורתו המחוזרת‪ Cytc .‬המחוזר חופשי לעזוב את האנזים בצורה זו‪ .‬האלקטרון השני מועבר‬ ‫תחילה ל‪ CytbL-‬ואז ל‪ CytbH-‬ובסופו של דבר ל‪ Q-‬הקשור באתר ‪ .Qi‬עקב קבלת ה ‪ -e‬ה‪ Q-‬מחוזר ל ‪ .-∙Q‬כאשר ‪ QH2‬באתר‬ ‫‪ Qo‬מחומצן ל‪ Q-‬הפרוטונים שלו משתחררים לצד הציטוזולי של הממברנה‪ .‬מול' ה ‪ Q‬שבאתר ‪ Qo‬חופשיה לעזוב את האתר‪.‬‬ ‫בשלב זה ‪ -∙Q‬נמצא באתר ‪ .Qi‬מול' שניה של ‪ QH2‬נקשרת לאתר ‪ Qo‬ומגיבה באותה הדרך כמו הראשונה‪ .‬אחד מה ‪ -e‬מועבר‬ ‫‬‫למרכז ‪ rieske‬ואז ל‪ Cytc1-‬ומועבר משם לחיזור מול' שניה של ‪ .Cytc‬האלקטרון השני עובר ל‪ CytbL-‬ואז ל‪ ,CytbH-‬ל ‪∙Q‬‬

‫‪+‬‬ ‫שקשור באתר ‪ .Qi‬בעת הוספת האלקטרון השני רדיקל הקיונון לוקח ‪ +2H‬מהצד של המטריקס ויוצר ‪ .QH2‬הורדה של ‪2H‬‬ ‫אלו תורמת ליצירת גרדיאנט הפרוטונים‪ .‬בסוף מעגל ה‪ Q 2-‬מול' ‪ QH2‬מחומצנות ליצירת ‪ 2Q‬ומול' אחת של ‪ Q‬מחוזרת ל‪-‬‬ ‫‪ QH2, 2‬מול' ‪ Cytc‬מחוזרות‪ +4H ,‬משוחררים לצד הציטופלסמטי ו ‪ +2H‬מועברים מהמטריקס ל ‪ .-∙Q‬השלב הסופי של‬ ‫השרשרת הוא חמצון של ‪ Cytc‬מחוזר שנוצר בקומפלכס ‪ ,III‬שלב זה מצומד לחיזור של ‪ O2‬ל‪ .2H2O-‬ריאקציה זו מזורזת‬ ‫ע"י קומפלכס ‪ :IV‬מכיל ‪ 2‬קב' ‪ Heme (a‬ו‪ )a3-‬ו‪ 3-‬יוני נחושת‪ .‬המרכז בעל ‪ 2‬יוני נחושת נקרא ‪ CuA/CuA‬והוא מקבל ה ‪ -e‬מ‪-‬‬ ‫‪ Cytc‬המחוזר‪ 2 .‬מול' ‪ Heme A‬נקראות ‪ Heme a‬ו‪ Heme a3-‬והן בעלות תכונות שונות כיוון שהן ממוקמות באופן שונה‬ ‫בקומפלכס‪ .‬התפקיד של ‪ Heme a‬הוא להעביר ‪ -e‬מ‪ CuA/CuA-‬בעוד שהתפקיד של ‪ Hemea3‬זה להעביר ‪ -e‬ל‪( CuB-‬המרכז‬ ‫בעל יון הנחושת הנוסף)‪ Hemea3 .‬ו‪ CuB-‬יוצרים ביחד את המרכז הפעיל שבו ‪ O2‬מחוזר ל ‪ .H2O‬הריאקציה הכללית‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‬‫שמקוטלזת ע"י קומפלכס ‪ IV‬היא‪ . 4CytCred  8 H matrix  O2   4CytCox  2 H 2O  4 H cytosol :‬חמצן מולקולרי הוא מקבל ‪e‬‬ ‫טרמינלי אידיאלי כיוון שהוא בעל אפיניות גבוהה ל ‪ -e‬ולכן יוצר כוח מניע תרמודינמי גדול‪ .‬אם מתחילים מסוקצינאט אז‬ ‫מדלגים על פעילות קומפלכס ‪ 1‬ויש יציאה של פחות מימנים‪ ,‬כלומר פחות ייצור ‪ .ATP‬אנרגיית ‪ -e‬מנוצלת לטרנספורט‬ ‫אקטיבי דרך הממברנה‪ ,‬פרוטונים עוברים מצדו הפנימי של המטריקס החוצה ונוצר פוטנציאל מעבר פרוטונים‪ .‬המפל‬ ‫מורכב מ‪ 2-‬חלקים‪ :‬ריכוזי וחשמלי‪ 2 ,‬החלקים שונים מבחינה אנרגטית והם "לוחצים" על הפרוטון לחזור אל תוך‬ ‫המטריקס‪ .‬הקומפלכס ‪ ATP‬סינתאז מנצל את מפל הפרוטונים ליצירת ‪ ATP. ATP‬סינתאז מורכב מ‪ 2-‬תת יחידות‪.Fo, F1 -‬‬ ‫‬‫כאשר מפרידים ביניהן ניתן לראות שאין סינתזת ‪ ATP‬ושרשרת הנשימה פועלת יותר מהר‪ .‬כלומר‪ ,‬אין צימוד בין מעבר ‪e‬‬ ‫לסינתזת ‪ .ATP‬פקטור ‪ F1‬אחראי על סינתזת ‪ .ATP‬בנוסף קיימים מעכבים כגון אוליגומיצין שמעכב את שלב‬ ‫הפוספורילציה‪ .‬קצב מעבר ‪ -e‬רגיש לאוליגומיצין (הוא משפיע על ‪ Fo‬ולא על ‪ .F1‬המנגנון יכול לעבוד רק במקרים בהם חדירת‬ ‫פרוטונים איננה פסיבית‪-‬ספונטנית‪ ,‬במקרה זה גרדיאנט הפרוטונים לא יחזיק מעמד‪ .‬אם הממברנה חדירה ליונים אחרים‪,‬‬ ‫הם יכולים לפזר את הפוטנציאל החשמלי על הממברנה ולכן שלמותה הכרחית לפעילות העברת ה ‪-e‬וצימודם ליצירת ‪.ATP‬‬ ‫‬‫מפר צימוד‪ :‬כל חומר שיכול להשפיע על חדירות הממברנה ליונים‪ DNP-2,4 .‬בנוכחות נשאי ‪ :-e‬מפר צימוד בין מעבר ‪e‬‬ ‫לסינתזת ‪ .ATP‬יש מעבר ‪ -e‬מזורז אך אין סינתזת ‪ ATP‬אלא הידרוליזת ‪ .ATP‬הוא אינו מעכב את האנזים ‪ ATP‬סינתאז‬ ‫כיוון שהוא מפרק ‪ .ATP‬החומר מספיק הידרופובי לחדור את הממברנה ומצד שני הוא חומצה חלשה בעלת ‪ pKa‬קרוב‬ ‫לנייטרלי ויכול להיות טעון‪ .‬הוא לוקח פרוטון בצד אחד של הממברנה עובר אותה ובפנים משחרר את הפרוטון‪ -‬כך הוא‬ ‫מפזר מפל אלקטרוכימי על הממברנה‪ :FCCP .‬גם חומצה חלשה הידרופובית עם מסיסות גבוהה בתוך הממברנה‪ .‬מבחינה‬ ‫תרמודינמית נוצר מפל פרוטונים על הממברנה‪ .‬את האנרגיה החופשית שנוצרת מהמפל נוכל לחשב לפי‪:‬‬ ‫‪ . G  2.3RT ( pH in  pH out )  ZF  , ADP  Pi  [ H ]out    ATP  H 2O  [ H ]in‬מבנה ותפקוד קומפלכס ‪ V- ATP‬סינתאז‪:‬‬ ‫קומפלכס גדול שנמצא בממברנה הפנימית‪ .‬ניתן לזהות ‪ 2‬חלקים עיקריים‪ -‬חלק בולט ‪ F1‬ולחק ממברנלי ‪ Fo (o‬מגיע‬ ‫מאוליגומיצין‪ ,‬זהו מקום פעילות של המעכב הספציפי של המשאבה אוליגומיצין‪ .‬הוא פועל על ‪ Fo‬אבל מעכב פעילות‬ ‫הקומפלכס השלם)‪ .‬ראש הקומפלכס ‪ F1‬פונה למטריקס‪ .‬ניתן להפריד בין ‪ 2‬החלקים ע"י ריכוז מלח גבוה‪ .‬משאבת‬ ‫הפרוטונים המעבירה דרך הממברנה פרוטונים בלבד היא מסוג ‪ F‬ובעלת פעילות ‪ :ATPase. F1‬הקומפלכס מורכב מ‪ 9-‬תת‬ ‫יחידות ‪ .3α3βγδε‬המשקל המולקולרי של ‪ α‬ו‪ β-‬הוא ‪ Kd, γ 50-53‬עד כ‪ Kd 30-‬ושל ‪ δ‬ו‪ :ε 15-20 Kd. F0-‬חלק ממברנלי‪,‬‬ ‫מורכב מ‪ 3-‬סוגי תת יחידות ‪ .a2b(10-14)c‬משקל ‪ a‬הוא ‪ Kd, b 30‬הוא ‪ Kd 17‬ו‪ c-‬הוא ‪ .Kd 8‬יש תת יחידה אחת ‪ a, 2‬תת‬ ‫יחידות ‪ b‬ו בין ‪ 10-14‬תת יחידות ‪ -c‬כל אחת היא ‪ 2‬סלילי ‪ α‬החוצים את הממברנה‪ .‬מניסויי פירוק והרכבה שלתת היחידות‬ ‫וקריסטלוגרפיה גילו כי המבנה מאוד סימטרי והוא בעל פעילות פונקציונלית‪ .‬קוטר הראש ‪ -12nm‬מבנה מרחבי גדול‪.‬‬ ‫הראש מורכב מ‪ 3α+3β -‬ומעוגן לממברנה ע"י ‪ 2‬תתי היחידות ‪ ,b‬קיים חיבור מכני ליחידה ‪ δ‬בין היחידות וישנו חיבור‬ ‫פונקציונלי של תת יחידה ‪ δ‬לתת יחידה ‪ .c‬אתר פעיל‪ :‬אתר הקישור מורכב מ‪ 2-‬תתי יחידות ‪ .αβ‬פעילות הקומפלכס‬ ‫מבוססת על רוטציה‪ -‬תנועה סיבובית של חלק ממברנלי בעל צורת רוטור‪ .‬החיבור בין הרוטור‪-‬תת יחידה ‪ c‬ל‪ γ-‬ודרכו ל ‪αβ‬‬ ‫גורם לסיבוב של הקומפלכס‪ .‬סינתזת ‪ ATP‬באתר הפעיל של ‪ F1‬מתרחשת באופן ספונטני‪ADP  Pi    ATP  H 2O .‬‬ ‫לריאקציה זו ‪ ΔG‬חיובי אך אם נסלק את המים במהלך הריאקציה התגובה תלך לכיוון סינתזת ‪ ATP‬ונקבל ‪ ΔG‬שלילי‪,‬‬ ‫יהיה קרוב ל‪ 0-‬כלומר ריאקציה בשו"מ‪ .‬אם באתר הפעיל ‪ ADP‬ו‪ Pi-‬קשורים ואין נוכחות של מים אז יווצר ‪ .ATP‬כאשר‬ ‫נבדקה הזיקה של נוקליאוטידים לקומפלכס ‪ F1‬שמכיל ‪ 3‬אתרי קישור ‪ αβ‬נתגלה כי לכל אתר היכולת להמצא באחת מ‪3-‬‬ ‫הזיקות הבאות‪ :‬אתר ‪ )T( 1‬בעל אפיניות מאוד גבוהה ל‪ ATP-‬ובמהלך ניקוי של קומפלכס ‪ F1‬מאוד קשה להפטר מ‪ATP-‬‬ ‫באתר זה ולקבל חלבון נקי‪ .‬אתר ‪ )L( 2‬בעל זיקה בינונית ואתר ‪ )O( 3‬בעל זיקה חלשה‪ ,‬על בסיס עובדות אלה הוצע ‪Binding‬‬ ‫‪ :Change Mechanisem‬באתר ‪ T‬מתרחשת ריאקציה ספונטנית של יצירת ‪ ,ATP‬אך הוא קשור חזק ולא יכול לצאת‪.‬‬ ‫שחרור ‪ ATP‬מ‪ T-‬זה שלב הדורש אנרגיה‪ .‬סיבוב תת יחידה ‪ γ‬גורם לפתיחת האתר הפעיל ושחרור של ‪ ATP‬מ‪ T-‬והפיכתו ל‪-‬‬ ‫‪ .O‬סיבוב זה גורם לשינוי קונפורמציה המתרחש בכל תת היחידות‪ ,‬ותת יחידה ‪ L‬שהחזיקה ‪ ADP‬ו‪ Pi-‬בצורה חלשה נסגרת‬ ‫והופכת ל‪ .T-‬תת יחידה ‪ O‬הופכת ל‪ L-‬ויכולה לקשור ‪ ADP‬ו‪ Pi-‬ו‪ T-‬הקושרת ‪ ATP‬הופכת ל‪ O-‬ומשחררת אותו‪ .‬כלומר תת‬ ‫יחידה ‪ L‬קושרת ‪ ADP‬ו‪ ,Pi-‬ב‪ T-‬מתרחשת סינתזת ‪ ATP‬באופן ספונטני וב‪ O-‬משתחרר ‪ .ATP‬השינוי בקונפורמציות הוא‬ ‫נגד כיוון השעון‪ .‬כל זה כרוך בסיבוב של ‪ 1200‬של תת יחידה ‪ γ‬עם כיוון השעון‪ ,‬כיוון שהקומפלכס הוא הקסמר טריגונלי‪.‬‬ ‫*אם השינוי בקונפורמציות ‪ T,L,O‬מתרחש עם כיוון השעון מדובר בהידרוליזת ‪ .ATP‬המנוע עובד בעזרת האנרגיה‬ ‫המשתחררת מפירוק ‪ .ATP‬כיצד פרוטונים העוברים דרך ‪ Fo‬גורמים לסיבוב של תתי יחידה ‪ ?γ‬בתת יחידה ‪ c‬כל שרשרת‬ ‫פוליפפטידית יוצרת זוג של סליל ‪ α‬שחוצה את הממברנה‪ .‬שייר של ‪ Asp‬נמצא במרכז הסליל השני‪ .‬כאשר ‪ Asp‬קשורה‬ ‫לחלק ההידרופובי של הממברנה השייר חייב להיות לא טעון‪ .‬תת יחידה ‪ a‬בנוייה מ‪ 2-‬חצאי תעלות פרוטונים שלא חוצות‬ ‫את הממברנה‪ .‬פרוטונים יכולים לעבור דרך תעלות אלו אך לא לחלוטין דרך הממברנה‪ .‬תת יחידה ‪ a‬נמצאת סמוך לטבעת ‪c‬‬ ‫כאשר כל חצי תעלה מגיבה עם תת יחידה ‪ c‬אחת‪ .‬בתעלה הסביבה הידרופילית ולכן שני שיירי ה ‪ Asp‬ב‪ 2-‬תת יחידות ‪c‬‬ ‫הקשורות לתעלה‪ ,‬ויתרו על הפרוטונים שלהם וה ‪ Asp‬נמצאות במצבן הטעון‪ .‬טבעת ה‪ c-‬לא יכולה להסתובב לשום כיוון‬ ‫משום שזה יגרום לשייר טעון של ‪ Asp‬להכנס לסביבה הידרופובית‪ .‬פרוטון יכול לנוע דרך חצי תעלה ולגרום לכך שה‪Asp -‬‬ ‫הטעונה תהפוך ללא טעונה‪ .‬סביר להניח שהפרוטון ינוע בתעלה הקשורה לצד הציטוזולי של הממברנה בגלל שריכוז‬ ‫הפרוטונים שם גבוה פי ‪ 25‬מאשר בצד של המטריקס‪ .‬דבר זה קורה בשל השרשרת שיוצרת את הגרדיאנט‪ .‬כניסה של‬ ‫פרוטונים לתוך חצי התעלה בצד הציטוזולי נגרמת גם עקב הפוטנציאל על הממברנה שהוא ‪ 0.14v +‬ומגדיל את ריכוז‬ ‫הפרוטונים קרוב לפתח של חצי התעלה הציטוזולית‪ .‬אם שייר ה ‪ Asp‬עבר פרוטונציה לצורתו הלא טעונה‪ ,‬טבעת ה‪ c -‬יכולה‬ ‫להסתובב אך ורק בכיוון השעון‪ .‬סיבוב כזה מעביר את השייר של החומצה ליצירת מגע עם הממברנה ומזיז את השייר‬ ‫הטעון שנמצא בחצי התעלה של המטריקס‪ .‬הפרוטון יכול לעבור דיסוציאציה מה ‪ Asp‬ולנוע דרך חצי התעלה אל המטריקס‬ ‫שעני בפרוטונים ולשחזר את המצב ההתחלתי‪ .‬טבעת ה‪ c-‬קשורה חזק לתת היחידות ‪ γ, ε‬ולכן כאשר היא נעה גם תת‬ ‫היחידות הללו נעות בסיבוב בתוך ההקסמר (‪ )α3β3‬ביחידה ‪ .F1‬סיבוב תת יחידה ‪ γ‬גורם לסינתזת ‪ ATP‬דרך המכניזם שעליו‬ ‫דובר‪ .‬מס' תת יחידות ‪ c‬מאוד משמעותי משום שהוא קובע את מס' הפרוטונים שחייבים לעבור בכדי לגרום ליצירת מול'‬ ‫‪ .ATP‬כל סיבוב של ‪ 360o‬של תת יחידה ‪ γ‬גורם לסינתזה ושחרור של ‪ .3ATP‬לכן אם יש ‪ 10‬תת יחידות ‪ ,c‬כל ‪ ATP‬נוצר ע"י‬ ‫העברה של ‪ 3.33‬פרוטונים (עבור כל ‪ ATP‬עוברים ‪ 3‬פרוטונים)‪ .‬כמה ‪ ATP‬מקבלים ממעבר זוג ‪ -e‬דרך השרשרת? כמות‬ ‫האנרגיה של פעילות כל קומפלכס המעביר פרוטונים מספיקה לסינתזת ‪ ATP‬אחד‪ .‬המדד לפעילות הוא יחס של ‪ Pi‬אחד‬ ‫לחמצן אחד‪ .‬סה"כ אם מתחילים מקומפלכס ‪ I‬יחס ‪ P/O‬הוא ‪ 3‬ונוצרות ‪ 3‬מולקולות ‪ .ATP‬בקומפלכס ‪ .II P/O=2‬ניתן‬ ‫להוסיף חומר התורם ‪ -e‬וכך לגרום לסינתזת ‪ -ATP‬עלייה ב‪ ,pH-‬עקב פירוק ‪ -ATP‬ירידה ב‪ pH. ADP-ATP-‬טרנסלוקאז‪:‬‬ ‫כ‪ 14%-‬מכלל החלבונים בממברנה הפנימית‪ .‬טרנספורטר של ‪ ATP‬מהמטריקס אל הציטוזול ושל ‪ ADP‬מהציטוזול‬ ‫למטריקס‪ .‬המעבר מצומד‪ ,‬לא יתבצע טרנספורט של ‪ ATP‬אם ‪ ADP‬לא ייקשר ולהיפך‪ ADP .‬נקשר בצד הציטוזולי עקב‬ ‫מפלי הריכוזים שלו‪ .‬הנשא משנה קונפורמציה ומשחרר ‪ ADP‬בתוך המטריקס‪ ATP .‬נקשר ושוב יש שינוי קונפורמציה ו‪-‬‬ ‫‪ ATP‬משוחרר לציטוזול‪ .‬חילוף זה יקר מבחינה אנרגטית‪ ,‬בערך רבע מהאנרגיה שנוצרת ממעבר ‪ -e‬ע"י השרשרת נצרכת‬ ‫‬‫בכדי ליצור מחדש את פוטנציאל הממברנה שנפגע עקב תהליך החילוף‪ .‬קצב הפוספורילציה האוקסידטיבית‪ :‬מעבר ‪e‬‬ ‫מצומד לפוספורילציה‪ -e .‬בדר"כ לא עוברים דרך השרשרת ל‪ O2 -‬אלא אם כן ‪ ADP‬עובר סימולטנית פוספורילציה ל‪.ATP -‬‬ ‫פוספורילציה אוקסידטיבית דורשת מלאי של ‪( NADH‬או מקור אחר של ‪ -e‬בעל פוטנציאל גבוה)‪ O2, ADP ,‬ו‪ .Pi-‬הפקטור‬ ‫החשוב ביותר בקביעת הקצב הוא רמת ה‪ .ADP -‬הבקרה הנעשית ע"י רמת ה ‪ ADP‬נקראת בקרה נשימתית‪ .‬רמת ה‪ADP -‬‬ ‫משפיעה גם על קצב מעגל קרבס בגלל הצורך ב‪ +NAD-‬וב‪ .FAD-‬רמת ‪ ADP‬גדלה כאשר ‪ ATP‬נצרך ולכן פוספורילציה‬ ‫‬‫אוקסידטיבית מצומדת לניצול ‪ .ATP‬מעכבים‪ :‬ניתן לעכב את התהליך בכל השלבים‪ .‬רוטנון ואמיצל חוסמים מעבר ‪e‬‬ ‫בקומפלכס ‪ I‬ולכן מונעים את ניצול ‪ NADH‬כסובסטרט‪ .‬מעבר ‪ -e‬שנוצר מחמצון סוקצינאט לא נפגע‪ .‬אנטימיצין ‪ A‬מפריע‬ ‫למעבר ה ‪ -e‬מ‪ CytbH-‬בקומפלכס ‪ .III‬מעבר ה ‪ -e‬בקומפלכס ‪ IV‬ניתן לעיכוב ע"י ציאניד (‪ ,)-CN‬אזיד (‪ )N-3‬ופחמן חד חמצני‬ ‫(‪ .)CO‬ציאניד ואזיד מגיבים עם צורת ‪ Fe+3‬של ‪ Hemea3‬בעוד ש‪ CO-‬מעכב את צורת ‪ .Fe+2‬עיכוב השרשרת מעכב את‬ ‫סינתזת ‪ ATP‬כיוון שלא נוצר כוח מניע של פרוטונים‪ ATP .‬סינתאז גם כן ניתן לעיכוב‪ .‬אוליגומיצין ו‪ DCCD-‬מונעים‬ ‫זרימת פרוטונים דרך ‪ ATP‬סינתאז‪ .‬כתוצאה מהעיכוב של ‪ ATP‬סינתאז השרשרת מפסיקה לפעול (התהליכים מצומדים)‪.‬‬ ‫בנוכחות מפר צימוד (כגון ‪ ,)DNP‬מעבר ‪ -e‬מ‪ NADH-‬ל‪ O2-‬ממשיך כרגיל ללא הפרעה‪ ,‬אך לא נוצר ‪ ATP‬ע"י ‪ ATP‬סינתאז‬ ‫מיטוכונדריאלי כיוון שהכוח המניע של הפרוטונים בממברנה הפנימית של המיטו' התפזר‪ .‬מפר צימוד גורם לעלייה בצריכת‬ ‫החמצן וחמצון ‪ NADH‬ולכן כמות גדולה של דלק מטאבולי נצרכת‪ ,‬לא נשמרת אנרגיה בצורת ‪ ATP‬אלא היא משתחררת‬ ‫כחום‪ .‬בקרת מפר צימוד היא דרך ביולוגית יעילה ליצירת חום‪ ADP-ATP .‬טרנסלוקאז מעוכב ע"י ריכוז נמוך מאוד של‬ ‫אטראקטילוזיד ו‪ .bongkrekic acid-‬פוספורילציה אוקסידטיבית נעצרת זמן קצר לאחר הוספה של אחד משני המעכבים‪,‬‬ ‫מה שמראה כי ‪ ADP-ATP‬טרנסלוקאז חיוני לתהליך‪* .‬אם יש גלוקוז‪ ,‬הקסוקינאז ו ‪ Mg+2‬מתרחשת התג'‪:‬‬ ‫‪ , G + ATP  → G − 6 − P + ADP‬יש עודף של ‪ ADP‬שמגיע לקומפלכס ‪ 5‬שם יהפוך ל‪ .ATP -‬כל ה‪ ATP-‬שיווצר יפורק שוב‬ ‫וכך נבטיח המשכיות של השרשרת ע"י המשכיות הצימוד‪.‬שאלות‪ :‬מה יהיה מצב החמצון‪-‬חיזור של ‪ CoQ‬במיטוכונדריה‬ ‫בנוכחות‪ :‬א)סוקסינאט‪-‬מקור לאלקט'‪,‬מביא ‪ FADH2‬לכן יהיה ‪ CoQ‬יהיה מחוזר לחלוטין‪.‬ב)‪-DNP‬מפר צימוד‪,‬שרשרת‬ ‫אלקט' תמשיך לעבור ו ‪ CoQ‬כל הזמן יקבל אלקט' מקומפלקס ‪ 2‬ולא יעביר הלאה כי קומפלקס ‪ 3‬תקוע‪,‬לכן ‪ CoQ‬יהיה‬ ‫מחוזר לחלוטין‪.‬ג)אנטימיצין ‪-A‬תוקע‪,‬לא נותן לעבור לקומפלקס ‪,4‬קומפלקס ‪ 2‬מגיע ל ‪ 3‬ושם נתקע‪ .‬לכן ‪ CoQ‬יהיה מחוזר‬ ‫לחלוטין‪.‬ד)חמצן בעודף‪-‬לא יגיע לשלב הזה בכלל ‪.‬‬ ‫פירוק וסינתזה של חומצות שומן‪:‬‬ ‫שומנים נכנסים למטאבוליזם בצורת פוספוליפידים או שומנים אחרים‪ .‬שומנים זהו מקור מאוד עשיר ויעיל של אנרגיה והם‬ ‫המרכיב המשמעותי ביותר במזון‪ .‬בגוף האדם‪ ,‬שומנים נשמרים בעיקר כטרי אציל גליצרול‪-‬טריגליצרידים‪ :‬גליצרול מחובר‬ ‫ל‪ 3-‬ח' שומן‪ .‬תפקידי ח' שומן‪* :‬אבני בניין של ליפידים ופוספוליפידים‪* .‬מודיפיקציה של חלבונים‪ -‬ח' שומן מחוברת‬ ‫קוולנטית לחלבון ומעניקה לו תכונה של עיגון בממברנה‪* .‬מקור אנרגיה מאוד משמעותי‪ .‬בח' שומן הפחמן נמצא ברמת‬ ‫חיזור מאוד גבוהה‪ .‬אלו הם שומנים‪ -‬דוחים מים והדבר מעניק להם יתרון מבחינת לחץ אוסמוטי‪ .‬הם אינם קושרים מים‬ ‫ואין צורך בהידרטציה‪ .‬טריגליצרידים שוקלים פחות מגליקוגן עם אותה כמות אנרגיה‪ .‬כמות האנרגיה הנאגרת בשומנים‬ ‫היא הגבוהה ביותר בגוף האדם‪* .‬אבני בניין לסינתזת הורמונים ולמסנג'רים שניוניים בתא‪ .‬המוח יכול לנצל רק גלוקוז‬ ‫(ובמקרים מיוחדים בגופי קטון) אך לא בח' שומן כמקור אנרגיה‪.‬בניצול של חומצות שומן כמולקולות דלק ישנם שלושה‬ ‫שלבים‪ :‬טריגליצרידים מפורקים בשלב ראשון ע"י ליפאזות‪ ,‬בתהליך הנקרא ליפוליזה‪ .‬הליפאזות משופעלות ע"י הורמונים‬ ‫כאפינפרין‪ ,‬נורפינפרין‪ ,‬גלוקגון ואדרנוקורטיקוטרופיק‪ .‬בתאי שומן‪ ,‬הורמונים אלו משפעלים רצפטורים ‪ 7‬ממברנליים אשר‬ ‫משפעלים אדנילט ציקלאז‪ .‬רמה מוגברת של ציקליק ‪ )AMP (cAMP‬ממריצה את פרוטיאן קינאז ‪ ,A‬אשר משפעל את‬ ‫הליפאזות ע"י זרחונן‪ .‬הורמונים אלו מגבירים ליפוליזה‪ .‬בניגוד לכך‪ ,‬אינסולין מעכב ליפוליזה‪ .‬ליפאז‪ -‬חותך ח' שומן‬ ‫מהגליצרול‪ .‬בסופו של דבר מקבלים ח' שומן נפרדות וגליצרול‪ .‬מופעלים ע"י זרחון מזורז‪ .‬ח' שומן חופשיות חודרות‬

‫ממברנה ויכולות לצאת למחזור הדם‪ .‬שומנים מועברים מרקמה לרקמה בצורת קומפלכס עם חלבונים‪ -‬ליפופרוטאין‪ .‬ח'‬ ‫שומן מועברות בדם באמצעות חלבון מיוחד‪ -‬אלבומין‪ .‬הוא בעל כיסים הידרופוביים (ח' השומן נכנסות וכך נמנעות‬ ‫אינטראקציות לא רצויות עם מים)?גליצרול עובר זרחון ע"י גליצרול קינאז על חשבון ‪ .ATP‬גליצרול קינאז דהידרוגנאז‬ ‫מעביר לקטון ואז נמצא בשו"מ עם מולקולה נוספת שיכולה להכנס לגליקוליזה או גלוקונאוגנזה‪ .‬ככל שח' שומן רוויה יותר‬ ‫ארוכה טמ"פ ההתכה שלה גבוהה יותר‪ .‬כשנכנס קשר כפול הוא מוריד את טמ"פ ההתכה באופן משמעותי‪ .‬ח' פלמיטית‪-‬‬ ‫זוהי ח' שומן רוויה בעלת ‪ 16‬פחמנים‪ .‬שלב ‪ :I‬אקטיבציה וטרנספורט‪ -‬האקטיבציה מתרחשת ע"י אדנילציה או חיבור ל‬ ‫‪ ,CoA‬ריאקציה זו דורשת אנרגיה‪ )1 .‬אדנילציה בעזרת ‪ -ATP‬ח' שומן מחוברת ל‪ )AMP. 2 -‬העברת ח' שומן מ‪ AMP-‬ל‪-‬‬ ‫‪ .CoA‬לא דורש השקעת אנרגיה‪ )3 .‬העברת אציל ‪ CoA‬שנוצר לתןך המיטוכונדריה‪ .‬במיטו' מתרחש מעגל קרבס ולכן עדיף‬ ‫שחמצון ח' שומן יתרחש גם הוא שם‪ .‬חמצון ח' שומן‪ ,‬להבדיל מגליקוליזה‪ ,‬מתרחש במיטו'‪ .‬לא כדאי להכניס אציל ‪CoA‬‬ ‫כמו שהוא ישר לתוך המיטו'‪ CoA .‬ונגזרותיו לא חודרים את הממברנה המיטוכונדריאלית‪ .‬קב' האציל מועברת מ‪CoA-‬‬ ‫לקארניטין ע"י קארניטין אצילטרנספראז ‪ ,I‬אציל קארניטין מועבר דרך הממברנה ע"י טרנסלוקאז‪ ,‬ואז הוא עובר שוב ל‪-‬‬ ‫‪ .CoA‬בהעדר של קארניטין או טרנסלוקאז יכולים להגרם התכווצות שרירים‪ ,‬חולשה חזקה או אפילו מוות‪ .‬במהלך‬ ‫התעמלות ממושכת‪ ,‬חולשה של השרירים מראה על חוסר בקארניטין אציל טרנספראזות‪ ,‬כיוון ששרירים מסתמכים על ח'‬ ‫השומן כמקור אנרגיה לטווח ארוך‪ .‬שלב ‪ :II‬חמצון ח' שומן‪ -‬גם הוא מתרחש בכמה שלבים‪ .‬כל פעם כתוצאה של ‪4‬‬ ‫ריאקציות נחתך משרשרת האציל קטע של ‪ 2‬פחמנים ומועבר ל‪ CoA-‬אחר ונוצר אצטיל ‪ CoA. β‬אוקסידציה של ח' שומן‪-‬‬ ‫זהו המעגל! (הקשר שנחתך הוא אחרי פחמן ‪ β‬ומכאן השם)‪ .‬פירופוספט מתפרק ע"י פירופוספטאז מה שמניע את הריאקציה‬ ‫לכיוון יצירת אציל ‪ .CoA‬קארינטין אציל טרנספראז ‪ I‬מזרז ריאקציית העברת ח' שומן מ‪ CoA-‬לקארניטין‪ ,‬מתרחש‬ ‫בממברנה החיצונית‪ .‬בממברנה הפנימית יש עוד טרנספר של ח' שומן מקארניטין ל‪ CoA-‬מיטוכונדריאלי‪ ,‬מזורז ע"י‬ ‫קארניטין אצילטרנספראז ‪ . II‬קארניטין‪ :‬זהו מתווך‪ ,‬קטליזטור של הכנסת ח' שומן מהציטוזול אל המטריקס‪ .‬פירוק ח'‬ ‫שומן המחוברת ל‪ CoA-‬מתרחשת בעזרת שרשרת של ‪ 4‬ריאקציות‪ )1 :‬חמצון‪ ,‬הורדת מימן יחד עם ‪ -e‬מפחמן ‪ .β‬חמצון של‬ ‫פחמן ‪ β‬עם חיזור של ‪ )FAD. 2‬הכנסת‪ ,‬תוך פירוק קשר כפול בין פחמן ‪ β‬ל‪ ,γ-‬חמצן לפחמן ‪ .γ‬מתרחש בעזרת מים‪ )3 .‬חמצון‬ ‫פחמן ‪ γ‬תוך חיזור של ‪ .+NAD‬הקשר בין פחמן ‪ β‬ל‪ γ-‬נחלש וניתן לחתוך אותו ולקשור אותו ל‪ CoA-‬נוסף‪ )4 .‬חיבור ‪2‬‬ ‫פחמנים ל‪ -CoA-‬תיוליזה‪ .‬כתוצאה מ ‪ 4‬שלבים אלו מקבלים ‪ CoA‬מחובר לשרשרת ואצטיל ‪ .CoA‬בשלב זה קיבלנו ‪2‬‬ ‫מולקולות מחוזרות‪( NADH :‬שרשרת הנשימה) ו‪( FADH2 -‬קב' פרוסטטית ששיכת לאצטיל ‪ CoA‬דהידרוגנאז‪ ,‬הראשון‬ ‫בשרשרת‪ ,‬זוג ה ‪ -e‬שמועברים ל ‪ FAD‬יכולים להכנס ישירות לשרשרת כי הוא אנזים ממברנלי ושייך באותה מידה לשרשרת‪.‬‬ ‫מוסר ‪ -e‬ל ‪ .)CoQ‬ממול' אחת של ח' פלמיטית קיבלנו ‪ 129‬מול' ‪ .ATP‬כאשר מס' הפחמנים בח' שומן הוא אי זוגי נשאר שייר‬ ‫בעל ‪ 3‬פחמנים שעובר קרבוקסילציה (דורשת השקעת אנרגיה‪ .)1ATP ,‬מקבלים שייר עם ‪ 2‬פחמנים שעובר אפימריזציה‬ ‫ואיזומריזציה ומקבלים סוקציניל‪ CoA-‬שנכנס ישירות למעגל קרבס‪ .‬תנאי חשוב‪ :‬ח' שומן ניתן לשרוף על "אש" של‬ ‫קרבוהידראט‪ .‬יש צורך באוקסלואצטט על מנת להכניס את אצטיל ‪ CoA‬למעגל‪ .‬אי אפשר לסנתז אוקסלואצטט מאצטיל‬ ‫‪ .CoA‬ללא עודף של אוקסלואצטט אין שריפה של ח' שומן‪ .‬אוקסלואצטט מתקבל מפירובט (גליקו')‪ .‬מ‪ 2-‬מול' אצטיל ניתן‬ ‫ליצור ‪ 2‬מול' קטוניות שונות השייכות לגופי הקטון‪ .‬זהו מקור אנרגיה לא טוב‪ .‬גלוקוז זהו הדלק העיקרי למוח ולתאי הדם‬ ‫האדומים‪ .‬ברעב ממושך‪ 75% ,‬מן הדלק שהמוח צורך מגיעים מגופי קטון‪ .‬בהעדר של גלוקוז‪ ,‬הלב משתמש באצטואצטט‬ ‫(גוף קטון)‪ .‬רמות גבוהות של אצטואצטט בדם זהו סימן למחסור ביחידות אצטיל וגורם לירידה בקצב ליפוליזה ברקמות‬ ‫שומן‪ .‬סינתזת ח' שומן‪ :‬מתרחשת בציטוזול‪ .‬שרשרת הריאקציות הופכת ל‪ -‬חיזור‪ ,‬דהידרטציה‪ ,‬וסינתזה‪ NADPH .‬הוא‬ ‫אקוויולנט חיזור אצטיל‪ -‬הפרדה בין מסלולים קטבולים ואנאבולים‪ )1 .‬הפיכת אצטיל ‪ CoA‬למאלוניל ‪ CoA‬בתהליך‬ ‫קרבוקסילציה‪ .‬האנזים בתהליך זה הוא אצטיל ‪ CoA‬קרבוקסילאז‪ ,‬בעל קב' פרוסטטית הנקראת ביוטין שחיונית לפעילותו‪.‬‬ ‫שלב זה אינו הפיך ולכן מחייב ומבוקר‪ .‬בקרה קוולנטית‪ :‬כשאין צורך בסינתזת שומנים תתרחש פוספורילציה‪ .‬ריכוז גבוה‬ ‫של ‪ AMP‬יוביל להפעלת האנזים שמזרחן את אצטיל ‪ CoA‬קרבוקסילאז‪ .‬בקרה אלוסטרית‪ :‬ציטראט נקשר לאנזים הלא‬ ‫פעיל וגורם להפעלה חלקית‪ .‬אם הצטבר ציטראט המצב האנרגטי גבוה‪ .‬הציטראט נוצר בתחילת ה‪ ,TCA-‬כלומר יש מספיק‬ ‫‪ ATP‬מה שיגרום לשפעול חלקי‪ .‬ציטראט נוצר במיטו' בתחילת ה‪ TCA-‬ויכול לעבור בעזרת נשא אל הציטוזול שם יהפוך‬ ‫לאצטיל ‪ CoA‬ויוכל להמשיך בתהליך סינתזת ח' שומן‪ .‬אם יש הרבה פלמיטויל ‪ CoA‬תעצר הסינתזה‪ :‬מעכב טרנספורט של‬ ‫ציטרט לציטוזול ומעכב את האנזים‪ )2 .‬קב' מאלוניל מועברת מ‪ CoA-‬לחלבון ‪( ACP‬נשא של האציל) שתפקידו להעביר‬ ‫מאלוניל או אצטיל לחלבונים בעלי פעילות חיזור‪ ,‬הידרטציה‪ -..‬לחבר מאלוניל לאצטיל‪ .‬פעילות זו מתרחשת עד ליצירת הח'‬ ‫המבוקשת ויש שחרור של ‪ .ACP‬בכל ריאקציה קונדנסציה (חיבור) בין מאלוניל לאצטיל יש שחרור של ‪ .CO2‬הריאקציה‬ ‫מזורזת ע"י קומפלכס ענק‪ .‬מאלוניל ‪ CoA‬זוהי הצורה המאוקטבת של אצטיל ‪ .CoA‬בקרה‪ :‬אינסולין ממריץ סנתזת ח'‬ ‫שומן ע"י שפעול הקרבוקסילאז בעוד שגלוקגון ואפינפרין מעכבים‪ .‬ציטרט‪ -‬סיגנל לכך שיש אבני בניין ואנרגיה בשפע‪,‬‬ ‫משפעל את הקרבוקסילאז‪ .‬פלמיטויל ‪CoA -‬מעכב את הקרבוקסילאז‪ ,‬וכך גם ‪.AMP‬‬ ‫בקרה כוללת‪ :‬מבוצעת ע"י פוספורילציה הפוכה‪ .‬אצטיל ‪ CoA‬קרבוקסילאז מכובה ע"י פוספורילציה ומשופעל ע"י‬ ‫דפוספורילציה‪ .‬הקרבוקסילאז בלתי פעיל כאשר רמת האנרגיה נמוכה‪ .‬תגובות לדיאטה‪ :‬פירוק וסינתזת ח' שומן אינם‬ ‫פועלים במקביל‪ .‬ברעב‪ ,‬רמת חומצות השומן החופשיות עולה כיוון שהורמונים כגון אפינפרין וגלוקגון ממריצים ליפאזות‬ ‫של תאי שומן‪ .‬אינסולין בניגוד לכך מעכב ליפוליזה‪ .‬בעיות‪:‬לא ניתן להפוך ליזין לקרניטין – צריך קרניטין כדי להעביר קב'‬ ‫אציל למיטוכונדריה ששם מתרחש פיקור ח' שומן‪.‬מחסור בקרניטין – לא נוכל לנצל שומנים לאנרגיה‪.‬‬ ‫ביוכימיה של השריר‪:‬‬ ‫תנועת מול' מתרחשת עקב שינויים קונפורמציונייים של החלבון‪ .‬רוב החלבונים הם חברים במשפחת ה‪.NTPase p-loop -‬‬ ‫למיוזין תפקיד עיקרי בשריר‪ ,‬נע לאורך פילמנטים של חלבון האקטין‪ .‬מורכב מ‪ 2-‬חלקים‪ :‬שרשרת כבדה ‪ 87Kd‬שרשרת‬ ‫קלה בעלת חשיבות גבוהה ושרשרת קלה רגולטורית‪ .‬בגוף האדם יש ‪ 40‬מיוזין‪ ,‬חלקם מתפקדים בשריר‪ .‬מבנה המיוזין‪2 :‬‬ ‫ראשים המחוברים לגבעול‪ .‬בעל ‪ 4‬חלקים‪ 2 -‬חלקים של ‪ ,S1‬אחד של ‪ S2 (HMM)- heavy‬וחלק נוסף הנקרא ‪.LMM- light‬‬ ‫כל ‪ S1‬מתאים לאחד מהראשים ומכיל ‪ 850‬ח' אמינו‪ .‬המבנה של ‪ S1‬הוא ‪ α‬הליקס‪ .‬ההליקס יוצר אתר עבור ‪ 2‬השרשראות‬ ‫הקלות‪ .‬השרשראות כרוכות מסביב ל‪ α-‬הליקס‪ .‬החלקים האחרים ‪ S2‬ו‪ LMM-‬הם בעלי מבנה גדול של ‪ α‬הליקס במצב‬ ‫‪ .coil-coil‬המבנים האלה ביחד מגיעים לגודל של ‪ 1700‬אנגסטרם‪ .‬מיוזין נע בצורה מעגלית‪ .‬התזוזה מופסקת עקב השינוי‬ ‫באפיניות החלבון‪ .‬השריר בנוי מסיבים רבים‪ .‬כל סיב מורכב ממיופיברילות‪ ,‬כשכל מיופיברילה מכילה כמה יחידות‬ ‫התכווצות‪ -‬סרקומרים‪ .‬סרקולמה= ממברנת השריר‪ .‬סרקופלסמה=ציטוזול תא השריר‪ .‬כל סיב שריר מכיל קב'‬ ‫מיופיברילות מקבילות המאורגנות לאורך הסיב‪ .‬בין המיופיברילות יש ‪( SR‬רשת ממברנה) שעוטפת אותן ותפקידה לאגור‬ ‫יוני סידן‪ .‬בזמן התכווצות יש יציאת יוני סידן‪ -T tubule .‬צינורות הממברנה‪ .‬קיימים כדי להבטיח שאירוע ההתכווצות‬ ‫יהיה אחיד בכל המיופיברילות‪ .‬סרקומר מוגדר מקו ‪ Z‬אחד לקו ‪ Z‬אחר‪ ,‬בנוי מסיבים עבים ודקים‪ .‬העבים מסודרים‬ ‫במאוזן‪ -H zone .‬מכיל רק סיבים עבים‪ -A zone .‬מכיל סיבים עבים ודקים‪ -I zone .‬מכיל רק סיבים דקים‪ .‬בקצוות ‪Z‬‬ ‫‪ -line‬חלבונים אליהם קשורים סיבים עבים ודקים‪ .‬הסדר‪ .Z,I,A,H,A,I,Z :‬מה שקושר את הסיב העבה לקו ‪ Z‬זהו חלבון‬ ‫שנקרא ‪ Titin‬המקנה גמישות לסרקומר (פועל כמו קפיץ שיכול להמתח ולהתכווץ)‪ -Nebulin .‬מחבר את הפילמט הדק לקו‬ ‫‪ ,Z‬נקראים גם חלבוני סרגל כי קובעים את אורך הפילמנטים‪ .‬סיב עבה מורכב בעיקר ממולקולה הנקראת מיוזין‪ ,‬מורכבת‬ ‫מ‪ 2-‬ראשים וזנב‪ .‬יש לו ‪ 2‬שרשראות כבדות ו‪ 4-‬קלות‪ .‬מה קורה למיוזין אם נפעיל עליו פרוטאזות? טריפסין יפריד את מול'‬ ‫המיוזין ל‪( LMM, HMM :2-‬מכיל קצת מהזנב‪ ,S2 ,‬ו‪ 2-‬יח' של ‪ -S1‬ראש המיוזין‪ .‬השרשראות הקלות קשורות ל‪ .)S1-‬פפאין‬ ‫יפריד בין ‪ S1‬ל‪ .S2-‬הפילמנט הדק מורכב בעיקר מאקטין (‪ G‬אקטין זהו המונומר ו‪ F-‬אקטין זהו הפולימר)‪ ,‬מכיל‬ ‫טרופומיוזין‪ -‬גורם להפרעה סטרית של הקישור בין אקטין למיוזין וטרופונין‪ -‬בעל ‪ 3‬תתי יחידות‪ TnT :‬קושרת טרופומיוזין‪,‬‬ ‫‪ TnI‬מעכבת התכווצות שריר‪ -TnC ,‬קושרת יוני סידן‪ .‬כשריכוז הסידן עולה טרופונין קושר סידן וגורם לטרופומיוזין לא‬ ‫להפריע לקישור בין אקטין למיוזין‪ ,‬בעל ‪ 4‬אתרי קשירה לסידן‪ .‬קישור יוני הסידן לטרופונין גורם לכך שהקומפלכס‬ ‫טרופונין‪-‬טרופומיוזין ינוע פנימה לתוך ‪ 2‬גדילי האקטין‪ .‬מנגנון ההתכווצות‪ :‬הפילמנטים לא משתנים באורך‪ .‬מה שמשתנה‬ ‫זו החפיפה ביניהם‪ -‬מנגנון ההחלקה‪ .‬בעת ההתכווצות יש איזור חפיפה יותר גדול‪ ,‬המרחק בין ‪ Z‬ל‪ Z-‬מתקצר‪ .‬פירוק ‪,ATP‬‬ ‫קישור אקטין והתכווצות השריר‪ :‬מתחילים במצב שנקרא "‪ ."ATP-Myosin‬ה‪ ATP-‬שקשור למיוזין עובר "הידרוליזה" (יש‬ ‫לשים לב כי זוהי לא בדיוק הידרוליזה‪ .‬זוהי הוספת מים ללא פירוק הקשר)‪ .‬בשלב הבא מקבלים מצב הרפייה "‪ADP-Pi-‬‬ ‫‪ ."Myosin‬בעת עלייה בריכוז יוני הסידן מתאפשרת חפיפה‪ .‬אקטין נכנס ומקבלים "‪ ."Actin-Myosin-Pi-ADP‬לאחר מכן‬ ‫קישור אקטין גורם ליציאת ‪ ADP+Pi‬ומקבלים מצב התכווצות "‪ ."Actin-Myosin‬בשלב נוסף ‪ ATP‬נקשר למיוזין מה‬ ‫שגורם לאקטין לצאת ושוב חוזרים למצב "‪ ."ATP-Myosin‬זהו מעגל שחוזר על עצמו‪ .‬ההרפייה נובעת מ‪ )1 :‬קישור ה‪ATP -‬‬ ‫גורם לשחרור האינטראקציה בין האקטין למיוזין‪ )2 .‬משאבות ‪ Ca+2ATPase‬מחזירות רמה נמוכה של סידן בתא‪ ,‬שוב יש‬ ‫הפרעה סטרית של טרופומיוזין‪ .‬ריגור‪ :‬קישיון‪ ,‬מתרחשת בעת מוות‪ .‬הגוף נתקע בשלב "‪ ."Actin-Myosin‬הסבר מוצע‬ ‫תהליך ההתכווצות וההרפייה‪ :‬במנוחה ‪ S1‬אינו יכול להקשר ליחידת האקטין‪ ,‬כתוצאה מנוכחות טרופומיוזין‪ .‬מיוזין קשור‬ ‫ל‪ .ADP+Pi -‬כתוצאה מגירוי עצבי יש עלייה בריכוז יוני הסידן בציטופלסמה‪ .‬טרופומיוזין משנה את מיקומו כך שעכשיו‬ ‫ראש ה‪ S1-‬נקשר ליח' האקטין בפילמנט הדק ו‪ Pi-‬משתחרר‪ .‬הקישור של מיוזין לאקטין גורם לשחרור ‪ .ADP‬השחרור הזה‬ ‫גורם לשינוי קונפורמציה של ‪ S1‬ב‪ ,45o-‬ביחס ליח' האקטין‪ .‬שינוי זה גורם לתזוזה של הפילמנט הדק‪ ,‬בתהליך הקרוי‬ ‫‪ .Power stroke‬הקישור של ‪ ATP‬למיוזין גורם לשחרור הקשר אקטין‪-‬מיוזין‪ .‬לאחר מכן יש "הידרוליזה" של ‪ ATP‬ע"י ראש‬ ‫המיוזין החופשי‪ .‬מה גורם לריכוז יוני הסידן לעלות? גירוי עצבי‪ .‬העברת סיגנל עצבי ע"י אצטיל כולין‪ .‬גורם לפתיחת תעלות‬ ‫האצטיל כולין‪ .‬מתרחשת דפולריזציה‪ .‬לאחר מכן יש התפשטות ה ‪ exitation‬מממברנת תא השריר ל‪ .T tubules -‬ואז‬ ‫העברת ה ‪ exitation‬מה ‪ T tubules‬ל‪ ,SR-‬מה שגורם לשחרור יוני סידן מה‪ .SR-‬העלייה בריכוז יוני הסידן גורמת‬ ‫להתכווצות השריר‪ :Ca+2ATPase .‬על כל מול' ‪ ATP‬המשאבה מכניסה ‪ 2‬יוני סידן‪ .‬ל‪ E1-‬יש אפיניות גבוהה לקלציום ויש‬ ‫קישור של סידן ו ‪ .ATP‬לאחר מכן מתרחשת פוספורילציה תוך שחרור ‪ ADP‬ומקבלים ‪ E1-P‬שהופך מיד ל ‪ .E2-P‬האפיניות‬ ‫במצב זה לסידן נמוכה ויש שחרור של יוני הסידן לתוך ה ‪( SR‬הידרוליה תוך שחרור ‪ )Pi‬ומקבלים ‪ E2‬שאיננה יציבה והופכת‬ ‫מידית ל ‪ .E1‬אוקסלואצטט‪ -‬גורם לירידה בריכוז יוני הסידן החופשיים בתוך ה‪ ,SR-‬המשאבה פועלת יותר‪ ,‬הצימוד נשאר‪.‬‬ ‫יונומיצין‪ -‬מפר צימוד‪ ,‬הוא מפזר את ריכוז יוני הסידן לפי מפל ריכוזים‪ ,‬כלומר יוציא אותם מה‪.SR-‬‬ ‫אינטגרציה של מטבוליזם‪:‬‬ ‫כל מסלול מטבוליזם מבוקר באופן עצמאי ויש תיאום בין כל המסלולים‪ -‬גליקוליזה‪ ,‬סינתזת ח' שומן‪ ,‬מעגל קרבס‪ ,‬שרשרת‬ ‫העברת ‪ -e‬וכו'‪ .‬ישנו תיאום מלא בין כל המסלולים‪ .‬ישנם מס' עקרונות של מטבוליזם‪)1 :‬יחסים אנרגטיים בתא‪ .‬בכדי‬ ‫לתפקד (לסנתז ולגדול) יש צורך בקליטת אנרגיה והפיכתה למטבע אנרגטי אחד ‪ .ATP‬פעילויות התנועה בתא‪ ,‬טרנספורט‬ ‫אקטיבי‪ ,‬ביוסינתזה של חומרים והעברת סיגנלים דורשים ‪ ATP‬לצורך התרחשותם‪ ,‬תוך הפיכת ‪ ATP‬ל‪ .ADP-‬ריאקציות‬ ‫בעלות ‪ ΔG‬חיובי מצומדות לפירוק ‪ .ATP‬קליטת האנרגיה ויצירת ‪ ATP‬מתרחשת ע"י חמצון מול' דלק או פוטוסינתזה‪.‬‬ ‫היחס ‪ ATP/ADP‬מסמל את רמת האנרגיה בתא ומשפיע על כל התהליכים הנ"ל‪)2 .‬יחסים של קטבוליזם ואנאבוליזם‬ ‫תלויים בפוטנציאל חמצון חיזור‪ .‬בריאקציות קטבוליות שמתרחשות בעיקר לכיוון חמצון‪ ,‬יש חיזור של ‪ +NAD‬ויצירת‬ ‫‪ .NADH‬לעומת זאת ‪ +NADP‬ו‪ NADPH-‬הם קופקטורים לריאקציות חיזור אנאבוליות‪ .‬יש חמצון של ‪ NADPH‬ל‪-‬‬ ‫‪ .+NADP‬מכניזם בקרה של מטבוליזם‪)1 :‬בקרה על רמת האנזים ע"י שינוי כמותי של האנזים הגורם לריאקציה מרכזית‬ ‫במטאבוליזם‪)2 .‬בקרה על פעילות האנזים‪ -‬ע"י שינוי של אנזימי מפתח בכל מסלול‪ -‬זוהי בקרה אלוסטרית‪)3 .‬מידור‪ ,‬הפרדה‬ ‫בין תהליכים מטאבוליים‪ .‬לכל רקמה תפקיד שונה‪)4 .‬בקרה הורמונלית‪)5 .‬בקרה ע"י מודיפיקציה קוולנטית‪ .‬יש שימוש‬ ‫בבקרה ע"י שינוי קוולנטי בנוסף לבקרה אלוסטרית כיוון ששינוי קוולנטי של אנזים זהו בדרך כלל השלב האחרון במפל‬ ‫המאפשר לדרכים מטבוליות להיות "מודלקות" או "מכובות" במהירות ע"י ריכוז נמוך מאוד של סיגנלים מעוררים‪ .‬כמו כן‪,‬‬ ‫שינוי קוולנטי עמיד יותר מאשר אינטראקציות אלוסטריות‪ .‬בקרה על פעילות האנזים‪* :‬בקרה אלוסטרית‪ :‬בעיקר ע"י‬ ‫עיכוב בהיזון חוזר‪ .‬השפעה של התוצרים‪ ,‬לאו דווקא תוצרים ישירים אלא תוצרים של סוף מסלול או של מסלול אחר‪.‬‬ ‫הבקרה נעשית באתר שונה מהאתר הפעיל‪ .‬בעקבות קישור זה יש שינוי בקונפורמציה‪ ,‬בקרה הפיכה‪ ,‬תלוי בריכוז האפקטור‪.‬‬

‫*בקרה קוולנטית‪ :‬זרחון ואדנילציה‪ ,‬בלתי הפיך מבחינה קוולנטית אך ניתן להפוך את הפעולה ע"י אנזים‪ .‬עקב מודיפיקציה‬ ‫קוולנטית יש שינוי בפעילות האנזים‪ -‬חלקם גורמים לשפעול האנזים וחלקם לירידה בפעילות‪ .‬ידועות גם מודיפיקציות‬ ‫קוולנטיות ע"י הוספת ח' שומן הגורמות לעלייה באפיניות של חלבון לממברנה‪ ,‬ח' שומן מעדיפות להיות בממברנה‬ ‫ומשמשות כעוגן בממברנה‪ .‬בכל מסלול יש צמתים‪ ,‬נק' מפתח הנתונות לבקרה (צומת‪ -‬נק' בהן מסלולים שונים נפגשים או‬ ‫מתחברים אחד לשני)‪ .‬בגליקוליזה‪ -‬מתרחשת בציטוזול‪ .‬ישנה המרה של מולקולת גלוקוז לשתי מולקולות פירובט תוך‬ ‫יצירת שתי מולקולות ‪ ATP‬ו‪ .NADH-‬אנזים מפתח הוא הפוספופרוקטוקינאז‪ ,‬המזרז את השלב המחייב בגליקוליזה‪ ,‬ולכן‬ ‫הוא אתר הבקרה החשוב ביותר‪ .‬אנזים זה עשיר באתרים אלוסטרים‪ .‬בכבד‪ ,‬הבקרה החשובה ביותר על פוספופרוקטוקינאז‬ ‫מתבצעת ע"י ‪ F-2,6-BP.‬כאשר רמת הגלוקוז בדם נמוכה‪ ,‬יש ירידה ברמת ‪ .F-2,6-BP‬אם כך‪ ,‬יש האטה בגליקוליזה‬ ‫ושחרור גלוקוז לשימוש ברקמות אחרות‪ .‬משופעל ע"י ‪ F-2,6-BP, AMP‬ומעוכב ע"י ‪ -ATP‬בקרה עפ"י אנרגיית התא‪ .‬היחס‬ ‫‪ AMP/ATP‬הוא מאוד רגיש ולכן משמש כרגולטור טוב‪ .‬רמת ‪ F-2,6-BP‬תלויה ברמה ההורמונלית‪ .‬בגלוקונאוגנזה‪ -‬גלוקוז‬ ‫יכול להיות מסונתז ע"י הכבד והכליות ממקורות שאינם פחמימתיים כלקטט‪ ,‬גליצרול וחומצות אמינו‪ .‬אנזים מפתח הוא‬ ‫פרוקטוז ‪ 1,6‬ביספוספאט‪ .‬מעוכב ע"י ‪ AMP, F-2,6-BP‬ומשופעל ע"י ציטרט‪ .‬הצטברות של ציטרט במעגל קרבס מראה על‬ ‫עודף אנרגיה ולכן יש שפעול של הגלוקונאוגנזה‪ ,‬סינתזת גלוקוז‪ ,‬יש שימוש באנרגיה לצורך סינתזה‪ .‬במעגל קרבס‪ -‬השלב‬ ‫הראשון‪ ,‬הפיכת פירובט לאצטיל ‪ ,CoA‬הוא בלתי הפיך ויש עליו בקרה‪ .‬גליקוליזה וגלוקונאוגנזה מבוקרות כך שכאשר‬ ‫מתרחש אחד התהליכים‪ ,‬השני מתרחש בצורה מינימלית בלבד‪ .‬בסינתזת ח' שומן‪ :‬ריאקציה ‪ 1‬היא בלתי הפיכה (הפיכת‬ ‫אצטיל ‪ CoA‬למאלוניל ‪ .CoA‬משופעל ע"י ציטרט ומעוכב ע"י התוצר הסופי פלמיטויל ‪ .CoA‬בדומה‪ ,‬השלב הראשון בפירוק‬ ‫ח' שומן‪ ,‬קארניטין אצילטרנספראז ‪ I‬מעוכב ע"י מאלוניל ‪ .CoA‬במסלול פנטוז הפוספט יש בקרה של רמת חמצון‪-‬חיזור‪.‬‬ ‫הצלבה בין מסלולים‪ :‬גלוקוז הופך לגלוקוז ‪ 6‬פוספט‪ G-6-P .‬יכול להכנס ל‪ 3-‬מסלולים‪)1 :‬להפוך ל ‪ F-6-P‬לאחר מכן‬ ‫לפירובט ואז להכנס לגלוקונאוגנזה‪)2 .‬להפוך ל ‪ G-1-P‬ואז להפוך לגליקוגן‪)3 .‬להפוך ל ‪-6‬פוספוגלונאט ואז לריבוז ‪ 5‬פוספט‬ ‫ולהכנס למסלול פנטוז הפוספט‪ .‬פירובט הוא התוצר העיקרי של הגליקוליזה‪ .‬בתנאים אנאאירובים הוא הופך ללקטט‬ ‫(שריר)‪ -‬זוהי ריאקציה חשובה לגליקוליזה כי גורמת לשחזור ‪ .NADH‬מלקטט ניתן לקבל בחזרה פירובט בעודף ‪.NADH‬‬ ‫פירובט הוא מקור לאוקסלואצטט‪ .‬אוקסלואצטט יכול להכנס לגלוקונאוגנזה (סינתזת גלוקוז) ושם יהפוך ל ‪ G-6-P‬ואז ניתן‬ ‫לקבל פירובט בחזרה‪ .‬פירובט הופך לאצטיל ‪ CoA‬שגם הוא יכול להכנס ל‪ 3-‬מסלולים‪)1 :‬סינתזת ח' שומן ויצירת אצטיל‬ ‫‪ CoA‬בחזרה מפירוקן‪)2 .‬יצירת ‪ CO2‬במעגל קרבס ויצירת מול' ‪)ATP. 3‬כאשר אצטיל ‪ CoA‬לא נכנס למעגל קרבס‪ ,‬יש‬ ‫מחסור באוקסלואצטטט לעומת עודף של אצטיל ‪ ,CoA‬הוא יכול ללכת לריאקציית סינתוז כולסטרול‪ ,‬הורמונים וגופי‬ ‫קטון‪ ,‬כגון אצטואצטט ואצטון‪ ,‬שיכולים להיות מקור אנרגיה בריאקציות אחרות‪ .‬מידור‪ :‬בציטוזול מתרחשים הגליקוליזה‪,‬‬ ‫סינתזת ח' שומן ומסלול פנטוז הפוספט‪ .‬במטריקס המיטוכונדריאלי מתרחשים פירוק ח' שומן‪ ,‬מעגל קרבס‪ ,‬פוספורילציה‬ ‫אוקסידטיבית ויצירת גופי קטון‪ .‬הקשר בין הרקמות השונות מתרחש דרך מע' הדם‪ .‬המוח‪ :‬מקבל כמקור אנרגיה רק‬ ‫גלוקוז המועבר אליו ע"י ‪ ,GLUT3‬המספק כמות קבועה של גלוקוז למוח ובמקרים חריגים גופי קטון (במצב של רעב‬ ‫מתמשך)‪ .‬בגלל מחסום בין המוח למע' הדם‪ ,‬אלבומין הקושר ח' שומן לא מגיע למוח ולכן ח' שומן לא יכולות לספק מקור‬ ‫אנרגיה‪ .‬אין מאגרי אנרגיה ולכן יש צורך באספקה רציפה של גלוקוז‪ .‬במוח גלוקוז עובר חמצון מלא ל‪ .CO2-‬שריר‬ ‫הלב‪:‬הדלק העיקרי הוא ח' שומן‪ .‬כמו כן‪ ,‬גופי קטון ולקטט יכולים לשמש כדלק‪ .‬למעשה‪ ,‬הלב מעדיף שימוש באצטואצטט‬ ‫על פני גלוקוז‪ .‬רקמה שומנית‪ :‬אחראית לאספקתח' שומן לרקמות אחרות ולאספקת גליצרול‪ .‬מאגר עשיר מאוד של ח' שומן‬ ‫וגליצרול בצורה של טריאציל גליצרול‪ .‬פירוק טריאצילגליצרול נעשה ע"י שימוש באנרגיה מגלוקוז‪ .‬שריר‪ :‬מבצע עבודה‬ ‫מכנית ומשתמש גם בגלוקוז ובח' שומן כמקור אנרגיה וגם בגופי קטון‪ .‬בנוסף‪ ,‬מתרחשת בשריר סינתזת גליקוגן לצורך‬ ‫אחסון אנרגיה‪ .‬כתוצאה מגליקוליזה אינטנסיבית (תנאים אנאאירובים) בשעת עבודה נוצר ריכוז גבוה של לקטט שעובר‬ ‫למע' הדם ונכנס לכבד‪ .‬בעקבות פעילות מוגברת של גליקוליזה יש פירוק חלבונים ונוצר אלאנין‪ .‬בשעת מנוחה‪ ,‬ח' שומן הן‬ ‫הדלק העיקרי בשריר ומספקות ‪ 85%‬מן האנרגיה הדרושה‪ .‬כבד‪ :‬מפעל לעיבוד מזון ואספקת גלוקוז לרקמות אחרות‪ .‬ח'‬ ‫שומן מגיעות לכבד ושם מסונתז טריאציל גליצרול או שנכנסות ל‪ β-‬אוקסידציה ליצירת אנרגיה‪ .‬גלוקוז מסונתז בכמויות‬ ‫גדולות בכבד לצורך אספקה למוח ולשריר‪ .‬גלוקוז ‪ 6‬פוספטאז הוא אנזים סופי בגלוקונאוגנזה ואינו נמצא בשריר ובמוח‬ ‫אלא רק בכבד‪ .‬הכבד יכול להשתמש בכל המקורות כמקור אנרגיה‪ -‬ח' אמינו‪ ,‬ח' שומן‪ ,‬גלוקוז וגופי קטון‪ .‬ריכוז הגלוקוז‬ ‫בדם הוא ‪ ,4-5mM‬כמות נמוכה של אנרגיה‪ -‬אם גלוקוז לא נכנס למחזור הדם האנרגיה הזו מנוצלת תוך דקות‪ .‬בכבד יש‬ ‫פחות גלוקוז מאשר בשריר כיוון שיש יותר שריר בגוף‪ .‬המוח צורך כ‪ 60%-‬מהגלוקוז שנוצר בכבד‪ ,‬בנוסף גלוקוז נצרך כמזון‬ ‫בעת מנוחה‪ 15% .‬של האנרגיה היומית נצרכת ע"י המוח‪ .‬פעילות המוח לא משתנה הרבה ממצב שינה למצב מבחן‪20% .‬‬ ‫מצריכת החמצן היא ע"י המוח ולכן הפסקת אספקת גלוקוז וחמצן למוח יכולה לגרום לנזק אדיר תוך זמן קצר‪ .‬מעגל קורי‪:‬‬ ‫הקשר בין גליקוליזה לגלוקונאוגנזה‪ .‬במצב פעיל של שריר נוצר לקטט מעודף של פירובט‪ ,‬זוהי חומצה והיא גורמת לירידה‬ ‫ב‪ pH-‬ולהתכווצות שרירים‪ .‬לקטט עובר לדם ומשם לכבד והופך שם לפירובט‪ .‬פירובט נכנס למסלול הגלוקונאוגנזה והופך‬ ‫לגלוקוז שיוצא מהכבד אל הדם ומהדם בחזרה לשריר‪ .‬בקרה הורמונלית‪ :‬תיאום בין המסלולים המטבוליים‪ :‬קטבוליזם‬ ‫ואנאבוליזם‪ .‬מבוססת על רמת הגלוקוז בדם (במצב נורמלי ‪ .)0.8mg/ml‬כאשר רמת הגלוקוז בדם יורדת ל‪,0.4mg/ml-‬‬ ‫מופסקת פעילות טרנספורטרים של גלוקוז למוח‪ .‬קיימים ‪ 3‬הורמונים המבקרים פעילות זו‪ :‬אינסולין‪ ,‬גלוקוגון ואפינפרין‪.‬‬ ‫כאשר רמת הגלוקוז בדם גבוהה זה גורם ליצירת אינסולין‪ .‬אינסולין מזרז קליטת גלוקוז מהדם אל הכבד וזירוז סינתזת‬ ‫גליקוגן‪ .‬ממריץ גליקוליזה ומעכב גלוקונאוגנזה בכבד‪ .‬גלוקוגון‪ -‬משפיע על מסלול הפוך‪ ,‬פירוק גליקוגן והפרשת גלוקוז‬ ‫מהכבד אל תוך הדם‪ .‬כתוצאה מצריכת מזון יש עלייה בריכוז גלוקוז בדם ולכן יש סינתזת ח' שומן‪ ,‬טריאצילגליצרול‬ ‫וגליקוגן‪ .‬מתרחשת אגירה של ח' שומן ברקמת השומן וסינתזת גליקוגן בשריר‪ .‬המוח והלב מתפקדים בצורה נורמלית‪ .‬רמת‬ ‫גלוקוז בדם גבוהה ולכן יש ייצור גבוה של אינסולין המזרז תהליכים אלו‪ .‬בין הארוחות‪ ,‬כל המאגרים שיצטברו מנוצלים‬ ‫ליצירת גלוקוז וח' שומן‪ .‬יש שמירה על מצב תקין‪ ,‬ריכוז נורמלי של גלוקוז בדם‪ ,‬שריר מנצל ח' שומן שהצטברו‪ ,‬המוח‬ ‫מקבל גלוקוז מהכבד ונמצא במצב תקין‪ .‬במצב הרעבה‪ -‬מצב מסוכן‪ .‬אם מקורות גליקוגן בכבד ובשריר מנוצלים עד הסוף‬ ‫ויש חוסר באוקסלואצטט‪ ,‬יש הצטברות של כמויות גבוהות של אצטיל ‪ CoA‬ולא ניתן לשרוף אותן ללא אספקה של‬ ‫אוקסלואצטט מקליקוליזה והם הופכים לגופי קטון‪ .‬מקור יחיד לסינתזת גלוקוז במצב הרעבה הוא מפירוק חלבונים‪.‬‬ ‫יתרחש רק פירוק של ח' שומן‪ ,‬השריר יכול לקבל אנרגיה מח' שומן‪ .‬השריר והמוח לא מקבלים גלוקוז מהדם‪ ,‬כיוון שרמת‬ ‫הגלוקוז ירדה לרמה בה הטרנספורטרים כבר לא מעבירים גלוקוז מהדם למוח ולכן יש הפקה של אנרגיה מגופי קטון‪-‬‬ ‫מסלול לא יעיל‪ ,‬נכנסים למעגל קרבס דרך סוקציניל ‪ CoA‬ומאפשרים פעילות של המוח והלב‪ .‬במצב הרעבה רמת הגלוקוז‬ ‫יורדת מהר מאוד‪ ,‬רקמות שונות עוברות לניצול ח' שומן‪ ,‬רמת ח' שומן בדם עולה ולאחר יומיים של הרעבה רמת גופי הקטון‬ ‫בדם עולה בצורה משמעותית‪ .‬יש יחס הפוך בין קצב יצירת ‪ ATP‬ממול' דלק לריכוזם‪.‬מעגל קרבס איטי יותר מגליקוליזה‬ ‫ופירוק גליקוגן לקלוקוז בכבד עוד יותר איטי‪ .‬קצב שריפת שומנים הוא איטי גם כן אך ניתן לקבל הרבה יותר אנרגיה‪.‬‬ ‫לאחר הפעלת השריר יש ניצול ‪ ATP‬בשניות הראשונות ויצירת אנרגיה וקראטין פוספט מתחיל מטאבוליזם אנאאירובי‪.‬‬ ‫לאחר דקות מתחיל במקביל מטאבוליזם אאירובי (יותר מהיר מאנאאירובי)‪ .‬סכרת‪ -‬יש שני סוגים‪ -I :‬יש מחסור‬ ‫באינסולין‪ -II ,‬אין תגובה לאינסולין‪ .‬בעקבות כך חולי סכרת יהיו במצב הרעבה תמידי‪ ,‬רמת הגלוקוז בדם תהיה גבוהה‬ ‫מאוד אך הרקמות לא יקבלו גלוקוז ויהיו בהרעבה‪ .‬הכבד נתקע במצב של גלוקונאוגנזה ויצירת גופי קטון‪ .‬אין ספיגה של‬ ‫גלוקוז לתאי האדיפוז (תאי ח' שומן) ולכן לא יווצרו ח' שומן‪ .‬בתאי השריר יהיה פירוק חלבונים לשם יצירת ח' אמינו‬ ‫וגלוקוז‪ .‬עקב המחסור בגלוקוז יהיה מחסור באוקסלואצטט ולכן אצטיל ‪ CoA‬יהפוך לגופי קטון‪ .‬מתבטא בריח של אצטון‬ ‫מחולה בסכרת או מאדם הנמצא בהרעבה‪-PP2A.‬עושה דפוספורילציה לאצטיל ‪ CoA‬קרבוקסילאז‪ .‬זה יוצר מלוניל (שלב‬ ‫ראשון בסינתזת חומצות שומן)‪ .‬כשהקרבוקסילז עם פוספט הוא לא פעיל‪ PP2A .‬גורם לו להיות פעיל‪,‬כלומר מעודד סינתזת‬ ‫ח' שומן‪.‬פלמיטואיל ‪-CoA‬ח' שומן עם ‪ 16‬פחמנים שהיא אפקטור אלוסטרי שלילי על אצטיל ‪ CoA‬קרבוקסילז‪.‬הוא התוצר‬ ‫(פידבק אינהיביטור) שאומר שיש מספיק ח' שומן ואפשר להפסיק לסנתז‪.‬‬ ‫פוטוסינתזה‪:‬‬ ‫פוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסטים‪ ,‬בתאים ירוקים‪ .‬מנגנון המרת האנרגיה נמצא בממברנת התילקואידים‪ .‬השלב‬ ‫הראשון בפוטוסינתזה הוא קליטת אור ע"י כלורופיל‪ ,‬מול' פיגמנט‪ .‬לאחר מכן יש יצירה של ‪ -e‬בעלי אנרגיה גבוהה עם‬ ‫פוטנציאל חיזור גבוה‪ -e .‬אלו משמשים ליצירת ‪ NADPH‬ו‪ ATP-‬בסדרת תג' הנקראות תג' אור‪ ,‬זאת כיוון שהן זקוקות‬ ‫לאור על מנת להתרחש‪ NADPH .‬ו‪ ATP-‬הנוצרים בתג' האור מחזרים ‪ CO2‬והופכים ל‪ 3-‬פוספוגליצראט בסדרת תג'‬ ‫הנקראות מעגל קלווין (או תג' חושך)‪ .‬תג' האור של הפוטוסינתזה משתמשות באנרגיית הפוטונים ליצירת ‪ -e‬רב אנרגטיים‬ ‫המשמשים לחיזור ‪ +NADP‬ל‪ NADPH-‬ובאופן בלתי ישיר בשרשרת מעבר ה ‪ -e‬ליצירת מפל פרוטונים לאורך הממברנה‪.‬‬ ‫תוצר לוואי של תג' אלו הוא ‪ .O2‬בתג' חושך‪ NADPH ,‬ו‪ ATP -‬הנוצרים בעקבות האור גורמים לחיזור של ‪ CO2‬לתרכובות‬ ‫אורגניות שימושיות יותר‪ .‬לכלורופלסט ‪ 3‬ממברנות שונות‪ :‬חיצונית‪ ,‬פנימית וממברנת תילקואיד‪ ,‬ו‪ 3-‬איזורים נפרדים‪ :‬חלל‬ ‫בינממברנלי‪ ,‬סטרומה וחלל התילקואיד‪ .‬הממברנה הפנימית מקיפה סטרומה‪ ,‬שזהו אתר הפעילות הפחמנית של‬ ‫הפוטוסינתזה‪ .‬בתוך הסטרומה ישנם מבנים המוקפים בממברנה הנקראים תילקואידים וצורתם דיסקות שטוחות‪ .‬הם‬ ‫נערמים יחד ליצירת גרנומות‪ .‬ממברנות התילקואידים מכילות אמצעים למעבר אנרגיה‪ :‬חלבונים קולטי אור‪ ,‬מרכזי‬ ‫ריאקציה‪ ,‬שרשרת מעבר ‪ -e‬ו‪ ATP -‬סינתאז‪ .‬ממברנת התילקואיד והממברנה הפנימית בעלות חדירות גבוהה ליונים ומו'‬ ‫קטנות‪ .‬הסטרומה מכילה אנזימים מסיסים אשר גורמים לפעולת ‪ NADPH‬ו‪ ATP-‬הנוצרים ע"י התילקואיד להמיר ‪CO2‬‬ ‫לסוכר‪ .‬השלב הראשון הוא קליטת אור ע"י כלורופיל‪ .‬כלורופיל הם מול' קולטן לפוטונים יעילות מאוד כיוון שהן בעלות‬ ‫קשרים יחידים וכפולים מצומדים‪ -‬פוליאנים‪ .‬יש להם אזורי קליטה מאוד חזקים בתחום הנראה של הספקטרום‪ .‬קבוע‬ ‫‬‫הקליטה המקסימלי של כלורופיל ‪ a‬גבוה מ‪ .105M-1cm-1-‬אנרגיית האור מעוררת ‪ -e‬מרמת היסוד שלו לרמה המעוררת‪ .‬ל ‪e‬‬ ‫בעלי אנרגיה גבוהה יכולים להיות מס' מסלולים‪ .‬ברוב המול' הקולטות אור ה ‪ -e‬פשוט חוזר לרמת היסוד והאנרגיה מומרת‬ ‫לחום‪ .‬אך אם מצוי מקבל ‪ -e‬מתאים‪ ,‬ה ‪ -e‬המעורר יכול לנוע מן המול' הראשונים למקבל‪ .‬תהליך זה גורם להווצרות מטען‬ ‫חיובי על המול' הראשונית והווצרות מטען שלילי על המקבל‪ ,‬מתייחסים לזה כאל הגברת הפרדת מטענים‪ .‬האזור בו זה‬ ‫מתרחש נקרא מרכז ריאקציה‪ .‬פוטוסינתזה בצמחים ירוקים מבוקרת ע"י ‪ 2‬קומפלכסים מקושרי ממברנה הרגישים לאור‪:‬‬ ‫פוטוסיסטם ‪ )I (PSI‬ופוטוסיסטם ‪ II (PSII). PSI‬מכיל בדר"כ ‪ 13‬שרשראות פוליפפטידיות‪ ,‬יותר מ‪ 60-‬מול' כלורופיל‪,‬‬ ‫קיונון (ויטמין ‪ )K1‬ו‪ 3-‬צוותים של ‪ .4Fe-4S‬המסה המולרית גבוהה מ‪ 800Kd. PSII-‬מורכב מלפחות ‪ 10‬שרשראות צד‬ ‫פוליפפטידיות‪ ,‬יותר מ‪ 30-‬מול' כלורופיל‪ ,‬יון ברזל לא הֶמי ו‪ 4-‬יוני מנגנז‪ PSI .‬מגיב לאור עם אורך גל הקצר מ‪,700nm-‬‬ ‫בעוד ש‪ PSII-‬מגיב לאורך גל הקצר מ‪ .680nm-‬תחת תנאים רגילים‪ ,‬ה ‪ -e‬זורמים תחילה דרך ‪ ,PSII‬לאחר מכן דרך ‪,Cyt-bf‬‬ ‫קומפלכס המקושר לממברנה והומולוגי ל‪ Q-CytC -‬אוקסידורדוקטאז‪ ,‬ואז דרך ‪ .PSI‬ה ‪ -e‬מגיעים ממים‪ 2H2O :‬מחומצנות‬ ‫ליצירת מול' ‪ O2‬עבור כל ‪ -4e‬הנשלחים דרך שרשרת מעבר ‪ -e‬זו‪ .‬ה ‪ -e‬בסופו של דבר מחזרים ‪ +NADP‬ל‪ .NADPH-‬תהליכים‬ ‫אלו יוצרים מפל פרוטונים לאורך הממברנה התילקואידית שגורם ליצירת ‪ .ATP‬הריאקציה הכוללת המזורזת ע"י ‪:PSII‬‬ ‫‪ , 2Q  2 H 2O  light‬כאשר ‪ -Q‬פלסטוקווינון ו‪ -QH2-‬פלסטוקווינול‪ .‬הקווינון מומר מצורתו המחומצנת‬ ‫‪   O2  2QH 2‬‬ ‫למחוזרת‪ PSII .‬לוקח ‪ -e‬ממים ויוצר חמצן מולקולרי‪ .‬תג' זו מתרחשת במרכז מיוחד המכיל ‪ 4‬יוני מנגנז‪ .‬הפוטוכימיה של‬ ‫‪ PSII‬מתחילה עם ערור זוג מיוחד של מול' כלורופיל‪ ,‬המקושר ע"י תת יחידות ‪ D1‬ו‪ .D2-‬הוא מורכב מכלורופיל ‪ .a‬הזוג‬ ‫המיוחד קרוי לפעמים ‪ P680. P680‬מעביר ‪ -e‬במהירות לפאופיטין המצוי בקרבה (כלורופיל עם ‪ +2H‬במקום יון ‪Mg+2‬‬ ‫מרכזי)‪ .‬משם ה ‪ -e‬מועבר תחילה לפלסטוקווינון המחובר חזק באתר ‪ ,QA‬ואז לפלסטוקווינון חלופי באתר ‪,+QB. P680‬‬ ‫מחמצן חזק מאוד‪ ,‬מוציא ‪ -e‬ממול' מים המקושרות חזק למרכז מנגנז‪ .‬מנגנז נבחר לתפקיד זה כיוון שיכול להתקיים בהרבה‬ ‫מצבי חמצון ויכול ליצור קשרים חזקים עם מינים המכילים חמצן‪ .‬מרכז המנגנז‪ ,‬בצורתו המחוזרת‪ ,‬מחמצן ‪ 2H2O‬ל‪O2-‬‬ ‫יחיד‪ .‬בכל פעם שקליטת פוטון מוציאה ‪ -e‬מ‪ ,P680-‬ארבעה שלבים פוטוכימיים נדרשים על מנת להוציא את ה ‪ -e‬ולחזר את‬ ‫מרכז המנגנז‪ PSII .‬מקיפה את ממברנת התילקואיד כך שאתר חיזור הקווינון נמצא בצד של הסטרומה‪ ,‬בעוד שמרכז‬ ‫‪+‬‬ ‫המנגנז‪ ,‬אתר החמצון של המים‪ ,‬נמצא בלומן התילקואיד‪ +2H .‬הנלקחים בכל חיזור של ‪ Q‬באים מהסטרומה ו ‪4H‬‬ ‫‬‫המשתחררים בעת חמצון המים משתחררים לתוך הלומן ונוצר מפל פרוטונים‪ .‬ה ‪ QH2‬שנוצר ע"י ‪ PSII‬תורם את ה ‪ e‬שלו‬ ‫להמשך שרשרת מעבר ה ‪ -e‬אשר מסתיימת ב ‪ .PSI‬ה ‪ -e‬הנ"ל מועברים‪ ,‬אחד אחד‪ ,‬לפלסטוציאנין (‪ ,)Pc‬חלבון נחושת שנמצא‬ ‫‪‬‬ ‫‪ 2 . QH 2  2 Pc(Cu 2 )   Q  2 Pc(Cu  )  2 H thylakoid‬הפרוטונים ממפלסטוקווינול משוחררים לתוך‬ ‫בלומן התילקואיד‪.‬‬

‫לומן התילקואיד‪ .‬הקומפלכס ‪ Cyt-bf‬מכיל ‪ 4‬תת יחידות‪ .‬קומפלכס זה מזרז את התג' דרך מעגל ‪ Q‬בחצי הראשון של‬ ‫המעגל‪ QH2 ,‬מחומצן ל‪ ,Q-‬כל פעם ‪ -e‬אחד‪ Pc .‬זהו חלבון קטן ומסיס עם יון נחושת בודד‪.‬בצורתו המחומצנת ל‪ Pc-‬צבע‬ ‫כחול מאוד‪ .‬החמצון של ‪ QH2‬מסתיים בשחרור ‪ +2H‬ללומן התילקואיד‪ .‬בחצי השני של מעגל ‪ Q, Cyt-bf‬מחזר מולקולה‬ ‫שניה של ‪ Q‬ל‪ ,QH2-‬לוקח ‪ +2H‬מצד אחד של הממברנה ואז מחמצן מחדש ‪ QH2‬כדי לשחררם בצד השני של הממברנה‪.‬‬ ‫האנזים ממוקם כך שהפרוטונים משוחררים ללומן התילקואיד (נלקחים מהסטרומה)‪ ,‬תורם למפל הפרוטונים לאורך‬ ‫הממברנה‪ .‬השלב האחרון בריאקציות האור מזורז ע"י ‪( PSI‬הומולוגי ל‪ PSII-‬ב‪ .)40%-‬גרעין מע' זו הוא זוג של שתי תת‬ ‫יחידות ‪ psaA‬ו‪ psaB-‬זהות‪ .‬זוג מיוחד של מול' כלורופיל נמצא במרכז המבנה וקולט אור מקסימלי ב‪ .700nm-‬מרכז זה‪,‬‬ ‫‪ ,P700‬מאתחל הגברה בהפרדת מטענים‪ .‬ה ‪ -e‬מועבר לאורך הדרך בכלורופיל באתר ‪ A0‬ו‪ Q-‬באתר ‪ A1‬לסט צבתים של ‪4Fe-‬‬ ‫‪ .4S‬משם ה ‪ -e‬עובר לפרדוקסין (‪ ,)Fd‬חלבון מסיס המכיל צבת ‪ .2Fe-2S‬המטען החיובי של ‪ +P700‬מנוטרל ע"י מעבר ‪ -e‬מ‪-‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ Pc‬מחוזר‪ .‬התג' הכוללת המזורזת ע"י ‪ PSI‬היא תג' חמזור פשוטה‪→ Pc(Cu +2 ) + Fd red :‬‬ ‫‪ . Pc(Cu + ) + Fdox light‬תג' זו‬ ‫מזורזת ע"י קליטת פוטון ב‪ λ=700nm -‬בעל אנרגיה של ‪ .40.9Kcal/mol‬השיתוף בין ‪ PSI‬ל ‪ PSII‬יוצר מעבר ‪ -e‬ממים ל‪-‬‬ ‫‪ .+NADP‬חיזור ‪ +NADP‬מזורז ע"י פרדוקסין‪ +NADP-‬רדוקטאז‪ .‬קב' ה‪ FAD-‬המקושרת באנזים זה מקבלת ‪ ,-e‬אחד‬ ‫בזמנו‪ ,‬מ‪ 2-‬מול' פרדוקסין מחוזר‪ ,‬כאשר זה עובר מהצורה המחומצנת שלו דרך חומר ביניים (סמיקווינון) לצורה המחוזרת‬ ‫המלאה‪ .‬לאחר מכן‪ ,‬האנזים מעביר יון הידריד ל‪ +NADP -‬ליצירת ‪ .NADPH‬תג' זו מתרחשת בסטרומה‪ .‬לקיחת הפרוטון‬ ‫לשם חיזור ‪ +NADP‬ממשיכה לתרום לגרדיאנט הפרוטונים לאורך ממברנת התילקואיד‪ .‬סינתזת ‪ ATP‬מונעת ע"י כוח של‬ ‫מפל פרוטונים‪ .‬החלל התילקואיד נהיה מאוד חומצי‪ .pH~4 ,‬האנרגיה נקראת כוח פרוטוני מניע ‪ Δp‬והוא מורכב מ‪2-‬‬ ‫מרכיבים‪ :‬גרדיאנט מטען וגרדיאנט כימי‪ .‬בכלורופלסטים כמעט כל ‪ Δp‬נובע מגרדיאנט ‪ pH‬בעוד שבמיטו' ישנה תרומה‬ ‫גדולה מפוטנציאל הממברנה‪ .‬הסיבה להבדל זה נובעת מחדירות ממברנת התילקואיד ל‪ Mg+2-‬ול‪ .-Cl-‬מעבר ‪ +H‬המוגבר‬ ‫בגלל האור לחלל התילקואיד מלווה במעבר כלוריד באותו הכיוון או ‪ Mg+2‬בכיוון ההפוך‪ .‬כתוצאה מכך נשמרת נייטרליות‬ ‫חשמלית ולא נוצר פוטנציאל מטען ממברנלי‪ Δp .‬מומר ל‪ ATP-‬ע"י ‪ ATP‬סינתאז של כלורופלסטים‪ ,‬הנקרא גם קומפלכס‬ ‫‪ .CF1-CF0‬הוא דומה לזה של המיטו'‪ CF0 .‬מעביר פרוטונים לאורך ממברנת התילקואיד בעוד ש‪ CF1-‬מזרז היווצרות ‪ATP‬‬ ‫מ‪ ADP-‬ו‪ .Pi-‬האוריינטציה הממברנלית של ‪ CF1-CF0‬היא הפוכה‪ .‬אם כך‪ ,‬פרוטונים זורמים מהלומן דרך ‪ ATP‬סינתאז‬ ‫‬‫לתוך הסטרומה‪ .‬כיוון ש‪ CF1-‬מצוי בשטח הפנים של הסטרומה‪ ATP ,‬הנוצר משוחרר ישירות לתוך הסטרומה‪.‬זרימת ‪e‬‬ ‫מעגלית דרך ‪ PSI‬מובילה ליצירת ‪ ATP‬במקום ‪ .NADPH‬ה ‪ -e‬בפרודוקסין המחוזר יכולים להיות מועברים לקומפלכס‬ ‫‪ Cyt-bf‬ולא ל‪ .+NADP-‬לאחר מכן ה ‪ -e‬זורם חזרה דרך הקומפלכס ‪ Cyt-bf‬לחיזור ‪ Pc‬שיכול להיות מחומצן מחדש ע"י‬ ‫‪ +P700‬להשלמת המעגל‪ .‬תוצאה נטו של מעגל זה היא שאיבת ‪ +H‬ע"י ‪ .Cyt-bf‬מפל הפרוטונים הנוצר מניע סינתזת ‪.ATP‬‬ ‫בתהליך זה‪ ,‬פוטופוספורילציה‪ ATP ,‬נוצר ללא הווצרות ‪ NADPH. PSII‬לא משתתף בפוספורילציה מעגלית וכך ‪ O2‬לא‬ ‫נוצר ממים‪ .‬פוספורילציה מעגלית מתרחשת כאשר ‪ +NADP‬אינו זמין לקבל ‪ -e‬מפרודוקסין מחוזר בגלל יחס גבוה מאוד של‬ ‫‪ NADPH‬ל‪ .+NADP-‬תג' נטו‪ . 2 NADP + + 3 ADP −3 + 3Pi − 2 + H + → O2 + 2 NADPH + 3 ATP −4 + H 2O :‬פיגמנטי‬ ‫עזר‪ ,‬כגון כלורופיל‪ ,‬ופיגמנטים אחרים מקושרים למרכזי ריאקציה‪ .‬פיגמנטים אלו קולטים אור ומזרימים את האנרגיה‬ ‫למרכז הריאקציה לשם המרה לצורות כימיות‪ .‬יש ‪ 2‬תנאים להעברת האנרגיה‪)1 :‬ספקטרום הפליטה של התורם מספיק‬ ‫קרוב לספקטרום הבליעה של המקבל (‪)100-150nm). 2‬קרבה פיזית בין מול' הפיגמנט‪ .‬כלורופיל ‪ b‬וקרוטיאונידים הם מול'‬ ‫קוצרות אנרגיה ומזרימות אותה למרכז הריאקציה‪ .‬כלורופיל ‪ b‬קולט אור בטווח ‪ .450-500nm‬קרוטיאונידים הם‬ ‫פוליאנים נרחבים הקולטים אור בטווח ‪ ,400-500nm‬אחראים כמעט על כל הצבעים הצהובים והאדומים‪ .‬פיגמנטי העזר‬ ‫נערכים במס' קומפלכסים קוצרי אור שמקיפים באופן מושלם את מרכז הריאקציה‪ .‬מעכבים‪ -DCMU :‬מעכב מעבר ‪ -e‬ל‪-‬‬ ‫‪ .Cyt-bf‬פלוריזין‪ -‬מעכב את ‪ ATP‬סינתאז (את ‪ -F0). NH4Cl‬מפר צימוד‪ -DCCD .‬מעכב העברת פרוטונים דרך ‪ ,F0‬ברגע‬ ‫שיש פגיעה בסינתזת ‪ ATP‬אז יש פגיעה במעבר ‪ -e-. EDTA‬מפר צימוד‪ .‬מפריד בין ‪ F0‬ל‪ -F1. EDTA+DCCD-‬ביטול הפרת‬ ‫צימוד‪.‬‬ ‫טרנספורט – מעבר חלבונים דרך הממברנה‪:‬ריכוז היונים בתא שונה מריכוזם בדם‪ :‬ריכוז ‪ +K‬בתוך התא ‪ 400mM‬לעומת‬ ‫‪2‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‪ 20mM‬בדם‪ ,‬ריכוז ‪ Na‬בתא ‪ 50mM‬לעומת ‪ 440mM‬בדם‪ ,‬ריכוז ‪ Cl‬בתא ‪ 40-150mM‬לעומת ‪ 560mM‬בדם‪ ,‬ריכוז ‪Ca‬‬ ‫בתא ‪ 0.0003mM‬לעומת ‪ 10Mm‬בדם‪ .‬מה יכול להבטיח כניסה ויציאת ובניית מפלי ריכוזים? חלבונים שנמצאים‬ ‫בממברנה‪ .‬החלבונים מעניקים לממברנה חדירות – ספציפיות וכיוון מסוים‪.‬מעבר פסיבי – דיפוזיה‪.‬יש פשוטה ויש מזורזת‪.‬‬ ‫פשוטה – לפי מפל ריכוזים‪ .‬מזורזת – דרך נשאים או תעלות‪ .‬קצב המעבר בדיפוזיה הוא לינארי (הפרש הריכוזים)‪ .‬קצב‬ ‫המעבר במזורזת – פונקציית רוויה‪ .‬הרוויה זה כשכל הנשאים תפוסים ועושים את העבודה במהירות המקסימלית‪.‬‬ ‫ולינומיצין‪-‬דוגמא לנשא שמעביר יוני ‪ +K‬אל תוך התא‪ .‬זה מבטל את מפל הריכוזים‪ .‬גראמיצידין ‪ -A‬דוגמא נוספת‬ ‫לאנטיביוטיקה משמשת כתעלת מעבר ליונים‪ .‬אנטיביוטיקה זו מחוררת את הממברנה ונגדה אין עמידות‪ .‬מדובר‬ ‫בפוליפפטיד קצר שמבנהו ‪ α‬הליקס‪ 2 .‬סלילים בונים תעלה בממברנה שעוזרת לקטיונים לחדור את הממברנה‪ .‬כל מולקולת‬ ‫גראמיצידין בונה ‪ 0.5‬תעלה‪ .‬מעבר אקטיבי‪ 3-‬מנגנונים‪.1 :‬משאבות יונים‪-‬מערכת מעבר אקטיבי ראשוני‪ .‬מצמידים פירוק‬ ‫‪ ATP‬עם העברת יונים נגד מפל הריכוזים‪ -Cotransport systems.2 .‬מערכת מסוג משני אין השקעת אנרגיה ישירה אלא‬ ‫ניצול מפלי יונים אחרים‪ .3.‬מעבר תוך שינוי קונפורמציה‪ ,‬למשל גלוקוז שמעברו מתרחש עקב זרחון הגלוקוז כשהוא נכנס‬ ‫לתא מחליפים מפל ריכוזים של גלוקוז לגלוקוז‪-‬פוספט‪.‬אנטיפורטר‪-‬צימוד של שני מפלים בכיונים מנוגדים‪ .‬סימפורטר‪-‬‬ ‫העברת יונים באותו כיוון כאשר מפלי הריכוזים יכולים להיות מנוגדים‪.‬יוניפורט‪-‬מעבר חומר אחד עם מפלי‬ ‫הריכוזים‪.‬משאבת נתרן אשלגן‪ -‬טרנספורט זה הוא אלקטרוגני (אין שוויון במס' היונים היוצאים ונכנסים)‪ ,‬נוצר פוטנציאל‬ ‫חשמלי על הממברנה של ~‪ 50-60mM‬עם מטען חיובי מחוץ לתא ושלילי בתוכו‪ .‬פוטנציאל זה מאפשר הנעה של טרנספורט‬ ‫משני‪ .‬בעזרת המשאבה מקבלים פוטנציאל אלקטרוכימי על הממברנה שמתפרש מיד (מהר) על כל פני שטח הממברנה וכך‬ ‫מספק אנרגיה לכל מקום שם נדרש מעבר חומרים דרך הממברנה‪ .‬פוטנציאל חשמלי הוא המקור להעברת אותות במע'‬ ‫העצבים‪.‬מעבירה ‪ 3‬יוני נתרן החוצה ומכניסה ‪ 2‬יוני אשלגן פנימה‪ .‬מורכבת מ ‪ 2‬תתי יחידות אלפא‪-‬עליהם אתרי הקישור‬ ‫לסטרואידים מעכבים ו ‪ 2‬תתי יחידות בטה‪-‬אתר קישור ל ‪-ATP. E1‬בעל זיקה גבוהה לנתרן ונמוכה לאשלגן‪.‬אחרי זירחון‬ ‫וקישור נתרן והידרוליזה של ‪ ATP‬נוצרת קונפורמציה לא יציבה והופכת ל ‪-E2‬זורחן‪ .‬אתרי הקישור לנתרן נפתחים החוצה‬ ‫וזיקתם לנתרן יורדת והוא משתחרר‪.‬זיקה לאשלגן עולה ולמרות ריכוזו הנמוך בחוץ הוא יקשר‪.‬אז מתרחשת דפוספורילציה‬ ‫והקומפלקס הופך להיות ‪ E2‬שהוא לא יציב והופך ל ‪.1E‬הדפוספורילציה מתרחשת עקב עיכוב סטרואידים‪.‬המעכבים של‬ ‫התעלה‪-‬דיגיטוקסיגנין ואואבין מצמח הדיגיטליס‪.‬צמח זה משומש כתרופה נגד מחלות לב כי עיכוב חלקי של משאבה זו‬ ‫עוזרת להתכווצות הלב‪.‬בשלב הראשון יש עלייה בכמות הסידן וזה מפעיל את התכווצות השריר‪.‬משאבת הסידן שואבת סידן‬ ‫בתא מציטופלסמה לרטיקולום ומשאבת נתרן אשלגן שעושה פוטנציאל על הממברנה גורמת לסידן לצאת החוצה על חשבון‬ ‫מפל נתרן‪-‬סידן‪ .‬אם משאבת נתרן מעוכבת פחות סידן יוצא החוצה וריכוז סידן בתא עולה ‪.‬העיכוב הוא ע"י חסימה ומניעה‬ ‫של דפוספורילציה של ‪ E2‬מזורחן‪ .‬האנזים שמבצע הידרוליזה של ‪ ATP‬בנוכחות יוני נתרן ואשלגן בלבד‪ +Mg2+‬כקופקטור‬ ‫נקרא ‪ . Na-K ATPase‬הפוספורילציה לא דורשת אשלגן והדפוספורילציה לא דורשת נתרן ומגנזיום‪.‬‬ ‫דיפוזיה מזורזת מוגבלת מבחינת המהירות לא כמו דיפוזיה רגילה‪ .‬מה שמאפיין את קצב דיפוזיה רגילה זה מקדם הדיפוזיה‬ ‫(השיפוע)‪ ; ∆Gconc = − RT ln(Cout / Cin ) ; ∆ Gvolt = ZFV .‬עבור חומרים הנכנסים לתא‪:‬‬

‫‪ F=23.1kcal/V*mol ; ∆ Gin = − ∆ Gout ; ∆ Gin = − RT ln(Cout / Cin) + ZFV‬בשאלות מסוג זה יש לשים לב לכיוון‬ ‫וליחידות‪ .‬קצב העברה של תעלה הרבה יותר גבוה משל נשא כיוון שנשא צריך לעבור שינוי קונפורמציה בשביל העברה דבר‬ ‫הלוקח זמן רב‪ ,‬בתעלה יש שינוי חד פעמי‪ -‬פתיחת התעלה‪ .‬סיבה נוספת היא שתעלה היא "חור"‪ ,‬היונים עוברים דרכה‬ ‫בחופשיות ואילו בנשא מדובר בקשירת חומר והוצאתו‪ -‬אין מעבר חופשי של חומרים‪ .‬גם לתעלות וגם לנשאים‬ ‫ספציפיות‪.‬השוואה בין אנזים לתעלה‪/‬נשא‪ :‬דומה‪-‬מיכאליס מנטן‪,‬אתר פעיל‪ ,‬יצירת קומפלקס‪ ,‬שונה‪ -‬תעלות מזרזות תהליך‬ ‫פיזיקלי ולא כימי‪ ,‬אין תוצר חדש‪ .‬חשיבות פוטנציאל חשמלי כמע' מעבר סיגנלים‪ -‬מבחינים ב‪ 2-‬סוגי תעלות‪ :‬תעלות‬ ‫תלויות ליגנד‪ :‬בעקבות קשירת ליגנד לתעלה יש פתיחה שלה‪ .‬דוגמא אצטיל כולין רצפטור‪ .‬תעלות תלויות מתח‪ :‬יש פתיחת‬ ‫התעלה בגלל שינוי במתח‪ ,‬שינוי בפוטנציאל ממברנה‪ .‬דוגמא‪ :‬תעלת אשלגן‪ .‬בתעלות מסוג זה החלק שרגיש לשינוי במתח‬ ‫‪ voltage sensor‬קולט מידע לפתיחת התעלה‪ -Gate .‬השער‪ ,‬החלק שנפתח או נסגר כתוצאה משינוי במתח‪-Pore .‬‬ ‫הסלקטיביות הראשונית של התעלה‪ .‬יש הגבלת גודל‪ ,‬לא ספציפי‪ .‬יכולים להכנס ל ‪ pore‬כל מיני חומרים‪ ,‬בעיקר לפי גודל‪.‬‬ ‫‪ -Filter‬מעניק לתעלה את הספציפיות שלה‪ .‬תעלות תלויות מתח בעלות ספציפיות גבוהה‪ .‬תעלת אשלגן‪ :‬יש לה פילטר מאוד‬ ‫ספציפי‪ .‬בנוייה מ‪ 4-‬תת יחידות שכל תת יחידה היא בעצם ‪ 2‬שרשראות ‪ α‬הליקס‪ ,‬כאשר הפילטר הוא באזור החיבור של ‪4‬‬ ‫תת יחידות‪ .‬פתח ה ‪ pore A10‬ופתח הפילטר ‪ .A 3‬נתרן לא יעבור בה‪ .‬יוני נתרן יותר קטנים מיוני אשלגן אך זוהי לא‬ ‫הסיבה העיקרית‪ .‬ההסבר נעוץ במבנה הפילטר‪ .‬היונים קשורים למולקולת מים ובשביל לעבור בתעלה הם צריכים לעבור‬ ‫דהידרטציה‪ .‬בעת היציאה הם עוברים הידרטציה בחזרה‪ .‬בפילטר הסלקטיבי יש קב' שעוטפות את האשלגן כאילו היה עטוף‬ ‫במולקולות מים‪ .‬המרחקים מותאמים לגודל אשלגן‪ -‬מבנה ספציפי לאשלגן‪ .‬יש צורך בהשקעת אנרגיה על מנת שאשלגן‬ ‫יעבור דהידרטציה ויש שחרור אנרגיה בקישור אשלגן לתעלה‪ -‬סה"כ ‪ ΔG‬שלילי‪ .‬דהידרטציה של יוני נתרן דורשת יותר‬ ‫אנרגיה ובקשירת נתרן לתעלה יש שחרור נמוך יותר של אנרגיה‪ -‬סה"כ ‪ ΔG‬חיובי‪ .‬יכולים להקשר ‪ 4‬יוני אשלגן לפילטר בו‬ ‫זמנית‪ .‬מדובר בתהליך מתמשך‪ :‬אשלגן נכנס לפילטר ואז בא עוד יון להקשר‪ ,‬נוצרת דחייה ויון האשלגן הראשון עובר אתר‬ ‫קשירה ומאפשר ליון שנכנס להקשר לתעלה‪ -‬כל יון שנכנס "דוחף" את זה שלפניו‪ .‬חשוב לציין שהמטען של האשלגן לא‬ ‫משתנה‪,‬הקשרים עם הפילטר הם קואורדינטיביים‪.‬תעלת נתרן‪ :‬תלויית מתח‪ .‬הפילטר הסלקטיבי שלו זה בעצם הגודל‪ .‬נתרן‬ ‫עובר את התעלה ללא הידרטציה (יכול לעבור כשהוא ממוים)‪ .‬אורך הפילטר ‪ .A 5‬פוטנציאל פעולה‪ :‬העברת אימפולס עצבי‪,‬‬ ‫או מתא עצב לתא עצב שכן או מתא עצב לתא שריר‪ .‬מה שקובע בעיקר את פוטנציאל הממברנה זה אשלגן תעלות אשלגן‬ ‫יותר פעילות מנתרן‪ .‬ניתן להוכיח זאת ע"י הצבה במשוואה במצב רגיל של ‪ ,T=310K‬שוו"מ ופעילות משאבה נורמלית‬ ‫והשוואת התוצאה למצב שבו המשאבה מעוכבת (‪ Cin‬קטן ו‪ Cout-‬גדל)‪ .‬רואים שמתרחשת דפולריזציה‪ ,‬כלומר נתרן‬ ‫משפיע פחות על פוטנציאל הממברנה מאשר אשלגן‪.‬התעלה הראשונה שגורמת לתחילת הפעולה אצטיל כולין רצפטור‪-‬‬ ‫הליגנד הוא אצטיל כולין‪ .‬בנוייה מ‪ 5-‬תת יחידות כשאצטיל כולין יכול להקשר ב‪ 2-‬אתרים‪ .‬כשאצטיל כולין נקשר לרצפטור‬ ‫התעלה נפתחת ויש מעבר קטיונים‪,‬בעיקר נתרן‪.‬הליגנד נקשר לרצפטור שהוא התעלה בעצם ויש שינוי קונפורמציה והתעלה‬ ‫נפתחת‪ .‬יש כניסת נתרן ויציאת אשלגן וכך נוצר פוטנציאל פעולה (אצטיל כולין נקרא נוירוטרנסמיטור)‪ .‬בין תא עצב לתא‬ ‫שריר יש מרווח קטן (המרווח הבינסינפטי)‪ .‬יש שחרור של ויסיקולות שבהן אגור אצטיל כולין‪ .‬האצטיל כולין משתחרר‬ ‫וגורם להתחלת פוטנציאל פעולה בתא העצב או השריר‪ .‬האימפולס מתחיל משחרור אצטיל כולין מהתא הפרהסינפטי‬ ‫(מעביר)‪ .‬לאחר מכן אצטיל כולין נקשר לאצטיל כולין רצפטור שנמצא על התא הבא (פוסט סינפטי)‪ .‬יש פתיחה של התעלה‬ ‫ובעיקר כניסת יוני נתרן לתוך התא‪ .‬הדבר גורם לירידה במטען שבתוך התא (דפולריזציה)‪ ,‬פחות מטען שלילי בתוך התא‪.‬‬ ‫תעלת נתרן תלויית המתח נפתחת ב‪ 40mV-~ -‬ובגלל הדפולריזציה יש פתיחה של תעלת הנתרן‪ .‬נתרן יעבור לפי מפל‬ ‫ריכוזים מחוץ התא לתוכו‪ .‬מתרחשת שוב דפולריזציה‪ ,‬פידבק חיובי ייגרום לפתיחת עוד תעלות נתרן תלויות מתח‪ .‬כעת‪,‬‬ ‫נכנסות לפעולה תעלות אשלגן תלויות מתח‪ ,‬כלומר‪ ,‬בנוסף לתעלות הנתרן יש פתיחה של תעלות האשלגן‪ .‬תעלות הנתרן‬ ‫מתחילות להסגר‪ ,‬אשלגן יוצא מהתא‪ -‬היפרפולריזציה‪ .‬המטען השלילי גדל (מחיובי לשלילי)‪.‬אצטיל כולין אסטראז הוא‬ ‫אנזים שמפרק אצטיל כולין ונמצא במרווח הבינסינפטי‪ .‬הוא יכול להיות מעוכב ע"י גז עצבים וע"י פוספטים אורגניים‪.‬‬ ‫לאנזים יש סרין באתר הפעיל והפגיעה באנזים היא בו‪( .‬כגון פעולת גז עצבים סרין)‬ ‫תכונות של טרנספורטרים‪ :‬חלבונים אלו הם חלבונים ממברנליים‪ ,‬אי אפשר לנקות אותם בשיטות רגילות‪ .‬יש להוציאם‬ ‫מהממברנה ולהשאירם במצב הנטיבי בעזרת דטרגנטים‪ .‬דטרגנטים מתחרים עם הפוספוליפידים וממיסים אותם בפאזה‬ ‫מימית‪ .‬לאחר שמבודדים את החלבון מרכיבים אותו מחדש בממברנה מלאכותית‪ -‬ויסיקולות‪ ,‬ליפוזומים מלאכותיים‪-‬‬ ‫רקונסטיטוציה‪ .‬בונים מערכת "טבעית" רק שהממברנה מכילה רק חלבון אחד‪ .‬כך ניתן ללמוד ריאקציה של מעבר חומר‬ ‫דרך הממברנה‪ .‬מאפייני נשאים‪ :‬אפיניות לחומר וקצב העברה‪ .‬שיטה אחרת מאוד נפוצה לחקר נשאים ותעלות בממברנה‬ ‫טבעית‪ :‬פאטצ' קלאב‪ -‬משתמשים בפיפטת זכוכית עם קצה מאוד דק (קוטרה כמה מיקרונים‪ ,‬כגודל התא)‪ .‬מתקרבים‬ ‫איתה לתא ומתחילים לשאוב ואז‪ )1 :‬לנער‪ -‬הצד החיצוני נשבר‪ .‬בפיפטה יש אלקטרוליט וניתן למדוד זרם חשמלי‪ .‬אם יש‬ ‫תעלה אז נוכל לבדוק חדירות יונים דרך הממברנה‪ .‬ניתן להחליף תמיסה חיצונית או פנימית ולבדוק האם יעבור נתרן או‬

‫אשלגן‪ ,‬מהו סוג החדירות‪ ,‬קצב‪ ,‬תלות במפל הריכוזים‪ )2 .‬לשאוב קצת יותר חזק כך שהחלק הפנימי יישבר ותכולת התא‬ ‫תישפך לתוך הפיפטה‪ ,‬כך נוכל למדוד את חדירות הממברנה לכיוון אחר‪ .‬תעלות יכולות להיות ב‪ 2-‬מצבים‪ :‬פתוחה וסגורה‪.‬‬ ‫כאשר התעלה סגורה החדירות מאוד נמוכה ומאופיינת ב‪ .)pA (10-12A -‬תעלה מאופיינת ע"י כמה פרמטרים‪ -‬הכי חשוב זה‬ ‫הספציפיות ליון מסויים‪ .‬בתעלה לנתרן החדירות של אשלגן מאוד נמוכה ובתעלה לאשלגן החדירות של נתרן מאוד נמוכה‪.‬‬ ‫אילו כוחות קובעים את כיוון וקצב ההעברה? ישנה כוס המחולקת ל‪ 2-‬ובאמצע מחיצה‪ ,‬אין חדירות ומעבר יונים בין ‪2‬‬ ‫חצאי התא‪ .‬הריכוז כולל של הקטיונים והאניונים ב‪ 2-‬התמיסות שונה‪ ,‬הלחץ האוסמוטי שונה‪ .‬מה שקיים זה מפל ריכוזים‬ ‫של נתרן ואשלגן‪ .‬אם נמדוד את פוטנציאל התא נראה שעל המחיצה הפוטנציאל ‪ .0‬נפתח רק חדירות לנתרן על המחיצה‪ .‬יוני‬ ‫נתרן ינועו מצד אחד לשני לפי מפל ריכוזים‪ -‬יש העברה נטו של מטען וזה גורם למפל חשמלי על המחיצה‪ .‬מה שקובע את‬ ‫~‬ ‫הכיווניות זה פוטנציאל אלקטרוכימי ‪ .Δμ‬משוואת נרנסט‪-Z ∆ µ ( Na ) = RT ln[C1 / C 2] + ZF∆Ψ :‬מטען‪-F ,‬קבוע‬ ‫פארדיי‪ -ΔΨ ,‬הפרש מפלים חשמליים‪ .‬הטרנספורט ייעצר כאשר המערכת תגיע לשוו"מ ‪ ,Δμ=0‬כלומר‬ ‫)‪. ∆Ψ = − ( RT / ZF ) ln(C1 / C 2‬במקרה של קטיון חד ערכי ‪ ,Z=1‬המינוס מצביע על כיוון ‪ ΔΨ‬מנוגד למפל הריכוזים‪.‬‬ ‫בשביל קטיון חד ערכי בטמ"פ החדר ‪ RT/ZF=59mV‬כאשר ‪ ln‬הופך ל‪ .log-‬כך ניתן לחשב פוטנציאל שיופיע על מד מתח‪.‬‬ ‫אם פותחים מעבר לקטיון אחד ומפל הריכוזים הוא פי ‪ 10‬אזי ‪ .ΔΨ=-59mV‬משוואת נרנסט מאפשרת חישוב מפל‬ ‫ריכוזים‪/‬פוטנציאל חשמלי ליון מסויים‪ .‬משאבות יוניות‪ :‬מנצלות אנרגיה של ‪ ATP‬כדי להניע מעבר יוני נגד מפל הריכוזים‬ ‫ובונות מפל ריכוזים על ממברנות שונות‪ 25% .‬מרווח האנרגיה המתקבל מ ‪ ATP‬הולכים לבניית מפל ריכוזים במשאבות‬ ‫יוניות‪ .‬המשאבות היוניות מדורגות לפי ‪ 3‬סוגים עיקריים‪ :class P :‬שמן נובע מתכונה עיקרית של המשאבות‪ -‬במהלך‬ ‫פעילותן עוברות מודיפיקציה קוולנטית ע"י פוספט שמגיע מ ‪ ATP‬המפורק באתר הפעיל של המשאבה‪ .‬זהו שלב הכרחי‪,‬‬ ‫חיוני‪ .‬מתעסקות בהעברת יונים חד ודו ערכיים ‪ .H+, Na+ ,K+, Ca+2‬נמצאות גם בממברנה ציטופלסמטית של כל התאים‬ ‫האאוקריוטים‪ ,‬גם בממברנה פלסמטית של צמחים‪ ,‬חיידקים ופטריות‪ .‬עובדות כמשאבות ובונות מפל יונים על חשבון פירוק‬ ‫‪ :ATP. Class F‬שמן נובע מפקטור הצימוד (‪ .)F‬מעבירות אך ורק יוני מימן ותפקידן סינתזת ‪ ATP‬במיטוכונדריה על‬ ‫חשבון מפל פרוטונים על הממברנה‪ .‬זוהי משאבה הפיכה ויכולה לבנות מפל ריכוזים על חשבון ‪ .ATP‬נמצאות בממברנה של‬ ‫כלורופלסטים (‪ ATP‬על חשבון אור‪ -‬פוטוסינתיזה)‪ ,‬תילאקואידים ובממברנה פלסמטית של חיידקים‪ :Class V .‬משאבות‬ ‫שמצויות בואקואלות (איברים תוך תאיים שתפקידם לאכסן פסולת‪ ,‬או שנוצרים כתוצאה מאנדוציטוזה)‪.‬מעבירות‬ ‫פרוטונים בלבד‪ .‬דומות במבנה ל‪ F-‬אך תפקידן לבנות מפל פרוטונים על הממברנה על חשבון ‪ .ATP‬המטרה לגרום‬ ‫לחומציות החלל הפנימי של ואקואלות‪ ,‬תפקידן לפרק חלבונים או פסולת וב‪ pH-‬נמוך פירוק חלבונים או חומרי פסולת‬ ‫מתרחש מהר יותר‪ .‬פוטנציאל פעולה‪ -‬סיגנל חשמלי שנוצר בקצה תא עצב‪ ,‬מתפזר לאורך התא וגורם להעברת אותות‪ .‬מבנה‬ ‫משאבת נתרן‪-‬אשלגן‪ 2 :‬תת יחידות ‪ α‬ו ‪ 2‬תת יחידות ‪ .β‬בתת יחידות ‪ α‬האתר לקישור ‪ ATP‬פונה לתוך התא והאתר‬ ‫לקישור סטרואידים פונה החוצה‪ .‬זוהי תעלה אסימטרית‪ .‬מה שמאפיין מפל ריכוזים זה הכיוון‪ .‬המשאבה היא אנזים!‬ ‫משאבה מקטלזת ריאקציה של העברת יונים דרך הממברנה‪ ,‬יש פירוק ‪ -ATP‬פעילות אנזימטית‪ .‬הסובסטרט‪ :‬יונים ו‪.ATP-‬‬ ‫התוצר‪ ADP+Pi :‬ומפל ריכוזים‪ .‬העברת יונים נגד מפל ריכוזים זוהי עבודה כימית‪ ,‬יש צורך להשקיע אנרגיה לביצוע עבודה‬ ‫ואנרגיה זו באה מפירוק ‪ .ATP‬מנגנון פעולה‪ :‬לאנזים אתרי קשירה לנתרן ולאשלגן‪ .‬בשלב ראשון ‪ 3‬יוני נתרן נקשרים עם‬ ‫אפיניות גבוהה מהצד הפנימי של הציטופלסמה‪ -‬מאפשר פירוק ‪ .ATP‬מתרחש זרחון (על אספרטט ונוצר קשר קוולנטי‬ ‫פוספוריל אספרטט) והצורה המזורחנת של האנזים מקבלת קונפורמציה שונה כך שתאי הקשירה של נתרן פונים החוצה‪.‬‬ ‫קונפורמציה זו מאופיינת באפיניות נמוכה לנתרן מה שגורם לדיסוציאציה של יוני הנתרן‪ .‬לאחר מכן מתאפשרת פתיחה‬ ‫ואסוציאציה של יוני אשלגן מהצד השני‪ .‬קישור יוני אשלגן מאפשר דפוספורילציה והחזרת האנזים לצורתו המקורית‪.‬‬ ‫האנזים יכול להיות ב‪ 2-‬צורות‪ 1E :‬ו‪ .2E-‬ההבדל ביניהן אוריינטציה ואפיניות ליוני נתרן ואשלגן‪ 2 .‬הצורות יכולות להיות‬ ‫במצב מזורחן ולא מזורחן‪ .‬זרחון ‪ 1E‬דורש קישור של יוני נתרן ו‪ .ATP-‬הצורה ‪ E1-P‬אינה יציבה ומשנה קונפורמציה ל‪E2- -‬‬ ‫‪ .P‬צורה זו מאופיינת ע"י אפיניות גבוהה לאשלגן ונמוכה לנתרן‪ -‬נתרן עובר דיסוציאציה ואשלגן נקשר‪ .‬קישור אשלגן הוא‬ ‫תנאי הכרחי לדפוספורילציה והפיכת האנזים למצב לא מזורחן ‪ 2E. 2E‬אינה יציבה והופכת באופן ספונטני ל‪ .1E -‬דבר זה‬ ‫מחזיר את המשאבה לאפיניות גבוהה לנתרן ונמוכה לאשלגן כשאתרי הקשירה פונים פנימה‪ .‬גורם לדיסוציאציה של אשלגן‬ ‫לתוך הציטופלסמה‪ ,‬קשירת נתרן וחוזר חלילה‪ .‬פוספורילציה‪/‬דפוספורילציה וקישור נתרן‪/‬אשלגן הם תהליכים מצומדים‪.‬‬ ‫תפקידים עיקריים‪ :‬היא שומרת על יציבות לחץ אוסמוטי בתא‪ ,‬משפיעה על ריכוזי כל היונים שבתא‪ .‬שומרת על ריכוז גבוה‬ ‫של אשלגן בתוך התא‪ ,‬אשלגן הוא קופקטור של הרבה אנזימים בתא שלא יפעלו ללא אשלגן‪ .‬שומרת על פוטנציאל‬ ‫הממברנה‪ -‬בפנים מטען שלילי ביחס לחוץ‪ .‬היא מחזירה למצב התחלתי תאים שעברו תהליך של פוטנציאל פעולה‪ .‬גורמת‬ ‫ליצירת אנרגיה לטרנספורט‪ .‬גורמת ליצירת חום‪.‬‬ ‫משאבת סידן‪ :‬תפקידה להחזיר את הסידן לתא אחרי שהוא משתחרר בהתכווצות השריר‪.‬נמצאת בממברנה של הרטיקולום‬ ‫האנדופלסמטי‪ .‬הרטיקולום הוא מאגר ליוני סידן‪ .‬משאבת הסידן אחראית להעברת סידן ל‪( ER-‬או סארקופלסמטי‬ ‫בשרירים)‪ .‬משאבת סידן מסוג ‪ ,P‬כלומר כוח מניע זה פירוק ‪ ATP‬ובאמצע יש אנזים מזורחן‪ .‬לאנזים ‪ 3‬דומיינים‪-N :‬‬ ‫לקשירת ‪ -ATP. A‬להתמרת אנרגיה ו ‪ -P‬עובר זרחון‪ Asp351 ,‬עוברת זרחון‪ .‬זרחון ח' אמינו אחת בחלבון ענק גורם לשינוי‬ ‫קונפורמציוני‪ .‬מנגנון הפעולה‪ :‬מאוד דומה לנתרן‪-‬אשלגן‪ .‬ל‪ 1E -‬נקשרים ‪ 2‬יוני סידן‪ .‬פירוק ‪ ATP‬וזרחון מותנים בקשירת‬ ‫סידן‪ .‬זרחון מעביר מ‪ E1-‬ל‪ .E2-‬בצורה זו אתר הקשירה פתוח לצד השני של הממברנה‪ .‬יש שחרור סידן ודפוספורילציה‪ .‬יש‬ ‫לנו ‪ 2E‬לא יציב שהופך בחזרה ל‪ .1E-‬לצורה ‪ 2E‬יש אפיניות גבוהה לסידן מהצד הציטופלסמטי‪ .‬קישור סידן מאפשר פירוק‬ ‫‪ ATP‬וזרחון ‪ .1E‬הזרחון מעביר לצורה ‪ 2E‬כשאתר הקשירה פונה לתוך ה‪ ER-‬ומאופיין באפיניות נמוכה לסידן‪ .‬שחרור סידן‬ ‫מאפשר דפוספורילציה‪ 2E .‬חופשי אינו יציב והופך חזרה ל‪ 1E-‬וחוזר חלילה‪ .‬פעילות משאבת נתרן‪-‬אשלגן חשובה מאוד‬ ‫לאספקת אנרגיה לטרנספורט אקטיבי משני‪ .‬המשאבה בונה מפל ריכוזים ומפל חשמלי וניתן לנצל זאת כדי להניע מעבר‬ ‫גלוקוז מחוץ התא לתוך התא נגד מפל הריכוזים של גלוקוז (למשל)‪ .‬מפל ריכוזים של נתרן מניע מעבר גלוקוז נגד מפל‬ ‫הריכוזים‪ .‬בחיידקים‪ :‬מתרחש טרנספורט של לקטוז על חשבון מפל פרוטונים‪ :ATP-ADP translocase .‬נשא‪ .‬דורש‬ ‫השקעת אנרגיה‪ .‬מעבר ‪ ATP‬ל‪ ADP-‬הוא אלקטרוגני (‪ -3‬לעומת ‪ .)-2‬נוח לזרז את ההחלפה ע"י מפל חשמלי על הממברנה‪.‬‬ ‫מודל כדור ושרשרת של עיכוב משאבה – אם יש דפולריזציה אז יש תנועה של מטענים ושינוי קונפורמציה ובעקבות זה‬ ‫התעלה נפתחת‪ .‬כאן נכנס לפעולה כדור הקשור בקשר גמיש עם התעלה‪,‬המטען החיובי שלו עובר אינטראקציה עם המטען‬ ‫השלילי של התעלה והיא נסתמת‪.‬שאלות‪:‬ביציות בודדו מבע"ח ימי ונבדק ‪ pH‬התמיסה שלהם‪ .‬נמצא שחלה ירידה ב‪pH-‬‬ ‫התמיסה ועליה ב‪ pH-‬התוך תאי‪ .‬שינויים אלה התקבלו רק כשהיה נתרן בתמיסה החיצונית‪ .‬על סמך זה הוצא כי תהליך‬ ‫ההפריה דורש טרנספורט פרוטונים התלוי בנתרן‪.‬א)על סמך ניסויים אלה איזו מע' טרנספורט עשויה להביא לשינויי ‪pH‬‬ ‫התלויים בנתרן?אנטיפורטר‪-‬פרוטונים יוצאים החוצה ונתרן נכנס פנימה‪ .‬תהליכים מצומדים‪,‬אחד עם מפל הפרוט' ואחד‬ ‫נגד‪.‬ב)מה יקרה אם יהיה נשא ספציפי ליוני נתרן?יוריד את מפל הריכוזים של הנתרן וזה הכח המניע למעבר פרוטונים‬ ‫החוצה ולא יהיה מעבר פרוטונים החוצה‪.‬ג)האם זה טרנספורט אלקטרוגני וכיצד ניתן לבדוק?זה תלוי ביחס של (‪)+‬ים משני‬ ‫הצדדים‪.‬מאחר שלא ניתנו כמויות של חומרים לא ניתן לדעת‪.‬אם רוצים לבדוק אם מע' היא אלקטרוגנית‪-‬נבודד ממברנה עם‬ ‫מע' טרנספורט ונשים ריכוזים שווים של נתרן ופרוטונים ונראה אם יהיה הפרש פוטנציאל‪.‬‬ ‫סכרת ואינסולין‪ :‬המאפיין של סוכרת הוא אי סבילות לסוכר‪ .‬הגוף מקבל את רוב האנרגיה מגלוקוז אינסולין‪ ,‬הורמון‬ ‫המיוצר בלבלב‪ ,‬מאפשר לרקמות הגוף לקלוט גלוקוז מהדם ולהשתמש בו ליצירת אנרגיה או לאחסן אותו‪ .‬במצב של סוכרת‬ ‫קיים חוסר יחסי באינסולין (או שהלבלב לא מייצר מספיק אינסולין או שהרקמות אינן מגיבות לו כראוי)‪ ,‬ולכן כמות קטנה‬ ‫בלבד של גלוקוז מנוצלת על‪-‬ידי הרקמות‪ ,‬ואילו ריכוז הגלוקוז בדם עולה לרמות לא תקינות (היפרגליקמיה)‪ .‬רמת הגלוקוז‬ ‫הגבוהה בדם היא הגורם למרבית הנזקים האופייניים למחלת הסוכרת‪.‬אחרי צריכת פחמימות הרמה של גלוקוז בדם צריכה‬ ‫להתייצב חזרה אחרי כשעתיים‪.‬היכן אינסולין מופרש? כשיש שפע אנרגיה בדם‪,‬גורם לאחסון הפחמימות העודפות‪,‬עוזר‬ ‫לספיגה של ח‪.‬אמינו שיהפכו לחלבונים וכאשר יש עודף מהן הפרשתו מעוכבת‪,‬מופרש בכמות גדולה פי עשר תוך מס' דקות‬ ‫שבהן יש העלאה חדה של גלוקוז בדם‪,‬מגיב מהר בכמותו לעליה או ירידה של גלוקוז בדם‪,‬יש הורמונים שיכולים לשלוט‬ ‫בהפרשתו כגון הורמון גדילה‪.‬היכן אינסולין נוצר? בתאי ביתא בלבלב‪.‬זמן מחצית חייו בפלסמה זה ‪ 6‬דקות ונעלם לגמרי‬ ‫אחרי ‪ .15‬כאשר הוא קשור לרצפטורי המטרה שלו הוא לא מופחת כה במהירות‪.‬השפעתו על הגוף‪:‬פותח את השער של‬ ‫המולקולה שמעבירה דרכה גלוקוז‪,‬חדירות גבוהה לח‪.‬אמינו‪,‬במידה של חוסר בהתעמלות אחרי ארוחה עוזר באגירת גליקוגן‬ ‫בכבד ושרירים‪,‬ויכול להיות מומר לגליצרול ברקמת שומן (אח"כ מצורף לח' שומן כדי ליצור שומן)‪.‬השפעת אינסולין על‬ ‫הכבד‪:‬מעלה את אקטיביות האנזימים המשתתפים ביצירת גליקוגן‪,‬מעכב את הפוספורילז של הכבד שמפרק גליקוגן‪,‬גלוקוז‬ ‫מזורחן פעם אחת בתאי כבד כדי שלא יוכל לצאת דרך מולקולת טרנספורט שלו‪,‬כשיש עודך גלוקוז אינסולין עוזר להפיכת‬ ‫גלוקוז לח' שומן שמועברות לרקמת שומן כ‪.VLDL-‬הכבד סופג ‪ 2/3‬של גלוקוז מהמעים ואז משחרר אותו כשרמת אינסולין‬ ‫יורדת‪.‬השפעת אינסולין על המוח‪:‬לא משפיע‪ .‬אם יש מעט מדי גלוקוז בדם‪,‬ההיפוטלמוס גורם להפרשת אפינפרין שגורם‬ ‫לפירוק גליקוגן בכבד ושומנים ברקמת שומן‪.‬השפעת האינסולין על מטבוליזם של ח' שומן‪ :‬מפחית את השימוש בשומן‬ ‫ובמקום משומש הגלוקוז‪,‬מקדם סינתזת ח' שומן בכבד ויצירת גליצרול ברקמת שומן‪,‬מעכב את האנזים שמשחרר חומצות‬ ‫שומן לדם‪,‬מזרז ספיגת גלוקוז לתאי שומן כדי להפוך לגליצרול‪.‬השפעת אינסולין על מטבוליזם של חלבונים וגדילה‪:‬גורם‬ ‫לטרנספורט אקטיבי של ח' אמינו רבות‪,‬מזרז יצירת חלבונים‪,‬משפיע בטווח הארוך על תעתוק ‪,DNA‬מעכב גלוקונאוגינזה‬ ‫ע"י עיכוב קטבוליזם של חלבונים וח' אמינו‪.‬בירידה של גלוקוז בדם‪:‬הלבלב מפחית הפרשת אינסולין‪,‬זה מפסיק את האגירה‬ ‫של גליקוגן והוא מתחיל להפוך לגלוקוז‪,‬במחסור גדול באינסולין יש פירוק שומנים‪-DIABETES MALLITUS.‬הסיבה‬ ‫כאן לסוכרת היא התפתחות של התנגדות לאינסולין ברקמות (הן אינן מאפשרות לאינסולין לבצע את פעולתו הרגילה)‪.‬נוצר‬ ‫כתוצאה להפרשת אינסולין מופחתת ע"י תאי ביתא‪.‬התורשה זה גורם חשוב כי מגביר את החשיפה של תאי ביתא‬ ‫לוירוסים‪,‬מגביר יצירת נוגדנים עצמיים נגד תאי ביתא‪,‬או גורם להתנוונותם‪.‬השמנת יתר יכולה לגרום לתאי ביתא להיות‬ ‫פחות נתונים לסטימולציה ע"י גלוקוז ויכולה לגרום להפחתת רצפטורים לאינסולין בתאי מטרה וכך להפחית את השפעת‬ ‫האינסולין‪.‬מחסור באינסולין גורם לרמת גלוקוז גבוהה בדם שגורמת לתא להתייבש‪.‬מה ההשפעה של עודף ח' שומן‬ ‫בפלסמה?מזרז הפיכת ח' שומן לפוספוליפידים וכולסטרול בכבד‪,‬ואלה משוחררים לדם כליפופרוטאינים‪.‬עודף ח' שומן‬ ‫וחוסר אינסולין מגביר את המטאבוליזם של ח' שומן בכבד ונוצא אצטיל ‪ CoA‬שהופך לח' אצואצטית ומשוחרר לדם‪.‬כדי‬ ‫להפתר מעודף גופי קטון צריך להגיבם עם נתרן בשתן וזה גורם למחסור בנתרן שמוחלף ע"י יוני מימן מתוך חומצות‬ ‫קטו‪,‬ומעלה חומציות שגורם לנשימה עמוקה ומהירה הגורמת לעודף נשיפה של ‪ CO2‬וזה גורם לאיבוד ביקרבונטים בנוזל‬ ‫הבין תאי וכאשר ה‪ pH-‬נופל מתחת לשבע‪,‬תוך מס' שעות האדם ימות‪.‬השפעת מחסור באינסולין על חלבונים‪:‬מאגר חלבונים‬ ‫יורד לכחצי‪,‬מוגבר הקטבוליזם של החלבונים‪,‬נעצרת הסינתזה שלהם וח' אמינו משוחררות לדם וכך ריכוזם עולה בפלסמה‬ ‫שממנה הם מפורקים בשביל אנרגיה‪ .‬זה גורם לתוצרת ‪ urea‬בשתן ויכול להשפיע על אקסונים בתאי עצב‪.‬טיפול‬ ‫בסכרת‪:‬לתת אינסולין בזמנים קבועים‪,‬התעמלות (שרירים יותר חדירים לגלוקוז ויש השפעה דומה לשל אינסולין)‪.‬מהו‬ ‫איפראינסוליניזם ושוק אינסולין?‪ HI‬זה יצירה מוגברת של אינסולין הנגרם ע"י גידול בלבלב‪.‬זה גורם לרמת גלוקוז נמוכה‬ ‫בדם‪.‬שוק אינסולין יכול להגרם מלקיחת עודף אינסולין‪.‬‬

Related Documents

Bio Chem Formula So La
November 2019 3
Bio Chem Formula Page
November 2019 9
Bio Chem 131
November 2019 6
Bio Chem 6
October 2019 6
Dushyant Bio Chem.
April 2020 4
Bio Chem 12
October 2019 8