چرا اگزالواستیک اسید در کشت سلولی استفاده می شود؟


چرا اگزالواستیک اسید در کشت سلولی استفاده می شود؟


اگزالواستیک اسید جزئی ضروری در چرخه ی کربس است .


اگزالواستیک در چرخه ی کربس با استیل کوآنزیم A ترکیب می شود و اسید سیتریک تولید می کند .


این اسید ، یک واسطه ی مهم بین : مسیر امبدن-میرهوف و چرخه ی کربس است و نقش ویژه ای در تولید انرژی دارد ...


همچنین ، اگزالواستیک اسید است که برای حفظ حداکثری متابولیسم سلولی ، به بافت فرمولاسیون محیط کشت اضافه می شود .



در ادامه درباره ی چرخه ی کربس و اگزالواستیک اسید بیشتر بخوانید ...


ادامه مطلب1

درباره اگزالواستیک اسید

چرا اگزالواستیک اسید در کشت سلولی استفاده می شود؟


اگزالواستیک اسید به انگلیسی: Oxaloacetic acid


چرا اگزالواستیک اسید در کشت سلولی استفاده می شود؟


یک آلفاکتواسید با فرمول شیمیایی C۴H۴O۵ .

یک ترکیب شیمیایی با شناسه پاب‌کم ۹۷۰ است .

جرم مولی آن ۱۳۲٫۰۷ g/mol می‌باشد .

این ترکیب یکی از ترکیبات واسطه‌ای چرخه اسیدسیتریک است .


چرخه ی کربس(TCA)


چرا اگزالواستیک اسید در کشت سلولی استفاده می شود؟


نام ها :

چرخه ی اسید سیتریک

چرخه ی تری‌کربوکسیلیک اسید

چرخه ی کربس(به افتخار کاشف آن ، هانس کربس که در 1910 کشف کرد)

تعریف :

مسیری چرخشی برای اکسایش ریشه‌های استیل به دی‌اکسید کربن است .

بیشتر :

قندها در داخل بدن طی واکنشهایی به انرژی و مواد دیگر تبدیل می‌شوند .

چرخه کربس یکی از مراحل تخریب قندها است که طی آن پیرووات حاصل از گلیکولیز به انرژی تبدیل می‌شود .

پیرووات طی یک سری واکنشهای منظم اکسید شده به استیل تبدیل می‌شود .

استیل حاصل با کوآنزیم A ترکیب شده استیل کوآنزیم A را می‌سازد که در ماتریکس میتوکندری به ترکیبات ساده‌تر مبدل می‌گردد .

کربس در سال 1910 مشخص کرد که مکانیسم تبدیل پیرووات به ترکیبات ساده تر طی یک سری واکنشهای چرخه ای صورت می گیرد .

کربس این چرخه را چرخه تری کربوکسیلیک اسید (TCA) یا چرخه اسید سیتریک نامید .


چرخه اسید سیتریک نقش بزرگی را در دگرگشت(متابولیسم) دارد :

مسیرهای فروگشت(کاتابولیسم) به آن جاری می‌شوند .

مسیرهای فراگشت(آنابولیسم) از آن آغاز می‌شوند .

ترکیبات میانهٔ چرخه اسید سیتریک ، پیش‌سازهای بسیاری از زیست‌مولکول‌ها هستند .


کدام آنزیم ها نقش دارند ؟

آنزیم پیروات دهیدروژناز

آنزیم دی‌هیدرولیپوییل ترانس‌استیلاز

آنزیم دی‌هیدرولیپوییل دهیدروژناز

آنزیم سیترات سینتاز

آنزیم اکونیتاز

آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز

پیچیدهٔ آلفا-کتوگوتارات دهیدروژناز

آنزیم سوکسینیل‌کوآ سینتتاز

آنزیم سوکسینات دهیدروژناز

آنزیم فوماراز

آنزیم مالات دهیدروژناز


ساخته شدن اگزالواستات و استیل‌کوآنزیم‌A :

پیرووات که محصول قندکافت(گلیکولیز) است توسط آنزیم پیرووات کربوکسیلاز تجزیه می شود و اگزالواستات آغازگر چرخه ی کربس را تشکیل می دهد .

اگزالواستات در چرخه ی کربس با استیل‌کوآنزیم‌A ترکیب شده و باعث اکسایش آن می شود .

پیرووات طی یک سری واکنشهایی به استیل کوآنزیم A تبدیل می‌شود .

این واکنشها مستلزم یک مجموعه پیرووات دهیدروژناز و یک سری کوآنزیمهای اختصاصی مانند تیامین پیروفسفات ، اسیدلیپوئیک ، FAD و NADH است .

استیل کوآنزیم A بوجود آمده با داشتن آرایش فضایی مناسب موجب شروع واکنشهای چرخه کربس می‌شود و با متراکم شدن و اتصال به اسید اگزالواستیک و از دست دادن CoA ، اسید سیتریک را می‌سازد .


ماتریکس میتوکندری دارای همه ی آنزیم ها و کوآنزیم ها و سایر عوامل لازم برای انجام چرخش TCA است .


چرا اگزالواستیک اسید در کشت سلولی استفاده می شود؟


چه واکنش هایی در چرخه ی کربس رخ می دهد؟

در طی چرخه کربس چهار مرحله اکسایش انجام می‌گیرد که منجر به خروج دو مولکول CO2 از باقیمانده پیکر قند(استیل کوآنزیم A) و آزاد شدن مثبت اتم هیدروژن(+H) و بالاخره تشکیل مجدد اسید اگزالواستیک می‌گردد .


این چرخه هشت مرحله دارد :


مرحله 1 : تولید سیترات

استیل کوآنزیم A(دو کربنی) با اگزالواستات(چهار کربنی) ترکیب می‌شود و تشکیل سیترات(شش کربنی) می دهد .

این واکنش به وسیله ی آنزیم سیترات سنتتاز کاتالیز می‌شود .


مرحله 2 : تولید ایزوسیترات از طریق سیس-اکونیتات

سیترات حاصل تحت اثر آنزیم آکونیتاز(چون مولکول سیس-آکونیتات حد واسط است) به ایزوسیترات(شش کربنی) تبدیل(ایزومره) می‌شود .

برای ایجاد فرآورده واکنش باید از یک واکنش واسطه بگذرد بدین معنی که ابتدا سیترات با از دست دادن یک مولکول آب به سیس آکونیتات تبدیل می‌شود و پس این ترکیب با پذیرش یک مولکول آب ، ایزوسیترات می‌سازد .

(یک مرحله آبدهی و یک مرحله آبگیری و در نتیجه جابجایی یک اتم هیدروژن و یک گروه هیدروکسیل)


مرحله 3 : اکسیداسیون(اکسایش) ایزوسیترات به آلفا-کتوگلوتارات و CO2

ایزوسیترات حاصل تحت اثر آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز ، دو هیدروژن متصل به C-5 را از دست می‌دهد و به شکل کتو درمی‌آید .

همچنین گروه کربوکسیل (C-3) را نیز به صورت CO2 آزاد ساخته و آلفا-کتوگلوتارات تولید می‌کند .

در این واکنش که نخستین واکنش از چرخه است و طی آن CO2 ساخته می‌شود ماده ای حدواسط به نام اگزالوسوکسینات(یک بتاکتواسید ناپایدار) نقش دارد .


مرحله 4 : اکسیداسیون(اکسایش) آلفا-کتوگلوتارات به سوکسینیل CoA و CO2

کمپلکس آنزیمی آلفا-کتوگلوتارات دهیدروژناز ، یک مولکول CO2 از آلفا-کتوگلوتارات برمی‌دارد و با اتصال کوآنزیم A به آن ، سوکسینیل کوآنزیم A می سازد .

در این واکنش ، NAD به عنوان کوآنزیم شرکت می‌کند .

این مرحله دومین مرحله از ساخته شدن CO2 طی چرخه کربس است .

(تبدیل ایزوسیترات به آلفا-کتوگلوتارات با یک واکنش دکربوکسیله شدن اکسایشی دیگر همراه است.

سوکسینیلCoA فرآورده ی آلفا-کتوگلوتارات است . )


مرحله 5 : تبدیل سوکسینیل CoA به سوکسینات

مرحله بعد تبدیل سوکسینیل کوآنزیمA به سوکسینات است که بوسیله آنزیم سوکسینیل کوآنزیمA سنتتاز کاتالیز می‌شود .

اهمیت این واکنش در ایجاد ترکیب پر انرژی در شکل GTP است .

پیوند تیواستر موجود در سوکسینیل کوآنزیمA بر اثر آبکافت با آزادسازی کوآنزیمA مقداری انرژی آزاد می‌کند که برای سنتز GTP مورد استفاده قرار می‌گیرد .

GTP سریعا فسفات خود را به ADP می‌دهد و ATP می‌سازد .


مرحله 6 : اکسیداسیون(اکسایش) سوکسینات به فومارات

در این مرحله سوکسینات حاصل در مرحله ی 5 تحت تاثیر کوآنزیم FAD دو پروتون از دست می‌دهد و به فومارات تبدیل می‌شود .

آنزیم سوکسینات دهیدروژناز واکنش را فروکافت(کاتالیز) می‌کند .


مرحله 7 : هیدراتاسیون فومارات به مالات

با اضافه شدن مولکول آب به محل پیوند دو گانه که به وسیله آنزیم فوماراز(فومارات هیدراتاز) کاتالیز می‌شود L-مالات حاصل می شود .(چگونه؟)

فوماراز ؛ اضافه شدن فضای ویژه ی یک اتم هیدروژن و یک گروه هیدروکسیل را به صورت ترانس کاتالیز میکند .

گروه هیدروکسیل فقط به یکی از پیوندهای دوگانه فومارات اضافه میشود ؛ پس فقط ایزومر نوع L-مالات تشکیل میشود .


مرحله 8 : اکسیداسیون(اکسایش) مالات به اگزالواستات

در مرحله آخر آنزیم مالات دهیدروژناز(وابسته به NAD) دو هیدروژن از L-مالات برمی‌دارد و آن را به اگزالواستات تبدیل می‌کند(کاتالیز کردن اکسیداسیون L-مالات به اگزالواستات) .

NAD+ پذیرنده ی هیدروژن است.

سرانجام چرخه TCA کامل می شود .


چرا اگزالواستیک اسید در کشت سلولی استفاده می شود؟


جمع بندی واکنشهای چرخه TCA

از اکسایش یک مولکول پیرووات و تبدیل آن به استیل کوآنزیمA(پس وارد شدن در چرخه TCA) ؛ سه مولکول CO2 ، یک مولکول GTP و یا ATP و پنج مولکول کوآنزیم(4 مولکول NADH و یک مولکول FADH2) احیا شده بوجود می‌آیند .

بدین ترتیب ، طی چرخه TCA تنها یک مولکول ترکیب پرانرژی ساخته می‌شود .

بنابرین این چرخه به تنهایی مقدار بسیار کمی انرژی شیمیایی آزاد می‌کند .



در پایان هم میتونید نمودارها و اینفوگرافیک مربوط به این چرخه رو دریافت کنید:)

عنوان: چرخه ی کربس
حجم: 307 کیلوبایت
توضیحات: چرخه ی استیک اسید
چرخه ی کربس

عنوان: چرخه ی کربس
حجم: 96.7 کیلوبایت
توضیحات: چرخه ی استیک اسید
چرخه ی کربس

عنوان: چرخه ی کربس
حجم: 196 کیلوبایت
توضیحات: چرخه ی استیک اسید
چرخه ی کربس




نوشته شده توسط رضا

برگرفته از :
ویکیپدیا

تارنمای ATCC Cell Biology