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 ...
درباره اگزالواستیک اسید
اگزالواستیک اسید به انگلیسی: Oxaloacetic acid
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)
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 .
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 .
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:)