פוספט יורידילטראנספראז(.-0-גלקטוזגלקטוז )- UDPפוספט -0-גלקטוז .23. UDP- גלקטוז UDP-.)גלוקוז )שהוא גם תוצר ביניים ביצירת קשרים גליקוזידים 4. UDP- גלוקוז פוספט.-0-גלוקוז פוספט )מכאן יכול להשתלב בגליקוליזה(.-9-גלוקוזפוספט-0-גלוקוז .0

גלקטוזמיה:

שמטפל בתהליך הכנסת הגלקטוז לתוך טראנספראז, האנזים UDP -ב קשורה לפגם האנזימטי החומרה של המחלהוהוא מצטבר בתוך ספראז לא ניתן להכניס גלקטוז בגליקוליזהנטרא UDP -צורה החמורה ביותר של חסר ב בהגליקוליזה.

. תיאור המחלה:התאים ילודים 47111 -ל 0-מחלה גנטית נדירה הפוגעת בכ.

הנפוצה ביותר היא ה"גלקטוזמיה הפגם באנזים המשתתף בתהליך. הצורה לפי , למחלה יש מספר צורות

.galactose-1-phosphate uridyl transferase והקשה היא פגיעה באנזים:הקלאסית"

הגלקטוז מצטבר ואינו עובר עיבוד לגליקוליזהכתוצאה מכך.

וכן מגיב עם חלבונים שונים ,גלקטיטול שנקרא הגלקטוז העודף הופך לכוהל רעיל.

ה ארוך )נזקים נוירולוגיים, נזקים בכליה, בכבד, פגיעותה גדולה, או נזקים קשים לטווח ללא גילוי מוקדם יש תמ בשחלות, קטרקט, פגיעה בעצמות(.

יחיד הוא הימנעות מוחלטת ממוצרי חלבהטיפול ה.

האחרונה היא מחלה שכיחה ולא מסוכנת. יש בעיה בפירוק של -נוהגים להתבלבל בין הגלטוזמיה לחסר בלקטאזלקטוז. הגלקטוזמיה היא מחלה קטלנית ומסוכנת שנובעת מחוסר יכולת להכניס את הגלקטוז לגליקוליזה

ניים.שמובילה ליצירת כהל רעיל ונזקים רצי

:הכנסת פרוקטוז לגליקוליזה בכבדתהליך (fructokinaseפוספט )-0-פרוקטוז פרוקטוז .0

, מכונה גם fructose-1-phosphate aldolaseפוספט )-אצטון-גליצראלדהיד + דיהידרוקסי פוספט-0-פרוקטוז .2

aldolase-B)

(triose kinaseפוספט )-3-גליצראלדהיד גליצראלדהיד .3

:גנטית לפרוקטוזאי סבילות

קשות במערכת תופעות ישנן סורביטול או סוכרוז, עם אכילת פירותבכבד. B-נגרמת כאשר יש חסר מולד באנזים אלדולאזפוספט. הצטברות זו מורידה את -0-, החוסר באנזים יוביל להצטברות של פרוקטוז. במצב זההעיכול ומחוצה לה

. סימפטומים של המחלה כוללים הקאות, היפוגליקמיה, צהבת, דימום,כבד ATPהגלוקונאוגנזיס ואת היצירה מחדש של מוגדל, היפראיוריקמיה )עודף אוריאה בדם( וכשל כלייתי פוטנציאלי.

גלוקונאוגנזיס:

יצירה של גלוקוז מחומרי מוצא שאינם סוכרים. מסלול מטאבולי זה הינו חשוב ביותר, כיוון הוא תהליךגלוקונאוגנזיס שהמוח מסתמך על גלוקוז כ"דלק" העיקרי שלו, וכדוריות הדם האדומות משתמשות בגלוקוז בלבד כ"דלק". צריכת

גלוקוז שנצרכים על ידי כל הגוף גרם ה 091 -גרם, שהיא חלק הארי מ 021 -הגלוקוז היומית במוח של אדם בוגר היא כ גרם. 061 -גרם, והזמינות של גליקוגן, מחסן הגלוקוז, היא כ 21ביום שלם. כמות הגלוקוז שנוכחת בנוזלי הגוף היא בערך

אי לכך, תשמורת ישירה של גלוקוז מספיקה בערך ליום אחד. במהלך תקופה ארוכה יותר של הרעבה, ישנה חובה ליצור מוצא שאינם סוכר. גלוקוז מחומרי

מסלול הגלוקונאוגנזיס ממיר פירובאט לגלוקוז. חומרי מוצא שאינם סוכרים מומרים תחילה לפירובאט, או נכנסים אצטון פוספט(.-הידרוקסי-למסלול באמצעו )כמו במקרה של אוקסלואצטאט או די

חומרי המוצא העיקריים הם הלקטאט, חומצות אמינו וגליצרול.

לקטאט נוצר על ידי שרירי שלד פעילים כאשר קצב הגליקוליזה גובר על קצב שרשרת הנשימה. לקטאט מומר הידרוגנאז. -בקלות לפירובאט על ידי לקטאט דה

.חומצות אמינו מגיעות מחלבונים מהתזונה או במהלך הרעבה מפירוק של החלבונים בשריר השלד

קורסור של גלוקוז, -מניבה גליצרול וחומצות שומן. הגיצרול הוא פרהההידרוליזה של טריגליצרידים בתאי שומן-הידרוקסי-אך חומצות שומן אינן. הגליצרול יכול להיכנס או למסלול הגלוקונאוגנזיס או למסלול הגליקוליזה כדי

אצטון פוספט.ד ובכליה עוזר לשמר את רמת האתר העיקרי של גלוקונאוגנזיס הוא הכבד, ומיעוט מתרחש גם בכליה. הגלוקונאוגנזיס בכב

יוכלו למשוך גלוקוז בהתאם לצרכיהם )כיוון שהם לא מייצרים בעצמם גלוקוז( הגלוקוז בדם כך שהמח והשרירים המטאבולים.

הגלוקונאוגנזיס מתרחש בשלושה -ומעגל קרבס מתרחש במיטוכונדריה בציטוזול בעוד שהגליקוליזה כולה מתרחשת אתרים שונים באדם:

שלבים ראשונים - ונדריהמיטוכ או לתהליך זה בהתאם לים להיות מווסתים או למעגל קרבס נמצא שם כיוון שיש חומרים שיכו -המשך -ציטוזול

לצרכי התא. החוצה על מנת שיהיה קרוב לקרום התא להוצאת הגלוקוז -שלב אחרון - רשתית אנדופלסמתית.

כדי אנרגיה להשקיע )צריך אנרגיה שצורך תהליך הוא הגלוקונאוגנזיס ,אנרגיה שמניב תהליך הוא הגליקוליזהבעוד ש .GTPאו ATPהאנרגיה מושקעת בצורה של פירוק .גלוקוז( לסנתז

חומרי המוצא לתהליך הגלוקונאוגנזיס:

.לקטאט .פירובאט

(.בעיקרחומצות אמיניות )אלאנין חומצות שומן(. רוב חומצות השומן 3אחד המרכיבים של טריגליצרידים )שבנויים משלד של גליצרול + -הגליצרול

חומצה אחת.אינן משמשות חומר מוצא, מלבד .(אצטיל כולין אינו חומר מוצא)

תהליך הגלוקונאוגנזיס:

מיטוכונדריה: (1)

אוקסלואצטאט קרבוקסילציה: פירובאט .)אחת עבור כל טריוזה( ATPמול' 2ניצול של בשלב זה מתרחשת קרבוקסילציה של פירובאט ליצירת אוקסלואצטאט, תוך

שלב זה .ביוטיןמסוג Dפקטור של ויטמין -דורש קו, אנזים זה pyruvate carboxylaseהאנזים המזרז את הריאקציה הוא הינו חד כיווני.

המעבר לציטוזול:

פירובאט קרבוקסילאז הוא אנזים מיטוכונדריאלי, בעוד שהאניזמים הבאים בגלוקונאוגנזיס הם ציטופלסמטיים. האוקסלואצטאט, שהוא התוצר של פירובאט קרבוקסילאז, עובר חיזור למלאט בתוך המיטוכונדיה על מנת להיות

אשר מלאט מועבר אל מחוץ לממברנת . כNADHהידרוגנאז עם -משונע לציטוזול. החיזור מושג על ידי מלאט דהבציטוזול לקבלת האוקסלואצטאט +NADהידרוגנאז עם -דה-המיטוכונדריה, הוא עובר חמצון מחדש על ידי מלאט

בשנית.

ציטוזול: (2)

פירובאט-אנול-פוספו קרבוקסילציה וזרחון: אוקסלואצטאט -דהאחת לכל ) GTP מולקולות 2 על חשבוןקרבוקסילציה וזרחון ליצירת פוספואנולפירובאט, -האוקסלואצטאט עובר דה

כיוון שאוקסלואצטאט .phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEP ck). האנזים המזרז את הריאקציה הוא טריוזה()למעגל קרבס או נקודת ויסות לפי המצב האנרגטי וצרכי התא הוא גם חומר מוצא במעגל קרבס שלב זה מהווה

שהוסף לפירובאט בשלב הראשון מוסר. שלב זה הינו חד כיווני. CO2 -ה לגלוקונאוגנזיס(.

עד כה רק בשני השלבים עבור כל טריוזה(. -מול' )שתי מולקולות לכל מסלול, שהוא שמתרחש באופן כפול 4הראשונים הושקעה אנרגיה של

השלבים ילכו לכיוון הרלוונטי בהתאם לתנאים בתא. הינם שלבים של ריאקציות דו כיווניות עם הגליקוליזה. 3-0השלבים

האנזימים הרלוונטים הם אותם האנזימים שמזרזים את הריאקציה ההפוכה בגליקוליזה: (3)

פוספוגליצראט.- 3( PEPפירובאט )-אנול-פוספו לריאקציה זו.אין אנזים רלוונטי

(4) ביספוספוגליצראט 1,3פוספוגליצראט -3

.)אחת עבור כל טריוזה( ATPמול' 2ניצול של . בשלב זה יש phosphoglycerate kinaseהזרחון מתבצע על ידי האנזים (5)

ביספוספט-1,6-פרוקטוז ביספוספוגליצראט 1,3. בשלב זה נוצרה ההקסוזה החשובה. יש השקעה של fructose 1,6 bisphosphate -ביספוספוגליצראט הופך ל 0,3 -ה

NADH, מחומצן ל ש- NAD+.

עד שלב זה כל התהליך היה כפול )לכל טריוזה( משלב זה שתי הטריוזות התחברו והתהליך ממשיך במסלול בודד: (6)

פוספט-6-פרוקטוז ביספוספט -1,6-הידרוליזה: פרוקטוזאורגני. האנזים שאחראי לשלב זה הוא -פוספט, תוך יצירת של פוספט אנ-9-ביספוספט הופך לפרוקטוז-0,9-הפרוקטוז

ביספוספטאז. כמו המקביל שלו בגליקוליזה, אנזים זה הינו אלוסטרי ומשתתף ברגולציה על גלוקונאוגנזיס. -0,9-פרוקטוז (7)

פוספט-6-גלוקוז פוספט -6-פרוקטוזבין שתי הצורות הוא הפיך ונעשה באותו אופן שתואר בגליקוליזה. במרבית הרקמות הגלוקונאוגנזיס נעצרת המעבר הזה

פוספט מעובד באופן שונה, לרוב על מנת ליצור גליקוגן. יתרון של -9-בשלב זה ולא נוצר גלוקוז חפשי, אלא הגלוקוזל לעשות דיפוזיה אל מחוץ לתא. על מנת לשמור על הישארות הגלוקוז במצב המזורחן הינה שבמצב זה הגלוקוז לא יכו גלוקוז בתוך התא היצירה של גלוקוז חפשי מבוקרת בשני אופנים:

פוספטאז נמצא תחת רגולציה.-9-פוספט לגלוקוז, גלוקוז-9-האנזים שאחראי על ההמרה של גלוקוז .0ם. הרקמות הללו הינן הכבד רק ברקמות שמחובתן לשמור על ההומאוסטזיס של רמת הגלוקוז בד חהאנזים נוכ .2

והכליה.

המעבר לרשתית האנדופלסמתית: .ER -פוספט מועבר ללומן של ה -6-צירה של גלוקוז לא מתרחש בציטוזול. הגלוקוזהשלב האחרון בי

אנדופלסמתית:הרשתית ה

(2)

גלוקוז פוספט -6-הידרוליזה: גלוקוזפוספטאז, אנזים רגולטורי, שמחובר לממברנה -9-לוקוזעל ידי האנזים הגפוספט עובר הידרוליזה -9-הגלוקוזבכבד ובכליה,

בסיום הפירוק הגלוקוז והפוספט האורגני שנוצרו משונעים על ידי שני טרנספורטרים. הטרנספורטר לגלוקוז .ER -של ה הינו חד כיווני.שלב זה (.glut -זהה לטרנספורטרים שנמצאים על הממברנה של התא )נשאי ה ER -בממברנה של ה

מול' 2אם נשווה זאת לגליקוליזה, בה יש רווח של .GTPמולקולות של 2-ו ATPמולקולות של 4בסה"כ הושקעו בתהליך

ATP .בודדות, ניתן להבין שלגלוקונאוגנזיס "מחיר" יקר עבור התא

בין גליקוליזה לגלוקונאוגנזיס: יםהיחס

וגלוקונאוגנזיס, אלו השלבים ההפיכים שמושפעים מריכוז הסובסטרט. בשני ישנם שלבים משותפים לגליקוליזה התהליכים נעשה שימוש באנזימים משותפים, לא רגולטורים. עם זאת, כמו שבגליקוליזה יש אנזימים חד כיווניים, כך גם

נתונים לבקרה אלוסטרית. שמקטלזים את הריאקציות החד כיווניות ו -בגלוקונאוגנזיס קיימים אנזימים ייחודיים לתהליך בעקרון שני התהליכים הללו לא מתרחשים במקביל בתא, וכאשר אחד חלק מהחומרים משמשים כמזרזים או מעכבים.

מתקיים, השני מעוכב. היפוך אינו הגלוקונאוגנזיס תהליךאך לגלוקוז מומר פירובאט ובגלוקונאוגנזיס ,לפירובאט מומר גלוקוז בגליקוליזהאמנם

-פרוקטו-פוספו, הקסוקינזה ידי על שמזורזים, בגליקוליזה הפיכים בלתי שלבים שלושה ישנם כי נזכיר. גליקוליזה של :הללו השלבים של למעקף שמיועדים שלבים ישנם בגלוקונאוגנזיס. קינזה-ופירובאט( PFK) קינזה קרבוקסילאז פירובאט האנזימים של בעזרתם אוקסלואצטאט דרך מפירובאט נוצר פירובאט-אנול-פוספו .0

.קרבוקסיקינאז פירובאט-אנול-ופוספו בזירוז, 0 מספר בפחמן אסטר-פוספט של הידרוליזה ידי על ביספוספט-0,9-מפרוקטוז נוצר פוספט-9-פרוקטוז .2

.ביספוספטאז-0,9-פרוקטוז האנזים של .פוספטאז-9-גלוקוז ידי על שמקוטלזת בריאקציה פוספט-9-גלוקוז של מהידרוליזה נוצר גלוקוז .3

:ויסות הגלוקונאוגנזיס

יותר מרגולטור אחד יכול להיקשר ולעשות אנזימים אלוסטריים חד כיוונים מווסתים על יד הרגולטורים שלהם . העצמה של הפעולה.

ביספוספט, עובר בקרה אלוסטרית 0,9מוריד פוספט מפרוקטוז שביס פוספטאז, 1,6האנזים פרוקטוז .

AMP את ים)מאקטב מעכבים אלוסטרים של האנזיםהינם ביספוספט 2,6ופרוקטוזPFK יםובאופן הפוך מעכב (.אזביספוספט 0,9את הפרוקטוז

שני הכיוונים, ב נעשה. העיכוב המעכבים מפעילה את האנזים ועל ידי כך את ייצור הגלוקוז בכבדבכמות ירידה .ת, ולהפךפוספטז מוגברביס-0,9-הפרוקטוז -של ה פעילות כאשר הגליקוליזה מעוכבת, המעכב על האנזים יורד וה

לעיל רואים את הויסות המשולב של גליקוליזה )חצים כחולים( וגלוקונאוגנזיס )חצים אדומים( כשלידם כתובים האנזימים

הרגולטורים של התהליכים. חזקה מאוד: PFKהבקרה על

:מפעילים AMP ביפוספט. 2,9פרוקטוז -ו

מעכבים: ATP, ,)ציטראט )חומר ביניים ראשון במעגל קרבס מה שמאפשר תיאום בין הגליקוליזה למעגל קרבס (.בגוף ויוני מימן )מצב חומצי

השלב שמקוטלז הבקרה על גלוקונאוגנזיס, אם מסתכלים על התהליך המקביל ב :fructose-1,6-bisphosphataseבקרת :PFKשל פוספטאז היא הפוכה לבקרה בי 0,9י פרוקטוז על יד

כאן. הציטראט הוא זרז: מפעילים

מעכבים: AMP (האקטיבטורים של הגליקוליזה הם מעכבים של האנזים הזהביפוספט ) 2,9ופרוקטוז :)גליקוליזה( ל פירובאט קינאזהבקרה ע התוצר של השלב הקודם(. ביספוספט 0,9פרוקטוז : מפעילים(

:מעכבים ATP .ואלאנין שני שלבים בגלוקונאוגנזיס, המקבילים לשלב האחרון בגליקוליזה: - PEP ckועל pyruvate kinaseהבקרה על

:אצטיל קואנזים מפעיליםA - מפעיל רק את השלב הראשון מזרז אלוסטרי )נוצר לפני הכניסה למעגל קרבס , (. בגלוקונאוגנזיס

:מעכבים ADP - .)מעכב אלוסטרי )מעכב את שני האנזימים :גלוקונאוגנזיס על ידי גלוקגוןרוז יז

)הפרשת ההורמון אינסולין, וכן לעורר את הפרשת להפסיק . משמשת סיגנאלירידה ברמת גלוקוז בדם )הרעבה .גלוקגון מתאי אלפא בלבלב

גלוקגון נקשר לקולטן ומשרה איתות תוך תאי המתווך על ידי הcAMP משפיע על כמה תהליכים אשר.

,מעכב של אנזים המפתח שהינו ,ביספוספאט 2,9אי זה מביא להורדת רמת פרוקטוז איתות תוך תבין היתר , שבכך מופעל.ביס פוספאטאז 0,9בגלוקונאוגנזיס, פרוקטוז

כתוצאה מכך גלוקונאוגנזיס מזורז ויש עלייה בייצור גלוקוז בכבד.

פותרת באופן חלקי את מצב ההרעבה. - עלייה ברמת גלוקוז בדם

לעיל רואים איך הגלוקגון נקשר אל הרצפטור שיושב בממברנה. הקולטן מביא להפעלה של האיתות התוך תאי בו משתתף

-אותו האנזים שאחראי על הפיכה ל הוא זה ים לאדנילאט ציקלאז. אנזים ומגיע GTPaseבעל תכונות של Gגם חלבון cAMP ה .- cAMP הוא רגולטור של פרוטאין קינאזA (PKA) .שבנוי משתי יחידות קטליטיות ושתי יחידות רגולטריות

מתחיל להשתתף PKAנקשר אליו הוא משחרר את היחידות הקטלטיות והן כעת פעילות. האנזים הפעיל cAMP -כאשר ה ביספוספט. 2,9בזרחון של גורמים רבים בתא, מה שבסופו של דבר יוביל להורדה ברמת הרגולטור פרוקטוז

קורי מעגל

הלקטאט, שמופק משרירי שלד פעילים ומכדוריות דם אדומות הוא מקר של אנרגיה לאיברים אחרים. כדוריות דם אדומות הינן חסרות מיטוכונדריה ולכולם לא יכולות לחמצן גלוקוז עד הסוף. בשרירי שלד במהלך פעילות, קצב הגליקוליזה והפקת

, כמו כן, ישנם "שרירים לבנים" שבהם אין שימה פועליםהפירובאט עולה על הקצב שבו מעגל קרבס ושרשרת הנ, קצב היצירה בשלושת המיקומים המצוינים . תחת התנאים הללואירוביים-מיטוכונדריה כלל, ונמצאים תמיד בתנאים אנ

על ידי הגליקוליזה גדול מקצב החמצון שלו בחזרה על ידי מטאבוליזם אאירובי. המשך הגליקוליזה תלויה NADHשל ופירובאט מצטמצמת על ידי NADHפוספט. ההצטברות של -3-אלדהיד-לטובת חמצון של גליצר +NADמינות של בז

ומחזר את הפירובאט ללקטאט. +NAD -ל NADHהידרוגנאז, שמחמצן -דה-לקטאטוק. עם זאת, לקטאט הוא מבוי סתום במטאבוליזם. עליו להיות מומר בחזרה לפירובאט על מנת להמשיך בתהליך פיר

למצב מחומצן כדי שהגליקוליזה תוכל להמשיך לעבוד NADHהמטרה היחידה של החיזור של הפירובאט היא השבת ה בתאי שרירי פעילים ובכדוריות דם אדומות. למעשה, היצירה של לקטאט "קונה" זמן ומניעה חלק מהעול המטאבולי

ם מכילה נשאים שמאפשרים חדירות טובה ללקטאט מהשריר לאיברים אחרים. הממברנה בצד של הפלזמה במרבית התאיספורט הוא של נולפירובאט. שני הסובסטרטים יוצאים דרך השריר הפעיל אל זרם ההדם ונישאים אל הכבד. מרבית הטר

בשרירי שלד מכווצים, שגורם להעדפת הלקטאט על הפירובאט. +NADH/NADלקטאט בגלל היחס הגבוה בין תאי הנמוך בציטוזול של +NADH/NADריאקציה שמועדפת לאור היחס צן לפירובאטקטאט נכנס לכבד ומחומהל

ישא לעבר שרירי הגלוקוז שנוצר נכנס לזרם הדם ונ גלוקונאוגנזיסהפירובאט בכבד מומר לגלוקוז על ידי הכבד . ATPשם יעבור גליקוליזה ויווצר השלד הפעילים

כתוצאה מהגליקוליזה. הכיווץ של שרירי השלד ATPהכבד יוצר גלוקוז לטובת שרירי שלד בפעולה, אשר בתורם יוצרים כך, Coriמעגל קורי )מספק את הלקטאט לכבד, שעושה שימוש בלקטאט ליצירת גלוקוז. רצף הריאקציות המעגלי הזה מכונה

cycle.)

של גלוקוז. בשריר אלאנין נוצרת על ידי טראנסאמינציה של פירובאט. קורסור חשוב-, כמו לקטאט, היא פרהאלאניןהריאקציה ההפוכה מתרחשת בכבד ומשם מתחיל תהליך דומה לתהליך המתואר לעיל עם הלקטאט. ישנם איזואנזימים

(isozymisשל לקטאט )-הידרוגנאז ברקמות שנות מקטלזים את ההפיכה בין לקטאט לפירובאט ולהפך. -דה מעגל הפנטוזות, גליקוגנולוזיס וגלוקוגנזיס, ומאגרי האנרגיה בגוף - 13שיעור

(:phosphate pathway-pentose)מעגל הפנטוזות מטרות מעגל הפנטוזות:

פחמנים לתא )פנטוזות(. סוכרים אלה חיוניים כאבני בניין 0סוכרים בעלי ספקהמעגל מ -אספקת אבני בניין שמכילים במבנה של פנטוזה. GTP -וה ATP -(, לנוקלאוטידים, וכן ל RNA -ו DNAלחומצות הגרעין )

2המעגל מייצר - יצירת חומר מחזר NADPH משני- NADP חומר זה משמש קופקטור בריאקציות ביוסנטזיות .במעגל NADPH -ל NADPשמתקבל, כאמור, מהפיכה של NADPH -)של חומצות שומן למשל( בהן יש צורך ב

.הידרוגנזות(-ולהפך שהוא קופקטור של דה NADH -שהופך ל NAD -)דומה ל . הפנטוזות על:-המעגל נחלק לשני שלבי

בו נוצר ה - מחמצן שלב- NADPH בשלב זה ה .- NADPH 0-פוספט מחומצן לריבוז-9-נותר ומחומצן כאשר גלוקוז- .CoA -וב ATP ,NADH ,FAD -, וכן ב DNA -וב RNA -פוספט הוא נגזרת של רכיבים ב -0-פוספט. הריבוז

בו יש המרה הדדית של סוכרים בתא )יצירת סוכרים חדשים מסוכרים קודמים(. בשלב זה יש - מחמצן לא שלבפחמנים בסדרה של ריאקציות לא חמצוניות שיכולות 3-7זירוז אנזימטי להמרה הדדית של סוכרים בעלי

פחמניים עודפים -0ביוסינטזה של נוקלאודטידים או להפוך סוכרים פחמני לצרכי-0להסתיים בסינטזה של סוכר לתוצרי ביניים של הגליקוליזה.

פוספט, משמש גם כחומר מוצא בתהליך -9-יאקציות הללו מתקיימות בציטוזול. יש לציין כי חומר המוצא, הגלוקוזכל הר הגליקוליזה.

השלב החמצוני:

, ריאקציה שמזורחנת 0פוספט בפחמן מספר -9-הידרוגנציה של גלוקוז-עם דההשלב החמצוני של מעגל הפנטוזות מתחיל -, וכאן יש את היצירה של מול' ה +NADP(. אנזים זה הוא ספציפי עבור G6PDהידרוגנאז )-פוספט דה-9-על ידי גלוקוז

NADPH גמא-פוספוגלוקוגון-9הידרוגנציה הוא -הראשונה. התוצר של הדה-( 9לקטון-phosphoglucono--lactone .)-פמחמני זה עובר דה-פוספוגלוקונאט. סוכר שש-9השלב הבא הוא הידרוליזה תוצר זה על ידי לאקטונאז שיניב

NADPHפוספט. כאן יש היווצרות של -0-הידרוגנאז ומניב ריבולוז-פוספוגלוקגונאט דה-9קרבוקסילציה חמצונית על ידי פוספט על ידי -0-פוספט לקבלת ריבוז-0-הוא איזומריזציה של ריבולוז נוסף. השלב האחרון של הסינטזה

phosphopentose isomerase .

:הרלוונטיםהאנזימם פוספט דה-9-גלוקוז-( הידרוגזG6PD) פוספוגלוקונאט. יש יצירת 9פוספט ל: 9. הופך את הגלוקוזNADPH

.הפנטוזה תומתקבל 9-הידרוגנאז-פוספוגלוקונאט דה

הכללית של השלבים החימצוניים במעגל הפנטוזות: הנוסחא

חמצוני:-השלב הלא-9-פוספט ממולקולה אחת של גלוקוז-0-ומולקולה את של ריבוז NAFPHמול' של 2הריאקציות מהשלב החמצוני הפיקו

פוספט קטן -0-לצורך ריאקציות ביוסנטזיות מחזרות, אך הצורך בריבוז NADPH -פוספט. עם זאת, תאים רבים זקוקים ל פוספט על ידי -9-פוספט ולפרוקטוז-3-פוספט, הלה מומר לגליצראלדהיד-0-בהרבה. במקרים בהם יש עודף של ריבוז

על וזליזהטראנסקטולאז וטראנסאלדולאז. אנזימים אלה יוצרים ריאקציות הפיכות שקושרות בין מעגל הפנטוזות והגליק יודעת פוספט 0 הריבולוז. פוספט 9 פרוקטוז - ו פוספט 3 אלדהיד-גליצר: לעצמו מייצר שהתא גליקולטים חומריםידי

פחמנים 0 מתוך וליצור עצמם לבין בינם אינטראקציה לעבור יודעים אלו. פוספט- 0 - ולריבוז פוספט 0 - לקסילוז להפוך 3 אלדהיד לגליצר בעתיד שיתפרק פחמנים 6בהמשך נוצר גם סוכר בעל . פוספט 3 אלדהיד וגליצר פחמנים 7 בעל סוכר

ת של הריאקציות הללו היא יצירה של שתי הקסוזות וטריוזה אחת משלוש יהתוצאה הסופ.פוספט 9 ולפרוקטוז פוספט :הבאפנטוזות, כמתואר בתרשים

נצרך במזון יכול להיכנס לתוך הגליקוליזה לצורך פוספט עודף שנוצר במעגל הפנטוזות או-5-ניתן להסיק כי כל ריבוז

הפקת אנרגיה.

סיכום כל המעגל:

בקרה במעגל הפנטוזות:• G6PD אנזים קובע הקצב במעגל הפנטוזותההוא. NADPHנמצא תחת בקרה של רמת האנזים • .מאשר לפנטוזות NADPH -יותר ל התא זקוק כאמור, •על ידי מיני ריאקציות)השלב הלא חמצוני(. נוצרות הגליקוליזהעודפי פנטוזות מנותבות אל תוך •

נוצרים חומרי ביניים -שמאפשרות לנתב את עודף הפנטוזות לגליקוליזה הטראנסאלדולזות וטראנסקטולזות גליקוליטים כתוצאה מריאקציות שונות בין סוכרים שונים בתוך התא.

בתאים )בעיקר בכדוריות דם אדומות(: NADPHהחשיבות של -מערכת הגלותטיון

מורכב משלוש ח.א: גלוטמאט, גליצין וציסטאין. יכול לעבור חמצון וחיזור. -בתאים יישנו חומר שנקרא גלותטיון

סולפיד. באמצעות אנזים ספציפי, גלוטתיון רדוקטאז, המחומצן הופך -הצורה המחומצנת המוקולה הזו היא גלותטיון דיפקיד המערכת הזו בצורה המחוזרת הוא לנטרל רדיקאלים חופשיים שנוצרים בכל מיני תהליכים בתא )למשל למחוזר. ת

אם אין נטרול של הרדיקלים הם יגרמו נזק בכדוריות האדומות זו המערכת היחידה שמשמשת כמנטרלת.של מי חמצן( לא ניתן ליצור את המחוזר מהמחומצן. NADPHבלי לתא ולממברנה.

:G6PDבאנזים חסר

-התא לא יכול לייצר לעצמו את ה G6PD. בהיעדר G6PD -קיימת מחלה שבה חסר אנזים המפתח במעגל הפנטוזות, ה NADPH ולא יכול לגרום לגלותטיון להיות מחוזר, מצטברים רדיקלים חופשיים ונגרם נזק לתא. ה ,- G6PD הוא אנזים

.NADPHהמפתח במעגל הפנטוזות, בלעדיו אין את המעגל ואין היווצרות של

חסר באנזיםG6PD ום זלכרומו 16מחלה תורשתית בתאחיזהזוX אם ה ולכן פוגעת יותר בגברים(- X גבר, אצל פגום .(וגם מהאישה גם מהגבר Xיהיה חולה, אצל האישה יש מצב של הטרוזיגוטיות והיא לא חולה כי היא מקבלת הוא

". תאחיזה X"גן בתאחיזת , נקראXכל גן הנמצא על כרומוזום מסוים, נקרא גן בתאחיזת אותו כרומוזום, לדוגמה: גן היושב על כרומוזום 16

מתקיימת אך ורק ברבייה זוויגית, ויש לה השפעה חשובה ביותר על האופן בו יורשים הצאצאים את מטענם הגנטי של הוריהם.

קיימות דרגות שונות של חסר ב-G6PD .

ניתן לאבחנה על ידי קביעת רמות האנזיםהחסר.

בכדוריות דם אדומות, בשל אי יכולת לייצר גלותטיון מחוזר שינטרל רדיקלים חופשייםהיא פגיעה עיקרית ה. המושרית על ידי תרופות, כימיקלים דומות()חוסר דם שנובע מהמוליזה של הכדוריות הא גורם לאנמיה המוליטית

. בחשיפה לתרופות או אנטיגנים מסוימים נוצרים יותר רדיקלם חופשיים, כדורית הדם האדומה לא וצמחים כמו פול יכולה להיפטר מהם ומתרחש התקף של אנמיה המוליטית.

.שכיח יותר אצל יוצאי עיראק בישראל בעלי החסר באנזים זה אינם חולים למעט בהתקפים המסוימים. אמנם פוגע במעגל הפנטוזות אך ככל הנראה החסר

. באופן תיאורטי חסרי האנזים היו אמורים להיות חסרי NADPH -אינו מוחלט והבעיה העיקרית היא החסר שנוצר ב הצורך בפנטוזות אינו גדול לטובת זאת. יכולת לסנטז חומצות שומן, אבל זה לא המצב, ייתכן כיוון שבפועל

מאגרי האנרגיה בגוף: להלן המאגרים שעומדים לרשות הגוף לצורך הפקת אנרגיה:

מבחינת הערך הקלורי, גליקוגן )פולימר של גלוקוז(. חומר התשמורת הראשוני והמידי הוא -בכבד ובשרירים .0קק"ל 2011קק"ל בכבד, Kcal (411 2611י היא קילו הכמות של המצבור האנרגט 71באדם שמשקלו הממוצע

.בשריר(קק"ל( שיכולים להתפרק ולתת מוצא לגליצרול וחומצות שומניות אותם 401בכבד יש מצבור של טריגליצרידים ) .2

קק"ל של טריגליצרידים. 3111הגוף יכול לנצל לצורך גלוקונאוגנזיס. בשריר יש קילו קלוריות נמצא ברקמת השומן בצורה של טריגליצרידים. 021,111עיקר המצבור של האנרגיה, בהיקף של .3

גרם גלוקוז, הגלוקוז עובר את התהליך הבא: 61כשאדם אוכל ארוחה של 00 .גרם הולכים ישירות לצרכים האנרגטים של המח

07+20 עמילן(. משמש גרם הולכים לאגירה בצורה לגליקוגן בכבד ובשרירים. )גם לצמחים יש חומר תשמורת שהוא כרזרבה לניצול בעת צורך דחוף באנרגיה.

2 .גרם הופכים לשומנים 0 גרם הולכים לכליות

23 .גרם הולכים לניצול על ידי השרירים

הגליקוגן:

הגליקוגן הוא פולימר גדול של יחידות גלוקוז, שמורכב משרשראות ישירות עם מעט הסתעפויות בנקודות מסוימות. מרבית . בתא קיימים אנזימים 0,9-שיירים על ידי קשרי אלפא 01. הענפים יוצאים בערך כל 0,4-בגליקוגן הם קשרי אלפאהקשרים

פוספט 0נוצר גלוקוז 0-4שונים לפירוק שני הקשרים הללו. התוצר של פעולת כל אנזים הוא שונה. מפירוק של קשרי פוספט. 9ם יוצר מיד יחידות של גלוקוז האנזי 0-9פוספט. מפירוק של קשרי 9שהופך בהמשך לגלוקוז

המולקולה מסיסה לאורך כל המבנה המרחבי שלה.

יצירת ואגירת הגליקוגן:(, שהוא למעשה תהליך חיבור הגלוקוז יחד לשרשרת של glycogenesisתהליך היצירה של גליקוגן מכונה גליקוגנזיס )

גליקוגן. התהליך מתרחש בעיקר בכבד ובשרירים. .גליקוגן סינטאזובע הקצב בתהליך של הגליקוגנזיס הוא האנזים ק

בהתאם למיקום הגליקוגנזיס, איזורי האגירה העיקריים של גליקוגן הם הכבד ושרירי השלד. הריכוז של גליקוגן הוא גבוה

יותר בכבד מאשר בשרירים, אבל יותר גליקוגן נשמר בשרירים בסה"כ )כיוון שיש יותר שרירי שלד בסופו של דבר(. רנולות שמכילות את כל האנזימים שדרושים למטאבוליזם של הגליקוגן בתוך התאים נמצא בציטופלסמה בצורה של ג

גליקוגן. ישנם תאים נוספים מלבד הכבד והשריר שבהם ניתן לראות גרנולות של גליקוגן.מפוקחים על מנת לשמר את רמת הגלוקוז בדם, שדרושה לשמירה על האורגניזם בכבדהסינטזה והפירוק של הגליקוגן

הרגולציה של הגליקוגן משמרים את האנרגיה הנחוצה לשריר עצמו.תהליכי בשריר, מנגדכולו.

יעילות האגירה של גלוקוז כגליקוגן:

הגליקוגן אינו מצומצם כמו חומצות השומן, וכתוצאה מכך אינו כה עשיר באנרגיה. עם זאת האגירה של הגלוקוז כגליקוגן הוא תהליך מאוד כדאי לתא. ממספר סיבות:

מול' 2וז שתופרד בהמשך מהגליקוגן ותעבור גליקוליזה תייצר כל יחידת גלוקATP כך שמפירוק של מול' גליקוגן .הגלוקוז החפשי שמשתחרר מהגליקוגן הינו קל לשינוע ושימוש ולכן משמש יתקבלו למעשה עשרות מול' של אנרגיה.

מצות שומן, הגלוקוז שמשתחרר כמקור טוב של אנרגיה במיוחד במקרים של פעילות פתאומית מאומצת. בשונה מחו אירוביים.-יכול לספק אנרגיה גם בהיעדר חמצן ולכן מספר אנרגיה גם במצבים אנ

בנוסף, האגירה הזו כמעט לא דורשת אנרגיה. בעקיפין היא דורשת השקעה של קשר עתיר אנרגיה אחד שלUTP . .אנרגטית מבחינה יעיל מאוד הוא התהליךובאופן כללי

של גליקוגן והשחרור של גלוקוז מגביר את הכמות של הגלוקוז שזמינה בין הארוחות. אי לכך, גליקוגן הפירוק המפוקחמשמש כמשמר של רמת הגלוקוז בדם. תפקיד זה חשוב במיוחד כיוון שהגלוקוז הוא למעשה המזון היחיד בו המח

עושה שימוש )מלבד במצבים של הרעבה ממושכת(.

מטאבוליזם הגליקוגן: הסכימה של מטבוליזם הגליקוגן:הלן ל

לאחר ארוחה, כאשר עולה מצבור הגלוקוז בגוף )בדם(, יש צורך באגירה שלו.

:פוספט 0פוספט )חומר המוצא לגליקוליזה(, שהופך לגלוקוז -9-עודף של גלוקוז עובר דרך גלוקוז בתהליך הגליקוגנזיס והלה יהפוך לגליקוגן.

)כמו בהרעבה למשל(, הירידה של רמת הגלוקוז בדם מהווה סיגנאל לפירוק של גליקוגן. לקבל גלוקוז בגוף כאשר יש צורך יש שני אנזימים שמשתתפים בתהליך. הראשון, שמפרק את (.glycogenolysisתהליך פרוק הגליקוגן נקרא גליקוגנוליזיס )

.de-branching emnzyme נקראהאנזים השני, שמפרק את נקודות ההסתעפות נ .גליקוגן פוספורילאזנקרא 0-4קשרי

:פוספט מהגליקוגן, יש שינוי של צורת הגליקוגן על מנת לאפשר המשך 0יש פירוק של גלוקוז בתהליך הגליקוגנוליזיספוספט ישנן מספר 9מהגלוקוז פוספט להמשך פעילות מטאבולית. 9פוספט לגלוקוז 0פירוק, וכן הפיכה של הגלוקוז

אפשרויות:o ומר המוצא לתהליך הגליקוליזה, אז ישנה אפשרות לפנות לתהליך זה.כאמור, הוא ח o פוספט הוא נקודת מפנה גם למעגל זה( ליצירת 9פניה לעבר מעגל הפנטוזות )כיוון שהגלוקוזNADPH ופנטוזות

חיוניות.o .)המרה לגלוקוז חפשי ושחרורו לזרם הדם )סוג המרה זה מתרחש בעיקר בכבד, ומעט בכליות ובמעיים

יחידות 4שאליו קשורות גליקוגניןיחידות הגלוקוז בתוך הגליקוגן לא מתפרקות לחלוטין. תמיד יש חלבון/אנזים שנקרא תחל ה, ומעבר לו אין פירוק. הפירוק והסינטזה מתייחסים תמיד עד לנקודה זו של "תחל"של גלוקוז. קומפלקס זה מכונה

. אנזימטיה

גלוקוז ואת השתתפות שני האנזימים בפירוק. להלן ניתן לראות הסתעפות של ה

-deפוספט, והשני הוא ה 0שיודע להוריד יחידות גלוקוז שייצרו גלוקוז הגליקוגן פוספורילזהאנזים הראשון הוא branching enzyme17 סוכרים ממקום למקום 3וכן העברת יחידות של 0-9, שלו שני תפקידים, פירוק נקודת ההסתעפות

, אבל מדובר על שלושה סוכרים(. בפעולה זו האנזים גם מנתק גלוקוז חופשי אחד ונוצרת שרשרת לינארית, 4אמר )בשיעור נ את שסולל מה, לינארית לשרשרת הגליקוגןהופך זה באופןמינוס גלוקוז אחד )שעובר פוספורליציה על ידי אנזים נפרד(.

.הפוספורליאז של פעילותו להמשך הדרך .0לא מתקבל גלוקוז חפשי אלא גלוקוז עם קבוצת פוספט בעמדה מספר -עושה פירוק פוספורוליטי הפוספורילאז

פוספט ומשם ישנן שתי אפשרויות להמשך פעילותו: 9פוספט צריך להפוך לגלוקוז 0הגלוקוז יעבור הידרוליזה וישחרר גלוקוז לדם. -אם בכבד ית.ייכנס לגליקוליזה להפקת אנרגיה מיד -אם בשריר

סינטזת הגליקוגן:

uridine diphosphate glucoseפוספט כתורם של הגלוקוז, אלא ממולקולת -0-הסינטזה של גליקוגן לא מתחילה מגלוקוז(UDP-glucose ה .)- UDP-glucose ,שהוא התורם של הגלוקוז לביוסינטזה של גליקוגן, הוא צורה פעילה של גלוקוז ,

ומעביר UDP glucose -. הגליקוגן סינטאז קוטע את הגלוקוז מהuridine tri-phosphate - פוספט ו-0-שמסונטזת מגלוקוז. המשמעות היא ATPתוך ניצול UTP -חזרה ל UDP. במסגרת התהליך יש הפיכת UDPאותו להגדלת השרשרת ונותר

שהארכת השרשרת דורשת אנרגיה. סיכום הסינטזה:

מטרתו לבטל את ההסתעפות של המול' על מנת שהגלוקוז פוספורילאז יוכל להמשיך לעבוד. למעשה זו עבודה משולבת של שני de branching enzyme –ה 17

.גלוקוזידאז( 0,9-אנזימים שמחוברים בשרשרת אחת )טראנספראז ו אלפא

:גליקוגןזה של טוויסות הפרוק והסינ

הרגולציה על תהליכי הפירוק והסינטזה של הגליקוגן נעשית בצורה שונה מזו של הגליקוליזה. בגליקוליזה ישנן שתי צורות -אלוסטרית )על ידי מעכבים ומזרזים שנקשרים לאתרים אלוסטרים באנזימים הרגולטורים( ועל ידי איזו -של רגולציה

מות לרגולציה. הרגולציה להלן היא סוג שלישי של רגולציה, שנעשית על ידי אנזימים ברקמות שניחנים בתכונות מתאי פוספורילציה: -פוספורילציה ודה

מפרק גליקוגן וגליקוגן שעיקר הוויסות מתבצע על ידי זרחון והסרת הזרחון על גבי האנזימים גליקוגן פוספורילאז .נתאז הפעיל בסינתיזה של הגליקוגןסי

הורמון המפורש במצבי דחק )אדרנלין(, אפינפרין דייל נה בקרה הורמונלית. בעיקר עימים היהבקרה על פעילות האנז .ת הגלוקוז בדם עולה לאחר הארוחותכאשר רמ אינסולין המופרשכן ובעת מאמץ שרירי ניכר, גלוקגון המופרש ברעב ו

.קיימת בקרה משולבת כך שרק מסלול אחד יהיה פעיל והשני יתעכב. כאשר הסינתיזה מזורזת הפרוק מעוכב ולהיפך תחילת הפוספורילאז(. רוק גליקוגן בעת מאמץ שרירייפ בהפעלתתפקיד רגולטורי יש ליוני סידןגם(

ף להלן:רמת הגלוקוז בדם היא הטריגר לפעילות של אנזימי המפתח, כפי שמשתקף מהגר עקומת הפעילות היא עקומה סיגמואידית.

הרגולציה של פירוק גליקוגן

תהליך מורכב למדי של איתות תוך תאי שמטרתו הסופית להפעיל או לעכב את האנזים פוספורילאז. ניתן לראות מפל של תאי: זרחון עד להגעה לאנזים שאמור לבצע את התהליך. שלבי האיתות התוך-תהליכים של זרחון ודה

ההורמון אפינפרין מופרש מיותרת הכליה ונקשר לקולטן שלו בממברנה של התא. .0)יכול להיות משופעל גם באמצעות adenylate cyclaseבאמצעות תיווך של חלבון נוסף, קיים שפעול של אנזים .2

ההורמון גלוקגון(.3. Adenylate cyclase אחראי לייצור שלcAMP - אש( ר מיוצר מ מתווך תוך תאי שניוני- ATP .)באמצעות אנזים זה 4. cAMP מפעיל את האנזיםprotein kinase A - אנזים אשר מורכב מיחידות קטליטיות ויחידות רגולטוריות

מתבצע באמצעות שחרור היחדות הקטליטיות מהרגולטוריות. cAMPשחוסמות אותן. השפעול על ידי 0. Ptrotein kinase A זים קורסור של האנ-מזרחן את הפרהphosphrylase-B-kinase לצורתו הפעילה באמצעות

זרחון. B-phosphorylase -קינאז מזרחן את הצורה הלא פעילה של פוספורילאז, ה -B-בסיוע יוני סידן, פוספורילאז .9

)הצורה הפעילה( אשר מפרקת את הגליקוגן. A-phosphorylaseלצורה הפעילה

האנזים את ואז אין cAMP -שמפסיק את פעילות ה cAMP phosphdiextraseם יהאנזהמפל נעשית על ידי הפסקת

שמתווך את כל תחילת המפל לעיל.

ישנם פוספטאזות אשר מבצעים את הפעולה ההפוכה ומשחזרים את המצב הלא פעיל של האנזימים המשתתפים )מעכבים

ה הורמונלית במנגנון דומה שיתואר להלן. נציין את פירוק הגיקוגן(. רגולציה על סינתזה של גליקוגן מווסתת גם היא בצור כי הפעלה של פוספורילאז תתבצע במקביל לדיכוי של גליקוגן סינטאז, ולהיפך.

יש אנזים אחד שעם פוספט הוא פעיל -העובדה שלאנזים הוסף/הוצא פוספט אין זה אומר באיזה מצב הוא חשוב להבין זה שונה מאנזים לאנזים. -רחון לפעילות אין קורלציה בין ז -ויש אנזים שפועל אחרת

ויסות הסינטזה של גליקוגן:

אינסולין מופרש בעקבות סיגנאל כאשר יש יותר מדי סוכר בדם. האינסולין עובד על עקרון של זרחון והסרת זרחון .0 (. PP1) 0של אנזימים. האינסולין עובד על אנזים שנקרא פרוטאין פוספטאז

של קבוצת הפוספט )האנזים הוא פוספטאז כאמור(. ברגע , על ידי הורדהBמשפיע על הגליקוגן סינטאז PP1 -ה .2 Aשיורד הפוספט הוא הופך להיות גליקוגן סינטאז

גליקוגן. ת הגליקוגן. מווסת הגברה של סינטזאותו לומוסיף את הגלוקוז גלוקוז-UDP מסיר מההגליקוגן סינטאז .3של הגברת הוא מעכב את פירוק הגליקוגן, כיוון שיש צורך באפקט נטו -ולה נוספת ז פעבו זמנית יש לפוספטא .4

. הסינטזההצורה הפעילה. הוא קוטע ממנו את הפוספט, , שהואAפועל גם על גליקוגן פוסורילאז 0אותו פרוטאין פוספטאז .0

בדיוק -י להפעלה של הסינטז . מצד אחד מביא לעיכוב של הפירוק, ומצד שנBהופך הוא לגליקוגן פוספורילז בהתאם לצרכי התא כאשר יש עודף גלוקוז ויש צורך באגירה שלו.

שילוב של הויסות על הפירוק והסינטזה:

:מחלות קשורות למטאבוליזם של גליקוגןלמטאבוליזם של מדובר על מחלות מאוד נדירות. יש מגוון של מחלות, שמתבטא בצורה של הפגמים באנזימים שקשורים

הגליקוגן, למשל: ז גליקוגןטחוסר יכולת לסנ -אז טפגם בפעילות גליקוגן סינ. מצטבר רוק גליקוגןיקיים פגם באחד האנזימים הקשורים בפ ןקבוצת מחלות גנטיות בה -מחלות אגירת גליקוגן .

גורמת נזקים לכבד ולשרירים גליקוגן בתא. הוא לא יכול לענות לצרכי התא לאספקת הגלוקוז, אגירת הגליקוגן )שם הוא נאגר(.

, ובסימפטומים שלהן. ברים שוניםיבסלקטיביות לא ,המחלות נבדלות בדרגת חומרתן

מחלת פון גירקה: -מחלה לדוגמא ולא מגליקוגן לא פוספטאז. גורמת לאי יכולת לספק גלוקוז לדם, 9חסר תורשתי באנזים גלוקוז מקרה של

.מגלוקונאוגנזיס בהרעבה של מספר שעות נגרמת היפוגליקמיה קשה גם וצאה מכךכת.

הצטברות הגליקוגן גורמת להגדלת הכבד והכליות. עודף שומנים בדם(. עלייה בחומצה לקטית והיפרליפידמיהישנה(

להלן דוגמאות של מחלות אגירה של גליקוגן והסימפטומים שלהם:

)אין צורך לזכור את זה(

לציטופלסמה:הבהרה בנוגע

הציטופלסמה היא החלק בתא שכולל את כל אברוני התא, מלבן הגרעין. בתא פרוקריוטי, באינו מכיל גרעין, כל האברונים נמצאים בתוך הציטופלסמה, בתא איוקריוטי גרעין התא מופרד מהציטופלסמה ותוכנו מכונה נוקלאופלסמה.

ופלסמה מתרחשים מרבית תהליכי התא, הכוללים מסלולים (. בתוך הציט71-61%הציטופלסמה מכילה בעיקר מים )מטאבוליים )כמו גליקוליזה( ומסלולים תאיים נוספים )כגון רבייה תאית(. גבולה החיצוני של הציטופלסמה הוא קרום

התא, המפריד אותה מהסביבה החיצונית ומווסת את מעבר החומרים לתוכה. לציטופלסמה שלושה חלקים:

צמיגית עם מרקם הדומה לג'לי קרוש למחצה, הכולל בתוכו שלד תא, מולקולות תוך תאיות : תמיסהציטוזולמסיסות, ומים, התופסים את רוב נפח התא. הוא החלק שנמצא מחוץ לממברנות המקיפות את אברוני התא. הוא

למנטים מנפח התא ומורכב ממים, ממלחים וממולוקולות מסיסות. בנוסף לכך הוא מכיל פ 71% –מהווה כ היוצרים את שלד התא )מיקרוטובולות, מיקרופילמנטים...(, חלבונים מסיסים ומבנים נוספים כמו הריבוזום

והפרוטאוזום.

אברוני התא )אורגנלות(, הינם מבנים ציטופלסמטיים בעלי תפקוד מוגדר בתא, והם עטופים בקרום התא אברוני :, הגולג'י ER –וא בציטופלסמה את המיטוכונדריה, ה משל עצמם. בין המבנים החשובים ביותר ניתן למצ

והליזוזום.

Cytoplasmic inclusion .חלקיקים קטנים לא מסיסים שמרחפים בציטוזול והינם חסרי כל פעילות מטאבולית :( PHBמשפחת חומרים זו כוללת את כל החומרים האוגרים אנרגיה בתא )גליקוגן, עמילן, פוליהידרוקסיבוטיראט )

גם הליפידים המצויים בתא משתייכים לקבוצה זו. ועוד(אם כן, כאשר מתייחסים לתהליכים שמתקיימים בציטופלסמה, הכוונה היא שהם מתקיימים בציטוזול, אלא אם

צוין אברון ספציפי שבו הם מתקיימים.

הידרוגנאז ומעגל קרבס-קומפקלס פירובאט דה

פירובאטיעבור לתוך pyruvate - כעת ה .pyruvateשתי מולקולות של ב בציטופסלמה, והסתייםהתקיים הגליקולזה תהליך

.ATP -עד ליצירת ה שם יעבור מספר תהליכים, המיטוכונדריון )היחיד של מיטוכונדריה(

הפירובאט מהווה חומר מוצא למספר תהליכים: לאצטיל אירוביים, הוא יכול להיכנס למעגל קרבס באמצעות הפיכתו -בתנאים אCoA.

ולהפוך -אירוביים או של חוסר במיטוכנדריות בתא, הוא יכול לעבור תסיסה )למשל בשמרים -בתנאים אנהלא מחוזרות הדרושות לתהליך NAD -לאתנול(, או להפוך ללקטאט על מנת לשחזר את מולקולות ה

הגליקוליזה.

המשמש בחומר המוצא של מעגל קרבס מתבצע במיטוכונדריה, שם נמצא Aאנזים -המעבר מפירובאט לאצטיל קו-הקומפלקס האנזימתי המתאים. הפירובאט מועבר לתוך המיטוכונדריה על ידי טראנספורטר, שם הוא עובר דה

. תהליך זה הופך את pyruvate de-hydrogenase complexהידרוגנציה על ידי אותו קומפלקס אנזימטי, שנקרא על מנת CoAט לחומר המוצא למעגל קרבס )באופן דומה לחומרי מזון אחרים, כמו שומנים, שמתפרקים לאצטיל הפירובא

להיכנס למעגל(.

הידרוגנאז קומפלקס:-פירובאט דה האנזים הוא קומפלקס שמורכב משלושה אנזימים, לכל אחת יש מספר עותקים שונה

pyruvate dehydrogenase (E1), 20-30

dihydrolipoyl transacetylase (E2),

60 dihydrolipoyl dehydrogenase (E3), 6 שלושת האנזימים מחוברים זה לזה בקשרים לא קוולנטים. היתרון בשימוש בקומפלקס הוא בהקטנת ריקציות צד ותוצרי

לוואי, ובהגברת קצב הריאקציה.

פקטורים:-יש לקומפקלס חמישה קוTPP, NAD+, FAD, CoA ,Lipoate .

:נשאי אלקטרונים NAD+, FAD הידרוגנזות(-)קו פקטורים בריאקציות של דה

מעביר קב' אצטיל ל-lipoate:TPP תיאמין, ויטמין(B1)

:נשא אלקטרונים וקב' אצילLipoate )ליפואמיד(

נשא קב' אצילCoA קבוצה פרוסטטית.ווים בתוך האנזים, באתר הפעיל, ולכן הם מהכמקובעים פקטורים יושבים -כל הקו

ריאקציות: 0סדרה של התהליך הינו

קשור שויצירת אצטיל מופעל )פחמני, -קרבוקסילציה( ובכך מעבר מחומר תלת פחמני לחומר דו-)דה CO2הוצאת .1קרבוקסילציה של הפירובאט. -מבצעים את הדה TPP -, יחד עם ה E1 הידרוגנאז-הפירובאט דה (.TPP-ל

.TPP -אצטיל שמקושר ל נוצר כך ועובר חיזור. TPP -, ובמקומו נקשר ה CO2הפירובאט מאבד lipoateפקטור -( יחד עם הקוE2) dihydrolipoyl-transacetylase -ה . העברת אצטיל לחומצה ליפואית מחומצנת .2

: הליפואט מחמצן את הפחמנים שנשארו ליצירת קבוצה CoA -מבצעים את העברת הקבוצה האצילית אל ה . TPPלית ומתחבר במקום אצי

ומקבל CoA-SHהליפואט מוחלף על ידי לגמרי. ויצירת חומצה ליפואית מחוזרת החוצה CoA -העברת אצטיל ל .3 .acetyl CoA -. בשלב זה נוצר לנו התוצר הרצוי, ה CoAאת המימן שלו כאשר נוצרת יחידת האצטיל

מחזירים את FAD( יחד עם הקופקטור E3) dihydrolipoyl-dehydrogenase -. ה חמצון החומצה הליפואית .4חומצה . בסיום שלב זה ישFAD -החומצה הליפואית למצב המחומצן, ומעברים את האלקטרונים שהשתחררו ל

המטרה בחמצון היא להחזיר את האנזים לצורתו ההתחלתית )שכן האנזים צריך . FADH2-ליפואית מחומצנת ו יאקציה כמו שהוא נכנס אליה(. לצאת מהר

. H+ +NADH-ו FADיצירת +NAD-ל FADH2-העברת מימנים מ .0 .kCal mol-1 8-של Gבעלת הריאקציה הינה בלתי הפיכה,

NADHעבור כל מולקולה של פירובאט, כלומר, שתי מולקולות של NADHבסיום התהליך מתקבלת מולקולה אחת של )מכל גלוקוז(. CoAעבור כל גלוקוז. כמו כן מתקבלות בסה"כ שתי מול' של אצטיל

דרך שרשרת האלקטרונים נוצרים NADHמעבר בהמשך נראה שמ) NADH -ואת ה CoAטיל בשלב זה הרווחנו את הא

ATP3 'וכיוון שמכל גלוקוז נוצרות שתי מול ,NADH 9, נקבל בסה"כ ATP.

:pyruvate dehydrogenase -מנגנוני הפיקוח על ה ישנם מיני דרכים לקבל את הגלוקוז בחזרה אם לא אוכלים. כאשר גליקוליזה הוא מסלול משמעותי בדרך ליצירת אנרגיה.

ישנה אפשרות לעבור למסלולי בנייה או -עודף יצירה של אנרגיה או בכל מצב שבו יש -יש מצב שבו אוכלים יותר מידי גבוה )ניתן לניוד והפקת NADHעודף אנרגטי( או -בעודף )בניית שומנים CoAאגירה של חומרים. המצב שבו אצטיל

כיוון שהריאקציה אינה הפיכה, יש צורך במנגנון רגולציה על הקומפלקס על מנת מצב של עודף באנרגיה.הוא אנרגיה( פוספורילציה וכן -נעשית באמצעות פוספורלציה ודההרגולציה על הקומפלקס למנוע מצב של יצירת עודף אנרגיה כזה.

(. feedback inhibition, שני תוצרי התהליך )NADH -וה Acetyl CoA -באמצעות עיכוב תחרותי ע"י ה מצב של הזרחון של האנזים יעכב את המשך הפעילות שלו. כשיש -אין צורך בפעילות של האנזים -ברמה אנרגטית גבוהה

.נעשה העיכוב על ידי התוצר(, ATP)תמיד יכול ללכת לשרשרת הנשימה לקבל שלושה NADHבצורת הגבוהכמות תוצר יש עיכוב. -תוצרים שווי ערך אנרגטי או פשוט הרבה אנרגיה כשישנם

, CoA -ו NAD +בעיכוב תחרותי עם משוב שלילי. ל ידיע ATP-ו NADH-ו Acetyl CoAתוצרים: 2בקרה ע"י .0מעכב NADH-,ו2Eמעכב את מרכיב הטרנסאצטילאז Acetyl CoA (dephosphorylatedמעכבים את המצב הפעיל )

. 3Eאת g+2-ATP dependent protein kinase/ phosphoprotein מצב זרחון של האנזים ותלוי באנזימים על ידיבקרה .2

phsphatase . .כאשר הקינזה תביא לעיכוב התהליך, והפוספטזה לזירוזו כמתואר, והם NADH -ו CoAשני המנגנונים קשורים זה בזה. הצורה הלא מזורחנת של האנזים מעוכבת באמצעות אצטיל

מאוקטב באמצעות pyruvate dehydrogenase. מעבר לכך, הקומפלקס protein kinase -אלו המאקטבים את פעילות ה פוספורילציה. נציין כי אינסולין מאיץ את התהליך ברקמות שומניות, -אשר מזרזים את תהליך הדה +Ca2יוני

ואדרנלין)אפינפרין( מאיץ אותו ברקמת שריר הלב.הם NADH -ו CoAאם יש עודף אנרגיה התא יכול ללכת למסלולים אחרים של בנייה שלא קשורים בהפקת אנרגיה. אצטיל

לשרשרת הנשימה כשנצטרך NADH -חומרים מהסוג הזה שבעודף שלהם הולכים לבנייה, כדי מאוחר יותר נוכל להשתמש ב

ניתן לבנות חומצות שומן )בניית שומנים משמעותו עודף CoAאותו, או לנייד אותו לריאקציות שונות אחרות. מאצטיל א מחליט בהתאם לרמה האנרגטית שלו לאן החומרים ילכו.והת 0-6.0אנרגטי(. הרמה האנרגטית של התא נעה בין

Pyruvate Dehydrogenase Defiency

יש חמצת מטבולית כרונית, עם Pyrovate Dehydrogenase . לילדים שנולדים עם חסר בפעילות PDHלא ניתן לחיות ללא CoAהצטברות לקטט, פירובט ואלנין. החומרים הללו הם אלו שמצטברים כיוון שכאשר מסלול הפיכת פירובאט לאצטיל

(. פירובאט יכול להפוך גם lactic acidחסום, ישנה אופצייה עבורו להפוך ללקטאט, דבר היוצר את החמצת המטבולית ), PH -לחומצה אוקסלית. בשני המקרים מדובר בחומצות, ועליית ריכוזן בגוף גורמת לירידה ב לאלנין )חומצה אמינית( או

דבר שהגוף לא יכול לסבול. כתוצאה מכל אלו ישנה ירידה של חמצן ברקמות, נוצרים תנאים אנאירוביים, והחמצן לא יכול Lactic acidosisמוליכים למוות. יכול להיווצרלקלוט את המימנים והאלקטרונים. בחולים אלו נזקים נוירולוגים חמורים ה

shock18 - כתוצאה מירידה בO 2- .ברקמות ועליה במטבוליזם אנארובי לדיאטה קטוגנית כמעט ללא פחמימות יש בד"כ השפעה חיובית. -מבחינת טיפול

עצמו. יכולים להיות האבחון נעשה על ידי מדידת פעילות האנזים או מרכיבים שלו בפיברובלסטים שנלקחים מהחולה פגמים במרכיבים מבניים ורגולטוריים שונים של הקומפלקס האנזימטי.

חוסר בתיאמין )פרשת רמדיה(

המוח דורש . פוספט(-)תיאמין פירו TPP -בגוף של התיאמין בצורתו הפעילה B1מכיל ויטמין הידרוגנאז-פירובאט דההמחלה תוארה ב גורם לסינדרום הקרוי בריברי. B1חוסר חמור בויטמין פעיל, גלוקוז ונשימה אארובית. PDHקומפלקס

. (כבשים) -קרויה בפי תושבי המקום בריברי 0931"מחלה זו היא סוג של שיתוק או רעידות קשות, והיא מפריעה לתנועה ולתחושות של הידיים ושל הרגליים ולעיתים גם של

תיאבון, עצירות, דכאון, קשיי ריכוז, לב מוגדל, עייפות, רגישות יתר, אובדן הסימפטומים של המחלה הם הגוף כולו". אובדן זיכרון, בלבול נפשי, חולשת שרירים או שיתוק, בחילה, קצב לב מוגבר.

המחלה מופיעה גם אצל אלכוהוליסטים סוכר, עישון ואלכוהול גורמים לסילוק תיאמין מהגוף.בין הגורמים למחלה הם: , כבד פגום אינו מסוגל לעכל תיאמין.ד נמצא בצירוזיס()הכב כבדעם פגיעת

, ולכן להצטברות פירובאט ולקטאט אשר לא יכולים להתפרק, PDHהחוסר למעשה גורם לאובדן פעילותו של הקומפלקס והם שיגרמו לתסמינים המתוארים לעיל.

TPP אנזימים המשתתפים במסלולי פירוק של סוכרים 3היא קב' פרוסטטית ב

0. PDH דקרבוקסילציה חמצונית של פירובט ל ,acetyl-CoA. 2 .α-.קטוגלוטרט דהידרוגנאז, דקרבוקסילציה חמצונית במעגל קרבס פוספט. -במסלול הפנטוז C3,7לסוכרים 4,0C. טרנסקטולאז, מזרז הפיכת סוכרים 3

ל קרבס.אינו מיוצר בגוף, אלא נצרך במזון, ומחסור בו גורם לפגיעה בפעולת מעג B1ויטמין

18 LACTIC ACIDOSIS מילימולר תגרום לירידת החומציות 5 -מילימולר. עלייה בלקטט מעל ל 2.1 -= הריכוז הנורמלי של לקטט בדם הוא כ

( וירידה בכמות הביקרבונט. זהו סוג של חמצת מטבולית: במאמץ שרירי ניכר, השריר מדלדל את מאגרי 5..5 -ירד מתחת ל PHבדם )

ת בגליקוליזה וכתוצאה מכך עלייה ברמות לקטט שתתבטא בכאבי שרירים. זו תופעה נורמלית החמצן שלו ועובר למטבוליזם אנארובי ולתלו

, קטואצידוסיס HIVוחולפת. מצבי חמצת מטבולית מסכני חיים: הלם, כשל ריאתי, קונבולסיות ממושכות, תופעת לוואי של תרופות נגד

בסכרת.

להפעלת TPPגלוטראט בדם )בשל המחסור בקופקטור -קטו -αתסמין אבחנתי של המחלה הוא רמות גבוהות של פירובט ו הריאקציות לעיבודם(.

גורם לנזקים חמורים בעיקר למערכת העצבים? TPP-למה חוסר ב

, הנכנסים למעגל קרבס α-ketoglutarate -ו acetyl-CoA -. מערכת העצבים תלויה אך ורק בגלוקוז כמקור ל0 .2 כמקורות אנרגיה יחידים.

הצטברות פירובט ההופך ללקטט, מזיקה מאוד, הן למערכת העצבים והן לשרירים. .3

פרשת רמדיה פותחה אבקת "רמדיה סופר פורמולה צמחית", תרכובת מזון לתינוקות על בסיס חלבון סויה, 2113בתחילת

בחברה הגרמנית הומנה, שייצרה את התרכובת עבור רמדיה. לטענת הומנה, במהלך בדיקת הערך תזונתי של המוצר הישן, נפלה שגיאה בפענוח ריכוז הוויטמיןB1 במוצר. הערך

ב השגוי היה גבוה מהקצובה היומית המומלצת לפעוטות, כך שלא הוסף תיאמין למוצר החדש. שהתקבל בחישו .לאחר כחצי שנה הגיעו מספר הורים לפעוטות עם תסמינים נוירולוגיים למרכזים רפואיים ברחבי המדינה

הפונים השונים. התסמינים כללו אפתיה, פרכוסים, ועוד . בשל הפיזור ברחבי הארץ לא בלט המכנה המשותף בין שכבו מונשמים ארבעה תינוקות עם תסמינים דומים וללא מציאת גורם לתחלואה בשניידר. 2113בנובמבר 0-ב ,

לאחר בירור עם הורי התינוקות נמצא כי כל הילדים אכלו "סופר פורמולה צמחית" של חברת רמדיה, ובית החולים הודיע על כך למשרד הבריאות.

ם בכלי התקשורת שיש בעיה עם הפורמולה הצמחית, הבחינה ד"ר אביבה פתאל, במקביל, ולאחר שפורס נוירולוגית ילדים מהמרכז הרפואי בת"א, כי תסמיני הליקויים תואמים

לתסמיני מחלת הבריברי והעלתה השערה שהמקור בהיעדר ויטמיןB1 בפורמולה. בבדיקות נמצא כי שיעור וויטמין במוצר אכן נמוך מהדרוש .

מעגל קרבס:

הקדמה למעגל קרבס:

תהליך הפקת האנרגיה -נשימה ישנה אבחנה בין נשימה תאית לנשימה פיזיולוגית.

תהליך המשמש להכנת מאגרי אנרגיה זמינה )הפיכת התרכובות שאנחנו אוכלים למאגר אנרגיה זמינה( - נשימה תאית לשימוש ביצורים חיים. מתקבלת ממעבר אלקטרונים מרמת אנרגיה גבוהה לרמת אנרגיה יותר נמוכה.

שנפלטים בתהליך חמצן )הכי אלקטרושלילי בגוף( הוא מי שיקלוט לבסוף את האלקטרונים - ביצורים אארוביים הנשימה התאית.

קולט האלקטרונים הסופי אינו החמצן! - ביצורים אנארוביים תהליך קליטת האוויר וחילוף הגזים המתרחש בריאות. - נשימה פיזיולוגית