Informacja

7.5: Metabolizm bez tlenu - Biologia

7.5: Metabolizm bez tlenu - Biologia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

7.5: Metabolizm bez tlenu

7.5: Metabolizm bez tlenu - Biologia

Niektóre prokarionty i eukarionty stosują oddychanie beztlenowe, w którym mogą wytwarzać energię do wykorzystania w przypadku braku tlenu.

Cele nauczania

Opisz proces beztlenowego oddychania komórkowego.

Kluczowe dania na wynos

Kluczowe punkty

  • Oddychanie beztlenowe to rodzaj oddychania, w którym zamiast tlenu nie stosuje się tlenu, a jako ostateczne akceptory elektronów stosuje się cząsteczki organiczne lub nieorganiczne.
  • Fermentacja obejmuje procesy, które wykorzystują cząsteczkę organiczną do regeneracji NAD + z NADH.
  • Rodzaje fermentacji obejmują fermentację kwasu mlekowego i fermentację alkoholową, w której wytwarzany jest etanol.
  • Wszystkie formy fermentacji z wyjątkiem fermentacji kwasu mlekowego wytwarzają gaz, który odgrywa rolę w laboratoryjnej identyfikacji bakterii.
  • Niektóre typy prokariotów są fakultatywnie beztlenowe, co oznacza, że ​​mogą przełączać się między oddychaniem tlenowym a fermentacją, w zależności od dostępności tlenu.

Kluczowe terminy

  • archeony: Grupa mikroorganizmów jednokomórkowych. Nie mają w swoich komórkach jądra komórkowego ani żadnych innych organelli związanych z błoną.
  • oddychanie beztlenowe: Forma oddychania wykorzystująca akceptory elektronów inne niż tlen.
  • fermentacja: Beztlenowa reakcja biochemiczna. Kiedy ta reakcja zachodzi w drożdżach, enzymy katalizują konwersję cukrów do alkoholu lub kwasu octowego z wydzielaniem dwutlenku węgla.

Beztlenowe Oddychanie Komórkowe

Produkcja energii wymaga tlenu. Łańcuch transportu elektronów, w którym powstaje większość ATP, wymaga dużego nakładu tlenu. Jednak wiele organizmów opracowało strategie przeprowadzania metabolizmu bez tlenu lub może przejść z oddychania tlenowego na beztlenowe, gdy brakuje tlenu.

Podczas oddychania komórkowego niektóre żywe układy wykorzystują cząsteczkę organiczną jako ostateczny akceptor elektronów. Procesy, które wykorzystują cząsteczkę organiczną do regeneracji NAD + z NADH, są zbiorczo określane jako fermentacja. W przeciwieństwie do tego, niektóre żywe układy wykorzystują cząsteczkę nieorganiczną jako ostateczny akceptor elektronów. Obie metody nazywane są beztlenowym oddychaniem komórkowym, w którym organizmy przetwarzają energię do wykorzystania przy braku tlenu.

Niektóre prokariota, w tym niektóre gatunki bakterii i archeonów, stosują oddychanie beztlenowe. Na przykład grupa archeonów zwana metanogenami redukuje dwutlenek węgla do metanu w celu utlenienia NADH. Te mikroorganizmy znajdują się w glebie oraz w przewodzie pokarmowym przeżuwaczy, takich jak krowy i owce. Podobnie bakterie redukujące siarczany i archeony, z których większość jest beztlenowych, redukują siarczan do siarkowodoru, aby zregenerować NAD + z NADH.

Bakterie beztlenowe: Zielony kolor widoczny w tych wodach przybrzeżnych pochodzi z erupcji bakterii produkujących siarkowodór. Te beztlenowe bakterie redukujące siarczany uwalniają gazowy siarkowodór, gdy rozkładają glony w wodzie.

Eukarionty mogą również przechodzić oddychanie beztlenowe. Niektóre przykłady obejmują fermentację alkoholową w drożdżach i fermentację kwasu mlekowego u ssaków.

Fermentacja kwasu mlekowego

Metoda fermentacji stosowana przez zwierzęta i niektóre bakterie (takie jak te w jogurcie) nazywana jest fermentacją kwasu mlekowego. Ten rodzaj fermentacji jest rutynowo stosowany w czerwonych krwinkach ssaków oraz w mięśniach szkieletowych, które mają niewystarczający dopływ tlenu, aby umożliwić kontynuację oddychania tlenowego (tj. w mięśniach wykorzystywanych do zmęczenia). Nadmiar mleczanu w tych mięśniach powoduje uczucie pieczenia w nogach podczas biegania. Ten ból jest sygnałem do odpoczynku przepracowanych mięśni, aby mogły się zregenerować. W tych mięśniach nagromadzenie kwasu mlekowego musi zostać usunięte przez krążenie krwi, a mleczan doprowadzony do wątroby w celu dalszego metabolizmu. Reakcje chemiczne fermentacji kwasu mlekowego są następujące:

Kwas pirogronowy + NADH ↔ kwas mlekowy + NAD +

Fermentacja kwasu mlekowego: Fermentacja kwasu mlekowego jest powszechna w komórkach mięśniowych, którym zabrakło tlenu.

Enzymem używanym w tej reakcji jest dehydrogenaza mleczanowa (LDH). Reakcja może przebiegać w dowolnym kierunku, ale reakcja od lewej do prawej jest hamowana przez warunki kwasowe. Kiedyś uważano, że takie nagromadzenie kwasu mlekowego powoduje sztywność mięśni, zmęczenie i bolesność, chociaż nowsze badania kwestionują tę hipotezę. Gdy kwas mlekowy zostanie usunięty z mięśni i przeniesiony do wątroby, może zostać ponownie przekształcony w kwas pirogronowy i dalej katabolizowany w celu uzyskania energii.

Fermentacja alkoholowa

Innym znanym procesem fermentacji jest fermentacja alkoholowa, w wyniku której powstaje etanol, alkohol. Zastosowanie fermentacji alkoholowej sięga tysięcy lat wstecz. Reakcje chemiczne fermentacji alkoholowej są następujące (Uwaga: CO2 nie uczestniczy w drugiej reakcji):

Kwas pirogronowy → CO2 + aldehyd octowy + NADH → etanol + NAD +

Fermentacja alkoholowa: Fermentacja soku winogronowego do wina wytwarza CO2 jako produkt uboczny. Zbiorniki fermentacyjne mają zawory, dzięki którym ciśnienie wewnątrz zbiorników wytworzone przez wytworzony dwutlenek węgla może zostać uwolnione.

Pierwsza reakcja jest katalizowana przez dekarboksylazę pirogronianową, enzym cytoplazmatyczny, z koenzymem pirofosforanu tiaminy (TPP, pochodzącego z witaminy B1 i zwany także tiaminą). Grupa karboksylowa jest usuwana z kwasu pirogronowego, uwalniając dwutlenek węgla jako gaz. Utrata dwutlenku węgla zmniejsza rozmiar cząsteczki o jeden węgiel, tworząc aldehyd octowy. Druga reakcja jest katalizowana przez dehydrogenazę alkoholową w celu utlenienia NADH do NAD+ i redukcji aldehydu octowego do etanolu.

Fermentacja kwasu pirogronowego przez drożdże wytwarza etanol znajdujący się w napojach alkoholowych. Tolerancja drożdży na etanol jest zmienna i waha się od około 5 do 21 procent, w zależności od szczepu drożdży i warunków środowiskowych.

Inne rodzaje fermentacji

Różne organizmy stosują różne metody fermentacji, aby zapewnić odpowiednią podaż NAD+ w szóstym etapie glikolizy. Bez tych szlaków ten etap nie zaszedłby i żadne ATP nie byłyby zbierane z rozkładu glukozy. Inne metody fermentacji również występują w bakteriach. Wiele prokariontów jest fakultatywnie beztlenowych. Oznacza to, że mogą przełączać się między oddychaniem tlenowym a fermentacją, w zależności od dostępności tlenu. Niektóre prokariota, takie jak Clostridia, są obowiązkowymi beztlenowcami. Beztlenowce beztlenowce żyją i rosną bez tlenu cząsteczkowego. Tlen jest trucizną dla tych mikroorganizmów, zabijając je po ekspozycji.

Należy zauważyć, że wszystkie formy fermentacji, z wyjątkiem fermentacji kwasu mlekowego, wytwarzają gaz. Produkcja poszczególnych rodzajów gazu jest wykorzystywana jako wskaźnik fermentacji określonych węglowodanów, co odgrywa rolę w laboratoryjnej identyfikacji bakterii.


Beztlenowe Oddychanie Komórkowe

Niektóre prokariota, w tym niektóre gatunki bakterii i archeowce, stosują oddychanie beztlenowe. Na przykład grupa archeonów zwana metanogenami redukuje dwutlenek węgla do metanu w celu utlenienia NADH. Te mikroorganizmy znajdują się w glebie oraz w przewodzie pokarmowym przeżuwaczy, takich jak krowy i owce. Podobnie bakterie redukujące siarczany i Archaea, z których większość jest beztlenowych (ryc. 1), redukują siarczan do siarkowodoru, aby zregenerować NAD + z NADH.


Układy narządów ludzkich

Funkcjonalnie spokrewnione narządy często współpracują ze sobą, tworząc całe układy narządów. 12 diagramów na rysunku 7.5.3 przedstawia 11 układów narządów ludzkich, w tym oddzielne diagramy dla męskiego i żeńskiego układu rozrodczego. Zidentyfikowano niektóre narządy i funkcje układów narządów. Każdy system jest również szczegółowo opisany w poniższym tekście. Większość z tych ludzkich układów narządów jest również tematem oddzielnych rozdziałów tej książki.

Rysunek 7.5.3 Układy narządów ludzkich. Te diagramy przedstawiają 11 układów narządów ludzkich i pokazują niektóre z ich narządów i funkcji. Męski i żeński układ rozrodczy przedstawiono osobno ze względu na ich znaczne różnice.

Narządy układu powłokowego obejmują skórę, włosy i paznokcie. Skóra jest największym organem w ciele. Otacza i chroni ciało oraz jest miejscem wielu receptorów czuciowych. Skóra jest pierwszą obroną organizmu przed patogenami, a także pomaga regulować temperaturę ciała i eliminować odpady w postaci potu.


Tlen i kultura komórek ssaków: czy powtarzamy eksperyment dr Oxa?

Hodowla komórek ssaków stanowi kamień węgielny nowoczesnych badań biomedycznych. Rośnie uznanie, że warunki podłoża, w którym hodowane są komórki, mogą mieć głęboki wpływ na obserwowaną biologię i odtwarzalność. Tutaj rozważamy kluczową, ale często ignorowaną zmienną, tlen, i przeglądamy, dlaczego bycie świadomym tego parametru środowiskowego jest tak ważne w projektowaniu i interpretacji badań kultur komórkowych.

W swoim opowiadaniu „Doctor Ox’s Experiment” z 1872 r. Jules Verne opisuje senne flamandzkie miasteczko, które zostaje wywrócone do góry nogami przez nieuczciwego naukowca, dr Oxa, który ma obsesję na punkcie tlenu. Nastawiony na testowanie wpływu wysokiego poziomu tlenu na żywe istoty, Dr Ox przystępuje do zalewania atmosfery miasta czystym tlenem pod pretekstem modernizacji miejskiego systemu oświetlenia. Wyniki eksperymentu Dr. Oxa są natychmiast widoczne: tlen „ożywia” dawniej spokojnych mieszkańców miasta, którzy stają się maniakalnymi, pobudliwymi i wygłodniałymi roślinami, które osiągają potworne rozmiary, a zwierzęta stają się agresywne. Chociaż dr Ox pozwoliłby eksperymentowi trwać w nieskończoność, ognista eksplozja w fabryce tlenu kończy wszystko. Miasto powraca do swojego spokojnego życia, nikt nie mądrzejszy. Ale czego my, biolodzy eksperymentalni, możemy się nauczyć z tego fikcyjnego dzieła?


Ewolucyjne znaczenie beztlenowców obowiązkowych

Istnienie bezwzględnych beztlenowców jest istotną wskazówką w teorii pochodzenia życia na planecie Ziemia. Chociaż nasza atmosfera ma teraz znaczną ilość tlenu, nie zawsze tak było. Obecność obowiązkowych beztlenowców sugeruje, że kiedyś atmosfera miała znacznie mniej tlenu, co pozwalało bakteriom przetrwać bez enzymów wspomagających tlen. Teoria sugeruje, że wraz z rozwojem organizmów fotosyntetycznych nastąpił również wzrost poziomu tlenu w środowisku.


Komentarze recenzentów

Recenzent 1: Dr Eric Bapteste

Moim zdaniem artykuł ten może zostać zaakceptowany do publikacji w Biology Direct. Niemniej jednak byłbym wdzięczny, gdyby autorzy podjęli próbę dalszych badań dotyczących pochodzenia przeniesionych genów STC.

W szczególności chciałbym dowiedzieć się więcej o możliwych mechanizmach związanych z tymi transferami. W jaki sposób pierwszy gen STC został nabyty przez eukarionty, jeśli ten gen jest wymagany do fagocytozy? To nie mogło być wtedy przez drapieżnictwo. Czy pierwsze eukarionty, które nabyły ten gen, nie były fagocytarne, czy też ten gen zastąpił inny (nie ortologiczny) gen spełniający tę funkcję? W przypadku nowszych przejęć genów STC: czy istnieją jakiekolwiek dowody w sekwencjach znanych (eukariotycznych) wirusów, że gen STC mógł zostać zmobilizowany przez wirusy? Czy byłoby możliwe sprawdzenie w (niektórych) genomach eukariotycznych posiadających gen STC, czy obok nabytego genu STC można znaleźć ślady aktywności transpozonów? Czy w mitochondriach istnieje odległy homolog genu STC: czy ten gen mógł zostać przeniesiony wewnętrznie z tego symbionta, czy też użyć tego symbionta jako „drzwi wejściowych” do komórki eukariotycznej?

Odpowiedź autorów: Biorąc pod uwagę fakt, że szlak biosyntezy steroli jest szeroko rozpowszechniony wśród filogenetycznie rozbieżnych eukariontów, jest bardzo prawdopodobne, że wspólny przodek istniejących eukariontów posiadał już ten szlak metaboliczny (patrz literatura [3] i [23]). Tak więc rozsądnie jest założyć, tak jak my, że pierwszy (domniemany tlenowy lub fakultatywnie beztlenowy) eukariota, który nabył gen STC z bakterii, był normalnym fagocytarnym eukariotem wytwarzającym sterole. Uważa się, że nabycie genu STC jest jedną ze strategii wtórnej adaptacji do życia wyłącznie w środowiskach ubogich w tlen. Podobnie, gospodarze dla kolejnych transferów genów STC z eukariontów do eukariontów, które proponujemy, również pierwotnie byliby w stanie syntetyzować sterole i przeprowadzać fagocytozę/endocytozę. Ale kiedy nabyli gen STC, mogli łatwo przystosować się do stałego życia w środowiskach anoksycznych/niedotlenionych. Szczegółowe mechanizmy pośredniczące w bocznych transferach genów (LGT), które opisujemy, podobnie jak w przypadku wielu proponowanych LGT w genomach eukariotycznych, pozostają niejasne. Nie mogliśmy znaleźć żadnych śladów domniemanych wektorów LGT, takich jak elementy transpozycyjne w regionach flankujących geny STC w genomach orzęsków Tetrahymena oraz Pantofelek. Ponadto, ponieważ inne geny STC znalezione w tym badaniu zostały odzyskane z danych EST, ich niepodlegające transkrypcji regiony flankujące genomu pozostają obecnie niescharakteryzowane. Wreszcie, o ile nam wiadomo, nie ma daleko spokrewnionego homologu STC zakodowanego w jakimkolwiek dotychczas scharakteryzowanym genomie mitochondrialnym. Tak więc nie ma dowodów łączących nasze odkrycia z endosymbiotycznym transferem genów z mitochondrialnego (lub plastydowego) przodka i nie ma innego powodu, by sądzić, że te organelle są istotne w tym przypadku transferu genów.

Zastanawiam się też, jaka jest ogólna „dostępność” genów STC w środowisku. Czy wszędzie są geny STC (które zwiększyłyby szanse niektórych potrzebujących eukariontów na ich zbieranie gdziekolwiek), czy też ich dystrybucja jest w jakiś sposób ograniczona do pewnych środowisk (w których wtedy możemy sobie wyobrazić, że przeniesienie ma większe szanse na zajście)? Byłoby interesujące zobaczyć, jaka ogólna dystrybucja tego genu opiera się na sekwencjach w publicznie dostępnych zestawach danych metagenomicznych.

Odpowiedź autorów: To interesujący punkt. Zbadaliśmy to, jednak genu STC nie można było znaleźć w publicznie dostępnych zestawach danych metagenomicznych, w tym dotyczących niedotlenienia/niedotlenienia. Taki brak tego genu „eukariotycznego” jest prawdopodobnie spowodowany przytłaczającą dominacją sekwencji prokariotycznych w zbiorach danych metagenomicznych. Obecnie nie jest możliwe rygorystyczne odniesienie się do kwestii podniesionej przez recenzenta. Jednak wysiłki sekwencjonowania metagenomicznego, które są ukierunkowane konkretnie na drobnoustroje eukariotyczne, mogą pozwolić nam rozwiązać ten problem w przyszłości.

Wreszcie ostatnia część artykułu mogłaby być nieco stonowana. Wolałbym, aby autorzy sugerowali, że ich "odkrycia MOGĄ (moja sugestia) mieć ważne implikacje dla dziedziny geochemii", niż ich "odkrycia mają ważne implikacje dla dziedziny geochemii".

Odpowiedź autorów: Rzeczywiście, być może byliśmy w tej sekcji zbyt entuzjastycznie nastawieni. W związku z tym skorzystaliśmy z rady recenzenta.

Recenzent 2: Dr Eugene V. Koonin

To doskonałe badanie, które rozwiązuje prawdziwą biologiczną zagadkę: jak beztlenowe eukarionty radzą sobie bez steroli, aw szczególności jak udaje im się przeprowadzić fagocytozę? Szczególnie imponujące jest to, że po postawieniu hipotezy, że tetrahymanol jest funkcjonalnym analogiem steroli w tych organizmach, na podstawie analizy genomu i sekwencji EST, autorzy faktycznie odkrywają tę cząsteczkę bezpośrednio. Przedstawiona w artykule analiza filogenetyczna jest przekonująca. Jest to ważny dodatek do istniejącego zrozumienia ewolucji eukariontów. Nie ma co krytykować.

Odpowiedź autorów: Dziękujemy recenzentowi za jego miłe komentarze.


Dyskusja

W tym artykule pokazaliśmy zarówno teoretycznie, jak i eksperymentalnie, jak można selektywnie zabić patogen, przy minimalnym wpływie na gospodarza, poprzez celowanie w szlak metaboliczny, który jest niezbędny zarówno dla gospodarza, jak i patogenu. Chociaż celowanie w unikalne białko patogenu może otworzyć potężne możliwości selektywnego hamowania, sama wyjątkowość nie czyni go silnym celem leku przeciwko patogenowi. Lek przeciwko celowi, który nie jest niezbędny do przetrwania patogenu, nie zabije go. Ponadto, jeśli do zabicia patogenu potrzebne byłoby prawie całkowite zahamowanie unikalnego celu, wymagana dawka inhibitora zwiększyłaby ryzyko wystąpienia skutków ubocznych u gospodarza. Istotność szlaku docelowego i stosunkowo wysoka kontrola przepływu konkretnego celu u pasożyta muszą zatem być pierwszymi kryteriami dla potencjalnych celów. Identyfikacja celu specyficznego dla patogenu, który spełnia te kryteria, umożliwia projektowanie leków o silnej selektywności molekularnej.

Nasze badanie pokazuje, że bardzo obiecujące cele mogą istnieć poza sferą unikalnych białek. Glikoliza jest niezbędnym szlakiem powstawania krwioobiegu Trypanosoma brucei a umiarkowane hamowanie (50%) wystarcza do zabicia pasożyta12. To sprawia, że ​​jest to obiecująca ścieżka docelowa dla leków przeciwtrypanosomalnych. Jednakże, T. brucei glikoliza nie zawiera unikalnych białek pasożytniczych (chociaż niektóre są ewolucyjnie i strukturalnie odległe od ich ludzkich odpowiedników (patrz odn. 13 i zawarte w nim odnośniki). Ponadto glikoliza jest również niezbędna dla wielu typów komórek ludzkich. Wykazaliśmy, że nie musi to być przeszkoda: różnice ilościowe między trypanosomem a erytrocytami prowadzą do silnej selektywności sieciowej.Ta selektywność sieciowa zależy w równym stopniu od kontroli przepływu wywieranego przez docelowy enzym, jak i od in vivo elastyczność (wrażliwość) docelowego enzymu na lek. Ta ostatnia zależy od stopnia wysycenia enzymu jego substratami i produktami. Ogólność tej zasady sprawia, że ​​można ją zastosować w każdej chorobie, w której określone typy komórek muszą być selektywnie ukierunkowane. Wykazaliśmy ponadto, że ta selektywność oparta na sieci jest tak samo ważna, jak selektywność oparta na strukturze celu molekularnego (równanie 7).

Tutaj zwalidowaliśmy symulacje modelowe dla sieciowej selektywności hamowania transportu glukozy w kierunku T. brucei nad erytrocytami. Wykazaliśmy również, że hamowanie kinazy pirogronianowej jest rzeczywiście szkodliwe dla erytrocytów, jak przewiduje odpowiedni model. W odniesieniu do niektórych innych celów oba modele kinetyczne zostały wcześniej gruntownie zweryfikowane. Dla T. brucei model, poza samym transporterem glukozy 19 , efekt zmniejszenia aktywności różnych innych enzymów został zweryfikowany przez knockdown RNAi 9 . Model erytrocytów został zweryfikowany przez porównanie przewidywań z danymi klinicznymi dotyczącymi wrodzonych niedoborów enzymów 36 .

Projektowanie leku, które jest mechanistyczne i oparte na strukturze, często prowadzi do opracowania konkurencyjnych inhibitorów. Kilka leków stosowanych klinicznie to konkurencyjne inhibitory enzymów, takie jak inhibitor fosfodiesterazy Viagra i inhibitor kinazy bcl-abl Gleevec17. Dlatego najpierw skupiliśmy się na konkurencyjnych inhibitorach. Obserwowane wartości współczynników elastyczności sugerują jednak, że inne sposoby działania leku mogą prowadzić do innej selektywności opartej na sieci. Na przykład, w modelach komputerowych obliczono, że kompetycyjny inhibitor aldolazy jest nieco selektywny wobec erytrocytów (rysunek uzupełniający S1) ze względu na niższe stężenie konkurencyjnego substratu fruktozo-1,6-bisfosforanu (0,0010 μM w erytrocytach w porównaniu z 13 mM w trypanosomach). Spowodowało to większą elastyczność erytrocytów ( był 𢄦.7 ×� 𢄢 w erytrocytach w porównaniu z 𢄣.0뜐 𢄣 w trypanosomach), nadając 22-krotną selektywność wobec enzymu erytrocytów. Ponieważ niekompetycyjne inhibitory stają się bardziej skuteczne przy wyższych stężeniach substratu 7 , niekompetycyjne inhibitory aldolazy powinny być selektywne wobec trypanosomów, co potwierdziliśmy obliczeniowo (rysunek uzupełniający S4).

Każdy typ komórki gospodarza ma swoją własną charakterystyczną sieć metaboliczną. Rzeczywiście, nasz in vitro testy na pierwotnych neuronach i komórkach wątroby pokazują, że te typy komórek są bardziej podatne na hamowanie transportu glukozy niż erytrocyty, ale nadal znacznie mniej niż trypanosomy. W odniesieniu do toksyczności dla tych komórek może być zatem przydatne wzmocnienie selektywności sieciowej o selektywność molekularną. Molekularne skutki uboczne przeciwko transporterom hepatocytów i mózgu, odpowiednio, GLUT2 i GLUT3, powinny być wtedy ważniejsze do rozważenia niż te przeciwko transporterowi erytrocytów GLUT1. Ponadto wiadomo, że przewlekły i ciężki niedobór GLUT1 wpływa na mózg, ponieważ transporter ten jest również niezbędny do wychwytu glukozy przez barierę krew-mózg37, co sugeruje, że połączone podejście oparte na sieci i strukturze będzie również dotyczyć GLUT1 najbardziej efektywny. Jednak realistycznie rzecz biorąc, potrzebna będzie bardziej kompleksowa analiza różnych typów komórek gospodarza. Chociaż takie przedsięwzięcie może być trudne, uzasadnia to fakt, że glikoliza jest obiecującym celem nie tylko w trypanosomach, ale także w różnych pasożytach, w tym Plasmodium, a także w niektórych nowotworach. W związku z tym wykazaliśmy, że hamowanie transportu glukozy silnie wpływa na metabolizm w Plasmodium- zakażone erytrocyty. We wszystkich tych zastosowaniach można ponownie wykorzystać charakterystykę wrażliwości sieci komórek gospodarza. W tym świetle nasze wyniki należy traktować jako dowód zasady, że selektywność sieci jest możliwa. Tam, gdzie jest to konieczne i możliwe, selektywność można zwiększyć, wykorzystując różnice strukturalne między celami patogenu i gospodarza, wywołując synergię między selektywnością opartą na sieci i strukturze (por. równanie 7). Wyniki otrzymane ze związkiem 3361, który wybrano ze względu na brak wpływu na GLUT129, transporter glukozy w erytrocytach, sugerują, że to ostatnie jest wykonalne. Rozwój ten może być wzmocniony przez wyjaśnienie struktury krystalicznej GLUT138.

Silną zaletą wyboru docelowych leków ze szlaku działającego zarówno w patogenie, jak i gospodarzu jest to, że umożliwia on zmianę przeznaczenia związku. Na przykład, związki przeciwnowotworowe, które zostały odrzucone ze względu na ich ograniczony wpływ na nowotwory, można teraz ponownie przetestować pod kątem wpływu na enzymy wysokiego poziomu w glikolizie trypanosomów (Fig. 1d).

To samo podejście będzie miało kluczowe znaczenie dla identyfikacji selektywnych celów leków w leczeniu niektórych rodzajów raka. Ponieważ komórki rakowe pochodzą od gospodarza, ich genom koduje tylko ścieżki, które działają również w zdrowych komórkach. Regulowany w górę i zmieniony metabolizm został ponownie uznany za cechę charakterystyczną raka i ponownie znajduje się w centrum zainteresowania leków przeciwnowotworowych 39 . Różnice w poziomach ekspresji genów między komórkami nowotworowymi a komórkami zdrowymi można wykorzystać do optymalizacji selektywności opartej na sieci. Zalecamy wdrożenie strategii opisanej w tym artykule przy opracowywaniu silnych leków, które powodują minimalne uszkodzenia oboczne w tkankach gospodarza.


Metabolizm beztlenowy

W przeciwieństwie do formy wyjaśnionej powyżej, metabolizm beztlenowy nie wymaga obecności tlenu do przekształcenia surowców w energię. Jednak glikoliza beztlenowa jest znacznie mniej wydajna, wytwarzając tylko dwie cząsteczki ATP, w porównaniu z metabolizmem tlenowym, co robi wrażenie 34.

Organizm opiera się na oddychaniu beztlenowym, gdy potrzebny jest nagły przypływ energii w krótkim czasie. Na przykład wyobraź sobie, że jesteś sprinterem lub sztangistą, twoje wymagania fizyczne są zwykle intensywne, ale tylko przez ograniczony czas. Ponieważ metabolizm tlenowy zajmuje więcej czasu, organizm wykorzystuje metabolizm beztlenowy do generowania energii do natychmiastowego wykorzystania z węglowodanów, ale nie z tłuszczu czy białka. Proces glikolizy rozpoczyna się od pojedynczej cząsteczki glukozy w cytoplazmie komórki i nie wymaga organelli.

Dodatkowo, w przypadku aktywności takich jak sprint czy podnoszenie ciężarów, organizmowi brakuje tlenu. Serce pompuje krew tak szybko, jak może, ale za mało i nie na czas, aby zaspokoić potrzeby mięśni lub innych komórek.

(Źródło zdjęcia: YassineMrabet/Wikimedia Commons)

Niestety jednym z produktów ubocznych metabolizmu beztlenowego jest kwas mlekowy, który może powodować zmęczenie. Gwałtowne nagromadzenie kwasu mlekowego powoduje skurcze u sportowców, którzy zbyt mocno naciskają bez odpowiedniego rozgrzania lub gdy organizm nie zrównoważy metabolizmu tlenowego i beztlenowego.

Domyślnym organizmem jest metabolizm tlenowy, ponieważ jest o wiele bardziej wydajny niż beztlenowy (chyba że jesteś bakterią beztlenową, tlen może cię zabić). Oddychanie beztlenowe występuje w sytuacjach awaryjnych, dopóki organizm nie wróci do swojej pierwotnej, zależnej od tlenu, osobowości.


INAKTYWACJA REDUKTAZY NADPH-CYTOCHROMU P-450 () PRZEZ 2,3-BUTANODION I FENYLOGLIOKSAL. DOWODY NA ZASADNIĄ ARGININĘ

I. WSTĘP

Układ wątrobowej monooksygenazy mikrosomalnej mikrosomalnej składa się z dwóch enzymów, hemeproteiny, cytochromu P-450 i flawoproteiny, reduktazy NADPH-cytochromu P-450. Reduktaza NADPH-cytochromu P-450 katalizuje przenoszenie elektronów z NADPH na żelazo heminowe cytochromu P-450, a także na szereg innych akceptorów elektronów, takich jak cytochrom C i 2,6-dichlorofenolindofenol. Chociaż ustalono, że reduktaza zawiera po jednym molu FAD i FMN (1–3), bardzo niewiele wiadomo na temat domeny miejsca aktywnego tego enzymu. Kilka badań wskazuje na znaczenie reszt cysteiny. Jednak tylko dwa przedstawiły dowody, że co najmniej jedna reszta cysteiny znajduje się w miejscu wiązania NADPH lub w jego pobliżu (4, 5). Wrażliwość reduktazy na 2,3-butanodion i fenyloglioksal, które są powszechnie stosowane do modyfikacji reszt argininy w białkach (6) sugeruje, że w miejscu aktywnym tego enzymu znajduje się również reszta argininy.


Obejrzyj wideo: Przemiany #AMINOKWASÓW schemat #metabolizm komórki #biologia - KOREPETYCJE z BIOLOGII - 229 (Może 2022).


Uwagi:

  1. Whitmore

    Moim zdaniem się mylisz. Mogę bronić swojej pozycji. Napisz do mnie na PM.

  2. Kennan

    Jestem pewien, co to jest - kłamstwo.

  3. Dolrajas

    Subskrybuję wszystkie powyższe.

  4. Mikakree

    Przepraszam, to mi się nie zbliża. Czy są inne warianty?

  5. JoJobei

    Przyjaciele doradzili mi, żebym korzystał z usług tego bloga, który już dawno rozumiał jego informację. Od tego czasu przychodzę tu codziennie, aby znaleźć jak najwięcej informacji na mój ulubiony temat. Warto zauważyć, że wszystkie informacje na stronie są umieszczane w sposób przyjazny dla użytkownika. Tematy takich stron przyciągały mnie od dłuższego czasu, ale teraz zdałem sobie sprawę, że nie ma sensu marnować czasu na poszukiwanie niezbędnych informacji, jeśli wszystko jest już zebrane na jednym blogu. Dziękuję wszystkim, którzy podzielili się ze mną moją myślą. Do zobaczenia na stronach tego bloga !!!

  6. Mugrel

    To nie ma sensu.

  7. Lincoln

    Dokładna wiadomość

  8. Gian

    Eh: Co mogę powiedzieć? Na szczycie jak zwykle stoi autor. Szacunek! Podobało mi się wszystko, szczególnie początek. Uśmiechnął się. Oczywiście są teraz krytycy, którzy powiedzą, że tak się nie dzieje, że to wszystko jest wymyślone i tak dalej. Ale czytam to z przyjemnością, a moi znajomi czytają – wszyscy są zachwyceni.



Napisać wiadomość