المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Pyruvate Synthesis and ATP Production  
  
1591   11:50 صباحاً   date: 17-9-2021
Author : Denise R. Ferrier
Book or Source : Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry
Page and Part :

Pyruvate Synthesis and ATP Production


The conversion of PEP to pyruvate, catalyzed by pyruvate kinase (PK), is the third irreversible reaction of glycolysis. The high-energy enol phosphate in PEP is used to synthesize ATP from ADP and is another example of substrate-level phosphorylation .
1. Feedforward regulation: PK is activated by fructose 1,6-bisphosphate, the product of the PFK-1 reaction. This feedforward (instead of the more usual feedback) regulation has the effect of linking the two kinase activities: increased PFK-1 activity results in elevated levels of fructose 1,6-bisphosphate, which activates PK. [Note: PK is inhibited by ATP.]
2. Covalent regulation in the liver: Phosphorylation by cAMP-dependent PKA leads to inactivation of the hepatic isozyme of PK (Fig. 1).
When blood glucose levels are low, elevated glucagon increases the intracellular level of cAMP, which causes the phosphorylation and inactivation of PK in the liver only. Therefore, PEP is unable to continue in glycolysis and, instead, enters the gluconeogenesis pathway. This partly explains the observed inhibition of hepatic glycolysis and stimulation of gluconeogenesis by glucagon. Dephosphorylation of PK by a phosphatase results in reactivation of the enzyme.

Figure 1:  Covalent modification of hepatic pyruvate kinase results in inactivation of the enzyme. cAMP = cyclic adenosine monophosphate; PEP = phosphoenolpyruvate; = phosphate; PPi = pyrophosphate; ADP = adenosine diphosphate.
3. Pyruvate kinase deficiency: Because mature RBC lack mitochondria, they are completely dependent on glycolysis for ATP production. ATP is required to meet the metabolic needs of RBC and to fuel the ion pumps necessary for the maintenance of the flexible, biconcave shape that allows them to squeeze through narrow capillaries. The anemia observed in glycolytic enzyme deficiencies is a consequence of the reduced rate of glycolysis, leading to decreased ATP production by substrate-level phosphorylation. The resulting alterations in the RBC membrane lead to changes in cell shape and, ultimately, to phagocytosis by cells of the mononuclear phagocyte system, particularly splenic macrophages. The premature death and lysis of RBC result in mild-to-severe nonspherocytic hemolytic anemia, with the severe form requiring regular transfusions. Among patients with rare genetic defects of glycolytic enzymes, the majority has a deficiency in PK. [Note: Liver PK is encoded by the same gene as the RBC isozyme. However, liver cells show no effect because they can synthesize more PK and can also generate ATP by oxidative phosphorylation.] Severity depends both on the degree of enzyme deficiency (generally 5%–35% of normal levels) and on the extent to which RBC compensate by synthesizing increased levels of 2,3-BPG (. Almost all individuals with PK deficiency have a mutant enzyme that shows altered kinetics or decreased stability (Fig. 2). Individuals heterozygous for PK deficiency have resistance to the most severe forms of malaria.

Figure 2: Alterations observed with various mutant forms of pyruvate kinase. Km = Michaelis constant; Vmax = maximal velocity; ADP = adenosine diphosphate.


The tissue-specific expression of PK in RBC and the liver results from the use of different start sites in transcription  of the gene that encodes the enzyme.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.