معلومة

ما مقدار الطاقة الضوئية المطلوبة لإنتاج جزيء O2 واحد؟ ماذا عن جزيء واحد من NADPH؟

ما مقدار الطاقة الضوئية المطلوبة لإنتاج جزيء O2 واحد؟ ماذا عن جزيء واحد من NADPH؟


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.

أعلم أنه لكل جزيء O2 ، يلزم ما مجموعه 8 فوتونات (4 لكل نظام ضوئي). هل كمية الطاقة الضوئية المطلوبة هي E = hc / الطول الموجي باستخدام 680 و 700؟ أو هل يجب أخذ الطاقة من الضوء الساقط الأولي في الاعتبار (كما هو الحال عندما يصطدم الضوء في البداية بنظام الصور ويتم توجيهه لأسفل)؟

بالإضافة إلى ذلك ، أعلم أنه يتم إنتاج NADPH واحد لكل إلكترونين. أنا في حيرة من كيف يمكن تحويل هذا إلى طاقة ضوئية؟ هل ستكون كمية الطاقة الضوئية المطلوبة هي تلك الخاصة بـ PSI و PSII مرة أخرى ، بسبب مخطط Z الذي يؤدي في النهاية إلى إنتاج NADPH؟

أنا أقدر أي مساعدة.


جسيم فيروسي واحد يكفي لإحداث مرض معدي

هل يمكن أن يؤدي التعرض لجسيم واحد من الفيروس إلى الإصابة أو المرض؟ حتى الآن ، لا يوجد دليل قوي. أظهرت الأبحاث التجريبية التي أجريت على يرقات الحشرات في جامعة Wageningen وجامعة Simon Fraser في كندا أن جسيم فيروس واحد يكفي نظريًا للتسبب في العدوى والمرض اللاحق.

تتكون مجموعة الفيروسات عادة من مجموعة متنوعة من جزيئات الفيروس. من أجل التحقيق فيما إذا كانت جزيئات الفيروس (الفيروسات) يمكن أن تسبب عدوى بشكل مستقل عن بعضها البعض ، وبالتالي بشكل فردي ، أجرى الباحثون تجربة مع متغيرين فيروسيين "ملحوظين". لقد كشفوا مجموعة من العوائل (اليرقات) لكلا المتغيرين.

أظهرت التجربة أن التعرض لجرعة منخفضة من جزيئات الفيروس أدى إلى عدد قليل من الإصابات بالعائل (20٪). تبين أن غالبية هؤلاء العوائل (86٪) مصابون بنمط وراثي واحد من الفيروسات. في المقابل ، أدى التعرض لجرعة عالية من جزيئات الفيروس إلى إصابة جميع المضيفين تقريبًا (99٪) بالعدوى ، حيث أصيب معظم المضيفين بكلا النوعين من الفيروسات. 14٪ فقط أصيبوا بأحد النوعين.

بناءً على افتراض أن كل جسيم فيروسي يعمل بشكل مستقل عن جميع جزيئات الفيروس الأخرى ، أنشأ الباحثون نموذجًا احتماليًا. يتنبأ هذا النموذج بعدد جزيئات الفيروس التي تسببت في العدوى وعدد الأنماط الجينية المختلفة للفيروسات الموجودة في العوائل المصابة ، مثل النباتات أو الحشرات أو البشر. نتائج تجربة الإصابة بالحشرات المعرضة للإصابة تتفق مع تنبؤات النموذج. من هذا يمكن اشتقاق أن جزيئات الفيروس لها تأثير مستقل ، وأن جسيم فيروس واحد يمكن أن يسبب بالفعل العدوى و / أو المرض.

إذا كان هناك عدد قليل من جزيئات الفيروس التي تؤدي إلى الإصابة ، فإن عدد جزيئات الفيروس يحدد درجة التنوع التي يمكن أن توجد داخل المضيف. يعد هذا اكتشافًا مهمًا لأن التفاعلات بين متغيرات الفيروس ، مثل المنافسة وتبادل المعلومات الجينية ، تحدد تطور المرض وتطور الفيروس.

حتى الآن ، لم يكن من الواضح ما إذا كان يجب النظر إلى الفيروس على أنه فرد يمكنه إصابة مضيف بشكل مستقل ، أو ما إذا كانت سحابة من الفيروسات "تتعاون" لإحداث العدوى. لم يُعرف بعد ما إذا كانت الفيروسات التي تصيب الأشخاص يمكنها أيضًا التصرف بشكل فردي ، لكن هذا البحث يُظهر أن ذلك ممكن.

نشر الباحثون مؤخرًا هذه النتيجة في وقائع الجمعية الملكية ب.


التنفس الخلوي

تطلق تفاعلات الأكسدة والاختزال الطاقة عندما تقترب الإلكترونات من الذرات الكهربية.

  • تقوم المسارات التقويضية بنقل الإلكترونات المخزنة في جزيئات الطعام ، وتطلق الطاقة المستخدمة في تصنيع ATP.
  • التفاعلات التي تؤدي إلى نقل واحد أو أكثر من الإلكترونات من متفاعل إلى آخر هي تفاعلات الأكسدة والاختزال ، أو تفاعلات الأكسدة والاختزال.
  • يسمى فقدان الإلكترونات أكسدة.
  • يسمى إضافة الإلكترونات تخفيض.
  • تكوين ملح الطعام من الصوديوم والكلوريد هو تفاعل الأكسدة والاختزال.
  • Na + Cl à Na + + Cl−
  • هنا يتأكسد الصوديوم وينخفض ​​الكلور (تنخفض شحنته من 0 إلى -1).
  • بشكل عام: Xه + Y à X + Yه
  • X ، المتبرع بالإلكترون ، هو الحد من وكيل ويقلل من Y.
  • Y ، متلقي الإلكترون ، هو عامل مؤكسد ويؤكسد X.
  • تتطلب تفاعلات الأكسدة والاختزال كلا من المتبرع والمقبول.
  • تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال أيضًا عندما لا يكتمل نقل الإلكترونات ولكنها تنطوي على تغيير في درجة مشاركة الإلكترون في الروابط التساهمية.
  • في احتراق الميثان لتكوين الماء وثاني أكسيد الكربون ، يتم تحويل الروابط التساهمية غير القطبية للميثان (C - H) والأكسجين (O = O) إلى روابط تساهمية قطبية (C = O و O - H).
  • عندما يتفاعل الميثان مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون ، ينتهي الأمر بالإلكترونات بعيدًا عن ذرة الكربون وأقرب إلى شركائها التساهميين الجدد ، ذرات الأكسجين ، وهي كهرسلبية للغاية.
  • في الواقع ، تحتوي ذرة الكربون جزئيًا على إلكتروناتها المشتركة. وهكذا ، يتأكسد الميثان.
  • تشترك ذرتا جزيء الأكسجين في إلكتروناتهما بالتساوي. عندما يتفاعل الأكسجين مع الهيدروجين من الميثان لتكوين الماء ، يتم سحب إلكترونات الروابط التساهمية بالقرب من الأكسجين.
  • في الواقع ، تحتوي كل ذرة أكسجين على إلكترونات بشكل جزئي ، وبالتالي تم تقليل جزيء الأكسجين.
  • الأكسجين كهرسلبي للغاية ، وهو أحد أقوى العوامل المؤكسدة.
  • يجب إضافة الطاقة لسحب الإلكترون بعيدًا عن الذرة.
  • كلما زادت كهرسلبية الذرة ، زادت الطاقة اللازمة لسحب الإلكترون منها.
  • يفقد الإلكترون طاقة الوضع عندما ينتقل من ذرة أقل كهرسلبية إلى ذرة أكثر كهرسلبية.
  • تفاعل الأكسدة والاختزال الذي ينقل الإلكترونات بالقرب من الأكسجين ، مثل احتراق الميثان ، يطلق طاقة كيميائية يمكنها القيام بعمل.

يكون & ldquofall & rdquo للإلكترونات أثناء التنفس متدرجًا ، عبر NAD + وسلسلة نقل الإلكترون.

  • لا يؤكسد التنفس الخلوي الجلوكوز في خطوة واحدة تنقل كل الهيدروجين الموجود في الوقود إلى الأكسجين في وقت واحد.
  • بدلاً من ذلك ، يتم تقسيم الجلوكوز وأنواع الوقود الأخرى في سلسلة من الخطوات ، يتم تحفيز كل منها بواسطة إنزيم معين.
  • في الخطوات الرئيسية ، يتم تجريد الإلكترونات من الجلوكوز.
  • في العديد من تفاعلات الأكسدة ، يتم نقل الإلكترون مع بروتون ، على شكل ذرة هيدروجين.
  • لا يتم نقل ذرات الهيدروجين مباشرة إلى الأكسجين ولكن يتم تمريرها أولاً إلى أنزيم يسمى NAD + (نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد).
  • كيف يحبس NAD + الإلكترونات من الجلوكوز؟
  • تجرد إنزيمات ديهيدروجينيز ذرتين هيدروجين من الوقود (على سبيل المثال ، الجلوكوز) ، مما يؤدي إلى أكسدة الوقود.
  • يمر الانزيم اثنين الإلكترونات و واحد بروتون إلى NAD +.
  • يتم تحرير البروتون الآخر في صورة H + إلى المحلول المحيط.
  • من خلال تلقي إلكترونين وبروتون واحد فقط ، يتم تحييد شحنتها NAD + عندما يتم تقليلها إلى NADH.
  • يعمل NAD + كعامل مؤكسد في العديد من خطوات الأكسدة والاختزال أثناء هدم الجلوكوز.
  • فقدت الإلكترونات التي يحملها NADH القليل جدًا من طاقتها الكامنة في هذه العملية.
  • يمثل كل جزيء NADH المتكون أثناء التنفس طاقة مخزنة. يتم استغلال هذه الطاقة لتجميع ATP مثل الإلكترونات و ldquofall & rdquo من NADH إلى الأكسجين.
  • كيف يتم أخيرًا نقل الإلكترونات المستخرجة من الطعام وتخزينها بواسطة NADH إلى الأكسجين؟
  • على عكس الإطلاق المتفجر للطاقة الحرارية الذي يحدث عندما يتم الجمع بين H2 و O2 (مع شرارة لطاقة التنشيط) ، يستخدم التنفس الخلوي سلسلة نقل الإلكترونلكسر سقوط الإلكترونات إلى O2 إلى عدة خطوات.
  • تتكون سلسلة نقل الإلكترون من عدة جزيئات (بروتينات بشكل أساسي) مدمجة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.
  • يتم نقل الإلكترونات المنبعثة من الطعام بواسطة NADH إلى نهاية الطاقة الأعلى من السلسلة & ldquotop & rdquo.
  • في نهاية الطاقة المنخفضة & ldquobottom & rdquo ، يلتقط الأكسجين الإلكترونات مع H + لتكوين الماء.
  • يعد نقل الإلكترون من NADH إلى الأكسجين تفاعلًا طاردًا للطاقة مع تغيير طاقة حر قدره −53 kcal / mol.
  • يتم تمرير الإلكترونات إلى الجزيئات الكهربية بشكل متزايد في السلسلة حتى تقلل الأكسجين ، وهو المستقبل الأكثر كهرسلبية.
  • باختصار ، أثناء التنفس الخلوي ، تنتقل معظم الإلكترونات في المسار التالي & ldquodownhill & rdquo: الغذاء à NADH à سلسلة نقل الإلكترون à الأكسجين.

هذه هي مراحل التنفس الخلوي: معاينة.

  • يحدث التنفس في ثلاث مراحل أيضية: تحلل السكر ودورة حمض الستريك وسلسلة نقل الإلكترون والفسفرة المؤكسدة.
  • تحلل السكر يحدث في السيتوبلازم.
  • يبدأ الهدم عن طريق كسر الجلوكوز إلى جزيئين من البيروفات.
  • ال دورة حمض الستريك يحدث في مصفوفة الميتوكوندريا.
  • يكمل تكسير الجلوكوز عن طريق أكسدة مشتق من البيروفات إلى ثاني أكسيد الكربون.
  • عدة خطوات في تحلل السكر ودورة حمض الستريك هي تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تنقل فيها إنزيمات نازعة الهيدروجين الإلكترونات من الركائز إلى NAD + ، وتشكل NADH.
  • يقوم NADH بتمرير هذه الإلكترونات إلى سلسلة نقل الإلكترون.
  • في سلسلة نقل الإلكترون ، تنتقل الإلكترونات من جزيء إلى جزيء حتى تتحد مع الأكسجين الجزيئي وأيونات الهيدروجين لتكوين الماء.
  • أثناء مرورها على طول السلسلة ، يتم تحويل الطاقة التي تحملها هذه الإلكترونات في الميتوكوندريا إلى شكل يمكن استخدامه لتخليق ATP عبر الفسفرة التأكسدية.
  • الغشاء الداخلي للميتوكوندريا هو موقع نقل الإلكترون والتناضح الكيميائي ، وهما عمليتان تشكلان معًا الفسفرة المؤكسدة.
  • ينتج الفسفرة المؤكسدة ما يقرب من 90 ٪ من ATP الناتج عن التنفس.
  • يتم تكوين بعض ATP أيضًا بشكل مباشر أثناء تحلل السكر ودورة حمض الستريك بواسطة الفسفرة على مستوى الركيزة.
  • هنا ينقل الإنزيم مجموعة فوسفات من ركيزة عضوية إلى ADP ، مكونًا ATP.
  • لكل جزيء من الجلوكوز يتحلل إلى ثاني أكسيد الكربون والماء عن طريق التنفس ، تشكل الخلية ما يصل إلى 38 ATP ، لكل منها 7.3 كيلو كالوري / مول من الطاقة الحرة.
  • يستخدم التنفس خطوات صغيرة في المسار التنفسي لكسر طائفة كبيرة من الطاقة الموجودة في الجلوكوز إلى تغيير طفيف في ATP.
  • كمية الطاقة في ATP أكثر ملاءمة لمستوى العمل المطلوب في الخلية.

يحصد المفهوم 9.2 تحلل السكر الطاقة الكيميائية عن طريق أكسدة الجلوكوز إلى البيروفات

  • أثناء تحلل السكر ، ينقسم الجلوكوز ، وهو ستة سكر كربون ، إلى سكرين من ثلاثة كربون.
  • تتأكسد هذه السكريات الصغيرة ويعاد ترتيبها لتكوين جزيئين من البيروفات ، الشكل المتأين لحمض البيروفيك.
  • يتم تحفيز كل خطوة من الخطوات العشر في تحلل السكر بواسطة إنزيم معين.
  • يمكن تقسيم هذه الخطوات إلى مرحلتين: مرحلة استثمار الطاقة ومرحلة مردود الطاقة.
  • في مرحلة استثمار الطاقة ، تستثمر الخلية ATP لتوفير طاقة التنشيط عن طريق فسفرة الجلوكوز.
  • يتطلب هذا 2 ATP لكل جلوكوز.
  • في مرحلة مردود الطاقة ، يتم إنتاج ATP عن طريق الفسفرة على مستوى الركيزة ويتم تقليل NAD + إلى NADH بواسطة الإلكترونات الصادرة عن أكسدة الجلوكوز.
  • العائد الصافي من تحلل السكر هو 2 ATP و 2 NADH لكل جلوكوز.
  • لا يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية تحلل السكر.
  • يمكن أن يحدث تحلل السكر سواء كان O2 موجودًا أم لا.

المفهوم 9.3: تكمل دورة حامض الستريك أكسدة الجزيئات العضوية المنتجة للطاقة

  • لا يزال أكثر من ثلاثة أرباع الطاقة الأصلية في الجلوكوز موجودًا في جزيئي البيروفات.
  • في حالة وجود الأكسجين ، يدخل البيروفات إلى الميتوكوندريا حيث تكمل إنزيمات دورة حمض الستريك أكسدة الوقود العضوي إلى ثاني أكسيد الكربون.
  • بعد دخول البيروفات إلى الميتوكوندريا عن طريق النقل النشط ، يتم تحويله إلى مركب يسمى أسيتيل أنزيم أ أو أسيتيل CoA.
  • يتم تنفيذ هذه الخطوة من خلال مركب متعدد الإنزيمات يحفز ثلاث تفاعلات:
    • تتم إزالة مجموعة الكربوكسيل على أنها CO2.
    • يتأكسد الجزء المتبقي من الكربونين لتشكيل الأسيتات. ينقل الإنزيم زوج الإلكترونات إلى NAD + لتكوين NADH.
    • تتحد الأسيتات مع الإنزيم المساعد أ لتشكيل جزيء شديد التفاعل أسيتيل CoA.

    يقرن غشاء الميتوكوندريا الداخلي نقل الإلكترون إلى تخليق ATP.

    • يتم إنتاج 4 فقط من 38 ATP عن طريق تنفس الجلوكوز عن طريق الفسفرة على مستوى الركيزة.
    • يتم إنتاج اثنين أثناء تحلل السكر ، ويتم إنتاج 2 أثناء دورة حامض الستريك.
    • يمثل NADH و FADH2 الغالبية العظمى من الطاقة المستخرجة من الطعام.
    • تربط هذه الإنزيمات المساعدة المخففة تحلل السكر ودورة حمض الستريك إلى الفسفرة المؤكسدة ، والتي تستخدم الطاقة الصادرة عن سلسلة نقل الإلكترون لتوليد طاقة تخليق ATP.
    • سلسلة نقل الإلكترون عبارة عن مجموعة من الجزيئات المضمنة في cristae ، الغشاء الداخلي المطوي للميتوكوندريا.
    • يزيد طي الكرستاي من مساحة سطحه ، مما يوفر مساحة لآلاف النسخ من السلسلة في كل ميتوكوندريا.
    • معظم مكونات السلسلة عبارة عن بروتينات مرتبطة بها مجموعات الأطراف الاصطناعية ، المكونات غير البروتينية الضرورية للحفز.
    • تنخفض الإلكترونات في الطاقة الحرة أثناء مرورها عبر سلسلة نقل الإلكترون.
    • أثناء نقل الإلكترون على طول السلسلة ، تتناوب حاملات الإلكترون بين الحالات المختزلة والمؤكسدة لأنها تقبل الإلكترونات وتتبرع بها.
    • يتم تقليل كل مكون من مكونات السلسلة عندما يقبل الإلكترونات من جارتها & ldquouphill & rdquo ، والتي تكون أقل كهربيًا.
    • ثم يعود إلى شكله المؤكسد لأنه يمرر الإلكترونات إلى جارته الأكثر كهرسلبية و ldquodownhill & rdquo.
    • يتم نقل الإلكترونات التي يحملها NADH إلى الجزيء الأول في سلسلة نقل الإلكترون ، وهو بروتين فلافوبروتين.
    • تستمر الإلكترونات على طول السلسلة التي تتضمن عدة الإلكترونات السيتوكروم البروتينات وحامل للدهون.
    • المجموعة الاصطناعية لكل سيتوكروم هي مجموعة هيم مع ذرة حديد تقبل الإلكترونات وتتبرع بها.
    • آخر السيتوكروم من السلسلة ، CYT a3، يمرر إلكتروناته إلى الأكسجين ، وهو كهرسلبي للغاية.
    • تلتقط كل ذرة أكسجين أيضًا زوجًا من أيونات الهيدروجين من المحلول المائي لتكوين الماء.
    • لكل اثنين من ناقلات الإلكترون (أربعة إلكترونات) ، يتم تقليل جزيء O2 إلى جزيئين من الماء.
    • تحتوي الإلكترونات التي يحملها FADH2 على طاقة حرة أقل وتتم إضافتها عند مستوى طاقة أقل من تلك التي يحملها NADH.
    • توفر سلسلة نقل الإلكترون حوالي ثلث طاقة أقل لتخليق ATP عندما يكون مانح الإلكترون هو FADH2 بدلاً من NADH.
    • لا تولد سلسلة نقل الإلكترون أي ATP مباشرة.
    • وتتمثل وظيفتها في كسر انخفاض الطاقة الحرة الكبيرة من الطعام إلى الأكسجين إلى سلسلة من الخطوات الأصغر التي تطلق الطاقة بكميات يمكن التحكم فيها.
    • كيف ينقل الإلكترون زوج الميتوكوندريا ويطلق الطاقة لتخليق ATP؟
    • الجواب هو آلية تسمى كيميائي.
    • مركب بروتين سينسيز ATP ، في cristae في الواقع يجعل ATP من ADP و P.أنا.
    • يستخدم ATP طاقة التدرج البروتوني الحالي لتشغيل تخليق ATP.
    • يتطور التدرج البروتوني بين الفضاء بين الغشاء والمصفوفة.
    • يتم إنتاج التدرج البروتوني عن طريق حركة الإلكترونات على طول سلسلة نقل الإلكترون.
    • السلسلة عبارة عن محول طاقة يستخدم التدفق المفرط للإلكترونات لضخ H + من المصفوفة إلى الفضاء بين الغشاء.
    • تمر البروتونات مرة أخرى إلى المصفوفة من خلال قناة في سينسيز ATP ، باستخدام التدفق الخارجي لـ H + لدفع الفسفرة لـ ADP.
    • وبالتالي ، فإن الطاقة المخزنة في تدرج H + عبر غشاء تقرن تفاعلات الأكسدة والاختزال لسلسلة نقل الإلكترون إلى تخليق ATP.
    • من خلال دراسة بنية ATP synthase ، تعلم العلماء كيف أن تدفق H + عبر هذا الإنزيم الكبير يعزز توليد ATP.
    • سينسيز ATP عبارة عن مركب متعدد الوحدات يتكون من أربعة أجزاء رئيسية ، كل منها يتكون من عدة ببتيدات متعددة:
      • عضو دوار في غشاء الميتوكوندريا الداخلي.
      • مقبض يبرز في مصفوفة الميتوكوندريا.
      • قضيب داخلي يمتد من الدوار إلى المقبض.
      • الجزء الثابت ، مثبت بجوار الدوار ، والذي يثبت المقبض ثابتًا.

      فيما يلي حساب لإنتاج ATP عن طريق التنفس الخلوي.

      • أثناء التنفس الخلوي ، تتدفق معظم الطاقة من الجلوكوز - NADH - سلسلة نقل الإلكترون - القوة المحركة للبروتون - ATP.
      • دعونا ننظر في المنتجات المتولدة عندما يؤكسد التنفس الخلوي جزيء الجلوكوز إلى ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون.
      • يتم إنتاج أربعة جزيئات ATP عن طريق الفسفرة على مستوى الركيزة أثناء تحلل السكر ودورة حمض الستريك.
      • يتم إنشاء العديد من جزيئات ATP بواسطة الفسفرة المؤكسدة.
      • يساهم كل NADH من دورة حمض الستريك وتحويل البيروفات بطاقة كافية في القوة المحركة للبروتون لتوليد 3 ATP كحد أقصى.
      • قد ينتج عن NADH من تحلل السكر أيضًا 3 ATP.
      • يمكن استخدام كل FADH2 من دورة حمض الستريك لتوليد حوالي 2 ATP.
      • لماذا المحاسبة لدينا غير دقيقة إلى هذا الحد؟
      • هناك ثلاثة أسباب لعدم قدرتنا على تحديد عدد دقيق من جزيئات ATP الناتجة عن جزيء واحد من الجلوكوز.
        • لا ترتبط الفسفرة وتفاعلات الأكسدة والاختزال ببعضها البعض بشكل مباشر ، وبالتالي فإن نسبة عدد NADH إلى عدد ATP ليست عددًا صحيحًا.
        • يختلف إنتاج ATP اختلافًا طفيفًا اعتمادًا على نوع المكوك المستخدم لنقل الإلكترونات من العصارة الخلوية إلى الميتوكوندريا.
        • قد تدفع القوة الدافعة للبروتون الناتجة عن تفاعلات الأكسدة والاختزال للتنفس أنواعًا أخرى من العمل ، مثل امتصاص الميتوكوندريا للبيروفات من العصارة الخلوية.
          • يتم استخدام بعض هذه الحرارة للحفاظ على درجة حرارة الجسم المرتفعة (37 درجة مئوية).

          يُمكِّن التخمر Concept 9.5 بعض الخلايا من إنتاج ATP دون استخدام الأكسجين

          • بدون الأكسجين الكهربي لسحب الإلكترونات إلى أسفل سلسلة النقل ، يتوقف الفسفرة المؤكسدة.
          • ومع ذلك ، فإن التخمير يوفر آلية يمكن من خلالها لبعض الخلايا أكسدة الوقود العضوي وتوليد ATP دون استخدام الأكسجين.
          • في تحلل السكر ، يتأكسد الجلوكوز إلى جزيئين من البيروفات باستخدام NAD + كعامل مؤكسد.
          • تحلل السكر مفرط الطاقة وينتج 2 ATP (صافي).
          • في حالة وجود الأكسجين ، يمكن إنشاء ATP إضافي عندما يسلم NADH إلكتروناته إلى سلسلة نقل الإلكترون.
          • يولد تحلل السكر 2 ATP سواء كان الأكسجين موجودًا (هوائي) أم لا (اللاهوائية).
          • يمكن أن يحدث الهدم اللاهوائي للسكريات عن طريق التخمير.
          • يمكن أن يولد التخمير ATP من الجلوكوز عن طريق الفسفرة على مستوى الركيزة طالما أن هناك إمدادًا من NAD + لقبول الإلكترونات.
          • إذا تم استنفاد تجمع NAD + ، يتم إيقاف عملية تحلل السكر.
          • في ظل الظروف الهوائية ، ينقل NADH إلكتروناته إلى سلسلة نقل الإلكترون ، مع إعادة تدوير NAD +.
          • في ظل الظروف اللاهوائية ، تولد مسارات التخمير المختلفة ATP عن طريق تحلل السكر وإعادة تدوير NAD + عن طريق نقل الإلكترونات من NADH إلى البيروفات أو مشتقات البيروفات.
          • في تخمير الكحول ، يتم تحويل البيروفات إلى إيثانول في خطوتين.
          • أولاً ، يتم تحويل البيروفات إلى مركب ثنائي الكربون ، وهو أسيتالديهيد ، عن طريق إزالة ثاني أكسيد الكربون.
          • ثانيًا ، يتم تقليل الأسيتالديهيد بواسطة NADH إلى الإيثانول.
          • يستخدم تخمير الكحول بالخميرة في التخمير وصناعة النبيذ.
          • خلال تخمير حمض اللاكتيك ، يتم تقليل البيروفات مباشرة بواسطة NADH لتكوين اللاكتات (الشكل المتأين لحمض اللاكتيك) دون إطلاق ثاني أكسيد الكربون.
          • يستخدم تخمير حمض اللاكتيك بواسطة بعض الفطريات والبكتيريا لصنع الجبن والزبادي.
          • تتحول خلايا العضلات البشرية من التنفس الهوائي إلى تخمير حمض اللاكتيك لتوليد ATP عندما يكون O2 نادرًا.
              • قد يتسبب منتج النفايات ، اللاكتات ، في إجهاد العضلات ، ولكن في النهاية يتم تحويله مرة أخرى إلى البيروفات في الكبد.

              المفهوم 9.6 تحلل السكر ودورة حامض الستريك متصلان بالعديد من المسارات الأيضية الأخرى

              • يمكن أن يقبل تحلل السكر مجموعة واسعة من الكربوهيدرات لتقويضها.
              • يمكن تحلل السكريات المتعددة مثل النشا أو الجليكوجين إلى مونومرات الجلوكوز التي تدخل تحلل السكر.
              • يمكن أيضًا تعديل السكريات السداسية الأخرى ، مثل الجالاكتوز والفركتوز ، للخضوع لتحلل السكر.
              • يمكن أن يدخل الوقودان الرئيسيان الآخران ، وهما البروتينات والدهون ، في مسارات الجهاز التنفسي التي تستخدمها الكربوهيدرات.
              • يجب أولاً هضم البروتينات إلى الأحماض الأمينية الفردية.
              • يجب إزالة مجموعات الأحماض الأمينية الخاصة بها عن طريق نزع الأمين.
              • تفرز المخلفات النيتروجينية على هيئة أمونيا أو يوريا أو منتج نفايات آخر.
              • يتم تعديل الهياكل العظمية الكربونية بواسطة الإنزيمات وتدخل كوسطاء في تحلل السكر أو دورة حمض الستريك ، اعتمادًا على هيكلها.
              • يمكن أن يحصد الهدم أيضًا الطاقة المخزنة في الدهون.
              • يجب هضم الدهون إلى الجلسرين والأحماض الدهنية.
              • يمكن تحويل الجلسرين إلى فوسفات الجلسيرالديهيد ، وهو وسيط لتحلل السكر.
              • يتم الوصول إلى الطاقة الغنية للأحماض الدهنية حيث يتم تقسيم الأحماض الدهنية إلى شظايا ثنائية الكربون عبر أكسدة بيتا.
              • تدخل هذه الجزيئات دورة حمض الستريك كأسيتيل CoA.
              • ينتج غرام من أكاسيد الدهون عن طريق التنفس ضعف كمية ATP التي يولدها جرام من الكربوهيدرات.
              • تلعب مسارات التمثيل الغذائي للتنفس أيضًا دورًا في المسارات الابتنائية للخلية.
              • يمكن تحويل الوسطاء في تحلل السكر ودورة حمض الستريك إلى مسارات الابتنائية.
              • على سبيل المثال ، يمكن لخلية بشرية تصنيع حوالي نصف 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة عن طريق تعديل المركبات من دورة حمض الستريك.
              • يمكن تصنيع الجلوكوز من الأحماض الدهنية البيروفات يمكن تصنيعه من الأسيتيل CoA.
              • يعمل تحلل السكر ودورة حامض الستريك على أنهما تبادلات أيضية تمكن الخلايا من تحويل نوع واحد من الجزيء إلى نوع آخر حسب الحاجة.
              • على سبيل المثال ، يمكن تحويل الكربوهيدرات والبروتينات الزائدة إلى دهون من خلال وسطاء من تحلل السكر ودورة حمض الستريك.
              • الأيض متعدد الاستخدامات وقابل للتكيف بشكل ملحوظ.

              آليات التغذية الراجعة تتحكم في التنفس الخلوي.

              • المبادئ الأساسية للعرض والطلب تنظم الاقتصاد الأيضي.
              • إذا كانت الخلية تحتوي على فائض من حمض أميني معين ، فإنها تستخدم عادةً تثبيط التغذية المرتدة لمنع تحويل الجزيئات الوسيطة من دورة حمض الستريك إلى مسار تخليق هذا الحمض الأميني.
              • يتم أيضًا تنظيم معدل الهدم ، عادةً من خلال مستوى ATP في الخلية.
              • إذا انخفضت مستويات ATP ، فإن الهدم يتسارع لإنتاج المزيد من ATP.
              • يعتمد التحكم في التقويض بشكل أساسي على تنظيم نشاط الإنزيمات في النقاط الإستراتيجية في المسار التقويضي.
              • تحدث نقطة استراتيجية واحدة في الخطوة الثالثة من تحلل السكر ، المحفز بواسطة فسفوفركتوكيناز.
              • يحدد التنظيم الخيفي للفسفوفركتوكيناز سرعة التنفس.
              • يحفز هذا الإنزيم الخطوة الأولى التي تلزم الركيزة بشكل لا رجعة فيه بتحلل السكر.
              • إن إنزيم الفوسفوفركتوكيناز هو إنزيم خيفي مع مواقع مستقبلات لمثبطات ومنشطات معينة.
              • يتم تثبيطه بواسطة ATP ويتم تحفيزه بواسطة AMP (مشتق من ADP).
                  • عندما تكون مستويات ATP عالية ، يؤدي تثبيط هذا الإنزيم إلى إبطاء تحلل السكر.
                  • مع انخفاض مستويات ATP وارتفاع مستويات ADP و AMP ، يصبح الإنزيم نشطًا مرة أخرى ويزداد تحلل السكر.

                  موقع الويب المراد زيارته: http://www.course-notes.org/

                  مؤلف النص: مبين في الوثيقة المصدر للنص أعلاه

                  مخطط محاضرة لكامبل / ريس مادة الاحياء، الإصدار السابع ، © Pearson Education، Inc.

                  الفصل التاسع: التنفس الخلوي ، حصاد الطاقة الكيميائية
                  ملخص

                  • تأتي الطاقة المخزنة في الجزيئات العضوية للغذاء في النهاية من الشمس
                    • تأتي الطاقة في صورة ضوء الشمس ، وتترك كحرارة
                    • ينشئ التمثيل الضوئي & gt استخدام الميتوكوندريا ، وإنشاء C و H2O & gt يستخدم التمثيل الضوئي C و H2O لإنشاء المزيد
                    • تحلل السكر ودورة حامض الستريك والفسفرة التأكسدية

                    المفهوم 9.1: المسارات التقويضية تنتج الطاقة عن طريق أكسدة الوقود العضوي
                    مسارات تقويضية وإنتاج ATP

                    • عمليات الهدم- المسارات الأيضية التي تطلق الطاقة المخزنة عن طريق تكسير الجزيئات المعقدة ، الغنية بالطاقة الكامنة ، إلى نفايات أصغر ، ذات طاقة أقل
                      • التخمير- التحلل الجزئي للسكريات بدون استخدام O2
                      • التنفس الخلوي- يستهلك O2 كمادة متفاعلة مع الوقود العضوي
                        • المسار التقويضي الأكثر انتشارًا وفعالية (غالبًا انهيار السكر)
                        • يمكن اعتباره على أنه حرق البنزين في السيارة ، فإن انهيار البنزين (السكر) ينتج الطاقة لتحريك السيارة (الكائن الحي) الذي يقوم بعد ذلك بإلقاء المواد المتفاعلة غير المستخدمة (العادم)
                        • يكون تكسير الجلوكوز مفرط الطاقة (يطلق الطاقة) وعفويًا (دلتا G سالبة ، يمكن أن تحدث بدون مدخلات من الطاقة)
                        • تعتمد على ATP

                        تفاعلات الأكسدة والاختزال: الأكسدة والاختزال

                        • إعادة تحديد موقع e- يطلق الطاقة المخزنة في روابط الجزيئات العضوية
                        • يتم إطلاق الطاقة عندما ينتقل الإلكترون من رابطة كهرسلبية أقل إلى رابطة أكبر
                          • يتم إطلاق الطاقة عندما يتم دفع الكرة إلى أسفل التل
                          • المزيد & ldquohill top & rdquo e- (المزيد من الإلكترونات تنتظر الانتقال إلى رابطة كهرسلبية أكبر ، مما يعني إطلاق المزيد من الطاقة عند الاقتران مع ذرة عالية الكهربية
                          • تقلل الإنزيمات طاقة التنشيط اللازمة لبدء التخفيضات
                          • تفجير خزان الوقود للسيارة يجعله يذهب بعيدًا
                          • لا يتم نقل ذرات الهيدروجين مباشرة إلى الأكسجين
                          • يتم تمريرها أولاً إلى NAD + ، وهو أنزيم يعمل كعامل مؤكسد (يتلقى e-)
                          • ثم يتم إضافة 2 e- و 1 بروتون إلى NAD + ، ويتم إطلاق بروتون آخر في المحيط
                            • تم إنشاء NADH الآن ، ويعمل كمصدر لصنع ATP
                            • توفر الجزيئات العضوية ذرات الهيدروجين
                            • تتكون سلسلة النقل هذه في الغالب من بروتينات وهي مدمجة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا
                            • يتم نقل الإلكترونات التي تمت إزالتها من الطعام بواسطة NADH إلى جزء الطاقة الأعلى في سلسلة نقل الإلكترون
                            • تسقط الإلكترونات خطوة في سلسلة نقل الإلكترون عن طريق الجزيئات الحاملة
                              • يفقدون القليل من الطاقة في كل مرة يسقطون فيها خطوة
                              • كل ناقل منحدر هو أكثر كهرسلبية من جاره الشاق

                              مراحل التنفس الخلوي: معاينة

                              • التنفس هو الوظيفة التراكمية لثلاث مراحل أيضية:
                                • تحلل السكر
                                • دورة حامض الستريك
                                • الفسفرة التأكسدية
                                • يحدث هذا في العصارة الخلوية
                                • يحدث هذا في مصفوفة الميتوكوندريا
                                • يحدث هذا في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا
                                • يشكل النقل الإلكتروني والتناضح الكيميائي معًا الفسفرة المؤكسدة
                                • تتشكل الـ 10٪ الأخرى مباشرةً في تفاعلات قليلة من تحلل السكر ودورة حمض الستريك بواسطة آليات تسمى الفسفرة على مستوى الركيزة

                                المفهوم 9.2: تحلل السكر يحصد الطاقة الكيميائية عن طريق أكسدة الجلوكوز إلى بيروفات

                                • أثناء تحلل السكر ، يتم تكسير الجلوكوز (6 ذرات كربون) إلى 2 من 3 سكريات كربون
                                  • يتم بعد ذلك أكسدة هذه السكريات الأصغر وإعادة ترتيب ذراتها المتبقية إلى جزيئين من البيروفات
                                  • مرحلة استثمار الطاقة:
                                  • تم إنشاء الفركتوز 6 فوسفات الآن
                                  • خطوة أساسية في التنظيم ، يتم تنظيم إنزيم الفسفوفركتوكيناز بشكل موحد بواسطة ATP والمنتجات
                                  • فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون وجليسيرالديهيد -3 فوسفات
                                  • ليس في حالة توازن حقًا ، يتم استخدام Glyceraldehyde-3-phosphate فقط في الخطوة التالية
                                    • هذا يعني أنه يتم إنشاء المزيد من Glyceraldehyde-3-phosphate
                                      • مرحلة مردود الطاقة:
                                      • يتأكسد السكر بنقل الإلكترون من H + إلى NAD + لتكوين NADH
                                        • رد فعل مفرط جدا
                                        • يعطي الركيزة الكثير من الطاقة الكامنة
                                        • 3-فوسفوجليسيرات تم إنشاؤه الآن (ليس سكر ، الآن حمض ، -CO إلى- COO-)
                                        • تم إنشاء 2-فسفوغليسيرات الآن
                                        • تم إنشاء Phosphoenolpyruvate (PEP) الآن
                                        • تم إنشاء بيروفات الآن

                                        المفهوم 9.3: دورة حامض الستريك تكمل عملية أكسدة الجزيئات العضوية المنتجة للطاقة

                                        • يطلق تحلل السكر أقل من ربع الطاقة المخزنة في جزيء الجلوكوز
                                          • يتم تخزين الباقي في البيروفات
                                            • يدخل البيروفات إلى الميتوكوندريا بمساعدة بروتين نقل لأنه مشحون ويمكن السماح لـ rsquot بالمرور عبر الغشاء
                                            • تُمنح على أنها ثاني أكسيد الكربون
                                            • يقوم الإنزيم بنقل الإلكترونات المستخرجة من NAD + ، مما يجعل NADH
                                            • هذا يخلق مجموعة أسيتيل شديدة التفاعل
                                            • تولد الدورة 1 ATP لكل دور عن طريق الفسفرة على مستوى الركيزة
                                            • يتم نقل معظم الطاقة الكيميائية إلى NAD + والإنزيم المساعد FAD (إنشاء NADH و FADH2)
                                            • يتم تقسيم CAC إلى 8 خطوات ، يتم تحفيز كل منها بواسطة إنزيم معين
                                              • CAC عبارة عن دورة لأنها تبدأ وتنتهي مع Oxaloacetate

                                              المفهوم 9.4: أثناء عملية الفسفرة المؤكسدة ، يقترن التشبع الكيميائي بنقل الإلكترون إلى تخليق ATP

                                              • يأتي معظم الـ ATP الذي يتم إنشاؤه في التنفس الخلوي من الفسفرة المؤكسدة
                                              • تستخدم الفسفرة المؤكسدة الطاقة الناتجة من سلسلة نقل الإلكترون من أجل تخليق ATP

                                              مسار نقل الإلكترون

                                              • سلسلة نقل الإلكترون عبارة عن مجموعة من الجزيئات المدمجة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا
                                                • معظم مكونات السلسلة عبارة عن بروتينات موجودة في مجمعات متعددة البروتينات
                                                • المجموعات التعويضية ، المكونات غير البروتينية الضرورية للوظائف التحفيزية لبعض الإنزيمات ، مرتبطة بإحكام بمجمعات متعددة البروتينات
                                                • مخفض لأنه يقبل إلكترونًا من جاره الشاق ، يتأكسد أثناء تمريره لأسفل
                                                • Cytochromes- ناقلات البروتين بين يوبيكوينون والأكسجين
                                                • لا يتم إنشاء ATP مباشرة بواسطة سلسلة نقل الإلكترون

                                                التناضح الكيميائي: آلية اقتران الطاقة

                                                • سينسيز ATP هو مركب بروتيني يملأ الغشاء الداخلي للميتوكوندريا
                                                  • يستخدم حركة أيونات H + لتغذية تخليق ATP
                                                  • دوار ، مقبض ، روب داخلي ، وعضو ساكن.
                                                  • يؤدي هذا إلى اندماج ADP والفوسفات غير العضوي وتكوين ATP
                                                  • ثم يقومون بالاستفادة من القوى المحركة للبروتون لتكوين ATP ، وضخ المغذيات ، وضخ النفايات ، وتحريك سوطها

                                                  محاسبة إنتاج ATP عن طريق التنفس الخلوي

                                                  • لا يمكننا تحديد عدد دقيق من جزيئات ATP الناتجة عن تحلل الجلوكوز
                                                  • لا توجد نسبة عدد صحيح لمقدار ATP الناتج عن NADH أو FADH2
                                                    • حرك NADH و FADH2 H + عبر الغشاء ، كمية مختلفة من H + ثم تخلق ATP
                                                    • يحرك NADH الإلكترونات إلى NAD + أو FAD
                                                    • يمكن استخدام بعض القوة المحركة للبروتون لأخذ البيروفات من العصارة الخلوية

                                                    المفهوم 9.5: التخمر يمكّن بعض الخلايا من إنتاج ATP بدون استخدام الأكسجين

                                                    • يوفر شكلاً من أشكال توليد الطاقة لا يحتاج إلى أكسجين لكي يعمل
                                                    • ينتج تحلل السكر 2 ATP بغض النظر عن الأكسجين لأن NAD + هو عامل مؤكسد
                                                      • سيتوقف إنشاء ATP بواسطة تحلل السكر إذا تم إعادة تدوير NADH و rsquot إلى NAD +
                                                        • الهوائية: يتم إعادة تدويرها بواسطة سلسلة نقل الإلكترون
                                                        • اللاهوائية: يتم إعادة تدويرها عن طريق نقل الإلكترونات من NADH إلى البيروفات

                                                        أنواع التخمير

                                                        • تخمير الكحول: يتم تحويل البيروفات إلى إيثانول ، ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون
                                                        • يتم تحويل البيروفات إلى مركب ثنائي الكربون أسيتالديهيد
                                                        • يتم تقليل الأسيتالديهيد بواسطة NADH إلى الإيثانول
                                                        • تخمير حمض اللاكتيك: يتم تقليل البيروفات مباشرة بواسطة NADH لتشكيل اللاكتات

                                                        التخمير والتنفس الخلوي مقارنة

                                                        • الهوائية مقابل اللاهوائية
                                                        • كلاهما ينتج 2 جزيئات ATP عن طريق الفسفرة الركيزة
                                                        • الأكسجين مقابل الأسيتالديهيد أو البيروفات كقائمين بإعادة تدوير NAD +
                                                        • الإطلاق الكامل لطاقة البيروفات (دورة كريبس ورسكووس) مقابل عدم إطلاق طاقة البيروفات
                                                        • اللاهوائية الاختيارية- الأنواع التي يمكن أن تنتج ما يكفي من ATP للبقاء على قيد الحياة باستخدام إما التخمر أو التنفس

                                                        الأهمية التطورية لتحلل السكر

                                                        • من المرجح أن يكون تحلل السكر موجودًا في بدائيات النوى القديمة
                                                          • لا تتطلب استخدام الأكسجين (لا O2 في الغلاف الجوي للأرض و rsquos)
                                                          • يحدث في العصارة الخلوية (لا توجد عضيات مرتبطة بالغشاء)

                                                          المفهوم 9.6: يرتبط تحلل السكر ودورة حمض الستريك بالعديد من المسارات الأيضية الأخرى
                                                          براعة الهدم

                                                          التخليق الحيوي (مسارات الابتنائية)

                                                          • يمكننا أخذ منتجات التنفس الخلوي والبناء عليها لصنع أشياء قد تحتاجها الخلية
                                                            • يمكن إعادة البيروفات إلى سكر ، ويمكن تصنيع الأحماض الدهنية من أسيتيل CoA

                                                            تنظيم التنفس الخلوي عبر آليات التغذية الراجعة

                                                            • تغير الخلايا العمليات التي تنفذها بناءً على احتياجات المنتجات
                                                            • يمكن تغيير المعدل الكامل لعملية التقويض بناءً على فسفوفركتوكيناز
                                                              • يعمل اعتمادًا على مقدار ATP مقابل ADP / AMP
                                                              • يعمل اعتمادًا على كمية السترات في الخلية

                                                              موقع الويب المراد زيارته: http://www.course-notes.org

                                                              مؤلف النص: مبين في الوثيقة المصدر للنص أعلاه

                                                              إذا كنت مؤلف النص أعلاه ولا توافق على مشاركة معرفتك للتدريس والبحث والمنح الدراسية (للاستخدام العادل كما هو موضح في حقوق الطبع والنشر بالولايات المتحدة) ، يرجى إرسال بريد إلكتروني إلينا وسنقوم بإزالة النص الخاص بك بسرعة . الاستخدام العادل هو تقييد واستثناء للحق الحصري الممنوح بموجب قانون حقوق النشر لمؤلف العمل الإبداعي. في قانون حقوق الطبع والنشر بالولايات المتحدة ، يعد الاستخدام العادل مبدأً يسمح بالاستخدام المحدود للمواد المحمية بحقوق الطبع والنشر دون الحصول على إذن من أصحاب الحقوق. تشمل أمثلة الاستخدام العادل التعليقات ومحركات البحث والنقد والتقارير الإخبارية والبحث والتدريس وأرشفة المكتبات والمنح الدراسية. وهي تنص على الاقتباس القانوني غير المرخص أو دمج المواد المحمية بحقوق الطبع والنشر في عمل مؤلف آخر تحت اختبار موازنة رباعي العوامل. (المصدر: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

                                                              المعلومات الطبية والصحية الواردة في الموقع هي من أ الطبيعة العامة والغرض الذي هو إعلامي بحت ولهذا السبب لا يجوز بأي حال من الأحوال أن يحل محل مجلس طبيب أو كيان مؤهل قانونيًا للمهنة.

                                                              التنفس الخلوي

                                                              النصوص هي ملك لمؤلفيها ونشكرهم على منحنا الفرصة لمشاركتها مجانًا للطلاب والمعلمين ومستخدمي الويب ، ولن يتم استخدام نصوصهم إلا للأغراض التعليمية التوضيحية والعلمية فقط.

                                                              يتم توفير جميع المعلومات الواردة في موقعنا لأغراض تعليمية غير ربحية


                                                              استقلاب الخلية

                                                              Merri Lynn Casem بكالوريوس ، دكتوراه ، في دراسات الحالة في بيولوجيا الخلية ، 2016

                                                              مقدمة

                                                              أثناء عملية التمثيل الضوئي ، تُستخدم الطاقة الضوئية لتقسيم الماء ، وتوليد O2 والإلكترونات التي تُستخدم بعد ذلك لإنتاج ATP و NADPH المطلوبين تثبيت الكربون. يعمل نظام الصور الثاني (PSII) على التقاط الطاقة الضوئية ونقلها إلى البلاستوكينون ، وهو أول جزيء في سلسلة نقل الإلكترون الذي يؤدي إلى إنتاج ATP. يعود صبغة مركز التفاعل المؤكسد P680 إلى حالة مخفضة عن طريق تجريد الإلكترونات من الماء في عملية تعرف باسم التحلل الضوئي، مما يؤدي في النهاية إلى إنتاج O2. نظام التصوير الأول (PSI) قادر أيضًا على امتصاص الطاقة الضوئية. الإلكترونات من صبغة مركز التفاعل P700 يتم نقلها إلى بروتين فيروكسين ، والذي يمكنه بعد ذلك التبرع بالإلكترونات إلى حامل الإلكترون NADP + لتشكيل NADPH أو إلى سلسلة نقل الإلكترون مما يؤدي إلى إنتاج ATP إضافي.

                                                              يتم استخدام ATP و NADPH الناتج عن التفاعلات المعتمدة على الضوء لأنظمة الصور بواسطة دورة كالفين في سدى البلاستيدات الخضراء. جزيئات CO2 الغاز مثبت إلى جزيئات 3-فوسفوجليسيرات في تفاعل يحفزه الإنزيم روبيسكو. تقوم التفاعلات اللاحقة بتحويل جزيئات 3-phosphoglycerate إلى جزيئات glyceraldehyde-3-phosphate ، والتي سيتم تحويل بعضها في النهاية إلى جلوكوز في سيتوبلازم الخلية النباتية.

                                                              أين يحدث التمثيل الضوئي ودورة كالفين في الخلية حقيقية النواة؟

                                                              بحث / مراجعة التفاعلات المرتبطة بعملية التمثيل الضوئي غير الدورية. تحديد مكان O2 ويحدث إنتاج NADPH.

                                                              بحث / مراجعة ردود فعل دورة كالفين. تحديد مكان ثاني أكسيد الكربون2 يستهلك وينتج جلسيرالديهيد -3 فوسفات.

                                                              صف كيف يمكن لخلية نباتية أن تستخدم جزيء الجلوكوز.


                                                              موارد

                                                              الكتب

                                                              بيرد وروجر ب. وروي كيث سميث. القرن الثالث من الطلب على الأكسجين البيوكيميائي. الإسكندرية ، فيرجينيا: اتحاد البيئة المائية ، 2002.

                                                              استشهد بهذا المقال
                                                              اختر نمطًا أدناه ، وانسخ نص قائمة المراجع الخاصة بك.

                                                              أنماط الاقتباس

                                                              يمنحك موقع Encyclopedia.com القدرة على الاستشهاد بإدخالات مرجعية ومقالات وفقًا للأنماط الشائعة من جمعية اللغة الحديثة (MLA) ودليل شيكاغو للأسلوب والجمعية الأمريكية لعلم النفس (APA).

                                                              ضمن أداة "Cite this article" ، اختر نمطًا لترى كيف تبدو جميع المعلومات المتاحة عند تنسيقها وفقًا لهذا النمط. ثم انسخ النص والصقه في قائمة المراجع أو قائمة الأعمال المقتبس منها.

                                                              نظرًا لأن كل نمط له الفروق الدقيقة في التنسيق الخاصة به والتي تتطور بمرور الوقت ولا تتوفر جميع المعلومات لكل إدخال مرجعي أو مقالة ، لا يمكن لـ Encyclopedia.com ضمان كل اقتباس ينتج عنه. لذلك ، من الأفضل استخدام اقتباسات Encyclopedia.com كنقطة بداية قبل التحقق من النمط مقابل متطلبات مدرستك أو جهة النشر وأحدث المعلومات المتوفرة في هذه المواقع:

                                                              جمعية اللغة الحديثة

                                                              دليل شيكاغو للأناقة

                                                              الجمعية الامريكية لعلم النفس

                                                              ملحوظات:
                                                              • معظم المراجع والمقالات عبر الإنترنت لا تحتوي على أرقام صفحات. لذلك ، هذه المعلومات غير متوفرة لمعظم محتويات Encyclopedia.com. ومع ذلك ، فإن تاريخ الاسترداد غالبًا ما يكون مهمًا. الرجوع إلى اصطلاح كل نمط فيما يتعلق بأفضل طريقة لتنسيق أرقام الصفحات وتواريخ الاسترجاع.
                                                              • بالإضافة إلى أنماط MLA و Chicago و APA ، قد يكون لمدرستك أو جامعتك أو منشورك أو مؤسستك متطلباتها الخاصة للاستشهادات. لذلك ، تأكد من الرجوع إلى هذه الإرشادات عند تحرير قائمة المراجع أو قائمة الأعمال المقتبس منها.

                                                              التمثيل الضوئي: شرح عملية التمثيل الضوئي (مع الرسوم البيانية)

                                                              التمثيل الضوئي هو في الأساس الآلية الوحيدة لمدخلات الطاقة في العالم الحي. التمثيل الضوئي والإحباط (ضوء الصور ، التركيب التجميعي) هو عملية بنائية لتصنيع المركبات العضوية داخل الخلايا المحتوية على الكلوروفيل من ثاني أكسيد الكربون والماء بمساعدة أشعة الشمس والضوء كمصدر للطاقة. معادلة بسيطة لعملية التمثيل الضوئي هي كما يلي:

                                                              كان مصدر الأكسجين الجزيئي هو الماء وليس ثاني أكسيد الكربون كما كان يعتقد سابقًا تم إثباته تجريبيًا أولاً بواسطة روبرت هيل (1937) وتم تأكيده لاحقًا بواسطة MD Kamen و S.Ruben (1945) ، باستخدام تقنية التتبع التي فيها نظائر الأكسجين الثقيلة 18 O استخدمت. لكن هذا الدليل التجريبي والخجول استند إلى اقتراحات عمل سي بي فان نيل & # 8217 على التمثيل الضوئي البكتيري (1930).

                                                              اقترح أنه في النباتات الخضراء H2O هو مصدر الاختزال وعندما ينقسم العائد (H) و (OH) ، و O2 التي تطلقها النباتات مشتق من الماء وليس من ثاني أكسيد الكربون2. أصبح تقسيم الماء في الضوء بواسطة النباتات الخضراء يُعرف باسم التحلل الضوئي للماء ونظرية Van Niel & # 8217s للتحلل الضوئي للماء.

                                                              البلاستيدات الخضراء: الهياكل والأصباغ الضوئية:

                                                              الكلوروبلاست هو مقر تخليق النوتات ويتم تمثيله بشكل أفضل في النباتات العليا.يتم تغطية البلاستيدات الخضراء بغلاف من غشاءين مفصولين بمساحة محيطية من 10-20 نانومتر. داخليًا ، تحتوي البلاستيدات الخضراء على مصفوفة أو سدى مدمج فيها عدد من الأكياس الغشائية المسطحة تسمى ثايلاكويدات أو صفيحة. يحتوي السطح الخارجي للثيلاكويدات على أصباغ التمثيل الضوئي ويخدم أطراف تفاعل الضوء.

                                                              من ناحية أخرى ، تهتم السدى بأحداث رد الفعل المظلم. في مناطق معينة ، يتم تكديس الثايلاكويدات لتشكيل جرانا. تمتد الثايلاكويدات الأطول التي تربط حبيبة بأخرى عبر السدى ، لذلك يشار إلى هذه الأغشية عادة باسم ستروما ثايلاكويدات.

                                                              أصباغ ضوئية:

                                                              تحتوي أصباغ التمثيل الضوئي الموجودة في أغشية الثايلاكويد على نوعين من الكلوروفيل الأخضر ، وهما الكلوروفيل أ (سي).55ح72ا5ن4 ملغ) والكلوروفيل ب (سي55 ح70ا6ن4ملغ). توجد أيضًا أصباغ صفراء إلى برتقالية مصنفة على أنها كاروتينات.

                                                              هناك نوعان من الكاروتينات ، الكاروتينات الهيدروكربونية النقية والزانثوفيل المحتوية على الأكسجين. توجد أيضًا بعض الكاروتينات ، خاصة فيولاكسانثين ، زانثوفيل ، في غلاف كلوروبلاسي ، مما يعطيها لونًا مصفرًا. في معظم النباتات ، بما في ذلك الطحالب الخضراء ، يعتبر البيتا كاروتين واللوتين أكثر الكاروتينات وفرة في الثايلاكويدات.

                                                              أحداث التمثيل الضوئي:

                                                              يتكون التمثيل الضوئي من نوعين من التفاعلات: نوع يعتمد على الضوء وآخر يعتمد على الضوء ومستقل. التفاعل المعتمد على الضوء هو تفاعل كيميائي ضوئي أو تفاعل ضوئي كما سمي ، وبلغ ذروته في توليد NADPH2، ATP وتطور الأكسجين الجزيئي.

                                                              NADPH2 و ATP غنيان بالطاقة ، بعد أن اشتعلت الإلكترونات التي أصبحت متاحة عندما اصطدم الضوء بالكلوروفيل. إنهم يشكلون القوة الاستيعابية ، المستخدمة في ثاني أكسيد الكربون2-تثبيت. حدث CO2- التثبيت هو رد فعل مستقل للضوء ويشار إليه على أنه رد فعل مظلم.

                                                              رد فعل خفيف:

                                                              يتكون تفاعل الضوء من مرحلتين: المرحلة الأولى - امتصاص الطاقة (امتصاص الضوء والاحتفاظ به بواسطة أصباغ التمثيل الضوئي) والمرحلة الثانية - تحويل الطاقة (تحويل الطاقة الضوئية الممتصة في المرحلة الأولى إلى طاقة كيميائية - ATP و NADPH2 عن طريق الفسفرة الضوئية).

                                                              المرحلة الأولى: امتصاص الطاقة:

                                                              يتم التوسط في أحداث تفاعل الضوء من خلال وحدات التمثيل الضوئي ، وحدة التمثيل الضوئي هي أصغر مجموعة من جزيئات الصبغة ، جنبًا إلى جنب مع المواد المرتبطة بالبروتين الدهني ، القادرة على إحداث فعل كيميائي ضوئي (Photoact).

                                                              المصطلح ، الفعل الكيميائي الضوئي ، يعني امتصاص وهجرة كمية ضوئية بواسطة مركز محاصرة ، ونتيجة لذلك يتم إطلاق إلكترون. اعتقد إيمرسون وأرنولد أن وحدة التمثيل الضوئي (PSU) تحتوي على ما لا يقل عن 2500 جزيء كلوروفيل ، لكن العمل الأخير الذي قام به بيسيل كوك يشير إلى أن وحدة التمثيل الضوئي تحتوي على حوالي 250 جزيء كلوروفيل فقط. حصل بارك وزملاؤه على حدوث جامعة الأمير سلطان ككيان مورفولوجي متميز وأطلقوا عليها اسم كوانتا-بعض.

                                                              امتصاص الضوء بواسطة الصبغات:

                                                              لا يتم استخدام كل الضوء الساقط على سطح التمثيل الضوئي في عملية التمثيل الضوئي. ضاع الكثير منها وانعكس البعض الآخر. مرة أخرى ، يتم استخدام جزء صغير فقط من الضوء الممتص لدفع عملية التمثيل الضوئي. تشير التقديرات إلى أنه في ضوء الشمس الكامل ، يتم استخدام حوالي 3 ٪ فقط لأغراض التمثيل الضوئي.

                                                              اعتمادًا على تركيبة الصباغ ، تمتص المجموعات النباتية المختلفة وتستخدم ضوء مناطق طيفية مختلفة. تمتص معظم النباتات الخضراء الضوء في الطيف المرئي (390-700 نانومتر) ، بينما تستخدم البكتيريا الأرجواني أطوال موجية تتراوح من الأشعة فوق البنفسجية القريبة إلى الأشعة تحت الحمراء (800-950 نانومتر).

                                                              يسمى هذا النطاق من الطيف الذي يمكن من خلاله حدوث عملية التمثيل الضوئي بالإشعاع النشط الضوئي. لكن النطاق بأكمله غير قابل للاستخدام في عملية التمثيل الضوئي. النباتات الخضراء ، على سبيل المثال ، تمتص الضوء إلى أقصى حد في المناطق الحمراء والزرقاء من الطيف.

                                                              توضح دراسة أطياف الامتصاص العلاقة الكمية بين الطول الموجي للضوء وامتصاصه من قبل الخنزير والخجول المعنية. وهكذا ، نرى أن الكلوروفيل-أ له قمم امتصاص عند 660 نانومتر و 430 نانومتر كلوروفيل ب عند 648 نانومتر و 456 نانومتر كاروتين عند 478 نانومتر و 449 نانومتر وزانثوفيل مثل كاروتين.

                                                              المصيدة الخفيفة:

                                                              يستخدم Chlorophyll-fl الضوء الذي يمتصه من تلقاء نفسه وكذلك الضوء المنقول إليه بواسطة أصباغ أخرى. يسمى هذا النفق للضوء من الأصباغ الأخرى إلى الكلوروفيل أ مصيدة الضوء أو بالوعة الضوء. تجعل مصيدة الضوء كفاءة أفضل في حصاد الضوء ، لأنها تضمن نفق كمية الضوء نحو جزيء متقبل واحد للكلوروفيل.

                                                              يتكون تفاعل الضوء في الواقع من تفاعلين كيميائيين ضوئيين منفصلين في كل من الزمان والمكان. تم تصنيفها على أنها Photoact I و Photoact II ويتم التوسط في التفاعلين بواسطة نظامين مختلفين يختلف تكوينهما من حيث الأصباغ وحاملات الإلكترون وآليات مصيدة الضوء. تسمى الوكالات الوسيطة للصورتين على التوالي نظام الصور الأول ونظام الصور الثاني.

                                                              أنظمة الصور:

                                                              نشأ مفهوم نظامي ضوئي في أعمال Emerson and Lewis (1943). من خلال العمل على طيف العمل لأصباغ Chlorella ، وجدوا أنه عند أطوال موجية من الضوء بين 600 و 680 نانومتر (أطوال موجية تقابل منطقة الطيف & # 8216red & # 8217) كان تطور الأكسجين في أقصى درجاته.

                                                              ولكن عندما يتعدى الضوء ذو الأطوال الموجية 680 نانومتر ، تم توفير منطقة من الطيف يشار إليها باسم & # 8216far-red & # 8217 ، كان هناك انخفاض في تطور الأكسجين ، مما يدل على انخفاض كفاءة التمثيل الضوئي. سميت هذه الملاحظة بالقطرة الحمراء.

                                                              وجدت مجموعته البحثية أنه إذا تم توفير ضوء ذي أطوال موجية أقصر في نفس الوقت مثل الموجة الحمراء الأطول وأطوال الموجات ، فإن التمثيل الضوئي كان أسرع مما كان عليه عندما تم توفير أي من الأطوال الموجية وحدها. أصبح هذا التآزر أو التعزيز معروفًا باسم تأثير تعزيز Emerson. أدت هاتان الملاحظتان إلى تأثير القطرة الحمراء وتأثير التعزيز إلى الإشارة الأولى إلى أن تفاعل الضوء له موقعان للعمل ، أحدهما في المنطقة الحمراء من الطيف والآخر في المنطقة الحمراء البعيدة.

                                                              التفسير المقدم لهذين التأثيرين هو أن تفاعل الضوء يتكون في الواقع من اثنين من الصور ، photoact I و photoact II ، يتوسطهما نظامان ضوئيان ، نظام ضوئي I ونظام ضوئي II.

                                                              يتم تشغيل نظام الصور الأول بواسطة الضوء الأحمر البعيد وعندما يعمل بمفرده ، فإنه ينتج تأثير القطرة الحمراء. ولكن عندما يعمل جنبًا إلى جنب مع نظام الصور الثاني ، الذي يعمل في المنطقة الحمراء ، يتم إنتاج تأثير التحسين والخجل. تم تنفيذ الفصل المادي لنظامي الصور بنجاح وتوضيح وظائفهما.

                                                              تم وضع نظام التصوير الأول في أغشية الثايلاكويد. ويتكون من ثلاثة أشكال من الكلوروفيل أ ، يمتص أحدهما الحد الأقصى عند 683 نانومتر ، والثاني يمتص بحد أقصى عند 695 نانومتر والثالث عند 670 نانومتر. آخرها كان يسمى P-700. كان نظام الصور الثاني موجودًا في سدى الثايلاكويدات. يتكون من شكلين من الكلوروفيل أ مع أقصى امتصاص عند 670 و 690 نانومتر.

                                                              الشكل الثاني هو معمد P-690. يحتوي كل نظام ضوئي على ثلاثة مكونات: (1) مركز تفاعل مكون من جزيء كلوروفيل خاص - في النظام الضوئي الأول هو جزيء كلوروفيل مرتبط بالبروتين ، P-700 في نظام ضوئي II يكون P-690.

                                                              مراكز التفاعل هي المواقع الفعلية التي يتم فيها تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية ، (2) بعض ناقلات الإلكترون - في النظام الضوئي الأول والعاشر والبلاستوسيانين والسيتوكروم- f والفيرودوكسين حيث أن النظام الضوئي لحامل الإلكترون الثاني يحتوي على بلاستوكينون وسيتوكروم ب -559. (3) الكلوروفيل والكاروتينات الأخرى ، والتي تعمل فقط على نقل الضوء الذي تمتصه إلى المراكز النشطة.

                                                              يشارك النظام الضوئي الأول في كل من الفسفرة الضوئية الدورية وغير الدورية. يمكن لـ PS-I الاستمرار في الفسفرة الضوئية الدورية بشكل مستقل. عادة يقود إلكترونًا من نظام الصور الثاني إلى NADP +.

                                                              يلتقط نظام الصور الثاني الإلكترون المنطلق أثناء التحلل الضوئي للماء. ينبثق نفس الشيء عند امتصاص الطاقة الضوئية. عندما يمر الإلكترون المبثوق فوق مركب السيتوكروم ، يتم إطلاق طاقة كافية للمشاركة في تخليق ATP من ADP والفوسفات غير العضوي. هذا الفسفرة الضوئية غير دوري. يمكن أن يعمل PS II فقط مع PS I.

                                                              المرحلة الثانية: نقل الطاقة:

                                                              تعمل الجزيئات المُثارة لمحول الطاقة P-700 و P-690 على توليد طاقاتها لتوليد ATP و NADPH2. يتم إنتاج الأكسجين الجزيئي أيضًا ولكنه يخرج من نظام التمثيل الضوئي. ATP و NADPH2، تشكل معًا القوة الاستيعابية وتستخدم في تثبيت ثاني أكسيد الكربون2 رد فعل في الظلام و shytion.

                                                              الفسفرة الضوئية:

                                                              الفسفرة الضوئية هي عملية توليف ATP يحركها الضوء أو ينشط بالضوء. تم اكتشافه بواسطة Arnon et al في عام 1954. يتكون الفسفرة الضوئية من نوعين رئيسيين ، دوري وغير دوري.

                                                              الفسفرة الضوئية الحلقية:

                                                              إنها عملية فسفرة ضوئية يتم فيها إعادة إلكترون مطرود بواسطة مركز ضوئي متحمس إليه بعد مروره عبر سلسلة من ناقلات الإلكترون. يتم إجراء الفسفرة الضوئية الحلقية بواسطة نظام ضوئي أنا فقط. مركزها الضوئي P.700 يقذف إلكترونًا بكسب 23 كيلو كالوري / مول من الطاقة بعد امتصاص فوتون من الضوء (hv).

                                                              بعد فقدان الإلكترون يتأكسد مركز الضوء. يمر الإلكترون المطرود عبر سلسلة من الناقلات بما في ذلك X ، و ferroxin ، و plasto & shyquinone ، ومركب السيتوكروم ، والبلاستوسيانين قبل العودة إلى مركز الضوء.

                                                              أثناء المرور بين الفيروكسين والبلاستوكينون و / أو فوق مركب السيتوكروم ، يفقد الإلكترون طاقة كافية لتكوين ATP من ADP والفوسفات غير العضوي.

                                                              تقوم البكتريا الهالوباكترية أو البكتيريا المحبة للملوحة أيضًا بإجراء الفسفرة الضوئية ولكن لا يتم استخدام ATP المنتج على هذا النحو في تخليق الطعام. تمتلك هذه البكتيريا صبغة جرثومية أرجوانية متصلة بغشاء البلازما. عندما يسقط الضوء على الصباغ ، فإنه يخلق مضخة بروتون تستخدم في تخليق ATP & shysis.

                                                              الفسفرة الضوئية غير الدورية:

                                                              إنها العملية الطبيعية للضوء والفوسفوريلا التي لا يعود فيها الإلكترون المطرود بواسطة مركز الضوء المثير. يتم تنفيذ الصور غير الدورية و shyphosphorylation بالتعاون بين كلا النظامين الضوئي الأول والثاني. يتم التقاط الإلكترون المنطلق أثناء التحلل الضوئي للماء بواسطة مركز ضوئي لـ PS II يسمى P.600.

                                                              ينبثق نفس الشيء عندما يمتص مركز الضوء الطاقة الضوئية (hv). تبلغ طاقة الإلكترون المبثوق 23 كيلو كالوري / مول. يمر عبر سلسلة من ناقلات الإلكترون - Q ، PQ ، مركب السيتوكروم والبلاز والشيتوسيانين. أثناء مروره فوق مركب cyto & shychrome ، يفقد الإلكترون طاقة كافية وخجولة لتخليق ATP.

                                                              يتم تسليم الإلكترون إلى مركز ضوئي P.700 من PSI بواسطة plastocya & shynin. ص700 يقذف الإلكترون بعد امتصاص الطاقة الضوئية. يمر elec & shytron المبثوق على الرغم من X و Fe-S centre A (ferroxin) و NADP-reductase الذي يجمعه مع NADP +. ثم يتم دمج الحرف مع H + (يتم إطلاقه أثناء التحلل الضوئي) بمساعدة NADP-reductase لتكوين NADPH.

                                                              توليف ATP ليس مباشرًا. تُستخدم الطاقة الصادرة عن الإلكترون في الواقع لضخ أيونات H + عبر غشاء الثايلاكويد. يخلق التدرج البروتوني. يؤدي التدرج إلى تشغيل عامل الاقتران لتجميع ATP من ADP والفوسفات غير العضوي.

                                                              تطور الأكسجين:

                                                              يأتي الأكسجين الذي يتطور أثناء عملية التمثيل الضوئي من الماء وهو جزء من تأثير ضوئي II بوساطة PSIL. تثير الطاقة الضوئية المحاصرة بواسطة هذا النظام P-690 ويتم إخراج إلكترونين. تُستخدم الطاقة لإزالة إلكترونين من هيدروجين الماء ورفعهما إلى مستوى طاقة أعلى.

                                                              في هذه المرحلة ، يتشكل الأكسجين الجزيئي الذي يهرب من نظام التمثيل الضوئي. تمر الإلكترونات عبر ناقلات البلاستوكينون (PQ) ، السيتوكروم ب 559 ، السيتوكروم- F ، البلاستوسيانين ، وتنتهي أخيرًا في P-700 لإعادتها إلى الحالة الأرضية.

                                                              وهكذا في النظام الضوئي الثاني ، تأتي الإلكترونات التي تجلب جزيء الكلوروفيل المثير إلى الحالة الأرضية من التحلل الضوئي للماء. جانب آخر لتطور الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي هو علاقته بوجود أيونات معينة في الوسط مثل CI & # 8221 و Mn 2+ وبيكربونات.

                                                              يعمل كلا النظامين الضوئيين في انسجام تام لإنتاج جزيئين من NADPH لكل منعطفين2، وثلاثة ATPs ، وجزيء من الأكسجين من جزيئي ماء.

                                                              رد فعل Dark or Blackman & # 8217s:

                                                              المرحلة الثالثة: استقرار الطاقة:

                                                              إن إنتاج ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات هو جوهر هذه المرحلة ويتم تحقيق ذلك من خلال استخدام القوة الاستيعابية (ATP و NADPH2) المتولدة في تفاعل الضوء. استقرار الطاقة هذا هو رد فعل مظلم.

                                                              لا يتطلب ضوء ، بدلا من ذلك قوة استيعابية (ATP و NADPH2) يتم إنتاجه خلال المرحلة الكيميائية الضوئية هنا في تثبيت وتقليل ثاني أكسيد الكربون2. الإنزيمات المطلوبة للعملية موجودة في المصفوفة أو السدى للبلاستيدات الخضراء. هناك مساران رئيسيان لمرحلة التخليق الحيوي أو المرحلة المظلمة - دورة كالفين و C4 دورة حمض ثنائي الكربوكسيل. النباتات التي تعرض الاثنين تسمى على التوالي C3 و ج4 النباتات.

                                                              دورة كالفين (دورة تقليل الكربون الضوئي أو C3 مسار التمثيل الضوئي).

                                                              اكتشف كالفن وبنسون وزملاؤهم هذه الدورة باستخدام الطحالب أحادية الخلية Chlo- rella pyrenoidosa و Scenedesmus obliques والنظائر المشعة 14 درجة مئوية مع عمر نصف يزيد عن 5000 عام.

                                                              مراحل دورة كالفين:

                                                              تنقسم دورة كالفن إلى المراحل الثلاث التالية - الكربوكسيل وانعكاس التحلل الجلدي وتجديد RuBP.

                                                              1. الكربوكسيل. يتطلب ribulose-1 أو -biphosphate أو RuBP كمستقبل لثاني أكسيد الكربون و RuBP carboxylase أو rubisco كإنزيم. كان يسمى الإنزيم سابقًا كربوكسيديسموتاز.

                                                              يتحد ثاني أكسيد الكربون مع ريبولوز -1 ، 5-بيفوسفات لإنتاج مركب وسيط عابر يسمى 2-carboxy 3-keto 1،5-biphosphoribotol. ينقسم الوسيط على الفور في وجود الماء لتشكيل جزيئين من حمض الفوسفوجليسيريك 3 أو PGA. إنه أول منتج مستقر لعملية التمثيل الضوئي.

                                                              2. انعكاس حال السكر:

                                                              العمليات المتضمنة في هذه الخطوة أو المرحلة هي انعكاس للعمليات الموجودة أثناء جزء تحلل السكر من التنفس. يتم فسفرة حمض الفوسفوجليسيريك أو PGA بواسطة ATP بمساعدة إنزيم ثلاثي فوسفات كيناز. أنها تؤدي إلى حمض 1،3-ديفوسفوجليسيريك.

                                                              يتم تقليل حمض Diphosphoglyceric بواسطة NADPH من خلال وكالة إنزيم ثلاثي فوسفات ديهيدروجينيز. ينتج جلسيرالديهيد 3-فوسفات أو 3-فوسفوجلايسيرالديهايد.

                                                              يعتبر Glyceraldehyde-3 phosphate منتجًا رئيسيًا يستخدم في تصنيع كل من الكربوهيدرات والدهون. لتكوين الكربوهيدرات ، مثل الجلوكوز ، يتم تغيير جزء منها إلى أيزومر يسمى ثنائي-دروكسي أسيتون-3-فوسفات. الإنزيم الذي يحفز التفاعل هو إيزوميراز الفوسفات.

                                                              يتكثف الأيزومرين في وجود إنزيم الألدولاز مكونًا الفركتوز 1 و 6-ديفوس والشيفات.

                                                              يفقد الفركتوز 1 ، 6-ثنائي الفوسفات (FDP) مجموعة فوسفات واحدة ، ويشكل الفركتوز 6-فوسفات (F 6-P) والذي يتحول بعد ذلك إلى جلوكوز 6 فوسفات (G 6-P). هذا الأخير يمكن أن ينتج الجلوكوز أو يصبح جزءًا من السكروز والسكريات.

                                                              نظرًا لأن الجلوكوز هو مركب كربوني ستة ، فإن دورة كالفين مطلوبة لست دورات لتركيب جزيء واحد.

                                                              3. تجديد RuBP:

                                                              يتفاعل الفركتوز 6-فوسفات (F 6-P) و glyceraldehyde 3-phosphate (GAP) لتكوين الإريثروز 4-فوسفات (E 4-P) و Xylulose 5-phosphate (X 5-P). يتحد إريثروز 4-فوسفات مع ثنائي هيدروكسي أسيتون 3-فوسفات لإنتاج Sedoheptulose 1: 7-diphosphate (SDP) الذي يفقد جزيء الفوسفات ويؤدي إلى sedoheptulose 7-phosphate (S 7-P).

                                                              يتفاعل Sedoheptu & shylose 7-phosphate مع glyceraldehyde 3-phosphate لإنتاج زيلولوز 5-فوسفات (X 5-P) وريبوز 5-فوسفات. (ص 5 - ف). تم تغيير كلاهما إلى أيزومير ريبولوز 5-فوسفات (Ru 5-P). يلتقط Ribulose 5-phosphate فوسفاتًا ثانيًا من ATP ليتحول إلى ribulose 1،5 biphosphate (RuBP).

                                                              التنفس الضوئي (التنفس المرتبط بأنسجة التمثيل الضوئي):

                                                              تم اكتشافه بواسطة Decker و Tio في عام 1959. التنفس الضوئي هو الاستخدام المعتمد على الضوء للأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون بواسطة أعضاء التمثيل الضوئي للنبات. عادةً ما تقوم الأعضاء الضوئية والأغلفة بالعكس في الضوء ، أي امتصاص ثاني أكسيد الكربون2 وإطلاق سراح O2.

                                                              لذلك ، من الصعب إظهار الصورة الضوئية والتلوين. يُستنتج من (1) انخفاض معدل البناء الضوئي الصافي عند زيادة تركيز الأكسجين من 2 إلى 3٪ إلى 21٪ (2) التطور المفاجئ المتزايد لثاني أكسيد الكربون2 عندما يتم نقل عضو أخضر مضاء إلى الظلام.

                                                              موقع التنفس الضوئي هو البلاستيدات الخضراء. مطلوب بيروكسيسوم لإكمال العملية. يتم تغيير كربوكسيلاز RuBP إلى أكسجيناز RuBP. يحدث هذا في درجات حرارة عالية وتركيز عالي من الأكسجين والشيجين. في درجات الحرارة العالية وتركيز الأكسجين العالي ، ينخفض ​​تقارب كربوكسي وشيلاز RuBP لـ CCX وتقارب O2 يزيد.

                                                              تحدث درجات حرارة عالية في المناطق الاستوائية. لذلك ، فإن النباتات الاستوائية هي أكبر المتضررين. عند درجة حرارة عالية ، يعمل RuBP carboxylase كأكسجيناز وبدلاً من تثبيت ثاني أكسيد الكربون ، يؤكسد الريبولوز 1 ، 5-ثنائي الفوسفات لإنتاج حمض الفوسفات والفوسفوجليكولات.

                                                              يتحلل الفوسفوجليكولات بالماء ليشكل جلايكولات. يمر الجليكولات عادة إلى بيروكسيسوم خلية الميزوفيل ويشكل الجليوكسيلات. الجليوكسيلات هو أمين ويؤدي إلى تكوين الجلايسين من الأحماض الأمينية. داخل الميتوكوندريا وحتى السيتوبلازم ، يتكثف جزيئين من الجلايسين لتكوين جزيء من السيرين ، CO2 والأمونيا في هذه العملية. يمكن كذلك نزع أمين سيرين لتشكيل PGA.

                                                              هذا الأخير يمر في البلاستيدات الخضراء لتخليق منتجات التمثيل الضوئي وكذلك الضوئيات و shypiration. نظرًا لأن التنفس الضوئي ينطوي على تخليق مركبات ثنائية الكربون ، فإنه يطلق عليه أيضًا C2 دورة.

                                                              التنفس الضوئي لا ينتج طاقة أو يقلل من الطاقة. بدلا من ذلك ، فإنه يستهلك en & shyergy. علاوة على ذلك ، فإنه يلغي عمل التمثيل الضوئي. قد يقلل من التمثيل الضوئي حتى 50٪. هناك & shyfore ، يعتبر التنفس الضوئي عملية مهدرة للغاية.

                                                              يحدث هذا فقط في حالة C.3 النباتات. ج4 لقد تغلبت النباتات على مشكلة التنفس الضوئي عن طريق كل دورة كالفن وخجولها في الأوراق الداخلية والخلفية (خلايا غمد الحزمة) حيث تنخفض درجة الحرارة والأكسجين. لقد ضمنت كذلك ارتفاع ثاني أكسيد الكربون2 سوب & شيبلي للخلايا التي تؤدي دورة كالفين.

                                                              ج4- مسار حمض الكربوكسيل:

                                                              (هاتش سلاك باثواي ، سي4 مسار)

                                                              تم إعداده بواسطة Hatch and Slack (1965 ، 1967). وجد Kortschak et al (1965) أن ثاني أكسيد الكربون المسمى (14 C02 ) تم استيعابه بواسطة أوراق قصب السكر لأول مرة في حمض أوكسالو-أسيتيك المركب المكون من 4 كربون (OAA أو oxaloacetate).

                                                              وجد هاتش وسلاك أنه وضع عادي لثاني أكسيد الكربون2- التثبيت في عدد من النباتات الاستوائية ، أحادية وثنائية ، على سبيل المثال ، الذرة ، قصب السكر ، الذرة الرفيعة ، البانيكوم ، Pentiisetum ، Atriplex ، Amaranthus ، Salsola إلخ. وتسمى هذه النباتات C4 النباتات نظرًا لأن أول منتج ضوئي مستقر هو مركب رباعي الكربون. النباتات الأخرى هي C3 النباتات. ج4 غالبًا ما تعيش النباتات في موائل حارة وجافة ومالحة. لديهم تشريح كرانز.

                                                              في تشريح كرانز ، يكون النسيج الوسطي غير متمايز وتوجد خلاياه في طبقات متحدة المركز حول حزم الأوعية الدموية التي تحتوي على خلايا غمد حزمة كبيرة. يتم ربط الخلايا الغمدية الوسطية والحزمة بواسطة plasmodesmata أو الجسور السيتوبلازمية.

                                                              البلاستيدات الخضراء لخلايا الميزوفيل أصغر. لديهم جرانا متطورة وشبكة محيطية ولكن لا يوجد نشا. تكون البلاستيدات الخضراء لخلايا غمد الحزمة أكبر. لديهم جرانا غير محددة ، وشبكة محيطية وحبوب نشا.

                                                              في C4 النباتات ، يحدث التثبيت الأولي لثاني أكسيد الكربون في خلايا الميزوفيل. المتقبل الأساسي لـ CO2 هو phosphoenol pyruvate أو PEP. يتحد مع ثاني أكسيد الكربون في وجود PEP carboxylase أو pepco لتكوين حمض oxalo-acetic أو oxaloacetate.

                                                              يتم نقل حمض الماليك أو حمض الأسبارتيك لتجميع خلايا غمد من خلال plasmodesmata. داخل وخارج خلايا غمد الحزمة يتم نزع الكربوكسيل (وينزع أمينها في حالة حمض الأسبارتيك) لتشكيل البيروفات وثاني أكسيد الكربون2.

                                                              كو2 تم إصلاحه مرة أخرى داخل خلايا غلاف الحزمة من خلال دورة كالفين. يسمى RuBP لدورة كالفين بالمستقبل الثانوي أو النهائي لثاني أكسيد الكربون2 في ج4 النباتات. يتم إرسال البيروفات مرة أخرى إلى خلايا الميزوفيل. هنا ، يتم تغييره إلى phosphoenol pyruvate. الطاقة مطلوبة لهذا الغرض. يتم توفير نفس الشيء من قبل ATP. يتم تغيير الأخير إلى AMP (أدينوزين أحادي الفوسفات).

                                                              يتطلب تحويل AMP إلى ATP ضعف الطاقة من طاقة ADP إلى ATP. لذلك ، فإن المتطلبات الفعلية للطاقة تساوي جزيئين من ATP. هذه الطاقة بالإضافة إلى 3 ATP اللازمة لتثبيت جزيء واحد من CO3 من خلال دورة كالفين. لذلك ، سي4 تستهلك النباتات 5 جزيئات ATP لكل جزيء من ثاني أكسيد الكربون2 ثابتة بدلاً من 3 جزيئات ATP لـ C3 النباتات. لتشكيل جزيء الجلوكوز ، C4 تتطلب النباتات 30 ATP بينما C.3 تستخدم النباتات 18 ATP فقط.

                                                              أهمية:

                                                              1. سي4- تعتبر النباتات ذات كفاءة وحيوية أكبر في التمثيل الضوئي ، لأنها يمكن أن تستخدم ثاني أكسيد الكربون ، حتى يتم الوصول إلى مستوى 5 جزء في المليون ولكن لا تستطيع محطات دورة كالفين استخدام ثاني أكسيد الكربون2 إذا انخفض المستوى عن 40-50 جزء في المليون.

                                                              2. ج4- يمكن للنباتات أن تستفيد من شدة الضوء وخلائطه بدرجة أكبر وتتجاوز درجة الحرارة المثلى لعملية التمثيل الضوئي تلك الخاصة بـ C3 النباتات.

                                                              3. يبدو أن البلاستيدات الخضراء في هذه النباتات تولد وتخجل المزيد من ATP مما يؤدي بالطبع إلى تحسين العمل الخلوي.

                                                              4. يشير وجود شبكة محيطية واسعة في البلاستيدات الخضراء لهذه المصانع بشكل غير مباشر إلى سرعة نقل المنتجات ، وبالتالي زيادة استخدام الضوء وثاني أكسيد الكربون2.

                                                              استقلاب حمض الكراسولاسين:

                                                              تم العثور على هذا المسار بواسطة Ranson and Thomas (1960) و Rouham، Vines and Black (1973) في العصارة ، معظمها أعضاء من Crassulaceae (Bryophylnm و Seditm) وعدد قليل من أعضاء Bromeliaceae ، مثل الأناناس. إنه جهاز مصمم لمواجهة ضغوط transpira & shytion الثقيلة ، الناشئة عن بيئتها الجافة.

                                                              تحصل هذه النباتات على ثاني أكسيد الكربون2- المتطلبات أثناء الليل عندما يحافظون على ثغورهم مفتوحة وكأول أكسيد الكربون2 يحدث التراكم ، تتحول النسغ الخلوية إلى حمضية. تسمى هذه العملية بالتحميض الداكن. في النهار التالي ، تظل الثغور مغلقة ، مما يقلل من خسائر النتح ، ولكن مع ظهور الضوء ، فإن ثاني أكسيد الكربون2 يتم امتصاصه خلال الليل الخجول والسابق لأغراض التمثيل الضوئي ، ثم تحدث عملية إزالة الحموضة من الضوء.

                                                              وبالتالي ، هناك فارق زمني بين امتصاص وخفض ثاني أكسيد الكربون2. يساعد هذا الترتيب على تقليل إجهاد النتح ولكنه مسؤول عن النمو البطيء للغاية لهذه النباتات. أدناه سرد موجز لهذا المسار.

                                                              المرحلة الأولى: التحميض الداكن:

                                                              في هذه المرحلة ، يتم تكسير النشا الاحتياطي إلى phosphoenoplyruvate (PEP) من خلال عدد من ردود الفعل التنفسية. يقبل PEP ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 يمتصه النبات وينتج حمض الماليك. يحدث هذا في الظلام عندما تكون الثغور مفتوحة.

                                                              بيب + نادف2 + شركة2 من الغلاف الجوي & # 8211 & GT. حمض الماليك + NADP.

                                                              المرحلة الثانية: إزالة الحموضة الخفيفة:

                                                              خلال هذه المرحلة ، التي تحدث في الضوء عند إغلاق الثغور ، يتم نزع الكربوكسيل من حمض الماليك إلى حمض البيروفيك وثاني أكسيد الكربون.2. شركة CO2 تم إطلاقه من خلال دورة كالفين لتركيب سداسي. يستخدم حمض البيروفيك لتكوين النشا الذي استنفد مخزونه في وقت سابق.

                                                              حمض الماليك & # 8211 & gt Pyruvic acid + NADPH2 + شركة2 في النبات

                                                              6 كو2 + 12 نادف2 + 18 ATP + 11 ساعة2O فركتوز -6-فوسفات + 12 NADP + 18 ADP + 17 Pi

                                                              يتم توفير الطاقة الاستيعابية اللازمة لدورة كالفين من خلال أحداث إزالة الحموضة الخفيفة.

                                                              مبدأ أو قانون العوامل المحددة:

                                                              القيمة المثلى للعامل لا تكون أبدًا مغلوطة. هذا يعتمد على حجم العوامل الأخرى. قد نتحاشى لزيادة حجم عامل واحد أو أكثر دون التأثير على معدل الاستعادة والخجل. في مثل هذه الحالات ، وجد أن عاملًا يسمى العامل المحدد يحافظ على التوازن.

                                                              يُعرَّف العامل المقيد بأنه العامل الذي يتسم بالتحدي والذكاء لدرجة أن الزيادة في حجمه تزيد بشكل مباشر من معدل العملية. درس بلاكمان تأثير العوامل المقيِّدة في عام 1905. وقد صاغ مبدأ العوامل المقيِّدة الذي ينص على أنه عندما تكون العملية مشروطة بسرعتها بعدد من العوامل المنفصلة ، فإن معدل العملية يكون مقيدًا بخطى الوتيرة. أبطأ عامل. وبعبارة أخرى ، فإن معدل العملية الفسيولوجية محدود في وقت معين بعامل واحد فقط وهو ناقص.


                                                              تأثير جودة الضوء على التمثيل الضوئي وكفاءة امتصاص الكربون في الطحالب الحمراء البورفيرا ليوكوستيكتا

                                                              التأثيرات طويلة المدى للضوء الأبيض والأزرق والأحمر على استقلاب الكربون البورفيرا ليوكوستيكتا تمت دراستها فيما يتعلق بامتصاص الضوء وأداء التمثيل الضوئي وإطلاق الكربون العضوي والنمو. أظهر امتصاص الضوء زيادة محددة في الطول الموجي ، خاصة في التأقلم مع الجزء الأزرق من الطيف. كانت الكمية الإجمالية للفوتونات الممتصة مماثلة للضوء الأزرق والأبيض وأعلى بكثير من معالجة الضوء الأحمر في نهاية التجربة. العائد الكمي الأمثل (Fالخامس/Fم) لم تتأثر بالمعاملات ولكن تحت الضوء الأزرق عرق التمثيل الضوئي (تقاس O2 التطور) كان دائمًا أقل مقارنة بالضوء الأبيض والأحمر ، على الرغم من الزيادة في الامتصاص والتمثيل الضوئي الملحوظ بعد 14 يومًا من التأقلم مع الضوء الأزرق. متطلبات الكم التشغيلي لـ O2 التطور (QR ′) كان 41 من الفوتونات الممتصة بالمول −1 O2 في الضوء الأزرق ، تقريبًا ضعف قيم QR للضوء الأبيض والأحمر. يبدو أن الفصل بين الامتصاص وإنتاج الأكسجين يقع في خطوة التحلل المائي للماء ، نظرًا لأن 28٪ فقط من الإكسيتونات التي تصل إلى مراكز التفاعل عززت التحلل المائي للماء. ربما يكون هذا بسبب تداخل بسيط في نظامي الصور II و I تحت الضوء الأزرق. ومع ذلك ، لم تكن الاختلافات في التمثيل الضوئي كافية لشرح معدلات النمو الملحوظة. كان إنتاج الكتلة الحيوية تحت الضوء الأزرق أقل بكثير مما هو عليه في الضوء الأبيض والأحمر. تمت الإشارة إلى كفاءة منخفضة في استثمار الكربون المستوعب في الكتلة الحيوية الجديدة ، حيث أظهر الثالي المزروع بالضوء الأزرق معدلات عالية من إطلاق الكربون العضوي إلى الوسط الخارجي (حتى 63 ٪ من C المستوعب ، مع تجاهل التنفس) ، بينما بالنسبة للبيض. والضوء الأحمر المزروع ، يمثل إطلاق الكربون العضوي حوالي 30 ٪. كان إجمالي كمية المواد غير المتجانسة (فلوريدوسيد ، إيسوفلوريدوسيد و د-إيسوفلوريدوسيد) المتراكمة في الخلية 122 ميكرولتر 1 بالوزن الجاف. تحت الضوء الأزرق ، و 385 و 447 تحت الضوء الأبيض والأحمر ، على التوالي. ارتبطت هذه التركيزات بسباق النمو. كما لوحظ في النتائج ، كان تأثير الضوء الأبيض مزيجًا من الضوء الأزرق والأحمر. نقترح أن تأثير جودة الضوء على معدل نمو P. leucosticta يتضمن كلاً من أداء التمثيل الضوئي والقدرة على الحفاظ على C المستوعب داخل الخلية تحت كل نطاق طيفي ، ويتوسطه التغيرات في تراكم منتجات التمثيل الضوئي الرئيسية ، وهي الهيتيروسيدات.


                                                              الجزء الأول التصميم الجزيئي للحياة
                                                              الفصل 1 الكيمياء الحيوية: علم متطور
                                                              1.1 الوحدة الكيميائية الحيوية هي أساس التنوع البيولوجي
                                                              1.2 يوضح الحمض النووي التفاعل بين الشكل والوظيفة
                                                              يتكون الحمض النووي من أربع كتل بناء
                                                              تتحد شريحتان مفردتان من الحمض النووي لتشكيل حلزون مزدوج
                                                              تشرح بنية الحمض النووي الوراثة وتخزين المعلومات
                                                              1.3 مفاهيم من الكيمياء تشرح خصائص الجزيئات البيولوجية
                                                              تشكيل الحلزون المزدوج للحمض النووي كمثال رئيسي
                                                              يمكن أن يتشكل اللولب المزدوج من خيوطه المكونة
                                                              الروابط التساهمية وغير التساهمية مهمة لبنية واستقرار الجزيئات البيولوجية
                                                              اللولب المزدوج هو تعبير عن قواعد الكيمياء
                                                              تتحكم قوانين الديناميكا الحرارية في سلوك الأنظمة الكيميائية الحيوية
                                                              يتم إطلاق الحرارة في تكوين الحلزون المزدوج
                                                              التفاعلات الحمضية والقاعدة مركزية في العديد من العمليات البيوكيميائية
                                                              التفاعلات الحمضية القاعدية يمكن أن تعطل الحلزون المزدوج
                                                              تنظم المحاليل درجة الحموضة في الكائنات الحية وفي المختبر
                                                              1.4 تعمل الثورة الجينومية على إحداث تحول في الكيمياء الحيوية والطب ومجالات أخرى
                                                              لقد حول تسلسل الجينوم الكيمياء الحيوية ومجالات أخرى
                                                              العوامل البيئية تؤثر على الكيمياء الحيوية البشرية
                                                              تسلسل الجينوم يشفر البروتينات وأنماط التعبير
                                                              الملحق تصور الهياكل الجزيئية: الجزيئات الصغيرة
                                                              المجموعات الوظيفية الملحق

                                                              الفصل 2 تكوين البروتين وهيكله
                                                              2.1 تُبنى البروتينات من ذخيرة مكونة من 20 حمضًا أمينيًا
                                                              2.2 الهيكل الأساسي: ترتبط الأحماض الأمينية بواسطة روابط الببتيد لتشكيل سلاسل متعددة الببتيد
                                                              تحتوي البروتينات على تسلسلات فريدة من الأحماض الأمينية تحددها الجينات
                                                              سلاسل البولي ببتيد مرنة لكنها مقيدة بالتوافق
                                                              2.3 الهيكل الثانوي: يمكن أن تنثني سلاسل البولي ببتيد في هياكل منتظمة مثل Alpha Helix و Beta Sheet و Turns and Loops
                                                              حلزون ألفا عبارة عن هيكل ملفوف مستقر بواسطة روابط هيدروجين داخل السلسلة
                                                              يتم تثبيت صفائح بيتا عن طريق الرابطة الهيدروجينية بين خيوط البولي ببتيد
                                                              يمكن لسلاسل البولي ببتيد تغيير الاتجاه عن طريق إجراء المنعطفات والحلقات العكسية
                                                              2.4 البنية الثلاثية: يمكن أن تنثني البروتينات إلى هياكل كروية أو ليفية
                                                              توفر البروتينات الليفية الدعم الهيكلي للخلايا والأنسجة
                                                              2.5 الهيكل الرباعي: يمكن أن تتجمع سلاسل البولي ببتيد في هياكل متعددة الوحدات
                                                              2.6 تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين يحدد هيكله ثلاثي الأبعاد
                                                              الأحماض الأمينية لها ميول مختلفة لتشكيل 〈حلزونات ، صفائح ® ، والمنعطفات
                                                              طي البروتين هو عملية تعاونية للغاية
                                                              تنثني البروتينات عن طريق التثبيت التدريجي للوسائط بدلاً من البحث العشوائي
                                                              لا يزال التنبؤ بالبنية ثلاثية الأبعاد من التسلسل يمثل تحديًا كبيرًا
                                                              بعض البروتينات غير منظمة بطبيعتها ويمكن أن توجد في تكوينات متعددة
                                                              يرتبط سوء تكوين البروتين وتجميعه ببعض الأمراض العصبية
                                                              تمنح تعديلات ما بعد الترجمة قدرات جديدة للبروتينات
                                                              الملحق تصور الهياكل الجزيئية: البروتينات

                                                              الفصل 3 استكشاف البروتينات والبروتينات
                                                              3.1 تنقية البروتينات هي خطوة أولى أساسية لفهم وظيفتها
                                                              الفحص: كيف نتعرف على البروتين الذي نبحث عنه؟
                                                              يجب إطلاق البروتينات من الخلية لتتم تنقيتها
                                                              يمكن تنقية البروتينات وفقًا للذوبان والحجم والشحنة وتقارب الارتباط
                                                              يمكن فصل البروتينات عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام وعرضها
                                                              يمكن تقييم مخطط تنقية البروتين كمياً
                                                              تعتبر عملية التنبيذ الفائق ذات قيمة في فصل الجزيئات الحيوية وتحديد كتلها
                                                              يمكن جعل تنقية البروتين أسهل باستخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف
                                                              3.2 علم المناعة يوفر تقنيات مهمة لفحص البروتينات
                                                              يمكن تكوين أجسام مضادة لبروتينات معينة
                                                              يمكن تحضير الأجسام المضادة وحيدة النسيلة مع أي خصوصية مرغوبة تقريبًا بسهولة
                                                              يمكن الكشف عن البروتينات وتحديد كميتها باستخدام مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم
                                                              يسمح النشاف الغربي باكتشاف البروتينات المفصولة بالهلام الكهربائي
                                                              يتيح الترسيب المناعي المشترك تحديد الشركاء الملزمين للبروتين
                                                              تجعل العلامات الفلورية تصور البروتينات في الخلية ممكنًا
                                                              3.3 قياس الطيف الكتلي هو تقنية قوية لتحديد الببتيدات والبروتينات
                                                              يمكن تسلسل الببتيدات عن طريق قياس الطيف الكتلي
                                                              يمكن تقسيم البروتينات على وجه التحديد إلى ببتيدات صغيرة لتسهيل التحليل
                                                              الطرق الجينومية والبروتينية مكملة لبعضها البعض
                                                              يوفر تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين معلومات قيمة
                                                              يمكن التعرف على البروتينات الفردية عن طريق قياس الطيف الكتلي
                                                              3.4 يمكن تصنيع الببتيدات عن طريق طرق المرحلة الصلبة الآلية
                                                              3.5 يمكن تحديد بنية البروتين ثلاثية الأبعاد عن طريق التصوير البلوري بالأشعة السينية ، والتحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي ، والفحص المجهري بالتبريد الإلكتروني
                                                              يكشف علم البلورات بالأشعة السينية عن بنية ثلاثية الأبعاد في التفاصيل الذرية
                                                              يمكن أن يكشف التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي عن تراكيب البروتينات في المحلول
                                                              المجهر الإلكتروني بالتبريد هو طريقة ناشئة لتحديد بنية البروتين
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 4 DNA و RNA وتدفق المعلومات الوراثية
                                                              4.1 يتكون الحمض النووي من أربعة أنواع من القواعد المرتبطة بالعمود الفقري للسكر والفوسفات
                                                              يختلف الحمض النووي الريبي والحمض النووي في مكون السكر وأحد القواعد
                                                              النيوكليوتيدات هي وحدات أحادية من الأحماض النووية
                                                              جزيئات الحمض النووي طويلة جدًا ولها اتجاه
                                                              4.2 يمكن أن يشكل زوج من خيوط الحمض النووي ذات التسلسلات التكميلية بنية حلزونية مزدوجة
                                                              يتم تثبيت الحلزون المزدوج بواسطة روابط هيدروجينية وتفاعلات فان دير فالس
                                                              يمكن أن يتخذ الحمض النووي مجموعة متنوعة من الأشكال الهيكلية
                                                              بعض جزيئات الحمض النووي دائرية وملفوفة للغاية
                                                              يمكن للأحماض النووية أحادية السلسلة أن تتبنى هياكل معقدة
                                                              4.3 يسهل اللولب المزدوج النقل الدقيق للمعلومات الوراثية
                                                              أثبتت الاختلافات في كثافة الحمض النووي صحة فرضية النسخ شبه المحافظ
                                                              يمكن إذابة الحلزون المزدوج بشكل عكسي
                                                              يوجد دنا دائري غير عادي في النواة حقيقية النواة
                                                              4.4 يتم استنساخ الحمض النووي بواسطة البوليمرات التي تأخذ تعليمات من القوالب
                                                              إن بوليميراز الحمض النووي يحفز تكوين جسر الفوسفوديستر
                                                              تتكون جينات بعض الفيروسات من الحمض النووي الريبي
                                                              4.5 التعبير الجيني هو تحويل معلومات الحمض النووي إلى جزيئات وظيفية
                                                              تلعب عدة أنواع من الحمض النووي الريبي أدوارًا رئيسية في التعبير الجيني
                                                              يتم تصنيع جميع الحمض النووي الريبي الخلوي بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي
                                                              تأخذ بوليمرات الحمض النووي الريبي تعليمات من قوالب الحمض النووي
                                                              يبدأ النسخ بالقرب من مواقع المروج وينتهي في مواقع إنهاء
                                                              نقل الحمض النووي الريبي هي جزيئات المحول في تخليق البروتين
                                                              4.6 يتم ترميز الأحماض الأمينية بواسطة مجموعات من ثلاث قواعد تبدأ من نقطة ثابتة
                                                              السمات الرئيسية للشفرة الجينية
                                                              يحتوي Messenger RNA على إشارات بدء وإيقاف لتخليق البروتين
                                                              الشيفرة الجينية عالمية تقريبا
                                                              4.7 معظم الجينات حقيقية النواة عبارة عن فسيفساء من الإنترونات والإكسونات
                                                              تولد معالجة الحمض النووي الريبي RNA ناضجًا
                                                              العديد من exons ترميز مجالات البروتين
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 5 استكشاف الجينات والجينوم
                                                              5.1 يعتمد استكشاف الجينات على الأدوات الرئيسية
                                                              تقسم إنزيمات التقييد الحمض النووي إلى أجزاء معينة
                                                              يمكن فصل شظايا التقييد عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام وتصور
                                                              يمكن تسلسل الحمض النووي عن طريق الإنهاء الخاضع للرقابة للنسخ المتماثل
                                                              يمكن تصنيع مجسات الحمض النووي والجينات عن طريق طرق المرحلة الصلبة الآلية
                                                              يمكن تضخيم تسلسل الحمض النووي المحدد بشكل كبير عن طريق تفاعل البلمرة المتسلسل
                                                              PCR هي تقنية قوية في التشخيص الطبي والطب الشرعي ودراسات التطور الجزيئي
                                                              تم استخدام أدوات تقنية الحمض النووي المؤتلف لتحديد الطفرات المسببة للأمراض
                                                              5.2 لقد أحدثت تقنية الحمض النووي المؤتلف ثورة في جميع جوانب علم الأحياء
                                                              إنزيمات التقييد و DNA ligase هي أدوات أساسية في تكوين جزيئات الحمض النووي المؤتلف
                                                              البلازميدات والعاثية هي نواقل مختارة لاستنساخ الحمض النووي في البكتيريا
                                                              الكروموسومات البكتيرية والخميرة الاصطناعية
                                                              يمكن استنساخ جينات معينة من هضم الحمض النووي الجيني
                                                              يمكن التعبير عن الحمض النووي التكميلي المحضر من الرنا المرسال في الخلايا المضيفة
                                                              يمكن إنشاء بروتينات ذات وظائف جديدة من خلال التغييرات الموجهة في الحمض النووي
                                                              تمكن طرق إعادة التركيب من استكشاف الآثار الوظيفية للطفرات المسببة للأمراض
                                                              5.3 تم تسلسل الجينوم الكامل وتحليله
                                                              تم ترتيب جينومات الكائنات الحية التي تتراوح من البكتيريا إلى حقيقيات النوى متعددة الخلايا
                                                              تم الانتهاء من تسلسل الجينوم البشري
                                                              تتيح طرق التسلسل من الجيل التالي التحديد السريع لتسلسل الجينوم الكامل
                                                              أصبح علم الجينوم المقارن أداة بحث قوية
                                                              5.4 يمكن تحديد كمية الجينات حقيقية النواة ومعالجتها بدقة كبيرة
                                                              يمكن فحص مستويات التعبير الجيني بشكل شامل
                                                              يمكن التعبير عن الجينات الجديدة التي يتم إدخالها في الخلايا حقيقية النواة بكفاءة
                                                              تأوي الحيوانات المعدلة وراثيا الجينات التي تدخل في سلالاتها الجرثومية وتعبِّر عنها
                                                              يوفر اضطراب الجينات وتحرير الجينوم أدلة على وظيفة الجينات وفرصًا لعلاجات جديدة
                                                              يوفر تداخل الحمض النووي الريبي أداة إضافية لتعطيل التعبير الجيني
                                                              يمكن استخدام البلازميدات المسببة للورم لإدخال جينات جديدة في الخلايا النباتية
                                                              العلاج الجيني البشري يحمل وعدا كبيرا بالنسبة للطب
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: تحسين إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب المهندسة وراثياً

                                                              الفصل 6 استكشاف التطور والمعلوماتية الحيوية
                                                              6.1 المتماثلون ينحدرون من سلف مشترك
                                                              6.2 يمكن للتحليل الإحصائي لمحاذاة التسلسل الكشف عن التماثل
                                                              يمكن تقدير الأهمية الإحصائية للمحاذاة عن طريق الخلط
                                                              يمكن اكتشاف العلاقات التطورية البعيدة من خلال استخدام مصفوفات الاستبدال
                                                              يمكن البحث في قواعد البيانات لتحديد التسلسلات المتماثلة
                                                              6.3 فحص البنية ثلاثية الأبعاد يعزز فهمنا للعلاقات التطورية
                                                              يتم الحفاظ على البنية الثلاثية أكثر من الهيكل الأساسي
                                                              يمكن أن تساعد معرفة الهياكل ثلاثية الأبعاد في تقييم محاذاة التسلسل
                                                              يمكن اكتشاف الأشكال المتكررة من خلال محاذاة التسلسلات مع نفسها
                                                              يوضح التطور المتقارب الحلول المشتركة للتحديات البيوكيميائية
                                                              يمكن أن تكون مقارنة تسلسلات الحمض النووي الريبي مصدرًا للتعرف على الهياكل الثانوية للحمض النووي الريبي
                                                              6.4 يمكن بناء الأشجار التطورية على أساس معلومات التسلسل
                                                              قد تفسر أحداث نقل الجينات الأفقي الفروع غير المتوقعة لشجرة التطور
                                                              6.5 الأساليب الحديثة تجعل الاستكشاف التجريبي للتطور ممكنًا
                                                              يمكن أحيانًا تضخيم الحمض النووي القديم وتسلسله
                                                              يمكن دراسة التطور الجزيئي تجريبياً
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: استخدام محاذاة التسلسل لتحديد المخلفات المهمة وظيفياً
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل السابع الهيموغلوبين: صورة للبروتين أثناء العمل
                                                              7.1 ربط الأكسجين بواسطة حديد الهيم
                                                              التغييرات في التركيب الإلكتروني للهيم عند الارتباط بالأكسجين هي الأساس لدراسات التصوير الوظيفي
                                                              يمنع هيكل الميوجلوبين إطلاق أنواع الأكسجين التفاعلية
                                                              الهيموغلوبين البشري عبارة عن مجموعة من أربع وحدات فرعية شبيهة بالميوجلوبين
                                                              7.2 الهيموغلوبين يربط الأكسجين بشكل تعاوني
                                                              يغير ارتباط الأكسجين بشكل ملحوظ البنية الرباعية للهيموجلوبين
                                                              يمكن تفسير تعاون الهيموغلوبين التعاوني من خلال عدة نماذج
                                                              تنتقل التغييرات الهيكلية في مجموعات الهيم إلى الواجهة 〈1®1– 〈2®2
                                                              2،3-بيسفوسفوجليسيرات في الخلايا الحمراء أمر حاسم في تحديد تقارب الأكسجين في الهيموجلوبين
                                                              يمكن أن يؤدي أحادي أكسيد الكربون إلى تعطيل نقل الأكسجين بواسطة الهيموجلوبين
                                                              7.3 أيونات الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون تعزز إطلاق الأكسجين: تأثير بوهر
                                                              7.4 الطفرات في الجينات التي تشفر وحدات الهيموغلوبين الفرعية يمكن أن تؤدي إلى المرض
                                                              ينتج فقر الدم المنجلي عن تراكم جزيئات deoxyhemoglobin الطافرة
                                                              ينتج مرض الثلاسيميا عن عدم توازن إنتاج سلاسل الهيموجلوبين
                                                              يتم منع تراكم سلاسل الهيموجلوبين ألفا الحرة
                                                              يتم ترميز الكلوبينات الإضافية في الجينوم البشري
                                                              يمكن صياغة نماذج ملزمة الملحق من الناحية الكمية: مخطط التل والنموذج المنسق
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: ترياق محتمل للتسمم بأول أكسيد الكربون؟

                                                              الفصل الثامن الإنزيمات: المفاهيم الأساسية والحركية
                                                              8.1 الإنزيمات محفزات قوية وعالية التحديد
                                                              تتطلب العديد من الإنزيمات عوامل مساعدة للنشاط
                                                              تستطيع الإنزيمات تحويل الطاقة من شكل إلى آخر
                                                              8.2 طاقة جيبس ​​الحرة هي وظيفة ديناميكية حرارية مفيدة لفهم الإنزيمات
                                                              يوفر تغيير الطاقة الحرة معلومات حول العفوية ولكن ليس معدل التفاعل
                                                              يرتبط التغيير القياسي للطاقة الحرة للتفاعل بثابت التوازن
                                                              تغير الإنزيمات فقط معدل التفاعل وليس توازن التفاعل
                                                              8.3 تسرع الإنزيمات التفاعلات من خلال تسهيل تكوين الحالة الانتقالية
                                                              يعد تكوين مركب الركيزة الإنزيمي الخطوة الأولى في التحفيز الإنزيمي
                                                              المواقع النشطة للإنزيمات لها بعض السمات المشتركة
                                                              تعتبر طاقة الربط بين الإنزيم والركيزة مهمة للحفز
                                                              8.4 حسابات نموذج ميكايليس مينتين للخصائص الحركية للعديد من الإنزيمات
                                                              الخواص الحركية هي دراسة معدلات التفاعل
                                                              يسهل افتراض الحالة المستقرة وصف حركية الإنزيم
                                                              الاختلافات في KM يمكن أن يكون لها عواقب فيزيولوجية
                                                              يمكن تحديد قيم KM و Vmax بعدة وسائل
                                                              قيم KM و Vmax هي خصائص إنزيمية مهمة
                                                              kcat / KM هو مقياس للكفاءة التحفيزية
                                                              تتضمن معظم التفاعلات الكيميائية الحيوية ركائز متعددة
                                                              إنزيمات Allosteric لا تطيع حركية ميكايليس مينتين
                                                              8.5 يمكن تثبيط الإنزيمات بواسطة جزيئات معينة
                                                              يمكن تمييز الأنواع المختلفة من المثبطات القابلة للعكس حركيًا
                                                              يمكن استخدام مثبطات لا رجعة فيها لتعيين الموقع النشط
                                                              يثبط البنسلين بشكل لا رجعة فيه نشاط إنزيم رئيسي في تخليق جدار الخلية البكتيرية
                                                              نظائر الحالة الانتقالية هي مثبطات قوية للإنزيمات
                                                              الإنزيمات لها تأثير خارج المختبر أو العيادة
                                                              8.6 يمكن دراسة الإنزيمات جزيء واحد في كل مرة
                                                              الملحق تصنف الإنزيمات على أساس أنواع التفاعلات التي تحفزها
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: تأثير معدل درجة الحرارة على التفاعلات المحفزة بالإنزيم ولون القطط السيامية

                                                              الفصل 9 استراتيجيات التحفيز
                                                              9.1 البروتياز تسهل رد فعل صعب أساسًا
                                                              يمتلك الكيموتريبسين بقايا سيرين شديدة التفاعل
                                                              يستمر عمل الكيموتريبسين في خطوتين مرتبطتين بواسطة وسيط تساهمي
                                                              السيرين هو جزء من ثالوث محفز يتضمن أيضًا الهيستيدين والأسبارتات
                                                              تم العثور على الثلاثيات التحفيزية في إنزيمات تحلل مائي أخرى
                                                              تم تشريح الثالوث الحفاز عن طريق الطفرات الموجهة للموقع
                                                              السيستين ، والأسبارتيل ، والبروتياز المعدني هي فئات رئيسية أخرى من إنزيمات انشقاق الببتيد
                                                              مثبطات البروتياز هي أدوية مهمة
                                                              9.2 اللامائي الكربوني يجعل رد الفعل السريع أسرع
                                                              يحتوي الأنهيدراز الكربوني على أيون زنك مرتبط ضروري للنشاط التحفيزي
                                                              يستلزم التحفيز تنشيط الزنك لجزيء الماء
                                                              يسهل مكوك البروتون التجديد السريع للشكل النشط للإنزيم
                                                              9.3 إنزيمات التقييد تحفز تفاعلات انقسام الحمض النووي عالية التحديد
                                                              يحدث الانقسام عن طريق الإزاحة المباشرة لـ 3′ أكسجين من الفوسفور بواسطة الماء المنشط بالمغنيسيوم
                                                              تتطلب إنزيمات التقييد المغنيسيوم للنشاط التحفيزي
                                                              يتم تجميع الجهاز التحفيزي الكامل فقط داخل مجمعات من جزيئات الحمض النووي المتشابهة ، مما يضمن الخصوصية
                                                              الحمض النووي للخلايا المضيفة محمي بإضافة مجموعات الميثيل إلى قواعد محددة
                                                              تحتوي إنزيمات التقييد من النوع الثاني على نواة تحفيزية مشتركة وربما تكون مرتبطة بنقل الجينات الأفقي
                                                              9.4 الميوسين يسخر التغييرات في تكوين الإنزيم لزوج التحلل المائي ATP للعمل الميكانيكي
                                                              يستمر التحلل المائي لـ ATP عن طريق هجوم الماء على مجموعة جاما فوسفوريل
                                                              يرتبط تشكيل حالة الانتقال لتحلل ATP المائي بتغير توافقي كبير
                                                              يستمر الشكل المتغير للميوسين لفترة طويلة من الزمن
                                                              يمكن للعلماء مشاهدة جزيئات مفردة من الميوسين تتحرك
                                                              الميوسينات هي عائلة من الإنزيمات التي تحتوي على هياكل P-loop
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 10 الاستراتيجيات التنظيمية
                                                              10.1 يتم تثبيط Aspartate Transcarbamoylase بواسطة المنتج النهائي لمساره
                                                              إنزيمات منظمة Allosterically المنظمة لا تتبع حركية Michaelis-Menten
                                                              يتكون ATCase من وحدات فرعية تحفيزية وتنظيمية قابلة للفصل
                                                              يتم التوسط في التفاعلات الخيفية في ATCase من خلال تغييرات كبيرة في البنية الرباعية
                                                              تعدل المنظمات الخيفية توازن T-to-R
                                                              10.2 توفر Isozymes وسيلة تنظيم خاصة بالأنسجة المميزة ومراحل النمو
                                                              10.3 التعديل التساهمي هو وسيلة لتنظيم نشاط الإنزيم
                                                              تتحكم الكينازات والفوسفاتيز في مدى فسفرة البروتين
                                                              الفسفرة وسيلة فعالة للغاية لتنظيم أنشطة البروتينات المستهدفة
                                                              ينشط AMP الدوري بروتين كيناز أ عن طريق تغيير البنية الرباعية
                                                              يمكن أن تسبب الطفرات في بروتين كيناز أ متلازمة كوشينغ
                                                              التمرين يعدل الفسفرة للعديد من البروتينات
                                                              10.4 يتم تنشيط العديد من الإنزيمات عن طريق الانقسام المحدد للبروتين
                                                              يتم تنشيط Chymotrypsinogen عن طريق انقسام محدد لرابطة ببتيدية واحدة
                                                              يؤدي التنشيط التحلل للبروتين للكيموتريبسينوجين إلى تكوين موقع ربط الركيزة
                                                              يؤدي توليد التربسين من التربسينوجين إلى تنشيط الزيموجينات الأخرى
                                                              تحتوي بعض الإنزيمات المحللة للبروتين على مثبطات محددة
                                                              يمكن أن يتحلل السربين بواسطة إنزيم فريد
                                                              يتم تحقيق تخثر الدم من خلال سلسلة من عمليات تنشيط الزيموجين
                                                              يجب أن يرتبط البروثرومبين بـ Ca2 + ليتم تحويله إلى الثرومبين
                                                              يتم تحويل الفيبرينوجين بواسطة الثرومبين إلى جلطة ليفية
                                                              فيتامين ك ضروري لتكوين ©-carboxyglutamate
                                                              يجب تنظيم عملية التخثر بدقة
                                                              كشفت الهيموفيليا عن خطوة مبكرة في التخثر
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: فوسفوريبوزيل بيروفوسفات سينثيتاز الناجم عن النقرس
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 11 الكربوهيدرات
                                                              11.1 السكريات الأحادية هي أبسط الكربوهيدرات
                                                              توجد العديد من السكريات الشائعة في أشكال دورية
                                                              يمكن أن تتحمل حلقات Pyranose و furanose تشكيلات مختلفة
                                                              الجلوكوز هو سكر مختزل
                                                              ترتبط السكريات الأحادية بالكحول والأمينات من خلال روابط جليكوسيدية
                                                              السكريات المفسفرة هي وسيط رئيسي في توليد الطاقة والتركيب الحيوي
                                                              11.2 ترتبط السكريات الأحادية بتكوين كربوهيدرات معقدة
                                                              السكروز واللاكتوز والمالتوز هي السكاريد المشترك
                                                              الجليكوجين والنشا من أشكال تخزين الجلوكوز
                                                              يتكون السليلوز ، وهو مكون بنيوي للنباتات ، من سلاسل من الجلوكوز
                                                              السكريات قليلة التعداد في حليب الأم تحمي الأطفال حديثي الولادة من العدوى
                                                              11.3 يمكن ربط الكربوهيدرات بالبروتينات لتكوين البروتينات السكرية
                                                              يمكن ربط الكربوهيدرات بالبروتينات من خلال الأسباراجين (مرتبط بـ N) أو من خلال بقايا السيرين أو الثريونين (المرتبط بـ O)
                                                              بروتين سكري إرثروبويتين هو هرمون حيوي
                                                              يعمل الارتباط بالجليكوزيل في استشعار المغذيات
                                                              البروتيوغليكان ، المكونة من السكريات والبروتين ، لها أدوار هيكلية مهمة
                                                              البروتيوغليكان هي مكونات مهمة للغضروف
                                                              الميوسين هي مكونات بروتين سكري في المخاط
                                                              يمكن معالجة الكيتين إلى جزيء باستخدامات متنوعة
                                                              يحدث الارتباط بالجليكوزيل بالبروتين في تجويف الشبكة الإندوبلازمية وفي مجمع جولجي
                                                              إنزيمات معينة مسؤولة عن تجميع قليل السكاريد
                                                              تعتمد مجموعات الدم على أنماط الارتباط بالجليكوزيل بالبروتين
                                                              يمكن أن تؤدي الأخطاء في الارتباط بالجليكوزيل إلى حالات مرضية
                                                              يمكن أن تكون السكريات القليلة "متسلسلة"
                                                              11.4 الليكتين هي بروتينات محددة ملزمة للكربوهيدرات
                                                              تعزز الليكتينات التفاعلات بين الخلايا وداخل الخلايا
                                                              يتم تنظيم Lectins في فصول مختلفة
                                                              فيروس الأنفلونزا يرتبط ببقايا حمض السياليك
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: مثبطات α-Glucosidase (maltase) يمكن أن تساعد في الحفاظ على توازن السكر في الدم

                                                              الفصل 12 الدهون وأغشية الخلايا
                                                              12.1 الأحماض الدهنية هي المكونات الأساسية للدهون
                                                              تعتمد أسماء الأحماض الدهنية على الهيدروكربونات الأم
                                                              تختلف الأحماض الدهنية في طول السلسلة ودرجة عدم التشبع
                                                              12.2 هناك ثلاثة أنواع شائعة من الدهون الغشائية
                                                              الفسفوليبيدات هي الفئة الرئيسية من الدهون الغشائية
                                                              يمكن أن تشمل الدهون الغشائية شقوق الكربوهيدرات
                                                              الكوليسترول هو مادة دهنية تعتمد على نواة الستيرويد
                                                              تتكون الأغشية البدائية من دهون الأثير ذات السلاسل المتفرعة
                                                              دهون الغشاء عبارة عن جزيء أمفيباثي يحتوي على جزء محب للماء ومقاوم للماء
                                                              12.3 الفسفوليبيدات والجليكوليبيدات تشكل بسهولة صفائح ثنائية الجزيئية في وسط مائي
                                                              يمكن أن تتكون الحويصلات الدهنية من الفوسفوليبيد
                                                              طبقات الدهون الدهنية غير منفذة بدرجة كبيرة للأيونات ومعظم الجزيئات القطبية
                                                              12.4 تقوم البروتينات بمعظم العمليات الغشائية
                                                              ترتبط البروتينات بطبقة الدهون الثنائية بعدة طرق
                                                              تتفاعل البروتينات مع الأغشية بعدة طرق
                                                              ترتبط بعض البروتينات بالأغشية من خلال مجموعات مسعور مرتبطة تساهميًا
                                                              يمكن التنبؤ بدقة حلزونات الغشاء من تسلسل الأحماض الأمينية
                                                              12.5 تنتشر الدهون والعديد من البروتينات الغشائية بسرعة في مستوى الغشاء
                                                              يسمح نموذج الفسيفساء المائع بالحركة الجانبية ولكن لا يسمح بالدوران عبر الغشاء
                                                              يتم التحكم في سيولة الغشاء عن طريق تكوين الأحماض الدهنية ومحتوى الكوليسترول
                                                              أطواف الدهون عبارة عن معقدات ديناميكية للغاية تتكون بين الكوليسترول والدهون المحددة
                                                              جميع الأغشية البيولوجية غير متماثلة
                                                              12.6 تحتوي الخلايا حقيقية النواة على مقصورات محاطة بأغشية داخلية
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: الحالة الغريبة للكارديوليبين

                                                              الفصل 13 القنوات الغشائية والمضخات
                                                              13.1 قد يكون نقل الجزيئات عبر غشاء نشطًا أو سلبيًا
                                                              تتطلب العديد من الجزيئات ناقلات البروتين لعبور الأغشية
                                                              يمكن قياس الطاقة المجانية المخزنة في تدرجات التركيز
                                                              13.2 عائلتان من البروتينات الغشائية تستخدمان التحلل المائي ATP لضخ الأيونات والجزيئات عبر الأغشية
                                                              زوجان ATPases من النوع P الفسفرة والتغيرات التوافقية لضخ أيونات الكالسيوم عبر الأغشية
                                                              يثبط الديجيتال على وجه التحديد مضخة Na + –K + عن طريق منع نزع الفسفرة
                                                              يتم حفظ ATPases من النوع P تطوريًا وتلعب مجموعة واسعة من الأدوار
                                                              تسلط مقاومة الأدوية المتعددة الضوء على عائلة من المضخات الغشائية ذات مجالات كاسيت ربط ATP
                                                              13.3 تصريح اللاكتوز هو نموذج أصلي لناقلات ثانوية تستخدم تدرج تركيز واحدًا لتعزيز تكوين آخر
                                                              13.4 قنوات محددة يمكنها نقل الأيونات بسرعة عبر الأغشية
                                                              يتم التوسط في إمكانات العمل من خلال تغييرات عابرة في نفاذية Na و K +
                                                              تكشف قياسات التوصيل المشبك التصحيح عن أنشطة القنوات المفردة
                                                              تُعد بنية قناة أيون البوتاسيوم نموذجًا أصليًا للعديد من هياكل القنوات الأيونية
                                                              يكشف هيكل قناة أيون البوتاسيوم عن أساس خصوصية الأيونات
                                                              يوضح هيكل قناة أيون البوتاسيوم معدل نقله السريع
                                                              يتطلب بوابات الجهد تغييرات توافقية كبيرة في مجالات قناة أيون محددة
                                                              يمكن تعطيل القناة عن طريق انسداد المسام: نموذج الكرة والسلسلة
                                                              يُعد مستقبل الأسيتيل كولين نموذجًا أصليًا للقنوات الأيونية المرتبطة بالرابط
                                                              تدمج إمكانات العمل أنشطة العديد من القنوات الأيونية التي تعمل في الحفل
                                                              يمكن أن يكون اضطراب القنوات الأيونية بسبب الطفرات أو المواد الكيميائية مهددة للحياة
                                                              13.5 تقاطعات الفجوة تسمح للأيونات والجزيئات الصغيرة بالتدفق بين الخلايا المتصلة
                                                              13.6 قنوات محددة تزيد من نفاذية بعض الأغشية للماء
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: تحديد الوتيرة هو أكثر من عمل مضحك
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 14 مسارات تنبيغ الإشارة
                                                              14.1 إشارات الإبينفرين والأنجيوتنسين 2: بروتينات G غير المتجانسة تنقل الإشارات وتعيد ضبط نفسها
                                                              يؤدي ارتباط Ligand بمستقبلات 7TM إلى تنشيط بروتينات G غير المتجانسة
                                                              تنقل بروتينات G المنشطة إشارات عن طريق الارتباط ببروتينات أخرى
                                                              يحفز Cyclic AMP فسفرة العديد من البروتينات المستهدفة عن طريق تنشيط بروتين كيناز أ
                                                              تقوم بروتينات G بإعادة ضبط نفسها تلقائيًا من خلال التحلل المائي GTP
                                                              تقوم بعض مستقبلات 7TM بتنشيط سلسلة الفوسفوينوزيتيد
                                                              أيون الكالسيوم هو مرسال ثانٍ يستخدم على نطاق واسع
                                                              غالبًا ما ينشط أيون الكالسيوم البروتين التنظيمي كالمودولين
                                                              14.2 إشارات الأنسولين: شلالات الفسفرة مركزية للعديد من عمليات نقل الإشارة
                                                              مستقبل الأنسولين عبارة عن ثنائى ينغلق حول جزيء الأنسولين المرتبط
                                                              يؤدي ارتباط الأنسولين إلى الفسفرة المتصالبة وتنشيط مستقبلات الأنسولين
                                                              يبدأ كيناز مستقبل الأنسولين المنشط سلسلة كيناز
                                                              يتم إنهاء إشارات الأنسولين عن طريق عمل الفوسفاتيز
                                                              14.3 إشارات EGF: مسارات تحويل الإشارة مهيأة للاستجابة
                                                              يؤدي ارتباط EGF إلى dimerization من مستقبلات EGF
                                                              يخضع مستقبل EGF إلى فسفرة ذيله الطرفي الكربوكسيل
                                                              تؤدي إشارات EGF إلى تنشيط Ras ، وهو بروتين جي صغير
                                                              يبدأ الراس المنشط سلسلة بروتين كينيز
                                                              يتم إنهاء إشارات EGF بواسطة فوسفاتازات البروتين ونشاط GTPase الجوهري لـ Ras
                                                              14.4 تتكرر العديد من العناصر مع تباين في مسارات مختلفة لتوصيل الإشارات
                                                              14.5 يمكن أن تؤدي العيوب في مسارات توصيل الإشارات إلى الإصابة بالسرطان وأمراض أخرى
                                                              يمكن استخدام الأجسام المضادة وحيدة النسيلة لتثبيط مسارات نقل الإشارة التي يتم تنشيطها في الأورام
                                                              يمكن أن تكون مثبطات البروتين كينيز من الأدوية الفعالة المضادة للسرطان
                                                              الكوليرا والسعال الديكي هما نتيجة لتغير نشاط بروتين جي
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: تدخل الغازات في لعبة الإشارات


                                                              الجزء الثاني: نقل الطاقة وتخزينها
                                                              الفصل 15 التمثيل الغذائي: المفاهيم الأساسية والتصميم
                                                              15.1 التمثيل الغذائي يتكون من العديد من التفاعلات المترابطة والمترابطة
                                                              يتكون التمثيل الغذائي من تفاعلات منتجة للطاقة وتتطلب طاقة
                                                              يمكن أن يكون رد الفعل غير المواتي ديناميكيًا حراريًا مدفوعًا برد فعل إيجابي
                                                              15.2 ATP هي العملة العالمية للطاقة الحرة في النظم البيولوجية
                                                              التحلل المائي ATP هو طاقة
                                                              يؤدي التحلل المائي لـ ATP إلى عملية التمثيل الغذائي عن طريق تحويل توازن التفاعلات المزدوجة
                                                              تنتج إمكانات الفوسفوريل العالية لـ ATP من الاختلافات الهيكلية بين ATP ومنتجات التحلل المائي الخاصة به
                                                              تعد إمكانية نقل الفوسفوريل شكلاً هامًا من أشكال تحويل الطاقة الخلوية
                                                              15.3 أكسدة الوقود الكربوني مصدر مهم للطاقة الخلوية
                                                              يمكن للمركبات ذات القدرة العالية على نقل الفسفوريل أن تقرن أكسدة الكربون بتخليق ATP
                                                              توفر التدرجات الأيونية عبر الأغشية شكلاً هامًا من أشكال الطاقة الخلوية التي يمكن أن تقترن بتوليف ATP
                                                              يلعب الفوسفات دورًا بارزًا في العمليات الكيميائية الحيوية
                                                              يتم استخراج الطاقة من المواد الغذائية على ثلاث مراحل
                                                              15.4 تحتوي مسارات التمثيل الغذائي على العديد من الزخارف المتكررة
                                                              تمثل الناقلات المنشطة التصميم المعياري واقتصاد التمثيل الغذائي
                                                              يتم اشتقاق العديد من الناقلات النشطة من الفيتامينات
                                                              يتم تكرار التفاعلات الرئيسية خلال عملية التمثيل الغذائي
                                                              يتم تنظيم عمليات التمثيل الغذائي من خلال ثلاث طرق رئيسية
                                                              قد تكون جوانب التمثيل الغذائي قد تطورت من عالم الحمض النووي الريبي
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 16 تحلل السكر وتكوين السكر
                                                              16.1 التحلل الجلدي هو مسار لتحويل الطاقة في العديد من الكائنات الحية
                                                              ترتبط إنزيمات تحلل السكر ببعضها البعض
                                                              يمكن تقسيم تحلل السكر إلى قسمين
                                                              يحبس Hexokinase الجلوكوز في الخلية ويبدأ تحلل السكر
                                                              يتم إنتاج الفركتوز 1،6-بيسفوسفات من الجلوكوز 6-فوسفات
                                                              يتم تقسيم السكر المكون من ستة كربون إلى جزأين من ثلاثة كربون
                                                              الآلية: ينقذ أيزوميراز ثلاثي الفوسفات شظية من ثلاثة كربون
                                                              تعمل أكسدة الألدهيد إلى حمض على تكوين مركب ذي قدرة عالية على نقل الفوسفوريل
                                                              الآلية: تقترن الفسفرة بأكسدة جليسيرالديهيد 3-فوسفات بواسطة ثيويستر وسيط
                                                              يتكون ATP عن طريق نقل الفوسفوريل من 1.3-bisphosphoglycerate
                                                              يتم إنشاء ATP إضافي بتكوين البيروفات
                                                              يتم تكوين جزيئين من ATP في تحويل الجلوكوز إلى بيروفات
                                                              يتم تجديد NAD + من استقلاب البيروفات
                                                              التخمير يوفر طاقة قابلة للاستخدام في حالة عدم وجود الأكسجين
                                                              يتم تحويل الفركتوز إلى مواد وسيطة حال السكر عن طريق الفركتوكيناز
                                                              يمكن أن يؤدي الاستهلاك المفرط للفركتوز إلى حالات مرضية
                                                              يتم تحويل الجالاكتوز إلى جلوكوز 6 فوسفات
                                                              كثير من البالغين لا يتحملون الحليب لأنهم يعانون من نقص في اللاكتاز
                                                              الجالاكتوز شديد السمية إذا كان الترانسفيراز مفقودًا
                                                              16.2 يتم التحكم في مسار التحلل بإحكام
                                                              يتم تنظيم تحلل الجلوكوز في العضلات لتلبية الحاجة إلى ATP
                                                              يوضح تنظيم تحلل السكر في الكبد التنوع الكيميائي الحيوي للكبد
                                                              عائلة من الناقلات تمكن الجلوكوز من الدخول والخروج من الخلايا الحيوانية
                                                              التحلل الهوائي هو خاصية للخلايا سريعة النمو
                                                              يؤثر تدريب السرطان والتحمل على تحلل السكر بطريقة مماثلة
                                                              16.3 يمكن تصنيع الجلوكوز من سلائف غير كربوهيدراتية
                                                              استحداث السكر ليس انعكاسًا لتحلل السكر
                                                              يبدأ تحويل البيروفات إلى فوسفوينول بيروفات بتكوين أوكسال أسيتات
                                                              يتم نقل Oxaloacetate إلى السيتوبلازم وتحويله إلى phosphoenolpyruvate
                                                              يعتبر تحويل الفركتوز 1.6-بيسفوسفات إلى فركتوز 6-فوسفات وأورثوفوسفات خطوة لا رجعة فيها
                                                              يعتبر توليد الجلوكوز الحر نقطة تحكم مهمة
                                                              يتم إنفاق ست مجموعات فسفوريل عالية الإمكانات في تصنيع الجلوكوز من البيروفات
                                                              16.4 استحداث السكر وتحلل السكر يتم تنظيمهما تبادليًا
                                                              تحدد شحنة الطاقة ما إذا كان تحلل السكر أو استحداث السكر سيكون أكثر نشاطًا
                                                              التوازن بين تحلل السكر وتكوين السكر في الكبد حساس لتركيز الجلوكوز في الدم
                                                              تعمل دورات الركيزة على تضخيم الإشارات الأيضية وإنتاج الحرارة
                                                              يتم استخدام اللاكتات والألانين المتكون من تقلص العضلات من قبل أعضاء أخرى
                                                              تحلل السكر وتكوين السكر متشابكان تطوريًا
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: عوز إيزوميراز ثلاثي الفوسفات (TPID)
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: عوز بيروفات كاربوكسيلاز (PCD)
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 17 دورة حامض الستريك
                                                              17.1 يربط مجمع بيروفات ديهيدروجينيز تحلل السكر بدورة حمض الستريك
                                                              الآلية: يتطلب تخليق أنزيم الأسيتيل أ من البيروفات ثلاثة إنزيمات وخمسة أنزيمات مساعدة
                                                              الروابط المرنة تسمح للأحماض الدهنية بالتنقل بين المواقع النشطة المختلفة
                                                              17.2 دورة حامض الستريك تؤكسد وحدتين من الكربون
                                                              يشكل سينسيز السيترات سيترات من أوكسالو أسيتات وأنزيم أسيتيل أ
                                                              الآلية: آلية تصنيع السترات تمنع التفاعلات غير المرغوب فيها
                                                              يتم تحويل السيترات إلى أيزوسترات
                                                              يتأكسد أيزوسترات وينزع الكربوكسيل إلى ألفا كيتوجلوتارات
                                                              يتكون إنزيم Succinyl A عن طريق نزع الكربوكسيل المؤكسد من alpha-ketoglutarate
                                                              يتم إنشاء مركب بقدرة عالية على نقل الفسفوريل من أنزيم السكسينيل أ
                                                              الآلية: إنزيم Succinyl Coenzyme A synthetase يحول أنواع الطاقة الكيميائية الحيوية
                                                              يتم تجديد أوكسالو أسيتات عن طريق أكسدة السكسينات
                                                              تنتج دورة حامض الستريك إلكترونات ذات قدرة نقل عالية ، ATP و CO2
                                                              17.3 يتم التحكم في الدخول إلى دورة حامض الستريك والتمثيل الغذائي من خلاله
                                                              يتم تنظيم مركب نازعة هيدروجين البيروفات بشكل خيفي وعن طريق الفسفرة القابلة للانعكاس
                                                              يتم التحكم في دورة حمض الستريك في عدة نقاط
                                                              تساهم عيوب دورة حامض الستريك في تطور السرطان
                                                              يتم اختطاف إنزيم في استقلاب الدهون لتثبيط نشاط نازعة هيدروجين البيروفات
                                                              17.4 دورة حمض الستريك هي مصدر للسلائف الاصطناعية الحيوية
                                                              يجب أن تكون دورة حمض الستريك قادرة على التجدد بسرعة
                                                              يعد اضطراب استقلاب البيروفات سببًا لمرض البري بري والتسمم بالزئبق والزرنيخ
                                                              قد تكون دورة حامض الستريك قد تطورت من المسارات الموجودة مسبقًا
                                                              17.5 دورة الجليوكسيلات تمكن النباتات والبكتيريا من النمو على الأسيتات
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: علاجات جديدة لمرض السل قد تكون في الأفق
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 18 الفسفرة المؤكسدة
                                                              18.1 الفسفرة المؤكسدة حقيقية النواة تأخذ مكانها في الميتوكوندريا
                                                              الميتوكوندريا يحدها غشاء مزدوج
                                                              الميتوكوندريا هي نتيجة حدث التعايش الداخلي
                                                              18.2 الفسفرة المؤكسدة تعتمد على نقل الإلكترون
                                                              يتم قياس إمكانات نقل الإلكترون للإلكترون على أنها إمكانات الأكسدة والاختزال
                                                              يعمل تدفق الإلكترون من NADH إلى الأكسجين الجزيئي على تعزيز تكوين تدرج البروتون
                                                              18.3 تتكون سلسلة الجهاز التنفسي من أربعة مجمعات: ثلاث مضخات بروتونية ووصلة فيزيائية لدورة حامض الستريك
                                                              تعد مجموعات الحديد والكبريت مكونات شائعة في سلسلة نقل الإلكترون
                                                              تدخل الإلكترونات ذات الإمكانات العالية لـ NADH السلسلة التنفسية في NADH-Q oxidoreductase
                                                              يوبيكوينول Ubiquinol هو نقطة دخول الإلكترونات من FADH2 لبروتينات الفلافوبروتينات
                                                              تتدفق الإلكترونات من يوبيكوينول إلى السيتوكروم ج عبر Q- سيتوكروم سي أوكسيريدوكتاز
                                                              تقوم دورة Q بتمرير الإلكترونات من حامل ثنائي الإلكترون إلى حامل إلكترون واحد وتضخ البروتونات
                                                              يحفز أوكسيديز السيتوكروم ج اختزال الأكسجين الجزيئي إلى الماء
                                                              يتم تنظيم الكثير من سلسلة نقل الإلكترون في معقد يسمى التنفس
                                                              يتم تنظيف المشتقات السامة للأكسجين الجزيئي مثل جذور الأكسيد الفائق بواسطة الإنزيمات الواقية
                                                              يمكن نقل الإلكترونات بين المجموعات التي ليست على اتصال
                                                              ظل تشكيل السيتوكروم ج ثابتًا بشكل أساسي لأكثر من مليار سنة
                                                              18.4 التدرج البروتوني يُعزز تخليق ATP
                                                              يتكون ATP synthase من وحدة موصلة للبروتون ووحدة تحفيزية
                                                              يؤدي تدفق البروتون عبر سينسيز ATP إلى إطلاق ATP المرتبط بإحكام: آلية تغيير الارتباط
                                                              الحفز الدوراني هو أصغر محرك جزيئي في العالم
                                                              يعمل تدفق البروتون حول الحلقة c على تعزيز تخليق ATP
                                                              تحتوي بروتينات ATP synthase و G على العديد من الميزات المشتركة
                                                              18.5 تسمح العديد من الحافلات بالحركة عبر أغشية الميتوكوندريا
                                                              تدخل الإلكترونات من NADH السيتوبلازمي الميتوكوندريا عن طريق المكوكات
                                                              يقترن دخول ADP إلى الميتوكوندريا بخروج ATP بواسطة ATP-ADP translocase
                                                              ناقلات الميتوكوندريا للمستقلبات لها هيكل ثلاثي مشترك
                                                              18.6 تنظيم التنفس الخلوي تحكمه في المقام الأول الحاجة إلى ATP
                                                              ينتج عن أكسدة الجلوكوز الكاملة حوالي 30 جزيء من ATP
                                                              يتم تحديد معدل الفسفرة المؤكسدة من خلال الحاجة إلى ATP
                                                              يمكن تنظيم سينسيز ATP
                                                              يؤدي الفصل المنظم إلى توليد حرارة
                                                              قد تكون إعادة إدخال UCP-1 في الخنازير ذات قيمة اقتصادية
                                                              يمكن منع الفسفرة المؤكسدة في عدة مراحل
                                                              تم اكتشاف أمراض الميتوكوندريا
                                                              تلعب الميتوكوندريا دورًا رئيسيًا في موت الخلايا المبرمج
                                                              نقل الطاقة بواسطة التدرجات البروتونية هو الفكرة المركزية لعلم الطاقة الحيوية
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: يمكن أن ينتج اعتلال ليبر العصبي البصري الوراثي عن عيوب في المركب 1

                                                              الفصل 19 التفاعلات الخفيفة لعملية التمثيل الضوئي
                                                              19.1 يحدث التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء
                                                              تحدث الأحداث الأولية لعملية التمثيل الضوئي في أغشية الثايلاكويد
                                                              نشأت البلاستيدات الخضراء من حدث تكافلي داخلي
                                                              19.2 يؤدي امتصاص الكلوروفيل للضوء إلى نقل الإلكترون
                                                              يبدأ زوج خاص من الكلوروفيل في فصل الشحنة
                                                              يقلل تدفق الإلكترون الدوري من السيتوكروم في مركز التفاعل
                                                              19.3 نظامان ضوئيان يولدان تدرجًا بروتونيًا و NADPH في عملية التمثيل الضوئي للأكسجين
                                                              يقوم النظام الضوئي الثاني بنقل الإلكترونات من الماء إلى البلاستوكينون ويولد تدرجًا بروتونيًا
                                                              يربط السيتوكروم bf النظام الضوئي الثاني بالنظام الضوئي الأول
                                                              يستخدم نظام الصور الأول الطاقة الضوئية لتوليد مادة مخفضة للفيروكسين ، وهي مادة مختزلة قوية
                                                              يحول الفيروكسين - NADP + اختزال NADP + إلى NADPH
                                                              19.4 يقود التدرج البروتوني عبر غشاء الثايلاكويد تخليق ATP
                                                              يشبه سينسيز ATP للبلاستيدات الخضراء عن كثب تلك الموجودة في الميتوكوندريا وبدائيات النوى
                                                              يتم تنظيم نشاط سينسيز البلاستيدات الخضراء ATP
                                                              يتدفق الإلكترون الدوري عبر النظام الضوئي الأول يؤدي إلى إنتاج ATP بدلاً من NADPH
                                                              ينتج عن امتصاص ثمانية فوتونات واحد O2 واثنين من NADPH وثلاثة جزيئات ATP
                                                              19.5 الأصباغ الملحقة توجه الطاقة إلى مراكز التفاعل
                                                              يسمح نقل طاقة الرنين للطاقة بالانتقال من موقع الامتصاص الأولي إلى مركز التفاعل
                                                              يتم تنظيم مكونات التمثيل الضوئي بدرجة عالية
                                                              تمنع العديد من مبيدات الأعشاب تفاعلات الضوء لعملية التمثيل الضوئي
                                                              19.6 القدرة على تحويل الضوء إلى طاقة كيميائية قديمة
                                                              قد توفر أنظمة التمثيل الضوئي الاصطناعية طاقة نظيفة ومتجددة
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: زيادة كفاءة التمثيل الضوئي ستزيد من غلة المحاصيل
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 20 دورة كالفين ومسار بنتوز الفوسفات
                                                              20.1 دورة كالفن تصنع الهكسوزس من ثاني أكسيد الكربون والماء
                                                              يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع ريبولوز 1،5-بيسفوسفات لتشكيل جزيئين من 3-فوسفوجليسيرات
                                                              يعتمد نشاط Rubisco على المغنيسيوم والكاربامات
                                                              يعد نشاط Rubisco ضروريًا لنشاط rubisco
                                                              يحفز Rubisco أيضًا تفاعل أكسجيناز مهدرًا: النقص التحفيزي
                                                              الفوسفات الهكسوز مصنوع من الفوسفوجليسيرات ، ويتم تجديد الريبولوز 1.5-بيسفوسفات
                                                              يتم استخدام ثلاثة جزيئات ATP واثنين من جزيئات NADPH لجلب ثاني أكسيد الكربون إلى مستوى الهكسوز
                                                              النشا والسكروز من أهم مخازن الكربوهيدرات في النباتات
                                                              20.2 يعتمد نشاط دورة كالفين على الظروف البيئية
                                                              يتم تنشيط Rubisco عن طريق التغييرات التي يحركها الضوء في تركيزات أيونات البروتون والمغنيسيوم
                                                              يلعب Thioredoxin دورًا رئيسيًا في تنظيم دورة Calvin
                                                              يعمل مسار C4 للنباتات الاستوائية على تسريع عملية التمثيل الضوئي عن طريق تركيز ثاني أكسيد الكربون
                                                              يسمح استقلاب حمض الكراسولاسين بالنمو في النظم البيئية القاحلة
                                                              20.3 يولد مسار الفوسفات البنتوز NADPH ويجمع السكريات المكونة من خمسة كربون
                                                              يتم إنشاء جزيئين من NADPH في تحويل الجلوكوز 6 فوسفات إلى ريبولوز 5 فوسفات
                                                              يرتبط مسار فوسفات البنتوز وتحلل السكر عن طريق ترانسكيتولاز وترانسالدولاز
                                                              الآلية: Transketolase و transaldolase يعملان على تثبيت المواد الوسيطة الكربونية بآليات مختلفة
                                                              20.4 استقلاب الجلوكوز 6-فوسفات من خلال مسار الفوسفات البنتوز منسق مع تحلل السكر
                                                              يتم التحكم في معدل المرحلة المؤكسدة لمسار فوسفات البنتوز بواسطة مستوى NADP +
                                                              يعتمد تدفق الجلوكوز 6 فوسفات على الحاجة إلى NADPH وريبوز 5 فوسفات و ATP
                                                              مطلوب مسار فوسفات البنتوز لنمو الخلايا السريع
                                                              من خلال المظهر الزجاجي: تعد دورة كالفن ومسار فوسفات البنتوز صورتان معكوسة
                                                              20.5 الجلوكوز 6-فوسفات ديهيدروجينيز يلعب دورًا رئيسيًا في الحماية ضد أنواع الأكسجين التفاعلية
                                                              يسبب نقص نازعة هيدروجين الجلوكوز 6-فوسفات فقر الدم الانحلالي الناجم عن الأدوية
                                                              يعطي نقص نازعة هيدروجين الجلوكوز 6-فوسفات ميزة تطورية في بعض الظروف
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: الطيور الطنانة ومسار فوسفات البنتوز
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 21 استقلاب الجليكوجين
                                                              يتطلب 21.1 تكسير الجليكوجين تفاعل العديد من الإنزيمات
                                                              يحفز الفسفوريلاز الانقسام الفسفوري للجليكوجين لإطلاق الجلوكوز 1-فوسفات
                                                              الآلية: بيريدوكسال الفوسفات يشارك في الانقسام الفسفوري للجليكوجين
                                                              هناك حاجة أيضًا إلى إنزيم إزالة الامتياز لتكسير الجليكوجين
                                                              يقوم الفوسفوجلوكوموتاز بتحويل الجلوكوز 1 - الفوسفات إلى جلوكوز 6 فوسفات
                                                              يحتوي الكبد على الجلوكوز 6 فوسفاتيز ، وهو إنزيم مائي غائب عن العضلات
                                                              21.2 يتم تنظيم الفسفوريلاز عن طريق التفاعلات الخيفية والفسفرة العكسية
                                                              ينتج فسفوريلاز الكبد الجلوكوز لتستخدمه الأنسجة الأخرى
                                                              يتم تنظيم فسفوريلاز العضلات بواسطة شحنة الطاقة داخل الخلايا
                                                              تختلف الخصائص البيوكيميائية لأنواع ألياف العضلات
                                                              تعزز الفسفرة تحويل الفسفوريلاز ب إلى فسفوريلاز أ
                                                              يتم تنشيط كيناز فسفوريلاز عن طريق الفسفرة وأيونات الكالسيوم
                                                              يوجد شكل متماثل من فوسفوريلاز الجليكوجين في الدماغ
                                                              21.3 الإيبينيفرين والجلوكاجون يشيران إلى الحاجة إلى تحلل الجليكوجين
                                                              تنقل بروتينات G الإشارة لبدء تفكك الجليكوجين
                                                              يجب إيقاف تكسير الجليكوجين بسرعة عند الضرورة
                                                              أصبح تنظيم فوسفوريلاز الجليكوجين أكثر تعقيدًا مع تطور الإنزيم
                                                              21.4 يتم تصنيع الجليكوجين ويتحلل بمسارات مختلفة
                                                              UDP-glucose هو شكل منشط من الجلوكوز
                                                              يحفز Glycogen synthase نقل الجلوكوز من UDP-glucose إلى سلسلة متنامية
                                                              يشكل الإنزيم المتفرّع 〈-1،6 الروابط
                                                              سينثيز الجليكوجين هو الإنزيم التنظيمي الرئيسي في تخليق الجليكوجين
                                                              الجليكوجين هو شكل تخزين فعال للجلوكوز
                                                              21.5 يتم تنظيم تحلل الجليكوجين وتكوينه بشكل متبادل
                                                              يعكس بروتين فوسفاتيز 1 التأثيرات التنظيمية للكينازات على استقلاب الجليكوجين
                                                              الأنسولين يحفز تخليق الجليكوجين عن طريق تعطيل الجليكوجين سينثاز كيناز
                                                              ينظم استقلاب الجليكوجين في الكبد تركيز الجلوكوز في الدم
                                                              من الممكن فهم الكيمياء الحيوية لأمراض تخزين الجليكوجين
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: ينتج مرض مكاردل عن نقص فوسفوريلاز الجليكوجين في العضلات الهيكلية
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 22 التمثيل الغذائي للأحماض الدهنية
                                                              22.1 الجلسرين الثلاثي هو مخازن طاقة عالية التركيز
                                                              يتم هضم الدهون الغذائية عن طريق ليباز البنكرياس
                                                              يتم نقل الدهون الغذائية في الكيلوميكرونات
                                                              22.2 يتطلب استخدام الأحماض الدهنية كوقود ثلاث مراحل من المعالجة
                                                              يتم تحلل ثلاثي الجلسرين عن طريق الليباز المحفز بالهرمونات
                                                              يتم إطلاق الأحماض الدهنية والجلسرين في الدم
                                                              ترتبط الأحماض الدهنية بالإنزيم المساعد أ قبل أن تتأكسد
                                                              كارنيتين يحمل الأحماض الدهنية المنشطة طويلة السلسلة إلى مصفوفة الميتوكوندريا
                                                              يتم إنشاء Acetyl CoA و NADH و FADH2 في كل جولة من أكسدة الأحماض الدهنية
                                                              ينتج عن الأكسدة الكاملة للميتات 106 جزيء من ATP
                                                              22.3 تتطلب الأحماض الدهنية غير المشبعة وذات السلسلة الفردية خطوات إضافية للتحلل
                                                              مطلوب أيزوميراز واختزال لأكسدة الأحماض الدهنية غير المشبعة
                                                              تنتج الأحماض الدهنية ذات السلسلة الفردية بروبيونيل CoA في خطوة تحلل الثيول النهائية
                                                              يحتوي فيتامين ب 12 على حلقة كورن وذرة كوبالت
                                                              الآلية: ميثيل مالونيل CoA mutase يحفز إعادة ترتيب لتشكيل succinyl CoA
                                                              تتأكسد الأحماض الدهنية أيضًا في البيروكسيسومات
                                                              قد تساهم بعض الأحماض الدهنية في تطور الحالات المرضية
                                                              22.4 أجسام الكيتون هي مصدر وقود مشتق من الدهون
                                                              تعتبر أجسام الكيتون وقودًا رئيسيًا في بعض الأنسجة
                                                              لا تستطيع الحيوانات تحويل الأحماض الدهنية إلى جلوكوز
                                                              22.5 يتم تصنيع الأحماض الدهنية بواسطة سينثيز الأحماض الدهنية
                                                              تصنع الأحماض الدهنية وتتحلل بمسارات مختلفة
                                                              تشكيل malonyl CoA هو الخطوة الملتزمة في تخليق الأحماض الدهنية
                                                              ترتبط المركبات الوسيطة في تخليق الأحماض الدهنية ببروتين حامل الأسيل
                                                              يتكون تخليق الأحماض الدهنية من سلسلة من تفاعلات التكثيف والاختزال والجفاف والاختزال
                                                              يتم تصنيع الأحماض الدهنية بواسطة مركب إنزيم متعدد الوظائف في الحيوانات
                                                              يتطلب تخليق البالميتات 8 جزيئات من الأسيتيل CoA و 14 جزيء من NADPH و 7 جزيئات من ATP
                                                              يحمل السيترات مجموعات الأسيتيل من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم لتخليق الأحماض الدهنية
                                                              توفر عدة مصادر NADPH لتخليق الأحماض الدهنية
                                                              يتم تغيير استقلاب الأحماض الدهنية في الخلايا السرطانية
                                                              قد تصبح مادة Triacylglycerols مصدرًا مهمًا للطاقة المتجددة
                                                              22.6 يتم تحقيق استطالة وعدم تشبع الأحماض الدهنية بواسطة أنظمة الإنزيم الإضافي
                                                              تولد الإنزيمات المرتبطة بالغشاء أحماض دهنية غير مشبعة
                                                              تُشتق هرمونات الإيكوزانويد من الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة
                                                              الاختلافات حول موضوع: إن تركيبات الببتيد متعدد الكيتيدات وغير الصبغي تشبه سينسيز الأحماض الدهنية
                                                              22.7 Acetyl CoA Carboxylase يلعب دورًا رئيسيًا في التحكم في استقلاب الأحماض الدهنية
                                                              يتم تنظيم Acetyl CoA carboxylase حسب الظروف الموجودة في الخلية
                                                              يتم تنظيم Acetyl CoA carboxylase بواسطة مجموعة متنوعة من الهرمونات
                                                              كيناز البروتين المنشط بـ AMP هو منظم رئيسي لعملية التمثيل الغذائي
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: ينتج عن استهلاك الإيثانول تراكم ثلاثي الجلسرين في الكبد
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 23 دوران البروتين وهدم الأحماض الأمينية
                                                              23.1 تتحلل البروتينات إلى أحماض أمينية
                                                              يبدأ هضم البروتينات الغذائية في المعدة ويكتمل في الأمعاء
                                                              تتحلل البروتينات الخلوية بمعدلات مختلفة
                                                              23.2 معدل دوران البروتين منظم بإحكام
                                                              يوبيكويتين علامات البروتينات للتدمير
                                                              البروتيازوم يهضم البروتينات الموسومة باليوبيكويتين
                                                              مسار يوبيكويتين والبروتوزوم لهما نظائر بدائية النواة
                                                              يمكن استخدام تحلل البروتين لتنظيم الوظيفة البيولوجية
                                                              23.3 الخطوة الأولى في تدهور الأحماض الأمينية هي إزالة النيتروجين
                                                              يتم تحويل مجموعات ألفا-أمينو إلى أيونات الأمونيوم عن طريق نزع الأمين المؤكسد للجلوتامات
                                                              الآلية: يشكل فوسفات Pyridoxal مركبات شيف-قاعدية وسيطة في aminotransferases
                                                              Aspartate aminotransferase هو ترانساميناز أصلي يعتمد على البيريدوكسال
                                                              تخدم مستويات الدم من ناقلات الأمين وظيفة التشخيص
                                                              تحفز إنزيمات الفوسفات Pyridoxal مجموعة واسعة من التفاعلات
                                                              يمكن نزع الأمين سيرين وثريونين مباشرة
                                                              تقوم الأنسجة المحيطية بنقل النيتروجين إلى الكبد
                                                              23.4 يتحول أيون الأمونيوم إلى اليوريا في معظم الفقاريات الأرضية
                                                              تبدأ دورة اليوريا بتكوين فوسفات الكربامويل
                                                              إن إنزيم فوسفات الكاربامويل هو الإنزيم التنظيمي الرئيسي لتخليق اليوريا
                                                              يتفاعل فوسفات الكاربامويل مع الأورنيثين لبدء دورة اليوريا
                                                              ترتبط دورة اليوريا بتكوين السكر
                                                              ترتبط إنزيمات دورة اليوريا ارتباطًا تطوريًا بالأنزيمات الموجودة في مسارات التمثيل الغذائي الأخرى
                                                              تسبب العيوب الموروثة في دورة اليوريا فرط أمونيا الدم ويمكن أن تؤدي إلى تلف الدماغ
                                                              اليوريا ليست الوسيلة الوحيدة للتخلص من النيتروجين الزائد
                                                              23.5 ذرات الكربون من الأحماض الأمينية المتدهورة تظهر كمواد وسيطة أيضية رئيسية
                                                              البيروفات هي نقطة دخول إلى عملية التمثيل الغذائي لعدد من الأحماض الأمينية
                                                              Oxaloacetate هو نقطة دخول إلى عملية التمثيل الغذائي للأسبارتات والأسباراجين
                                                              Alpha-ketoglutarate هو نقطة دخول إلى عملية التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية المكونة من خمسة كربون
                                                              إنزيم Succinyl A هو نقطة دخول للعديد من الأحماض الأمينية
                                                              يتطلب تحلل الميثيونين تكوين مانح رئيسي للميثيل ، وهو S-adenosylmethionine
                                                              Threonine deaminase يبدأ في تحلل ثريونين
                                                              تنتج الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة أسيتيل CoA ، أو أسيتو أسيتات ، أو بروبيونيل CoA
                                                              الأوكسجين مطلوبة لتدهور الأحماض الأمينية العطرية
                                                              يساعد التمثيل الغذائي للبروتين في تعزيز هروب الطيور المهاجرة
                                                              23.6 يمكن أن تؤدي الأخطاء الوراثية في عملية التمثيل الغذائي إلى تعطيل تدهور الأحماض الأمينية
                                                              بيلة الفينيل كيتون هي واحدة من أكثر اضطرابات التمثيل الغذائي شيوعًا
                                                              يعد تحديد أساس الأعراض العصبية لبيلة الفينيل كيتون مجالًا نشطًا للبحث
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: ينتج حمض الدم الميثيل من خطأ فطري في التمثيل الغذائي
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الجزء الثالث تركيب جزيئات الحياة
                                                              الفصل 24 التركيب الحيوي للأحماض الأمينية
                                                              24.1 تثبيت النيتروجين: الكائنات الحية الدقيقة تستخدم ATP ومخفض قوي لتقليل النيتروجين في الغلاف الجوي إلى أمونيا
                                                              يرتبط العامل المساعد بين الحديد والموليبدينوم للنيتروجيناز ويقلل من النيتروجين في الغلاف الجوي
                                                              يتم استيعاب أيون الأمونيوم في حمض أميني من خلال الجلوتامات والجلوتامين
                                                              24.2 الأحماض الأمينية مصنوعة من وسيطة من دورة حامض الستريك والمسارات الرئيسية الأخرى
                                                              يمكن للبشر تصنيع بعض الأحماض الأمينية ولكن يجب أن يحصلوا على أخرى من نظامهم الغذائي
                                                              يتم تكوين الأسبارتات ، والألانين ، والغلوتامات عن طريق إضافة مجموعة أمينية إلى حمض ألفا كيتو
                                                              تحدد الخطوة الشائعة تناظر جميع الأحماض الأمينية
                                                              يتطلب تكوين الأسباراجين من الأسبارتات وسيطًا أدينيلاتي
                                                              الجلوتامات هي مقدمة للجلوتامين والبرولين والأرجينين
                                                              3-فسفوغليسيرات هو مقدمة للسيرين والسيستين والجليسين
                                                              يحمل رباعي هيدروفولات وحدات الكربون المنشط عند عدة مستويات أكسدة
                                                              S-Adenosylmethionine هو المتبرع الرئيسي لمجموعات الميثيل
                                                              يتم تصنيع السيستين من السيرين والهوموسيستين
                                                              ترتبط مستويات الهوموسيستين المرتفعة بأمراض الأوعية الدموية
                                                              شيكيمات وكوريزميت وسيطان في التخليق الحيوي للأحماض الأمينية العطرية
                                                              يوضح سينثيز التربتوفان توجيه الركيزة في التحفيز الأنزيمي
                                                              24.3 تثبيط التغذية الراجعة ينظم التركيب الحيوي للأحماض الأمينية
                                                              تتطلب المسارات المتفرعة تنظيمًا معقدًا
                                                              يتم تغيير حساسية مركب الجلوتامين للتنظيم الخيفي عن طريق التعديل التساهمي
                                                              24.4 الأحماض الأمينية هي سلائف للعديد من الجزيئات الحيوية
                                                              يعمل الجلوتاثيون ، وهو ببتيد جاما جلوتاميل ، كمخزن سلفهيدريل ومضاد للأكسدة
                                                              يتكون أكسيد النيتريك ، وهو جزيء إشارة قصير العمر ، من الأرجينين
                                                              الأحماض الأمينية هي سلائف لعدد من الناقلات العصبية
                                                              يتم تصنيع البورفيرينات من الجلايسين والسكسينيل الإنزيم أ
                                                              تتراكم البورفيرينات في بعض الاضطرابات الموروثة في استقلاب البورفيرين
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: التيروزين هو مقدمة للأصباغ البشرية
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 25 التركيب الحيوي للنيوكليوتيدات
                                                              25.1 يتم تجميع حلقة بيريميدين في نوفو أو استعادتها بواسطة مسارات الإنقاذ
                                                              يتم تنشيط البيكربونات ومركبات الكربون المؤكسدة الأخرى عن طريق الفسفرة
                                                              يمكن تحلل السلسلة الجانبية للجلوتامين لتوليد الأمونيا
                                                              يمكن للوسطاء التنقل بين المواقع النشطة عن طريق التوجيه
                                                              يكتسب Orotate حلقة ريبوز من PRPP لتشكيل نيوكليوتيد بيريميدين ويتم تحويله إلى uridylate
                                                              النيوكليوتيدات أحادية وثنائية وثلاثي الفوسفات قابلة للتحويل فيما بينها
                                                              يتم تشكيل CTP عن طريق amination من UTP
                                                              مسارات الإنقاذ تعيد تدوير قواعد البيريميدين
                                                              25.2 يمكن تصنيع قواعد البيورين من دي نوفو أو إعادة تدويرها عن طريق مسارات الإنقاذ
                                                              يتم تجميع نظام حلقة البيورين على فوسفات الريبوز
                                                              يتم تجميع حلقة البيورين بخطوات متتالية من التنشيط عن طريق الفسفرة متبوعة بالإزاحة
                                                              يتم تشكيل AMP و GMP من IMP
                                                              ترتبط إنزيمات مسار تخليق البيورين مع بعضها البعض في الجسم الحي
                                                              مسارات الإنقاذ تقتصد في إنفاق الطاقة داخل الخلايا
                                                              25.3 يتم تصنيع ديوكسي ريبونوكليوتيدات عن طريق تقليل الريبونوكليوتيدات من خلال آلية جذرية
                                                              الآلية: جذري التيروزيل أمر بالغ الأهمية لعمل اختزال الريبونوكليوتيد
                                                              يتم استخدام الجذور المستقرة بخلاف جذور التيروزيل بواسطة اختزال ريبونوكليوتيدات أخرى
                                                              يتكون Thymidylate من مثيلة deoxyuridylate
                                                              يحفز إنزيم اختزال ثنائي هيدروفولات على تجديد رباعي هيدروفولات ، وهو ناقل أحادي الكربون
                                                              العديد من الأدوية القيّمة المضادة للسرطان تمنع تخليق الثيميديلات
                                                              25.4 يتم تنظيم الخطوات الرئيسية في التخليق الحيوي للنيوكليوتيدات عن طريق تثبيط التغذية الراجعة
                                                              يتم تنظيم التخليق الحيوي للبيريميدين عن طريق الأسبارتات تران كاربامويلاز
                                                              يتم التحكم في تركيب نيوكليوتيدات البيورين عن طريق تثبيط التغذية الراجعة في عدة مواقع
                                                              يتم التحكم في تخليق ديوكسي ريبونوكليوتيدات عن طريق تنظيم اختزال الريبونوكليوتيد
                                                              25.5 الاضطرابات في التمثيل الغذائي للنيوكليوتيدات يمكن أن تسبب حالات مرضية
                                                              ينتج عن فقدان نشاط أدينوزين ديميناز نقص المناعة المشترك الشديد
                                                              يحدث النقرس بسبب ارتفاع مستويات اليورات في الدم
                                                              متلازمة ليش نيهان هي نتيجة مأساوية للطفرات في إنزيم مسار الإنقاذ
                                                              يعزز نقص حمض الفوليك العيوب الخلقية مثل السنسنة المشقوقة
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: يلعب اليوريدين دورًا في توازن السعرات الحرارية
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 26 التركيب الحيوي للدهون الغشائية والمنشطات
                                                              26.1 الفوسفاتيدات هو وسيط شائع في تخليق الفسفوليبيدات وثلاثي الجلسرينات
                                                              يتطلب تخليق الدهون الفوسفورية وسيطًا نشطًا
                                                              يتم تصنيع بعض الدهون الفسفورية من الكحول المنشط
                                                              فوسفاتيديل كولين هو فوسفوليبيد وفير
                                                              الكولين الزائد متورط في تطور أمراض القلب
                                                              يمكن أن تولد تفاعلات التبادل القاعدي شحميات فوسفورية
                                                              يتم تصنيع الشحميات السفينغولية من السيراميد
                                                              جانجليوسيدات هي شحميات سفينجولية غنية بالكربوهيدرات تحتوي على سكريات حمضية
                                                              تضفي السفينغوليبيدات تنوعًا على بنية ووظيفة الدهون
                                                              تنجم متلازمة الضائقة التنفسية ومرض تاي ساكس عن اضطراب التمثيل الغذائي للدهون
                                                              يحفز استقلاب السيراميد نمو الورم
                                                              فوسفاتيز حمض الفوسفاتيديك هو إنزيم تنظيمي رئيسي في استقلاب الدهون
                                                              26.2 يتم تصنيع الكوليسترول من الإنزيم المساعد أسيتيل في ثلاث مراحل
                                                              يبدأ تخليق الميفالونات ، الذي يتم تنشيطه في صورة إيزوبنتنيل بيروفوسفات ، في تكوين الكوليسترول
                                                              يتم تصنيع سكوالين (C30) من ستة جزيئات من إيزوبنتنيل بيروفوسفات (C5)
                                                              يتحول السكوالين إلى الكوليسترول
                                                              26.3 التنظيم المعقد لتخليق الكوليسترول الحيوي يحدث على عدة مستويات
                                                              تنقل البروتينات الدهنية الكوليسترول وثلاثي الجلسرين في جميع أنحاء الكائن الحي
                                                              تلعب البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة دورًا رئيسيًا في استقلاب الكوليسترول
                                                              يؤدي عدم وجود مستقبلات LDL إلى ارتفاع الكولسترول وتصلب الشرايين
                                                              تمنع الطفرات في مستقبلات LDL إطلاق LDL وتؤدي إلى تدمير المستقبلات
                                                              عدم القدرة على نقل الكوليسترول من الليزوزوم يسبب مرض Niemann-Pick
                                                              يتم تنظيم دورة مستقبلات LDL
                                                              يبدو أن البروتين الدهني عالي الكثافة يحمي من تصلب الشرايين
                                                              يمكن فهم الإدارة السريرية لمستويات الكوليسترول على المستوى البيوكيميائي
                                                              26.4 يتم تصنيع المواد الكيميائية الحيوية الهامة من الكوليسترول والأيزوبرين
                                                              تحدد الحروف حلقات الستيرويد والأرقام تحدد ذرات الكربون
                                                              يتم هيدروكسيل المنشطات بواسطة السيتوكروم P450 أحادي الأكسجين الذي يستخدم NADPH و O2
                                                              نظام السيتوكروم P450 واسع الانتشار ويقوم بوظيفة وقائية
                                                              يتكون Pregnenolone ، وهو مقدمة للعديد من المنشطات الأخرى ، من الكوليسترول عن طريق انقسام سلسلته الجانبية
                                                              يتم تصنيع البروجسترون والكورتيكوستيرويدات من البرينجينولون
                                                              يتم تصنيع الأندروجينات والإستروجين من البريغنينولون
                                                              يُشتق فيتامين د من الكوليسترول عن طريق نشاط الانقسام الدائري للضوء
                                                              يتم ربط وحدات من خمسة كربون لتشكيل مجموعة متنوعة من الجزيئات الحيوية
                                                              بعض الأيزوبرينويدات لها تطبيقات صناعية
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: السيراميدات الزائدة قد تسبب حساسية للأنسولين
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 27 تكامل الأيض
                                                              27.1 توازن السعرات الحرارية هو وسيلة لتنظيم وزن الجسم
                                                              27.2 يلعب الدماغ دورًا رئيسيًا في توازن السعرات الحرارية
                                                              تثير الإشارات الصادرة عن الجهاز الهضمي الشعور بالشبع
                                                              ينظم اللبتين والأنسولين السيطرة طويلة المدى على توازن السعرات الحرارية
                                                              اللبتين هو أحد الهرمونات العديدة التي تفرزها الأنسجة الدهنية
                                                              قد تكون مقاومة اللبتين عاملاً مساهماً في السمنة
                                                              الرجيم يستخدم لمكافحة السمنة
                                                              27.3 مرض السكري من الأمراض الأيضية الشائعة التي تنتج غالبًا عن السمنة
                                                              يبدأ الأنسولين مسارًا معقدًا لنقل الإشارات في العضلات
                                                              غالبًا ما تسبق متلازمة التمثيل الغذائي مرض السكري من النوع 2
                                                              تؤدي الأحماض الدهنية الزائدة في العضلات إلى تعديل التمثيل الغذائي
                                                              مقاومة الأنسولين في العضلات تسهل فشل البنكرياس
                                                              تنجم الاضطرابات الأيضية في مرض السكري من النوع الأول عن نقص الأنسولين وزيادة الجلوكاجون
                                                              27.4 التمرين يغير الكيمياء الحيوية للخلايا بشكل مفيد
                                                              يتم تحفيز التكوين الحيوي للميتوكوندريا من خلال النشاط العضلي
                                                              يتم تحديد اختيار الوقود أثناء التمرين من خلال كثافة ومدة النشاط
                                                              27.5 تناول الطعام والمجاعة يؤديان إلى تغييرات في التمثيل الغذائي
                                                              دورة الجوع هي الاستجابة الفسيولوجية للصوم
                                                              التكيفات الأيضية في الجوع لفترات طويلة تقلل من تدهور البروتين
                                                              27.6 الإيثانول يغير استقلاب الطاقة في الكبد
                                                              يؤدي استقلاب الإيثانول إلى زيادة NADH
                                                              الاستهلاك المفرط للإيثانول يعطل استقلاب الفيتامينات
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: تساعد الأديبوكينات على تنظيم التمثيل الغذائي في الكبد
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: التمرين يغير التمثيل الغذائي للعضلات وكامل الجسم
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 28 تطوير المخدرات
                                                              28.1 يجب أن تستوفي المركبات معايير صارمة لتطويرها في الأدوية
                                                              يجب أن يكون الدواء فعالا وانتقائيا
                                                              يجب أن يكون للأدوية خصائص مناسبة للوصول إلى أهدافها
                                                              يمكن أن تحد السمية من فعالية الدواء
                                                              28.2 يمكن اكتشاف مرشحي الأدوية عن طريق الصدفة أو الفحص أو التصميم
                                                              يمكن أن تؤدي الملاحظات المصادفة إلى تطوير الأدوية
                                                              المنتجات الطبيعية هي مصدر قيم للأدوية والعقاقير
                                                              مكتبات فحص المركبات الاصطناعية توسع من فرصة التعرف على خيوط الأدوية
                                                              يمكن تصميم الأدوية على أساس المعلومات الهيكلية ثلاثية الأبعاد حول أهدافها
                                                              28.3 التحليلات الجينومية يمكن أن تساعد في اكتشاف الأدوية
                                                              يمكن تحديد الأهداف المحتملة في البروتين البشري
                                                              يمكن تطوير نماذج حيوانية لاختبار صحة الأهداف الدوائية المحتملة
                                                              يمكن تحديد الأهداف المحتملة في جينومات مسببات الأمراض
                                                              تؤثر الاختلافات الجينية على استجابات الأفراد للأدوية
                                                              28.4 التطور السريري للأدوية يمر عبر عدة مراحل
                                                              تستغرق التجارب السريرية وقتًا طويلاً ومكلفة
                                                              يمكن أن يحد تطور مقاومة الأدوية من فائدة الأدوية للعوامل المعدية والسرطان
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: الأجسام المضادة وحيدة النسيلة: توسيع صندوق أدوات مطور الأدوية

                                                              الفصل 29 نسخ الحمض النووي وإصلاحه وإعادة تركيبه
                                                              29.1 تتم عملية استنساخ الحمض النووي عن طريق بلمرة Deoxyribonucleoside Triphosphates على طول القالب
                                                              تتطلب بوليميرات الحمض النووي قالبًا وبادئًا
                                                              جميع بوليميرات الدنا لها سمات هيكلية مشتركة
                                                              يشارك اثنان من الأيونات المعدنية المرتبطة في تفاعل البلمرة
                                                              تملي خصوصية النسخ المتماثل من خلال تكامل الشكل بين القواعد
                                                              يمكّن التمهيدي RNA المركب بواسطة Primase من بدء تصنيع الحمض النووي
                                                              يتم صنع خيط واحد من الحمض النووي بشكل مستمر ، في حين يتم تصنيع الخيط الآخر في أجزاء
                                                              ينضم DNA ligase إلى نهايات DNA في مناطق الطباعة على الوجهين
                                                              يتطلب فصل خيوط الحمض النووي هليكازات محددة وتحللًا مائيًا لـ ATP
                                                              29.2 يتم التحكم في فك الحمض النووي والتلف الفائق بواسطة التوبويزوميراز
                                                              يحدد عدد ربط الحمض النووي ، وهي خاصية طوبولوجية ، درجة الالتفاف الفائق
                                                              تقوم Topoisomerases بإعداد اللولب المزدوج للفك
                                                              النوع الأول من الإيزوميراز يعمل على استرخاء الهياكل فائقة الالتفاف
                                                              يمكن أن تقدم الإيزوميرات من النوع الثاني لفائف فائقة سالبة من خلال اقتران التحلل المائي ATP
                                                              29.3 نسخ الحمض النووي منسق للغاية
                                                              يتطلب تكرار الحمض النووي بوليمرات عالية المعالجة
                                                              يتم تصنيع الخيوط الرائدة والمتأخرة بطريقة منسقة
                                                              يبدأ تكرار الحمض النووي في الإشريكية القولونية في موقع فريد ويستمر من خلال البدء والاستطالة والإنهاء
                                                              بدأ تصنيع الحمض النووي في حقيقيات النوى في مواقع متعددة
                                                              التيلوميرات هي هياكل فريدة في نهايات الكروموسومات الخطية
                                                              يتم تكرار التيلوميرات بواسطة التيلوميراز ، وهو بوليميراز متخصص يحمل قالب RNA الخاص به
                                                              29.4 يمكن إصلاح العديد من أنواع تلف الحمض النووي
                                                              يمكن أن تنشأ أخطاء في تكرار الحمض النووي
                                                              يمكن أن تتلف القواعد عن طريق العوامل المؤكسدة والعوامل المؤلكلة والضوء
                                                              يمكن اكتشاف تلف الحمض النووي وإصلاحه بواسطة مجموعة متنوعة من الأنظمة
                                                              يسمح وجود الثايمين بدلاً من اليوراسيل في الحمض النووي بإصلاح السيتوزين المنزوع الأمين
                                                              تحدث بعض الأمراض الوراثية بسبب توسع تكرارات ثلاثة نيوكليوتيدات
                                                              تحدث العديد من أنواع السرطان بسبب الإصلاح المعيب للحمض النووي
                                                              يمكن الكشف عن العديد من المواد المسرطنة المحتملة من خلال تأثيرها المسبب للطفرات على البكتيريا
                                                              29.5 إعادة تركيب الحمض النووي تلعب أدوارًا مهمة في النسخ المتماثل والإصلاح والعمليات الأخرى
                                                              يمكن لـ RecA بدء إعادة التركيب من خلال تعزيز غزو الخيوط
                                                              تستمر بعض تفاعلات إعادة التركيب من خلال وسائط توصيل Holliday
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: تحديد الأحماض الأمينية الحاسمة لإخلاص تكرار الحمض النووي

                                                              الفصل 30 توليف ومعالجة الحمض النووي الريبي
                                                              30.1 بوليميراز RNA تحفز النسخ
                                                              تتشكل سلاسل الحمض النووي الريبي من جديد وتنمو في اتجاه 5 إلى 3 درجات
                                                              تتراجع بوليميرات الحمض النووي الريبي وتصحح الأخطاء
                                                              يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بمواقع المروج على قالب الحمض النووي لبدء النسخ
                                                              تتعرف وحدات سيجما الفرعية لبوليميراز الحمض النووي الريبي على مواقع المروج
                                                              يجب أن تقوم بوليميرات الحمض النووي الريبي بفك اللولب المزدوج للقالب حتى يحدث النسخ
                                                              يحدث الاستطالة في فقاعات النسخ التي تتحرك على طول قالب الحمض النووي
                                                              التسلسلات ضمن إنهاء إشارة RNA المنسوخة حديثًا
                                                              بعض الرنا المرسال تستشعر مباشرة تركيزات المستقلب
                                                              يساعد بروتين rho على إنهاء نسخ بعض الجينات
                                                              بعض المضادات الحيوية تمنع النسخ
                                                              يتم شق سلائف النقل و RNA الريبوسومي وتعديلها كيميائيًا بعد النسخ في بدائيات النوى
                                                              30.2 النسخ في حقيقيات النوى منظم للغاية
                                                              ثلاثة أنواع من بوليميراز الحمض النووي الريبي تصنع الحمض النووي الريبي في الخلايا حقيقية النواة
                                                              يمكن العثور على ثلاثة عناصر مشتركة في منطقة مروج RNA polymerase II
                                                              يبدأ مجمع البروتين TFIID في تجميع مجمع النسخ النشط
                                                              تتفاعل عوامل النسخ المتعددة مع محفزات حقيقية النواة
                                                              يمكن أن تحفز التسلسلات المحسّنة النسخ في مواقع البداية على بعد آلاف القواعد
                                                              30.3 تتم معالجة منتجات النسخ للبوليميرات حقيقية النواة
                                                              ينتج RNA polymerase I ثلاثة رنا ريبوزومي
                                                              ينتج RNA polymerase III نقل RNA
                                                              يكتسب منتج RNA polymerase II ، نسخة ما قبل mRNA ، غطاء 5 وذيل 3 بولي (A)
                                                              يتم قطع الرنا التنظيمي الصغير من سلائف أكبر
                                                              يغير تحرير الحمض النووي الريبي البروتينات المشفرة بواسطة الرنا المرسال
                                                              التسلسلات الموجودة في نهايات الإنترونات تحدد مواقع لصق في سلائف الرنا المرسال
                                                              يتكون الربط من تفاعلين استرة متسلسلة
                                                              تحفز الحمض النووي الريبي النووي الصغير في الجسيمات العالقة تضفير سلائف الرنا المرسال
                                                              يقترن النسخ ومعالجة mRNA
                                                              الطفرات التي تؤثر على الربط ما قبل الرنا المرسال تسبب المرض
                                                              يمكن تقطيع معظم ما قبل mRNAs البشرية بطرق بديلة لإنتاج بروتينات مختلفة
                                                              30.4 كان اكتشاف الحمض النووي الريبي التحفيزي يكشف فيما يتعلق بكل من الآلية والتطور
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: اكتشاف الإنزيمات المصنوعة من الحمض النووي الريبي

                                                              الفصل 31 تخليق البروتين
                                                              31.1 يتطلب تخليق البروتين ترجمة متواليات النوكليوتيدات إلى متواليات من الأحماض الأمينية
                                                              يتطلب تخليق البروتينات الطويلة ترددًا منخفضًا للخطأ
                                                              جزيئات نقل الحمض النووي الريبي لها تصميم مشترك
                                                              تتعرف بعض جزيئات الحمض النووي الريبي المنقولة على أكثر من كودون واحد بسبب التذبذب في الاقتران الأساسي
                                                              31.2 مواد تركيبية من الحمض النووي الريبي Aminoacyl Transfer اقرأ الكود الجيني
                                                              يتم تنشيط الأحماض الأمينية أولاً عن طريق الأدينيل
                                                              تحتوي تركيبات Aminoacyl-tRNA على مواقع تنشيط الأحماض الأمينية شديدة التمييز
                                                              التدقيق اللغوي بواسطة تركيبات aminoacyl-tRNA يزيد من دقة تخليق البروتين
                                                              تتعرف المواد التركيبية على ميزات مختلفة لنقل جزيئات الحمض النووي الريبي
                                                              يمكن تقسيم المواد التركيبية Aminoacyl-tRNA إلى فئتين
                                                              31.3 الريبوسوم هو موقع تخليق البروتين
                                                              تلعب RNAs الريبوزومية (5S ، 16S ، و 23S rRNA) دورًا مركزيًا في تخليق البروتين
                                                              تحتوي الريبوسومات على ثلاثة مواقع ربط الحمض النووي الريبي (tRNA) التي تربط بين الوحدات الفرعية 30S و 50S
                                                              عادة ما تكون إشارة البدء AUG مسبوقة بعدة قواعد تقترن بـ 16S rRNA
                                                              بدأ تخليق البروتين البكتيري عن طريق نقل فورميل ميثيونيل RNA
                                                              يتم وضع Formylmethionyl-tRNAf في موقع P للريبوسوم في تكوين مجمع البدء 70S
                                                              تنقل عوامل الاستطالة aminoacyl-tRNA إلى الريبوسوم
                                                              يحفز البيبتيديل ترانسفيراز تخليق رابطة الببتيد
                                                              يتبع تكوين رابطة الببتيد إزاحة مدفوعة بـ GTP لـ tRNAs و mRNA
                                                              يتم إنهاء تخليق البروتين بواسطة عوامل التحرير التي تقرأ رموز التوقف
                                                              31.4 يختلف تخليق البروتينات حقيقية النواة عن تخليق البروتين البكتيري بشكل أساسي في بدء الترجمة
                                                              تسبب الطفرات في عامل الابتداء 2 حالة مرضية غريبة
                                                              31.5 مجموعة متنوعة من المضادات الحيوية والسموم يمكن أن تمنع تخليق البروتين
                                                              تمنع بعض المضادات الحيوية تخليق البروتين
                                                              يحجب سم الخناق تخليق البروتين في حقيقيات النوى عن طريق تثبيط الانتقال
                                                              تقوم بعض السموم بتعديل 28S الريبوسوم RNA
                                                              31.6 الريبوسومات مرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية لتصنيع البروتينات الغشائية والإفرازية
                                                              يبدأ تخليق البروتين على الريبوسومات الحرة في السيتوبلازم
                                                              تسلسل الإشارة تحدد البروتينات للانتقال عبر غشاء الشبكة الإندوبلازمية
                                                              تنقل حويصلات النقل بروتينات البضائع إلى وجهتها النهائية
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: التحكم الانتقائي في التعبير الجيني بواسطة الريبوسومات
                                                              الملحق استراتيجيات حل المشكلات

                                                              الفصل 32 السيطرة على التعبير الجيني في بدائيات النوى
                                                              32.1 يتعرف العديد من البروتينات المرتبطة بالحمض النووي على تسلسلات معينة من الحمض النووي
                                                              يعد شكل الحلزون الحلزوني شائعًا في العديد من بروتينات ربط الحمض النووي بدائية النواة
                                                              32.2 البروتينات الملزمة للحمض النووي بدائية النواة مرتبطة تحديدًا بالمواقع التنظيمية في المشغلين
                                                              يتكون الأوبون من عناصر تنظيمية وجينات ترميز البروتين
                                                              يرتبط بروتين lac repressor في حالة عدم وجود اللاكتوز بالمشغل ويمنع النسخ
                                                              يمكن أن يؤدي ارتباط Ligand إلى تغييرات هيكلية في البروتينات التنظيمية
                                                              المشغل هو وحدة تنظيمية شائعة في بدائيات النوى
                                                              يمكن تحفيز النسخ بواسطة البروتينات التي تتصل بـ RNA polymerase
                                                              32.3 الدوائر التنظيمية يمكن أن تؤدي إلى التبديل بين أنماط التعبير الجيني
                                                              ⎣ ينظم القامع التعبير الخاص به
                                                              تشكل الدائرة القائمة على ⎣ repressor و Cro مفتاحًا جينيًا
                                                              تطلق العديد من الخلايا بدائية النواة إشارات كيميائية تنظم التعبير الجيني في الخلايا الأخرى
                                                              الأغشية الحيوية عبارة عن مجتمعات معقدة من بدائيات النوى
                                                              32.4 يمكن التحكم في التعبير الجيني في مستويات ما بعد النسخ
                                                              التوهين هو آلية بدائية النواة لتنظيم النسخ من خلال تعديل البنية الثانوية للحمض النووي الريبي الوليدة
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: تنظيم التعبير الجيني من خلال تحلل البروتينات

                                                              الفصل 33 السيطرة على التعبير الجيني في حقيقيات النوى
                                                              33.1 الحمض النووي حقيقيات النوى منظم في كروماتين
                                                              النيوكليوسومات عبارة عن معقدات من الحمض النووي والهستونات
                                                              يلتف الحمض النووي حول أوكتامرات الهيستون لتشكيل الجسيمات النووية
                                                              33.2 عوامل النسخ تربط الحمض النووي وتنظم بدء النسخ
                                                              يتم استخدام مجموعة من الهياكل المرتبطة بالحمض النووي بواسطة بروتينات ربط الحمض النووي حقيقية النواة
                                                              مجالات التنشيط تتفاعل مع البروتينات الأخرى
                                                              تتفاعل عوامل النسخ المتعددة مع المناطق التنظيمية حقيقية النواة
                                                              يمكن أن تحفز المعززات النسخ في أنواع خلايا معينة
                                                              يمكن إنشاء الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات عن طريق إدخال أربعة عوامل نسخ في خلايا متباينة
                                                              33.3 التحكم في التعبير الجيني يمكن أن يتطلب إعادة تشكيل الكروماتين
                                                              يمكن أن يغير مثيلة الحمض النووي أنماط التعبير الجيني
                                                              تمر الستيرويدات والجزيئات الكارهة للماء ذات الصلة عبر الأغشية وترتبط بمستقبلات ربط الحمض النووي
                                                              تنظم مستقبلات الهرمون النووي النسخ عن طريق تجنيد المُنشّطات إلى مجمع النسخ
                                                              مستقبلات هرمون الستيرويد هي أهداف للأدوية
                                                              يتم تعديل بنية الكروماتين من خلال التعديلات التساهمية لذيول هيستون
                                                              يمكن تحقيق قمع النسخ من خلال نزع هيستون وتعديلات أخرى
                                                              33.4 يمكن التحكم في التعبير الجيني حقيقي النواة في مستويات ما بعد النسخ
                                                              يتم تنظيم الجينات المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي للحديد في الحيوانات
                                                              تنظم RNAs الصغيرة التعبير عن العديد من الجينات حقيقية النواة
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: آلية لتوحيد التعديلات اللاجينية

                                                              الجزء الرابع الاستجابة للتغييرات البيئية (عبر الإنترنت فقط)
                                                              الفصل 34 الأنظمة الحسية (على الإنترنت فقط)
                                                              34.1 يتم الكشف عن مجموعة متنوعة من المركبات العضوية عن طريق الشم
                                                              يتم التوسط في الشم من قبل عائلة هائلة من مستقبلات الحلزون السبعة الغشائية
                                                              يتم فك شفرة الروائح بواسطة آلية اندماجية
                                                              34.2 الذوق هو مزيج من الحواس التي تعمل بآليات مختلفة
                                                              أدى تسلسل الجينوم البشري إلى اكتشاف عائلة كبيرة من مستقبلات 7TM المرة
                                                              تستجيب مستقبلات TM 7 غير المتجانسة للمركبات الحلوة
                                                              أومامي ، طعم الغلوتامات والأسبارتات ، يتوسطه مستقبلات مغايرة الشكل مرتبطة بالمستقبل الحلو
                                                              يتم الكشف عن الأذواق المالحة بشكل أساسي عن طريق مرور أيونات الصوديوم عبر القنوات
                                                              تنشأ الأذواق الحامضة من تأثيرات أيونات الهيدروجين (الأحماض) على القنوات
                                                              34.3 جزيئات المستقبلات الضوئية في العين تكتشف الضوء المرئي
                                                              رودوبسين ، مستقبل 7TM متخصص ، يمتص الضوء المرئي
                                                              يؤدي امتصاص الضوء إلى تشابك محدد لـ 11-cis-retinal المرتبط
                                                              خفض مستوى الكالسيوم الناجم عن الضوء ينسق الانتعاش
                                                              يتم التوسط في رؤية الألوان من خلال ثلاثة مستقبلات مخروطية هي متجانسة من رودوبسين
                                                              تؤدي إعادة ترتيب الجينات للأصباغ الخضراء والحمراء إلى "عمى الألوان"
                                                              34.4 السمع يعتمد على الاكتشاف السريع للمحفزات الميكانيكية
                                                              تستخدم خلايا الشعر حزمة متصلة من الأهداب المجسمة لاكتشاف الحركات الصغيرة
                                                              تم تحديد القنوات الحسية الميكانيكية في ذبابة الفاكهة والفقاريات
                                                              34.5 اللمس يشمل استشعار الضغط ودرجة الحرارة وعوامل أخرى
                                                              تكشف دراسات الكابسيسين عن وجود مستقبلات لاستشعار درجات الحرارة المرتفعة والمنبهات المؤلمة الأخرى
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر: ربط العديد من الأذواق المستساغة بمستقبل واحد

                                                              الفصل 35 الجهاز المناعي (عبر الإنترنت فقط)
                                                              35.1 تمتلك الأجسام المضادة وحدات ارتباط مستضد ووحدات مستجيبة مميزة
                                                              35.2 الأجسام المضادة تربط جزيئات معينة من خلال حلقات مفرطة التغير
                                                              تتكون طية الغلوبولين المناعي من إطار شطيرة بيتا مع حلقات مفرطة التغير
                                                              كشفت تحليلات الأشعة السينية كيف ترتبط الأجسام المضادة بالمستضدات
                                                              المستضدات الكبيرة تربط الأجسام المضادة بتفاعلات عديدة
                                                              35.3 التنوع ناتج عن إعادة ترتيب الجينات
                                                              تزيد جينات J (الانضمام) وجينات D (التنوع) من تنوع الأجسام المضادة
                                                              يمكن تكوين أكثر من 108 من الأجسام المضادة عن طريق الارتباط الاندماجي والطفرة الجسدية
                                                              تحفز قلة الأجسام المضادة التي يتم التعبير عنها على أسطح الخلايا البائية غير الناضجة إفراز الجسم المضاد
                                                              تتشكل فئات مختلفة من الأجسام المضادة عن طريق التنقل بين جينات VH
                                                              35.4 بروتينات معقد التوافق النسيجي الرئيسي تقدم مستضدات الببتيد على أسطح الخلايا للتعرف عليها بواسطة مستقبلات الخلايا التائية
                                                              تحتل الببتيدات التي تقدمها بروتينات معقد التوافق النسيجي الكبير أخدودًا عميقًا تحيط به حلزونات ألفا
                                                              مستقبلات الخلايا التائية هي بروتينات شبيهة بالأجسام المضادة تحتوي على مناطق متغيرة وثابتة
                                                              يعمل CD8 الموجود على الخلايا التائية السامة للخلايا بالتنسيق مع مستقبلات الخلايا التائية
                                                              تحفز الخلايا التائية المساعدة الخلايا التي تعرض الببتيدات الأجنبية المرتبطة ببروتينات معقد التوافق النسيجي الكبير من الدرجة الثانية
                                                              تعتمد الخلايا التائية المساعدة على مستقبلات الخلايا التائية و CD4 للتعرف على الببتيدات الأجنبية في الخلايا العارضة للمستضد
                                                              بروتينات معقد التوافق النسيجي الكبير متنوعة للغاية
                                                              فيروسات نقص المناعة البشرية تخرب جهاز المناعة عن طريق تدمير الخلايا التائية المساعدة
                                                              35.5 يساهم الجهاز المناعي في الوقاية من الأمراض البشرية وتطورها
                                                              تخضع الخلايا التائية للاختيار الإيجابي والسلبي في الغدة الصعترية
                                                              تنجم أمراض المناعة الذاتية عن توليد استجابات مناعية ضد المستضدات الذاتية
                                                              يلعب جهاز المناعة دورًا في الوقاية من السرطان
                                                              اللقاحات وسيلة فعالة للوقاية من الأمراض والقضاء عليها
                                                              الملحق الكيمياء الحيوية تحت المجهر

                                                              الفصل 36 المحركات الجزيئية (على الإنترنت فقط)
                                                              36.1 معظم البروتينات الجزيئية الحركية هي أعضاء في P-Loop NTPase Superfamily
                                                              المحركات الجزيئية بشكل عام عبارة عن بروتينات قليلة القسيمات ذات نواة ATPase وهيكل ممتد
                                                              يؤدي ارتباط ATP والتحلل المائي إلى تغييرات في التشكل وتقارب الارتباط للبروتينات الحركية
                                                              36.2 الميوسينات تتحرك على طول خيوط الأكتين
                                                              الأكتين بوليمر قطبي ذاتي التجميع وديناميكي
                                                              ترتبط مجالات رأس الميوسين بخيوط الأكتين
                                                              يمكن ملاحظة حركات البروتينات أحادية المحرك مباشرة
                                                              يطلق إطلاق الفوسفات ضربة طاقة الميوسين
                                                              العضلة عبارة عن مركب من الميوسين والأكتين
                                                              يحدد طول ذراع الرافعة سرعة المحرك
                                                              36.3 يتحرك كينيسين ودينين على طول الأنابيب الدقيقة
                                                              الأنابيب الدقيقة عبارة عن بوليمرات أسطوانية مجوفة
                                                              حركة كينيسين عملية للغاية
                                                              36.4 محرك دوار يقود الحركة البكتيرية
                                                              تسبح البكتيريا عن طريق تدوير سوطها
                                                              يحرك تدفق البروتون دوران السوط البكتيري
                                                              يعتمد الانجذاب الكيميائي البكتيري على عكس اتجاه دوران السوط


                                                              الفصل 13 - الخصائص الفيزيائية لأكسيد النيتريك: محددات ديناميات أكسيد النيتروجين في الأنسجة

                                                              على الرغم من أن الكثير معروف فيما يتعلق بالتفاعل الكيميائي المهم بيولوجيًا لأكسيد النيتريك (NO) ومشتقاته ، إلا أنه لا يُعرف الكثير فيما يتعلق بدينامياته في الجسم الحي. نظرًا لأن NO عالي الحركة ، فإن أفعاله ستكون واسعة النطاق وستكون هذه الحركة مهمة للغاية في تحديد مدى عملها. سيتم تحديد الحركة المكانية لـ NO من خلال خصائصها الفيزيائية ، وتحديداً تقلبها / قابليتها للذوبان والانتشار. يناقش هذا الفصل هذه الخصائص ويطبقها على الوضع البيولوجي حيث توجد ترتيبات مكانية محددة لمصادر وأحواض وأهداف أكسيد النيتروجين. تتنبأ زيادة قابلية ذوبان أكسيد النيتروجين في المراحل الكارهة للماء بأن الأغشية هي مواقع مهمة لتفاعل NO. تشير الأدلة النظرية والتجريبية إلى أن أي جزيء NO معين يتفاعل داخل الخلايا يدخل من خارج الخلية ، حتى لو كانت الخلية نفسها تصنع NO. تمت مناقشة الفائدة الإجمالية لمفهوم "شكل تخزين" لأكسيد النيتروجين لمنع اختفائه السريع وتبين أنها فعالة فقط في ظل ظروف تقييدية معينة.


                                                              آلية لفشل الميتوكوندريا أثناء تنشيط الجهاز المناعي

                                                              جذور التوحد: كيف يمكن أن يتسبب تنشيط الجهاز المناعي في حدوث تراجع مع / بدون التوحد ومع / بدون فشل الميتوكوندريا. الجهاز غير المناعي بوساطة فشل الميتوكوندريا. ارتباط الميتوكوندريا بالتوحد والانحدار.

                                                              لقد أصبح هذا أطول وأكثر تعقيدًا مما كنت أقصده ، لكنني شعرت أنه من الضروري تضمين قدر معقول حول كيفية تسبب انخفاض أكسيد النيتروجين في التأثيرات السلوكية الحادة المرتبطة بتنشيط الجهاز المناعي وكيف يمكن أن تصبح هذه التأثيرات مكتفية ذاتيًا.

                                                              الثلث الأول من هذا مخصص للتواصل العصبي ، وكيف يتغير ، وكيف أن هذه التغييرات مهمة. الاتصال العصبي هو "السبب" الأساسي لجميع خصائص الشبكات العصبية. يتضمن كل النشاط العصبي وجميع السلوكيات. هذا صحيح بنفس المعنى الذي يرتبط به معنى الكتاب في كيفية ترتيب الحروف. يحدد ترتيب الحروف الكلمات والعبارات والجمل والفقرات والصفحات والفصول والأقسام وكل ما هو "مهم" في الكتاب. الشيطان يكمن في التفاصيل ، وهناك الكثير من التفاصيل. عمليا كل هذه التفاصيل (أكثر من 99.999٪) لا تزال غير معروفة. هذا ليس مقياسًا لمدى ضآلة معرفتنا ، بل هو مقياس لمدى تعقيد علم وظائف الأعضاء والدماغ في الواقع. لا يقدر معظم الباحثين مدى تعقيد علم وظائف الأعضاء.

                                                              كان هناك بعض النقاش حول اللقاحات التي تسبب فشل الميتوكوندريا. لا يوجد شيء خاص حول اللقاحات التي تسبب فشل الميتوكوندريا ، أي تنشيط شديد للجهاز المناعي يمكن / سيسبب فشل الميتوكوندريا حتى في الأفراد الأصحاء حتى مع الميتوكوندريا السليمة تمامًا. يعد إيقاف تشغيل الميتوكوندريا في ظل ظروف التنشيط الشديد للجهاز المناعي سمة تنظيمية طبيعية ومهمة وضرورية للميتوكوندريا. يمكن أن يحدث مع أو بدون اعتلال الأعصاب أو الانحدار. لا يحدث هذا الفشل في الميتوكوندريا بأي حال من الأحوال بسبب "السموم" أو التأثيرات السامة للمواد الخارجية على الميتوكوندريا. هذا هو سبب الوفاة في حالة تعفن الدم ، مما يؤدي إلى فشل الميتوكوندريا في العديد من الأعضاء. إذا فشل الكثير من الميتوكوندريا ، فلا يوجد شيء يمكن القيام به لمنع الموت. لا يمكن لأي علاج ناجح إلا منع فشل الكثير من الميتوكوندريا.

                                                              لا علاقة لهذا الانقطاع بأي مكونات سامة في اللقاحات. من السهل ملاحظة أن فشل الميتوكوندريا بعد التطعيم ليس له علاقة بالمكونات "السامة" في اللقاحات. إذا حدث ذلك ، فإننا نتوقع أن نرى تأثيرًا للاستجابة للجرعة وهو أن الميتوكوندريا التي تتعرض لأعلى جرعة من "السموم" من المتوقع أن يتم قتلها بشكل أسرع وأكثر. إذا تسببت "السموم" في التطعيم في فشل الميتوكوندريا ، فيجب أن يكون هذا الفشل أكبر في موقع الحقن (الذي لا يتم أبدًا عن طريق الوريد ، إما عن طريق العضل أو IP) حيث تكون الجرعة أعلى بكثير من تلك الموجودة في موقع بعيد مثل الدماغ. نتوقع أن نرى نخرًا حادًا في موقع الحقن. لا يُلاحظ النخر الحاد في موقع الحقن فعليًا ، وبالتالي لا توجد سمية حادة للميتوكوندريا من "السموم" في اللقاحات. بعبارة أخرى ، كل شخص يتم حقنه بلقاح يتعرض للميتوكوندريا الخاصة به في موقع الحقن لمستويات من "السموم" أعلى بآلاف المرات من دماغ أي شخص أصيب باعتلال الأعصاب الميتوكوندريا بعد التطعيم. إذا لم يكن لدى الغالبية العظمى من الأفراد الذين تم تلقيحهم تأثيرات سامة في موقع الحقن ، فمن المستحيل عمليًا أن تكون تأثيرات اعتلال الأعصاب في الميتوكوندريا التي لوحظت في بعض الأفراد ناتجة عن أي نوع من "السمية". أناقش هذا أكثر في وقت لاحق.

                                                              يمكن أن يحدث الانحدار (مع أو بدون اعتلال عصبي) كنتيجة لتنشيط الجهاز المناعي ، حيث يؤدي ارتفاع NO مؤقتًا بسبب iNOS إلى إعادة برمجة مستوى NO الأساسي بشكل طفيف عن طريق تثبيط التغذية المرتدة لتعبير nNOS و eNOS ، مما يقلل من نطاق إطلاق NO أثناء التنشيط العصبي (سبب إشارة BOLD fMRI) ، مما يقلل من الاتصال الوظيفي للدماغ الذي ينخفض ​​بعد ذلك إلى ما دون عتبة الترشيح وتنخفض وظائف الشبكة العصبية بشكل كبير خاصة في المناطق التي تستخدم NO للتوسط في السلوكيات الاجتماعية. يتم التوسط في العديد من السلوكيات الاجتماعية من خلال الناقلات العصبية التي تستخدم أي تأثيرات ، بما في ذلك الأوكسيتوسين والمنشطات. هناك ردود فعل إيجابية ، حيث برامج العزلة الاجتماعية المتزايدة الدماغ أقل اجتماعية وأكثر على طيف ASD. سيكون هناك مدونة مستقبلية حول ذلك.

                                                              السبب الجذري للتوحد: انخفاض الاتصال الفعلي والوظيفي في الهياكل العصبية التي تتوسط في التواصل

                                                              تمت مناقشة بعض الآليات (الآليات) التي يحدث بها الانحدار في المدونة حول كيفية وجود حل حاد لأعراض التوحد أثناء الحمى في القسم الخاص بـ "معدل منخفض لأكسيد النيتروجين". يسمى انحدار التوحد الانحدار لأن الأطفال المتأثرين بذلك يفقدون السلوكيات التي توسطت من خلال الدماغ التي كانت لديهم من قبل. وبهذا المعنى ، فإن أي فقدان لأي وظيفة بوساطة عصبية يمكن أن يسمى "الانحدار". يشبه انحدار التوحد (فرضيتي) "انحدار" الزهري العصبي (وهو ما لا يسمى ذلك ، يُسمى شلل جزئي أو شلل) ، ولكن اعتمادًا على الجزء المتأثر من الدماغ ، فإن أعراض الشلل الجزئي تحاكي " تراجع". إنه مشابه لـ "الانحدار" لمرض الزهايمر ، والذي يمكن علاجه بشكل حاد عن طريق الحقن في العمود الفقري بعوامل تمنع عامل نخر الورم (وبالتالي توقف التهاب الأعصاب بشكل حاد). أرى أن هذه الأنواع المختلفة من "الانحدار" ناتجة عن التهاب الأعصاب الذي يرفع مستويات الأكسيد الفائق وبالتالي يخفض مستويات أكسيد النيتروجين. إن انخفاض أكسيد النيتروجين المصاحب للالتهاب العصبي هو الذي يسبب "الانحدار" المميز. مع انخفاض NO ، يتم تقليل نطاق NO العصبية المنتجة لتنظيم وظيفة الخلايا العصبية. إن NO العصبي هو الذي ينتج توسع الأوعية الملحوظ في إشارة fMRI BOLD. انخفاض NO في الدماغ ، ويقلل من نطاق إشارات NO تلك ، ويقلل من الاتصال الوظيفي ، ويقلل من قدرة هذا الدماغ على إشراك أحجام أكبر من الدماغ لتحقيق عمليات حسابية معقدة. الحسابات الاجتماعية هي أول من يتأثر لأن العديد من الهياكل العصبية المشاركة في الحسابات الاجتماعية لها تأثيرات بوساطة NO ، فهي أيضًا استجابات عالية المستوى معقدة للغاية تتطلب أحجامًا كبيرة من الحسابات ، لذا فإن انخفاض NO سيؤثر عليها كثيرًا.

                                                              يتم إعادة توصيل الدماغ بنشاط لتعديل الوظائف. لوحظ هذا بعد السكتة الدماغية والصدمات الأخرى للدماغ. يجب أن يحدث أثناء التطوير والتعلم. يحدث هذا إعادة البناء طوال فترة الحياة بأكملها. إن التفاصيل العديدة لكيفية حدوث تلك الأسلاك وإعادة الأسلاك على مدار العمر الافتراضي كلها غير معروفة تقريبًا. إذا كان الدماغ قادرًا على إنجاز مهمة حسابية ، فيجب أن يكون لديه الهياكل العصبية لإنجاز هذه المهمة. بمجرد الانتهاء من المهمة ، قد لا تكون هناك حاجة إلى تلك الهياكل العصبية بعد الآن. من الأمثلة التي أعطيها لاحقًا قدرة الأطفال على تعلم أو تركيب لغات جديدة. بمجرد دمج اللغة في الأجهزة (أي الشبكات العصبية التي تضم تلك الأجزاء من الدماغ التي تتوسط في التواصل) ، لم تعد هناك حاجة إلى القدرة على توليف لغة جديدة ، وستفقد هذه القدرة. لقد "تراجع" البالغون من حيث أنهم فقدوا القدرة التي كانوا يتمتعون بها كأطفال لتعلم اللغات الجديدة وتركيبها. لا يطلق عليه اسم "الانحدار" ولا يتم تقديره على أنه "تراجع" لأنه يحدث فعليًا لجميع البشر ، ولا يتم تفويت القدرات المفقودة ، وليس لها فائدة كبيرة في زمن التطور (وهذا هو السبب في أن التطور الذي تم تكوينه يفقد هذه القدرات ). لم يكن البشر بحاجة إلى اكتساب لغات جديدة متعددة مثل البالغين قبل 100000 عام. بمجرد أن تولد السقالة المركبة اللغوية الأجهزة العصبية لاستخدام اللغة ، لم تعد هناك حاجة إلى السقالة ويمكن إزالتها ويمكن استخدام هذه الموارد (حجم المخ ، والخلايا العصبية ، وإمدادات الدم ، والجلوكوز ، وما إلى ذلك) لأشياء أكثر أهمية ، مهما كانت هذه الأشياء.

                                                              تحدث البرمجة الوصفية للدماغ عن طريق تعديل الاتصال الوظيفي. تفاصيل كيفية حدوث ذلك غير معروفة في الغالب. من المعروف أن هذا يحدث بالفعل ، لذلك يجب أن تكون هناك آليات لتحقيق ذلك. تتسبب هذه الآليات في حدوث اتصالات وظيفية بين أجزاء من الدماغ ، بحيث يمكن لهذا النشاط في جزء ما أن يحفز النشاط في جزء آخر والذي يمكن أن يحفز النشاط في جزء آخر.

                                                              أعتقد أن جزءًا كبيرًا من تلك البرمجة الوصفية للتوصيل الوظيفي يحدث من خلال NO ، من خلال نفس NO الذي يسبب توسع الأوعية الذي لوحظ بواسطة التصوير fMRI BOLD. يقترن أن NO بـ NO من كل مصدر آخر. هذا الاقتران هو ما يعدل نشاط الدماغ بالتزامن مع فسيولوجيا بقية الجسم. عندما يعاني الجسم من إجهاد التمثيل الغذائي ، يتم خفض NO ، وهذا يعدل نشاط الدماغ وفقًا لذلك. لا يوجد شيء "غير طبيعي" في هذا الشأن. عادة ما يتطلب الأمر تغييرات شديدة في علم وظائف الأعضاء لإحداث تغييرات شديدة في نشاط الدماغ. ما مدى "التطرف" مسألة درجة. سيغير Low NO ما يعتبر "متطرفًا". سيؤدي Superoxide الناتج عن الالتهاب أو من الإجهاد الأيضي إلى خفض مستويات NO وتقليل الاتصال الوظيفي.

                                                              أنا أصف بالضرورة تبسيطًا كاريكاتوريًا تخطيطيًا. التفاصيل لتجاوز الرسوم الكاريكاتورية غير معروفة. نحن نعلم أن هناك الكثير من التفاصيل التي لا نعرف ما هي عليه حتى الآن. هناك الكثير من التفاصيل التي سأستبعدها مما كتبته هنا. هناك الكثير من الأشياء التي تربط ما أقوله معًا. "الصورة الكبيرة" كبيرة جدًا ومعقدة جدًا ويصعب حتى الحصول على رسم كاريكاتوري مبسط لها لتلائم شيئًا لديه فرصة ضئيلة في قراءته ، ناهيك عن فهمه)

                                                              أنواع التوحد: المزمن عن طريق التشريح العصبي مقابل الحاد عبر التوصيل الوظيفي

                                                              كما أراها ، هناك نوعان أساسيان من التوحد. الفروق التي أجريها ليست بالضبط نفس الفروق التي يقوم بها الآخرون وهناك تداخل كبير. يمكن للمرء أن يمتلك أحدهما ، أو كلاهما ، أو لا يمتلكهما وبدرجات مختلفة جدًا. كلاهما ناتج عن انخفاض أكسيد النيتروجين ، وهما عواقب البرمجة الأساسية للدماغ للتكيف مع البيئة التي يولد فيها الشخص أو يعيش فيها. والفرق الرئيسي هو عندما يحدث انخفاض أكسيد النيتروجين ، ومدة ذلك. العودة مرة أخرى وحيث يكون المرء في تطوره ، في الرحم ، أو الطفولة ، أو الطفولة ، أو البلوغ ، أو البلوغ المبكر ، أو منتصف العمر ، أو كبار السن.

                                                              أولاً ، هناك مرض التوحد بسبب تطور الخلايا العصبية في الرحم. ينتج عن هذا تراكيب الدماغ المميزة التي يمكن رؤيتها في التصوير بالرنين المغناطيسي. السمة الأكثر بروزًا هي الأعمدة الصغيرة الأصغر والأكثر عددًا ، وزيادة حجم المخ وزيادة عدم التماثل. هذا يبرمج بشكل أساسي الدماغ لمرض أسبرجر والتوحد. اعتمادًا على جزء معين من الدماغ يتأثر بهذا النمو العصبي ، يحدد طيف القدرات العقلية الإيجابية والسلبية. هناك مقايضة أساسية في وظائف المخ. السمتان المميزتان الرئيسيتان للبشر هما استخدام الأدوات والتواصل عبر اللغة. كلاهما يتطلب أدمغة كبيرة. نظرًا لأن حجم الدماغ عند الولادة مقيد بحوض الأم ، فقد أجبر التطور على حل وسط ، وتحسين وظائف المخ ، اعتمادًا على البيئة التي يتوقع الجنين أن يولد فيها.

                                                              تتسبب العزلة الاجتماعية في الحياة المبكرة في انخفاض أكسيد النيتروجين في الدماغ في وقت لاحق من الحياة. يحدث هذا بسبب عدد أقل من الخلايا العصبية المنتجة. هذا منطقي لأنه إذا لم يكن الدماغ بحاجة إلى مسارات للقيام بأشياء من النوع الاجتماعي (لأنه لا يوجد أفراد آخرون حولهم ليكونوا اجتماعيين معهم) ، فمن الأفضل تحويل هذه الموارد إلى أشياء غير اجتماعية. هذه هي المقايضة الأساسية على طول طيف التوحد.

                                                              كما أراها ، التوحد الذي يتطور في الرحم أكثر تعقيدًا لأنه يعتمد على مسار النمو العصبي الخاص بكل فرد. أي مناطق الدماغ تتأثر وبأي طرق ستحدد طيف القدرات والصفات العقلية الإيجابية والسلبية. يعد التوحد الذي يتطور لاحقًا في الحياة أكثر بساطة لأن التشريح العصبي الأساسي تم إصلاحه بالفعل وليس مرنًا (لا يزال من الممكن أن يكون مرنًا للغاية ، ولكن النطاق الزمني أطول). ترجع التأثيرات السلوكية السريعة التي نوقشت في المدونة حول الحمى إلى حل الجانب السريع والحاد للتوحد (اتصال وظيفي أقل). هناك مرونة في أن الدماغ يمكن أن يعيد تشكيل نفسه حتى عند البالغين ، لكن إعادة البناء تستغرق وقتًا ، وهو وقت لم يكن متاحًا أثناء الحمى الحادة. تجربتي الخاصة هي أن زيادة NO قد غيرت موقفي من طيف التوحد مما جعلني أكثر اجتماعية. ما زلت أعاني من مرض أسبرجر ، لكنني أكثر وعيًا بالأمور الاجتماعية ، وأقل قلقًا وأدرك أنني أفتقد الكثير مما لم أكن على دراية به من قبل. لقد استغرقت هذه التغييرات سنوات وما زالت مستمرة. أنا متأكد تمامًا من أن هذا قد تضمن إعادة تشكيل الخلايا العصبية. سوف أدون حول هذا بمزيد من التفصيل لاحقًا.

                                                              إن انهيار القدرة على التواصل الذي يحدث في وقت متأخر عن الرحم يحاكي بعض جوانب التوحد الذي يتطور في الرحم ولكنه يختلف اختلافًا جوهريًا وأكثر قابلية للتغيير (إلى حد ما). عندما تتشكل (وتعيد تشكيل) أجزاء الدماغ التي تتعامل مع الاتصال لأنواع معينة خلال مرحلة الطفولة المبكرة ، تحدث جوانب الاتصال الخاصة بالتوحد. يمكن أن تحدث فقط عندما يقوم الدماغ بتطوير تلك الهياكل.

                                                              من الخطأ التفكير في "التوحد" كشيء إضافي يتم إضافته أو إزالته من شخص NT. إلى حد ما ، سيتم تغيير موقع الفرد على طيف التوحد من خلال حالة أكاسيد النيتروجين / أكاسيد النيتروجين. لا يمكن أبدا "الشفاء". "العلاج" هو مصطلح خاطئ ينطبق على التوحد. التوحد هو مجموعة من النماء العصبي ، بنفس الطريقة التي تحدث بها قوة العضلات لدى البشر في نطاق معين (لكن النمو العصبي أكثر تعقيدًا). يمكن للمرء أن يتحرك في طيف قوة العضلات ، ولكن فقط إلى حد ما. التوحد يشبه المقايضة بين العضلة ذات النتوء السريع والعضلة البطيئة. يمتلك معظم الناس مزيجًا يتيح لهم القيام بمزيج من الأشياء المختلفة. إذا كان لديك نشل سريع فقط ، فستكون عداءًا جيدًا ولكن سيئًا على مسافة طويلة. إذا كان لديك نشل بطيء فقط ، فستكون جيدًا في مسافات طويلة ولكنك سيئ في الركض. إن المقايضة بين طيف التوحد متشابهة ، وهي مقايضة في المهارات الاجتماعية مفيدة لفهم الناس والتلاعب بهم للحصول على مهارة في فهم المفاهيم غير الاجتماعية والتلاعب بها. "علاج" العداء حتى لا يتمكنوا من الركض هو مفهوم خاطئ.

                                                              التوحد هو طيف كامل في العديد من الأبعاد. تظهر القدرة الأكثر انخفاضًا في التفاعلات الاجتماعية ، والقدرات المتزايدة الأكثر وضوحًا هي في القدرات العلمية. عادة ما تختلف القدرات العلمية باختلاف الأفراد. هذه أبعاد مختلفة من طيف التوحد. كل شخص لديه بعض القدرة في التقويم. الأشخاص ذوو التقويم الموهوب جيدون حقًا في ذلك. تتمتع NTs بقدرات اتصال مع NTs الأخرى "المعرفية" مقارنة بقدرات الاتصال للأشخاص في طيف التوحد.

                                                              المشكلة الأساسية لمرض التوحد هي أن بعض الأشخاص الذين يعانون من NT غير قادرين على "الاتصال" مع الأشخاص المصابين بالتوحد وأن عدم القدرة على "الاتصال" لا يمكن تحمله بالنسبة إلى هؤلاء الأفراد NT. هذه ليست مشكلة الأشخاص المصابين بالتوحد ، إنها مشكلة بعض الأشخاص غير المصابين بالتوحد. هذا ليس لتقليل الصعوبات الحقيقية التي يواجهها الأشخاص المصابون بالتوحد ، ولكن يتم تضخيم هذه المشاكل بشكل كبير من خلال المعاملة السيئة من قبل NTs. إن الضيق الذي يشعر به NTs عندما يكون حول الأشخاص المصابين بالتوحد هو حول NTs ، وليس الأشخاص المصابين بالتوحد.هناك مشكلة أساسية لدى العديد من NTs وهي الميل إلى إبراز سمات الإنسان على الأشياء غير البشرية ، كما هو الحال على سبيل المثال في عمل Uta Frith حول الحالات العاطفية ودوافع المثلثات. يتطلب التواصل بين الأفراد أن يقوم هؤلاء الأفراد بنقل المعلومات (أي اللغة) مما يسمح لكل منهم ببناء (لبعض الإخلاص) تمثيل للحالة العقلية للآخر. من الشائع إسقاط الحالة العقلية للفرد على شخص آخر. عندما يتمكن شخصان من رسم خريطة لحالاتهما العقلية على بعضهما البعض ، يكونان قادرين على "الاتصال".

                                                              يتطلب رسم خريطة حالة عقلية من فرد لآخر تشريحًا عصبيًا يمكنه تحقيق ذلك. إذا تعذر تحديد الحالة العقلية من فرد إلى آخر ، فلن يتمكن هذان الشخصان من توصيل تلك الحالة العقلية ولا يمكن "الاتصال" على هذا المستوى. أعتقد أن هذا سبب لبعض الصعوبات الأساسية في التواصل التي تواجهها NTs و ASD مع بعضها البعض. هناك اختلافات في علم التشريح العصبي تجعل من الصعب رسم خرائط للحالات العقلية بينهما.

                                                              أعتقد (وربما تكون هذه هي الفكرة الأكثر إثارة للجدل في مدخل المدونة هذا) أن جميع NTs لديها "أجهزة" شبكة عصبية معقدة للغاية تسمح لـ NTs بالاتصال بسهولة وفعالية مع NTs الأخرى. جهاز الشبكة العصبية هذا هو ما تستخدمه NTs للتفكير بأفكار NT الخاصة بهم. تفتقر ASDs إلى تلك "الأجهزة" للشبكة العصبية ، ولكن يمكنها محاكاة نسخة طبق الأصل منها (إلى حد ما) في "أجهزة" الشبكة العصبية التي تستخدمها ASDs للتفكير في أفكار ASD. المحاكاة التي يمكن أن تقوم بها ASDs ليست عالية الدقة مثل الأجهزة التي تمتلكها NTs وهذا يزعج NTs كثيرًا. لا تستطيع معظم NTs محاكاة ASD على الإطلاق وهذا لا يزعج تلك NTs على الإطلاق ، أو بالأحرى أي إزعاج يشعر به هؤلاء NTs يُنسب إلى ASDs ويتم إلقاء اللوم عليه (والتخويف) نتيجة لذلك.

                                                              إنها الشبكة العصبية NT التي تمنح NTs القدرة "العلمية" على التواصل مع NTs الأخرى. إنهم لا يعرفون كيف يفعلون ذلك ، ولا يمكنهم تخيل عدم قدرتهم على القيام بذلك ، ولا يمكنهم تخيل عدم قدرة أي شخص آخر على القيام بذلك. هذه هي المشكلة.

                                                              التشوهات الجينية: ما هو المسار المشترك النهائي؟ انخفاض لا النمط الظاهري (فرضيتي)

                                                              كان هناك العديد من الطفرات الجينية الفردية وبعض الطفرات المعقدة المرتبطة بالتوحد. أعتقد أن معظم الطفرات والحذف المنفردة المرتبطة بالتوحد "تسبب" أعراض التوحد عن طريق استدعاء الإجهاد الأيضي وتحويل الأيض إلى حالة NO منخفضة حيث يتم استدعاء النمط الظاهري المنخفض NO والتي لها المزيد من الأعراض الشبيهة بالتوحد. إنها حالة NO المنخفضة التي تؤدي إلى التطور اللاجيني (الذي يتحكم فيه العديد من الجينات) ، وليس الشذوذ الجيني البسيط في حد ذاته. إذا كان من الممكن عكس حالة NO المنخفضة ، أعتقد أنه من المحتمل أن العديد من الأعراض الشبيهة بالتوحد يمكن عكسها أيضًا. أعتقد أن هذا ما يحدث في متلازمة ريت. يضع عيب الجين الفردي MeCP2 عملية التمثيل الغذائي تحت ضغط كبير من خلال التدخل بشكل كبير في إشارات المثيلة. يستجيب التمثيل الغذائي من خلال استدعاء منخفض NO (فرضيتي) ، وظيفة NO منخفضة الانحراف المستمر والنمو العصبي المستمر على مسار التوحد المنخفض NO. في نموذج الماوس MeCP2 ، تؤدي استعادة وظيفة MeCP2 إلى استعادة علم وظائف الأعضاء الطبيعي ، وإزالة الإجهاد ، والسماح لمستويات NO بالعودة إلى الحالة غير المجهدة واستعادة النمط الظاهري العصبي غير Rett. هذا يوضح أن "التوحد" لمتلازمة ريت في نموذج الفأر ليس في الأساس قضية نمو عصبي. يتم استعادة النمط الظاهري العصبي للفئران البالغة من خلال استعادة MeCP2. يكون الأمر أكثر تعقيدًا في البشر لأن الكثير من التطور العصبي قد حدث في ظل ظروف انخفاض أكسيد النيتروجين الناتج عن عيب MeCP2. لا يمتلك الأشخاص المصابون بمرض RS أدمغة أكبر مثل الأشخاص الذين يصابون بالتوحد في الرحم عادةً.

                                                              النمط الظاهري للتوحد ناتج عن انخفاض NO (فرضيتي). كيف يحدث هذا الانخفاض لا يهم. لا يمكن أن ينتشر في كل مكان ، ولا توجد حواجز أمام NO ، وكل مستشعر NO لا يستشعر سوى مجموع NO من جميع مصادر NO. يجمع مستشعر NO ويدمج NO من جميع المصادر ثم ينتج ناتجًا حدد التطور أنه من المرجح أن يكون الأنسب. في بعض الأحيان ليس كذلك. هذا هو السبب في أن الحساسية المفرطة تقتل الناس أحيانًا وتنقذ حياتهم أحيانًا. يجب أن يستجيب علم وظائف الأعضاء قبل أن "يعرف" بالضبط مدى قوة الاستجابة الضرورية.

                                                              هناك عدة طرق لحدوث انخفاض NO. ينصب التركيز الرئيسي لهذه المقالة على توليد الأكسيد الفائق بواسطة الميتوكوندريا تحت مستويات عالية من أكسيد النيتروجين مما يؤدي إلى استنفاد الميتوكوندريا مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة الأكسيد الفائق بسبب إمكانات الميتوكوندريا العالية. يولد الالتهاب أيضًا أكسيدًا فائقًا من الخلايا المناعية المنشطة. كما أن استقلاب المواد الكيميائية الطبيعية وغير الحيوية بواسطة نظام إنزيم السيتوكروم P450 ينتج عنه أكسيد الفائق. كما أن زانثين أوكسيريدوكتاز يصنع الأكسيد الفائق.

                                                              أعتقد أنه من الأفضل والأصح أن نطلق على الأعراض السلوكية الشبيهة بالتوحد والمرتبطة بالإجهاد الأيضي بسبب التشوهات الوراثية على أنها متلازمات "شبيهة بالتوحد". "درجة" التوحد هي تعريف تعسفي بحت. أتفق مع ميشيل داوسون في أن مصطلحات مثل "الأداء العالي" و "الأداء المنخفض" ليست مفيدة ويجب تثبيطها. السلوكيات التي توصف بأنها متأثرة بالتوحد متعددة العوامل ومتنوعة مع قدر كبير من التباين داخل الأفراد وفيما بينهم. لا ترتبط "الوظيفة" جيدًا بأي سمات يمكن تمييزها بسهولة. من المحتمل أن يكون العامل الأكبر في قدرة الفرد على التأقلم هو الأشخاص الآخرون في بيئة ذلك الفرد. هل هي مفيدة وداعمة أم مؤذية وغير داعمة. أعتقد أن الكثير من التباين الملاحظ في الأفراد يتعلق بحالة NO الحادة. أثناء الحمى ، يرتفع مستوى NO بشكل حاد عن طريق التعبير عن iNOS وأعتقد أن زيادة NO هي آلية حل أعراض التوحد أثناء الحمى. أي آلية لرفع مستويات NO سيكون لها تأثيرات مماثلة. رفع مستويات NO أثناء الطفولة يعيد الطفل إلى نموذج النمو المرتفع NO مما يؤدي إلى المزيد من النمط الظاهري NT. يؤدي الحفاظ على مستوى منخفض من أكسيد النيتروجين إلى تطوير النموذج التنموي لاضطراب طيف التوحد ويؤدي إلى النمط الظاهري لاضطراب طيف التوحد. هناك درجة معينة من الحركة على طيف ASD في أي عمر.

                                                              كما لوحظت أعمدة صغيرة أصغر وأكثر عددًا في أدمغة العلماء المتميزين. أظن أنهم تعرضوا لانخفاض أكسيد النيتروجين في الرحم والطفولة المبكرة ، وقاموا بتطوير التشريح العصبي المميز ، ثم تمت استعادة مستويات عالية من أكسيد النيتروجين في وقت لاحق مما سمح بقدرات اجتماعية وتواصلية أكثر طبيعية. أتوقع أنه إذا تمت استعادة مستويات NO المناسبة في وقت مبكر بشكل كافٍ أثناء النمو العصبي في مرحلة الطفولة ، فهذه هي الطريقة التي سيظهر بها الأشخاص المصابون بالتوحد في الرحم.

                                                              المعايير التشخيصية للتوحد كلها سلوكية. يتم التوسط في السلوكيات من خلال الهياكل العصبية التي تتطور بمرور الوقت. حتى تتطور هذه الهياكل العصبية أو لا تتطور ، لا يمكن إجراء تشخيص لكيفية تصرفها بمجرد تطورها.

                                                              ما هي الميتوكوندريا؟

                                                              الميتوكوندريا هي مصادر الطاقة الرئيسية للخلايا. تحتوي كل خلية على العديد من الميتوكوندريا ، وبعضها يحتوي على عدة آلاف ، وبعضها يحتوي على الكثير. جميع الميتوكوندريا متطابقة بشكل أساسي. توجد بعض الاختلافات في أقسام الأنسجة المختلفة ، لكن الحمض النووي الأساسي للميتوكوندريا في الفرد متطابق بالكامل وموروث بنسبة 100٪ من والدتك. إنهم ينتجون ATP عن طريق أكسدة الركائز (الموقع الوحيد في الجسم الذي يقوم بذلك). كما أنها تنتج أكسيدًا فائقًا حيث عادةً ما ينتهي الأمر بنسبة قليلة من O2 المستهلك في صورة أكسيد فائق. يعتبر إنتاج الأكسيد الفائق هذا جزءًا طبيعيًا وضروريًا ولا يمكن الاستغناء عنه في تنظيم الميتوكوندريا. لا يمكن للميتوكوندريا أن تعمل بشكل صحيح ما لم تنتج الأكسيد الفائق. يعتبر هذا الأكسيد الفائق جزءًا مهمًا من مسارات الإشارات المهمة جدًا. يقتصر الأكسيد الفائق على مصفوفة الميتوكوندريا حيث يتم تفكيكه إلى H2O2 والذي يمكن أن ينتشر من خلال غشاءين من الميتوكوندريا. الميتوكوندريا مهمة أيضًا في عدد من خطوات التخليق الكيميائي. يتم إنتاج اليوريا من الأمونيا لإزالة السموم منها. يحدث كل تخليق اليوريا في الميتوكوندريا في الكبد. يصنع الهيم (جزئيًا) في الميتوكوندريا مثل مجموعات الحديد والكبريت التي تستخدم أيضًا في إنزيمات الأكسدة. يُصنع الهيموغلوبين باستخدام الميتوكوندريا (لتخليق كميات كبيرة جدًا من الهيم) ثم تتم إزالة الميتوكوندريا من خلايا الدم الحمراء أثناء نضوجها.

                                                              ينظم أكسيد النيتريك الميتوكوندريا على مستويات متعددة ، من خلال آليات متعددة ، على نطاقات زمنية متعددة ، لأسباب متعددة ومختلفة في عدة أقسام نسيج مختلفة في مواقع مختلفة متعددة على عدة إنزيمات مختلفة في سلسلة التنفس وفي أماكن أخرى. لا شيء من هذا بسيط ، أو حتى قريب من الفهم الجيد. جزء كبير من هذه اللائحة يتآزر مع إنتاج الأكسيد الفائق. تولد الميتوكوندريا أكسيدًا فائقًا يقتصر على المصفوفة الداخلية ، وينقل مستوى أكسيد النيتروجين المحلي تأثيرات هذا الأكسيد الفائق إلى الميتوكوندريا المجاورة (وفي أي مكان آخر) بحيث يمكن لجميع الميتوكوندريا العمل "بشكل متزامن" وبذلك يمكن أن تعمل جميع وظائف الأعضاء "بشكل متزامن" جدا. هذه وظيفة تنظيمية مهمة للغاية لانتشار NO ، مما يجعل الميتوكوندريا "متزامنة" في كل خلية ، في كل جزء من الأنسجة ، في كل عضو ، وفي الكائن الحي بأكمله. عدم تزامن الميتوكوندريا هو مصدر انخفاض الكفاءة ويمكن أن يؤدي إلى خلل وظيفي أو حتى الموت.

                                                              فشل الميتوكوندريا الحاد

                                                              باختصار ، ينتج فشل الميتوكوندريا أثناء تنشيط الجهاز المناعي عن دفع الميتوكوندريا إلى إمكانات عالية (حيث تولد تدفقًا عاليًا للأكسيد الفائق) في ظل ظروف عالية NO. هذا يولد تدفقًا عاليًا من البيروكسينيتريت في المصفوفة الداخلية مما يؤدي في النهاية إلى إلغاء تنشيط MnSOD مما يؤدي إلى زيادة مستويات الأكسيد الفائق مما يؤدي إلى تسريع إنتاج البيروكسينيتريت. هذا يسبب تثبيط سلسلة التنفس وفي النهاية إيقاف الميتوكوندريا. بعض الخطوات المبكرة في هذا التثبيط بواسطة هذا التنظيم قابلة للعكس في نهاية المطاف يتم الوصول إلى نقطة حيث يستنفد التثبيط إنتاج ATP في الخلية بشدة بحيث يكون التثبيط غير قابل للانعكاس. أي أن الخلايا تصبح مستنفدة للغاية في ATP بحيث لا يكون لديها ما يكفي من ATP لإصلاح الضرر والتعافي.

                                                              هذا ليس "اضطرابًا" في حد ذاته ، بل هو التنظيم الطبيعي للميتوكوندريا الذي يسبب نتيجة سيئة ، نوعًا ما مثل الطريقة التي يمكن أن تسبب الحساسية المفرطة نتيجة سيئة. هل الحساسية المفرطة "اضطراب"؟ لا ، إذا كانت لديك بكتيريا في مجرى الدم ، فأنت تريد استجابة مناعية قوية للغاية لأنه في "البرية" ، هذا هو الشيء الوحيد الذي لديه إمكانية (مهما كان بعيدًا) لإنقاذ حياتك. قام التطور بتكوين جهاز المناعة لتقليل مجموع الوفيات الناجمة عن استجابة مناعية قوية للغاية (الموت من الحساسية المفرطة) ومن استجابة مناعية ضعيفة للغاية (الموت من العدوى). في محاولة لتجنب الموت من العدوى ، بعض مخاطر الوفاة من الحساسية المفرطة مقبولة.

                                                              يحدث تدمير الكثير من الميتوكوندريا في ظل إنتاج NO الشديد الذي يحدث أثناء تعفن الدم لنفس السبب (النهائي) لحدوث الحساسية المفرطة. قام التطور بتكوين الميتوكوندريا بحيث يتم إيقاف تشغيلها في ظل ظروف معينة وذلك لتقليل مجموع الوفيات الناجمة عن عدم توقف الميتوكوندريا بشكل كافٍ ومن توقف الميتوكوندريا كثيرًا. إنه توازن بين طرفين ، الطريقة التي تكون بها معظم الأشياء في علم وظائف الأعضاء. هذا لا يعني أن هناك "مفتاحًا" واحدًا فقط يحدد مصير الميتوكوندريا ، ولا شك أن هناك الكثير. لا يحدث ليكون أمرًا مهمًا في سياق تنشيط الجهاز المناعي.

                                                              يرتبط هذا التأثير بحل أعراض التوحد أثناء الحمى التي ناقشتها من قبل. ويرتبط ذلك بأن كلا التأثيرين ناتج عن ارتفاع أكسيد النيتروجين ، ولكن مستوى أكسيد النيتروجين أعلى بكثير لتدمير الميتوكوندريا مقارنة بحل أعراض التوحد. لا تزال هذه المستويات منخفضة جدًا (ويصعب قياسها). عادة يكون مستوى NO الأساسي أقل من ترتيب نانومول لكل لتر. وهذا أقل من 30 جزءًا لكل تريليون بالوزن. إذا ارتفع مستوى NO إلى 300 جزء لكل تريليون ، يتم تنشيط guanylyl cyclase بحوالي 50٪ وهناك توسع هائل للأوعية. يحدث هذا في حالة الصدمة الإنتانية. لا يحدث هذا في حمى بسيطة إلا ربما يكون موضعيًا حيث توجد عدوى موضعية والتهاب موضعي وتوسع موضعي للأوعية. محليًا ، هذه آلية شفاء لجلب المزيد من تدفق الدم ، والمزيد من الخلايا المناعية التي تولد المزيد من NO والمزيد من H2O2 لمحاربة العدوى المحلية. عندما تصبح العدوى جهازية ، فهناك أزمة تهدد الحياة. في "البرية" ، كان من المحتمل أن تكون مثل هذه العدوى التي تهدد الحياة قاتلة ، ويطلب علم وظائف الأعضاء اتخاذ تدابير يائسة للغاية. هذا هو المقياس اليائس الشديد للصدمة الإنتانية.

                                                              تحتوي هذه الورقة على رسم كاريكاتوري يوضح سلسلة تنفس الميتوكوندريا وتنظيمها بأكسيد النيتروجين وأكاسيد النيتروجين. الهدف من الرسوم المتحركة هو أن هناك العديد من الأجزاء المختلفة للميتوكوندريا التي يُعرف أنها تنظم بواسطة NO و NOx ، وأن هذا التنظيم معقد في الزمان والمكان وفي ظل ظروف التمثيل الغذائي المتنوعة التي لا يُعرف عنها سوى بعض منها. لم يتم فهم "تفاصيل" أي من هذه الآليات جيدًا وهي موضوعات بحث مكثف ومستمر (وهو أمر صعب للغاية). يحدث تنظيم الميتوكوندريا عن طريق النترات في ثوانٍ إلى دقائق في ظل ظروف نقص الأكسجة ، ثم يتم عكسها (إلى حد ما) أيضًا في غضون بضع دقائق. يعد عزل الميتوكوندريا بحيث يمكن تحليلها ولكن دون الإخلال بما يجري (ومن ثم إثبات عدم وجود اضطراب) أمرًا صعبًا للغاية. تقلب الميتوكوندريا أي أن لها عمرًا محدودًا ويتم استبدال بعضها كل يوم ، عادةً في الليل عندما يكون البشر أقل نشاطًا. لذلك عندما يتم عزل الميتوكوندريا عن حيوانات التجارب ، يتم عزل مجموعة الميتوكوندريا بأكملها ، والتي تتضمن الميتوكوندريا من جميع فترات الحياة المختلفة (وهذا هو الوقت الذي تم إنشاؤه منذ ذلك الحين).

                                                              الميتوكوندريا في الخلايا العصبية

                                                              إن فقدان الـ ATP من الميتوكوندريا في الخلايا العصبية هو الذي يسبب موت الخلايا العصبية واعتلال الأعصاب. الميتوكوندريا في الخلايا العصبية أبسط مما هي عليه في باقي الجسم لأنها لا تؤكسد الدهون. لا تولد الخلايا العصبية أيضًا ATP عبر تحلل السكر ، فهي تتولد إلى حد كبير فقط عن طريق الميتوكوندريا من خلال أكسدة الركائز ، اللاكتات ، أجسام الكيتون ، والأحماض الصغيرة مثل الأسيتات ، والأسبارتات. الميتوكوندريا هي عضيات صغيرة تحتوي على بضعة آلاف من البروتينات ، 13 منها فقط مشفرة بواسطة الحمض النووي للميتوكوندريا ، وجميع الكائنات الأخرى مشفرة بواسطة الحمض النووي. تحتوي الميتوكوندريا على غشاءين دهنيين ، داخل الأغشية الداخلية حيث يوجد الحمض النووي والمواد المصنعة للبروتين (مصفوفة الميتوكوندريا). تعمل الميتوكوندريا عن طريق توليد جهد كهربائي وتدرج الأس الهيدروجيني عبر هذا الغشاء الداخلي. تأخذ معقدات التنفس المختلفة الإلكترونات والبروتونات من المركبات الكيميائية وتستخرج الطاقة من التفاعلات الكيميائية حيث تنتقل تلك الإلكترونات والبروتونات عبر الغشاء وتخزن تلك الطاقة في التدرج الكهربائي ودرجة الحموضة. ثم يتم استخدام تدرج الطاقة هذا لصنع ATP. في النهاية تضاف هذه الإلكترونات إلى البروتونات وتضاف إلى O2 مما يجعل الماء. يتم إضافة أربعة إلكترونات وأربعة بروتونات في وقت واحد لتكوين جزيئين من الماء. إن إجراء تفاعل من أربعة إلكترونات أمر صعب للغاية.

                                                              ال 13 بروتينًا هي جميع أجزاء سلسلة التنفس ، وعادة ما تكون الجزء الذي يحتوي على الموقع النشط. تمتلك جميع الحيوانات (باستثناء عدد قليل من اللافقاريات) نفس هذه البروتينات الـ 13 المشفرة في الميتوكوندريا الخاصة بهم. النباتات لديها عدد قليل من الإضافات. هذه البروتينات كلها كبيرة ومضادة للماء. لا يُفهم سبب تشفير هذه البروتينات (وهذه فقط) في الميتوكوندريا. أعتقد أن الأمر يتعلق بالتنظيم الضروري للميتوكوندريا ، والتي يجب أن يكون بعضها محليًا لكل ميتوكوندريا وأحيانًا هذا التنظيم يعني إيقاف تشغيل جزء من سلسلة التنفس ثم إعادة تشغيله مما يعني صنع البروتين مرة أخرى. في معظم الخلايا تكون الميتوكوندريا قريبة من النواة بحيث يمكن صنع البروتينات من الحمض النووي في النواة ثم نقلها إلى الميتوكوندريا (من حيث المبدأ ، سواء حدث هذا أم لا غير معروف). في الخلايا العصبية لا يمكن أن يحدث ذلك لأن المسافة بين جسم الخلية (حيث الحمض النووي والقدرة على تخليق البروتين) والميتوكوندريا يمكن أن تكون بوصات أو حتى مترًا في الخلايا العصبية الحركية. ببساطة ، ليس هناك وقت لانتشار إشارة من الميتوكوندريا إلى جسم الخلية ، وتحفيز تخليق البروتين ثم نقل البروتينات إلى الميتوكوندريا التي تحتاجها. إذا كان تخليق البروتين ضروريًا للتحكم في الميتوكوندريا ، فيجب أن يحدث هذا التوليف محليًا باستخدام الحمض النووي المتاح محليًا. هناك أدلة جيدة على التنظيم المحلي لنشاط الميتوكوندريا من خلال تخليق دي نوفو للبروتينات في الميتوكوندريا. تسمح قدرة الميتوكوندريا على تخليق الموقع النشط لأنزيمات سلسلة التنفس بالتثبيط الذي لا رجعة فيه للموقع النشط ليكون مخطط تحكم مقبول. إذا تم تعطيل الموقع النشط ، فيمكن استبداله في الموقع عن طريق تخليق de novo من mtDNA. الموقع النشط هو أجزاء سلسلة التنفس الأكثر تعرضًا للتلف التأكسدي. لا يمكن استبدال أي بروتينات أخرى في الموقع. تمتلك الميتوكوندريا القدرة على تحطيم البروتينات الفردية باستخدام البروتياز المدعوم من ATP. يمكن أن تتحلل الأحماض الأمينية وتغذيها في دورة السترات وتتأكسد إلى ثاني أكسيد الكربون. استخدام عوامل شديدة التفاعل (مشتق من أكسيد الفوق بيروكسينيتريت) لتنظيم المواقع النشطة لسلسلة التنفس ، يسمح بتجنب الاتصال بالمواقع التنظيمية غير النشطة البعيدة مع العامل المثبط (لأنه يتفاعل قبل أن يصل إليها). إن تجنيب المكونات التنظيمية من الضرر التأكسدي يزيد من عمرها ويطيل من الوقت الذي يمكن أن تعيش فيه الميتوكوندريا باستخدام الحمض النووي المتقدري فقط. يعتقد أن هذا هو أيضًا جزء من سبب كون الميتوكوندريا العصبية أكثر بساطة ، حيث أن عدد البروتينات القليلة التي يمكن حملها يعني أن عمر الميتوكوندريا الوظيفية يمكن أن يكون أطول عندما يكون بعيدًا عن جسم الخلية.

                                                              الخلايا العصبية الحركية طويلة ، يصل طولها إلى متر. لا يمكن صنع الميتوكوندريا إلا في جسم الخلية ، الموجود في العمود الفقري ، لأن هذا هو المكان الذي توجد فيه النواة والمكان الوحيد الذي يمكن فيه تصنيع 99٪ من البروتينات في الميتوكوندريا. بمجرد تصنيعها ، يتم تنفيذ الميتوكوندريا عبر محركات تعمل بالطاقة ATP إلى الطرف الرقيق للمحور العصبي ، وعندما "تتعب" ، يتم نقلها مرة أخرى لإعادة المعالجة عن طريق الالتهام الذاتي. في الجهاز العصبي المركزي لدى الفئران ، يبلغ عمر الميتوكوندريا حوالي شهر. هذا في الفئران ، من المحتمل أن يكون أطول إلى حد ما في البشر ، ولكن ربما بضعة أشهر فقط ، على الأرجح ليس سنوات.

                                                              باعتبارها أكبر الخلايا في الجسم ، فإن الخلايا العصبية فريدة من نوعها. تقريبًا كل الحمل الأيضي موجود في المحور العصبي بعيدًا عن جسم الخلية. نظرًا لأن الحمل الأيضي يعتمد على طول المحور العصبي ، ويمكن أن يختلف طول المحور من أقل من مم إلى متر ، فإن الحمل الأيضي (وبالتالي يجب أن يختلف عدد الميتوكوندريا أيضًا بأكثر من 3 مرات من حيث الحجم. سؤال مهم جدًا هو كيف تنظم الخلية عدد الميتوكوندريا في الخلايا العصبية على مرات متعددة من حيث الحجم؟ الإجابة هي: بشكل جيد للغاية. النوع الوحيد من التنظيم الذي سيكون قادرًا على العمل بمثل هذه الدقة هو التحكم في التغذية الراجعة. وأظن أن بعض خصائص تعكس الخلايا العصبية مثل الخلايا (مثل عدم وجود تحلل السكر وأكسدة الدهون) القيود الفسيولوجية التي تفرضها الحاجة إلى هذا التنظيم.

                                                              يجب أن يعكس الثابت الزمني للتحكم في التغذية الراجعة للميتوكوندريا ثابت الوقت في عمر الميتوكوندريا في الخلايا العصبية. تحتاج الخلية العصبية إلى التحكم في عدد الخلايا العصبية وكذلك التوزيع العمري لتلك الميتوكوندريا. هذه نقطة مهمة.إذا كان التوزيع العمري بعيدًا جدًا عن الضربات ، فعندئذٍ في مرحلة ما ستصبح الكثير من الميتوكوندريا قديمة في وقت واحد وينخفض ​​إنتاج ATP. إذا تجاوز طلب الـ ATP الـ ATP الذي يمكن أن توفره الميتوكوندريا المتبقية ، فإن العصبون يصبح مستنفدًا لـ ATP ويؤدي إما إلى التخلص من الحمل الأيضي أو يموت. أظن أن الحفاظ على التوزيع العمري للميتوكوندريا هو أحد أسباب بطء إعادة نمو الأعصاب.

                                                              عادةً ما يتم تثبيط السيتوكروم ج أوكسيديز (الإنزيم الذي يستهلك O2) نغميًا بواسطة NO ، والذي يمنع O2 من الارتباط وهو المسار التنظيمي الرئيسي الذي تنظم به الميتوكوندريا استهلاك O2. السبب الوحيد الذي يجعل الميتوكوندريا تنظم استهلاكها من O2 هو أن NO "يسمم" السيتوكروم سي أوكسيديز ويثبط استهلاك O2. قم بإزالة هذا التثبيط وتستهلك الميتوكوندريا O2 إلى ضغط جزئي منخفض جدًا ، وهو ترتيب من حيث الحجم أقل من مستوى O2 القاعدي "الطبيعي" في موقع الميتوكوندريا. عند "الراحة" ، يكون تدفق O2 إلى الميتوكوندريا في القلب 1. يمكن أن يزيد استهلاك O2 بواسطة هذه الميتوكوندريا بمقدار 10x. إن تدفق O2 من الأوعية الدموية إلى الميتوكوندريا هو سلبي تمامًا أسفل تدرج التركيز. لكي يرتفع التدفق بمقدار 10x ، إما أن يرتفع التدرج بمقدار 10x ، أو يجب أن تنخفض المسافة بمقدار 10x لأن التركيز في الأوعية الدموية يظل كما هو. لكي يرتفع التدرج بمقدار 10x ، يجب أن ينخفض ​​التركيز في الميتوكوندريا ، وينخفض ​​كثيرًا ، بمقدار 10x. يجب أن تنخفض بينما تزيد الميتوكوندريا من استهلاكها من O2 بمقدار 10x. يجب أن يرتفع استهلاك O2 المحدد بواسطة الميتوكوندريا ، مولات O2 / mg بروتين / Torr O2 بعامل

                                                              100. يتم تحقيق ذلك فقط عن طريق إزالة "تسمم" السيتوكروم ج أوكسيديز بواسطة NO. تتم هذه الإزالة عن طريق توليد الأكسيد الفائق. ربما لا يتغير إنتاج ATP للميتوكوندريا العصبية بترتيب من حيث الحجم. يمكن للميتوكوندريا في عضلة القلب.

                                                              إن قدرة الميتوكوندريا على توليد الأكسيد الفائق محدودة فقط من خلال توفير O2 وتقليل مكافئاته. نفس الركائز التي تستخدمها الميتوكوندريا لتوليد ATP.
                                                              يتم توليد الأكسيد الفائق بشكل متجه في المصفوفة الداخلية. إنها مشحونة ، لذا لا يمكنها المرور عبر الأغشية الدهنية إلا من خلال قنوات الأنيون. هناك أيضًا إمكانات عالية جدًا ،

                                                              140 ميغا فولت عبر الغشاء الداخلي للميتوكوندريا الذي يميل إلى الاحتفاظ بالأنيونات بالداخل. يتم تفكيك الأكسيد الفائق إلى H2O2 غير المشحون وبالتالي يمكن أن ينتشر من خلال الأغشية الدهنية. عادة يتم تحويل نسبة قليلة من O2 المستهلك إلى أكسيد فائق (O2-). يتولد الأكسيد الفائق عندما ترتفع إمكانات الميتوكوندريا ، ويتولد أيضًا إذا أصبحت سلسلة التنفس منخفضة للغاية ، كما هو الحال عندما يتم حظر أوكسيديز السيتوكروم سي. عندما يتم حظر أوكسيديز السيتوكروم ج بواسطة NO ، يتم عكس هذا الحظر عند إنشاء أكسيد الفائق (هذا يدمر NO مما يؤدي إلى إزالة التثبيط).

                                                              ماذا يحدث عندما يكون نشاط أوكسيديز السيتوكروم سي غير كافٍ؟ تقل سلسلة التنفس ويتولد أكسيد الفائق ، لكن مستوى أكسيد النيتروجين لا يمكن أن يذهب إلا إلى الصفر حيث لا يوجد المزيد من تثبيط السيتوكروم سي أوكسيديز. قبل أن يحدث ذلك ، تبدأ أجزاء أخرى من سلسلة التنفس في تثبيطها في كثير من الحالات أيضًا بواسطة مستقلبات NO و NO بما في ذلك المركب I ، والذي يقدم مكافئات مختزلة في سلسلة التنفس من NADH ، وكذلك المركب III الذي يأخذ مكافئات مختزلة من السكسينات (من دورة السترات). هناك مساران مختلفان يحدث من خلالها هذا التثبيط ، بعض الثيولات الحرجة تصبح نترات S ، وبعض التيروزينات تصبح نترات. نيتروز S قابل للعكس إلى حد كبير ، وبعض النترات يمكن عكسه أيضًا. تفاصيل هذه اللائحة ليست مفهومة جيدًا وتتضمن أكسيد النيتروجين والأكسيد الفائق والجلوتاثيون وثاني أكسيد الكربون وأشياء أخرى بلا شك. يوجد أكثر من ألف بروتين مختلف في الميتوكوندريا. أي منها ينظمها NO وبأي آليات وبأي ترتيب ولأي أغراض تحت أي ظروف غير معروفة في الغالب. من الواضح أن كل هذه البروتينات منظمة للعمل معًا و "متزامنة".

                                                              لا يمكن للخلايا أن تسمح بانهيار تنظيم الميتوكوندريا.

                                                              ماذا يحدث إذا تعطل هذا التنظيم؟ إذا كان تنظيم الميتوكوندريا قد فشل بطريقة ما بحيث لم يكن إنتاج الفائق الأكسيد محدودًا؟ يتطلب صنع الأكسيد الفائق من O2 إلكترونًا واحدًا فقط ، مما يقلل من O2 إلى 2 H2O يتطلب 4 إلكترونات. تمتلك الميتوكوندريا القدرة النظرية على إنتاج ما لا يقل عن 4 مرات أكثر من الأكسيد الفائق مما تفعله لاستهلاك O2 لصنع ATP. يمكن للميتوكوندريا زيادة معدل الأيض لديهم عدة مرات فوق المعدل الأساسي ، بعضها يصل إلى 10x. يمكن لبعض الميتوكوندريا "السيئة" أن تستهلك O2 والركيزة وتنتج مستويات عالية من الأكسيد الفائق و / أو H2O2. لا تستطيع الخلايا تحمل حتى خروج عدد قليل من الميتوكوندريا عن السيطرة. يمكنهم بسهولة قتل الخلية. يمكن للميتوكوندريا التي تولد أكسيدًا فائقًا بأقصى معدل أن تستهلك O2 الذي يمكن أن تستخدمه الميتوكوندريا أكثر من 30 أو 40 مرة في حالة الراحة. لمنع عدد قليل من الميتوكوندريا السيئة من قتل الخلية ، يجب أن تكون هناك آلية "آمنة من الفشل" تعمل على إيقاف تشغيل الميتوكوندريا بشكل موثوق.

                                                              من السهل ملاحظة إيقاف تشغيل الميتوكوندريا عندما تنتج الكثير من الأكسيد الفائق. وهناك آليات متعددة لتقليل مستويات الأكسيد الفائق عندما يكون هناك الكثير ، بما في ذلك تثبيط سلسلة التنفس ، وأيضًا التعبير عن البروتين غير المترابط الذي يقصر الدائرة التي يمكن للغشاء أن يبددها كحرارة. يتم فصل البروتين من الحمض النووي النووي ، لذلك لا يمكن استخدامه في الخلايا العصبية. يعتبر فصل الميتوكوندريا عاملاً رئيسياً في إنتاج الحرارة أثناء ارتفاع الحرارة الخبيث. لا تقتصر مشكلة ارتفاع الحرارة الخبيث على درجة الحرارة فقط ، بل إن استهلاك الركيزة وانقطاع الميتوكوندريا يسبب انخفاضًا عميقًا في مستويات ATP والقدرة الإنتاجية لـ ATP. إذا انخفضت مستويات ATP في الخلايا بدرجة كافية ، فستموت الخلية. موت الخلية بسبب استنفاد ATP بشكل لا رجعة فيه. لا توجد طريقة لتزويد ATP من الخلايا الخارجية. فإما أن تمتلك الخلية آلية التمثيل الغذائي لتوليد ما يكفي من ATP وتبقى على قيد الحياة أو لا تنجو.

                                                              Superoxide ، شر لا بد منه.

                                                              نظرًا لأن الكثير من تنظيم الميتوكوندريا يعتمد على التفاعل بين أكسيد النيتروجين والأكسيد الفائق ، فماذا يحدث عندما لا تنتج الميتوكوندريا ما يكفي من الأكسيد الفائق؟ نظرًا لأن التنظيم يتطلب أكسيدًا فائقًا ، يجب أن تكون هناك آليات لزيادة الأكسيد الفائق عندما ينخفض ​​المستوى جدًا. لم يتم وصفها بشكل جيد في الأدبيات. أعتقد إلى حد كبير أنه لا توجد تقنيات تجريبية جيدة معترف بها جيدًا لتقليل إنتاج الأكسيد الفائق جزئيًا لأن المسارات الفسيولوجية منظمة جيدًا. هناك تقنية أعتقد أنها تفعل هذا ، ولكنها ليست مدركة جيدًا على هذا النحو ، وهي استخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة لفصل NO من سيتوكروم سي أوكسيديز. أذكر هذه التقنية في مدونتي على خوذة الضوء السحرية لمرض الزهايمر.

                                                              كيف يبدو النقص المزمن في التكوين الحيوي للميتوكوندريا؟

                                                              أظن أن الأعراض ستحاكي الأعراض المتأخرة للتسمم بالزئبق مثل التسمم بثنائي ميثيل الزئبق الذي تعرضت له باحثة المعادن الثقيلة حيث كان لديها عبء قاتل من ثنائي ميثيل الزئبق بعد التعرض الحاد (يقدر بنحو 1344000 ميكروغرام عند التعرض) مع عدم وجود أعراض لمدة 5 الشهور. في 5 أشهر (وقت التشخيص) كان مستوى دمها يقاس 20000 نانومتر / لتر ، وعبء الجسم 336000 ميكروغرام. هذا لا علاقة له بالتسمم بالزئبق غير الموجود الذي ينسبه الدجالون والمحتالون إلى التوحد (الذي يؤكدون حدوثه على الفور (أيام) بعد التطعيم بكمية ضئيلة من الزئبق (

                                                              15 ميكروغرام). هذه الأعراض المتأخرة هي للتسمم الحقيقي بالزئبق ، والذي يحدث بمستويات يتم تشخيصها بشكل لا لبس فيه عن طريق اختبار أي عينة أو دم أو بول أو شعر. المستوى الذي تعرضت له كان يقارب 100 ألف ضعف مستوى اللقاحات.

                                                              توضح الفترة الطويلة جدًا الخالية من الأعراض (5 أشهر) أنه حتى هذه المستويات العالية جدًا من الزئبق ليست شديدة السمية للميتوكوندريا. إذا كانت شديدة السمية ، لكانت قد ماتت قبل ذلك بكثير. يمكن للخلايا العصبية أن تعمل فقط لبضع ثوانٍ بدون الميتوكوندريا. يمكن للخلايا التي يمكنها عمل تحلل السكر أن تعمل لفترة أطول ، وربما دقائق. لا توجد في الأساس خلايا يمكنها العمل إلى أجل غير مسمى فقط على تحلل السكر. يمكن لخلايا الدم الحمراء ، ولكن لها عمر محدود. الأنسجة الرئيسية المهمة ، العضلات ، الكبد ، الكلى ، الأمعاء ، الجلد ، إلخ ، كلها تتطلب الميتوكوندريا. الميتوكوندريا مطلوبة لصنع الهيم وأيضًا لصنع مركب كبريت الحديد وهو الموقع النشط للعديد من البروتينات. نظرًا لأن التعرض كان بشكل أساسي من خلال نقطة تلامس ، وانسكاب مادة نقية على يدها التي ترتدي قفازًا ، كانت الجرعة الموضعية لخلايا الجلد هذه عملاقة للغاية. انتهى المطاف بثنائي ميثيل الزئبق النقي على بشرتها. لم يكن هناك أي تقرير عن نخر حاد في الجلد ، ويفترض أنه لم يحدث. إذا حدث ذلك ، فربما تم التعرف على تعرضها لها ولتم علاجها. ربما أنقذ هذا العلاج حياتها. أعتقد أن التأخير لمدة خمسة أشهر كان بسبب الدوران الطبيعي للميتوكوندريا دون استبدال بسبب انسداد التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا بسبب المستويات العالية للغاية من الزئبق. أعتقد أن هذا يتعلق بالتدخل في إعادة تدوير الميتوكوندريا أثناء الالتهام الذاتي ، وعلى وجه التحديد في تخفيف إشارة NO / أكاسيد النيتروجين التي تحدث أثناء الالتهام الذاتي. المثير للاهتمام أن العضو الذي فشل هو الدماغ ، وليس الأعضاء الأخرى. تفسيري لهذا هو أن هذه المستويات من الزئبق عطلت التنظيم الطبيعي للتغذية المرتدة للتكوين الحيوي للميتوكوندريا ، ولكن فقط في الأنسجة العصبية. لم يتم تحديد الآليات التي تنظم دوران الميتوكوندريا في الأنسجة العصبية (أو في أي نسيج). من المؤكد أنه يجب أن تكون هناك آلية (آليات) من هذا القبيل. مع انعدام التولد الحيوي للميتوكوندريا في الخلايا العصبية ، أتوقع ظهور أعراض فشل الجهاز العصبي المركزي بشكل مفاجئ كما لوحظ في التسمم بزئبق ثنائي ميثيل. هناك فائض كبير ويمكن أن ينتج عدد أقل من الميتوكوندريا التي تعمل بإمكانيات عالية نفس ATP مثل العديد من الذين يعملون في إمكانات منخفضة. أتوقع أن يكون الانتقال المفاجئ من عدم وجود أعراض إلى الموت سريعًا جدًا (كما لوحظ). تتعلق المفاجأة بمتوسط ​​الميتوكوندريا والعدد الذي يفشل في أي وقت. كلما زاد الحمل الأيضي في كل تجربة ميتوكوندريا ، كلما تقدمت في العمر بشكل أسرع وتفشل في النهاية. أطول الأعصاب هي التي تتأثر أولاً ، كما يعاني منها التنميل المحيطي. عادة ما يكون هذا هو نفس النمط الذي لوحظ في أمراض التنكس العصبي الأخرى مثل التصلب الجانبي الضموري. الأعصاب المحيطية (عادةً) هي التي تبدأ أولاً. من المحتمل ألا تصل عملية التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا إلى الصفر في المرض كما حدث على الأرجح في المرأة المصابة بالزئبق.

                                                              يتمثل نموذج التحكم الأساسي للميتوكوندريا في إنتاج المزيد من الأكسيد الفائق عندما يحتاجون إلى إنتاج ATP بمعدل أعلى. يمكن أن يحدث التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا فقط عندما يكون مستوى الأكسيد الفائق منخفضًا. إذا انخفض عدد الميتوكوندريا إلى ما دون المستوى حيث يمكنها إنتاج ما يكفي من ATP مع الحفاظ على مستوى الأكسيد الفائق منخفضًا بما يكفي لحدوث التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا ، فسيتوقف التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا ولا يمكن استئنافه. هذه هي نقطة اللاعودة التي بعدها تكون الخلية التي تحدث فيها محكوم عليها بالفشل.
                                                              كانت الأعراض الأولى التي لاحظتها هذه المرأة عصبية. الجهاز العصبي المركزي لديه الميتوكوندريا الأطول عمرا. من أجل ملاحظة نضوب الميتوكوندريا في الجهاز العصبي المركزي أولاً ، يجب أن يكون غير موجود أساسًا في حجرات الأنسجة الأخرى. إن كون الاضطراب يحدث فقط في الأنسجة العصبية يضع قيودًا شديدة على ما يمكن أن يفعله الزئبق. من المحتمل ألا يكون ذلك بسبب تثبيط إنزيمات الميتوكوندريا الرئيسية (التي من شأنها أن تؤدي إلى تثبيط حاد للميتوكوندريا في العديد من الأنسجة والموت الفوري) أو حتى تثبيط الإنزيمات التي تصنع إنزيمات الميتوكوندريا الرئيسية (التي من شأنها أن تؤدي إلى تقليل التكوين الحيوي للميتوكوندريا في جميع الأنسجة والأعضاء المتعددة فشل في المقياس الزمني لدوران الميتوكوندريا لهذا العضو). الميتوكوندريا في الخلايا العصبية هي أبسط الميتوكوندريا. لا يؤكسدوا الدهون أو ينقلوا معظم الأحماض الأمينية ، لذلك من المحتمل أن يكون لديهم فقط مجموعة فرعية من الإنزيمات الموجودة في جميع الميتوكوندريا الأخرى. يجب أن يكونوا الأكثر مقاومة للسمية لأن لديهم عدد أقل من الإنزيمات التي يجب تعطيلها. في بعض حالات سمية الميتوكوندريا ، تكون الميتوكوندريا الأولى التي تتعرض للتلف هي تلك الموجودة في الكبد مع وجود الميتوكوندريا في العضلات والدماغ ، كما هو الحال في متلازمة راي على سبيل المثال. يزيد الساليسيلات من إنتاج الأكسيد الفائق في الميتوكوندريا الكبد وهذا ما يسبب متلازمة راي. تتميز متلازمة راي بالكبد الدهني واعتلال الدماغ. سيكون من المنطقي أن تكون الميتوكوندريا الكبد أكثر عرضة للتسمم. يمتلك الكبد أكبر قدرة على إزالة السموم ، ويمكن للكبد أن يجدد نفسه ، والكثير من سمية الكائنات الحية الحيوية ترجع في الواقع إلى المستقلبات الغريبة الحيوية ، وليس المركب الأصلي.

                                                              نظرًا لأن الميتوكوندريا في الخلايا العصبية هي الأبسط ، فإن الميتوكوندريا في أجزاء الأنسجة الأخرى تحتوي على المزيد من البروتينات والإنزيمات للقيام بأشياء أكثر تعقيدًا. من المحتمل ألا يكون تعطل التكوين الحيوي للميتوكوندريا في الخلايا العصبية ناتجًا عن اضطرابات في النسخ لأن نسخ بروتينات الميتوكوندريا في أجزاء الأنسجة الأخرى مستمر. نظرًا لأن هذه الميتوكوندريا أكثر تعقيدًا من الميتوكوندريا العصبية ، فمن المحتمل ألا يكون فقدان التكوين الحيوي للميتوكوندريا العصبية بسبب منع النسخ.

                                                              هذا يترك إشارات المنبع من النسخ. يتعلق هذا بالملصق الذي قدمته في مؤتمر NO منذ عامين ، حيث افترضت أن التنظيم طويل المدى لعدد الميتوكوندريا في الخلايا العصبية تم توسطه من خلال توليد NO / أكاسيد النيتروجين أثناء الالتهام الذاتي للميتوكوندريا الميتة أو المحتضرة من البروتينات النيترة. يعتمد تركيز البروتينات النيترة في الميتوكوندريا المعاد تدويرها على مستوى الإجهاد الأيضي الذي عانت منه الميتوكوندريا على مدار حياتها. وبعبارة أخرى ، فإن درجة الإجهاد الأيضي التي تتعرض لها الميتوكوندريا تنظم إمكانات الغشاء الذي ينظم إنتاجها من الأكسيد الفائق الذي ينظم إنتاج البيروكسينيتريت الذي ينظم عدد البروتينات التي يتم نتراتها. يقوم الالتهام الذاتي بقراءة تلك الإشارة مرة أخرى ويولد العدد المناسب من الميتوكوندريا الجديدة لتلبية الحاجة. سأناقش التفاصيل في مدونة لاحقة. الالتهام الذاتي هو الطريقة الوحيدة التي يتم من خلالها إعادة تدوير الميتوكوندريا ، وإعادة تدوير الميتوكوندريا أمر "صعب". الميتوكوندريا خطيرة للغاية. أنها تحتوي على معادن فنتون النشطة ، الحديد ، النحاس ، والمنغنيز ، والتي يمكن أن تنتج جذور الهيدروكسيل من H2O2. جذور الهيدروكسيل شديدة التفاعل. إنه تفاعلي لدرجة أن مضادات الأكسدة غير فعالة ضده. تقريبًا أي جزيء عضوي يكون متفاعلًا بدرجة كافية تجاه الهيدروكسيل بحيث يتلف الجزيء الأول الذي يضربه الهيدروكسيل.

                                                              يعد تثبيط الميتوكوندريا بواسطة NO / NOx ميزة تنظيمية مهمة

                                                              يجب أن تكون هناك آلية آمنة من الفشل تعمل على إيقاف تشغيل الميتوكوندريا المختلة لمنع الاستهلاك غير المجدي (والخطير) للأكسجين والركائز. أقترح أن الآلية تحدث عن طريق التوليد المتزامن للكثير من الأكسيد الفائق في بيئة بها الكثير من أكسيد النيتريك. عادةً ما تحمي هذه الآلية الخلايا من عدد قليل من الميتوكوندريا الشاذة ، والتي لا يكون لفقدانها أي نتيجة خطيرة. في ظل ظروف التنشيط العالي للجهاز المناعي ، يمكن إيقاف تشغيل العديد من الميتوكوندريا بحيث يصبح التمثيل الغذائي الطبيعي للخلية مستحيلًا وتموت الخلية. عندما تموت العديد من الخلايا في العضو ، فإن هذا يؤدي إلى فشل العضو ، وفي النهاية إلى فشل العديد من الأعضاء.

                                                              يتم التنظيم الطبيعي لاستهلاك O2 من أوكسيديز السيتوكروم ج عن طريق تدمير أكسيد النيتروجين بواسطة الأكسيد الفائق عن طريق سلسلة تنفس مخفضة. أحد أهم أهداف التنظيم بواسطة أكاسيد النيتروجين هو MnSOD ، ديسموتاز المنغنيز الفائق. تم العثور على هذا الإنزيم فقط في مصفوفة الميتوكوندريا ، ولكن يتم ترميزه في الحمض النووي النووي ، وليس في mtDNA. هذا يعني أن الكمية الإجمالية من MnSOD التي تمتلكها ميتوكوندريا معينة محدودة ولا يمكن أن تتغير على مدى عمر الميتوكوندريا إلا بالنزول حيث يتم تثبيطها أو تدهورها. يقوم MnSOD بتفكيك الأكسيد الفائق إلى H2O2 في حركية محدودة الانتشار بالقرب من الانتشار. هذه الخواص الحركية قريبة من معدل تفاعل الأكسيد الفائق مع أكسيد النيتروجين. يتم إنشاء Superoxide بشكل متجه في مصفوفة الميتوكوندريا ، حيث توجد منافسة بين التفاعل مع MnSOD ومع NO. عندما يتفاعل NO مع الأكسيد الفائق فإنه يشكل بيروكسينيتريت (ONO2-). ما يحدث بعد ذلك يعتمد جزئيًا على مستوى ثاني أكسيد الكربون لكننا سنتجاهل هذا التعقيد.

                                                              يمكن أن ينتج البيروكسينيتريت البروتينات ، ويمكنه أيضًا أن يتحلل مما يؤدي إلى إنتاج NO2 والذي يمكنه أيضًا نترات البروتينات. الحمض الأميني الأكثر عرضة للنترة هو التيروزين الذي يشكل النيتروتيروزين. يتم تثبيط MnSOD البشري عن طريق نترات التيروزين الفردي. لا يتم تثبيط FeSOD البكتيري (وهو متماثل للغاية مع MnSOD) عندما يتم نترات 8 من 9 من التيروزينات. يدل كون الإنزيمين متماثلين على أنهما مشتقان من سلف مشترك. إن كون مادة FeSOD البكتيرية مقاومة تمامًا للتثبيط بسبب النترات ، فهذا يدل على أن التثبيط بالنترة ليس خاصية جوهرية لإنزيمات SOD. إذا طورت البكتيريا إنزيمات SOD شديدة المقاومة للتثبيط بسبب النترات ، فإن الكائنات الحية التي تحتوي على الميتوكوندريا يمكنها أيضًا. لم يفعلوا ذلك ، مما يعني أن التثبيط بسبب النترات هو "ميزة" تم اختيارها بشكل إيجابي من قبل التطور. أعتقد أنه كذلك ، والميزة المهمة جدًا التي تحققها النترات هي ميزة إيقاف تشغيل الميتوكوندريا عندما تتلف ، وهي وظيفة ليست ضرورية لأنزيمات SOD البكتيرية. أعتقد أن هذه النترات مهمة أيضًا في تحويل ودمج درجة الإجهاد الأيضي التي مرت بها كل ميتوكوندريا على مدار حياتها ، بحيث يمكن قراءة هذه الإشارة أثناء الالتهام الذاتي وتكوين العدد المناسب من الميتوكوندريا لمطابقة الحمل. أعتقد أن هذا يحدث عن طريق تحويل التيروزين النتري إلى NO / NOx بسبب الظروف أثناء الالتهام الذاتي.

                                                              عندما تولد الميتوكوندريا ATP ، فمن المهم دائمًا أن تعمل جميع الميتوكوندريا "بشكل متزامن" أي أن كل الميتوكوندريا تولد ATP في حفلة موسيقية. إذا كانت هناك اختلافات في كيفية توزيع حمل توليد ATP بين الميتوكوندريا ، فإن تلك التي تولد المزيد ستكون محملة بشكل زائد (نسبيًا) وتلك التي تولد أقل سيكون حملها ناقصًا (نسبيًا). هذا يمثل تخصيص غير فعال للموارد. يمكن أن يولد عدد أقل من الميتوكوندريا المحملة بكفاءة المزيد من ATP وبتكلفة استقلابية أقل من المزيد من الميتوكوندريا المحملة بشكل غير فعال. على مدار الزمن التطوري ، ستخرج الكائنات الحية ذات التحميل الفعال للميتوكوندريا الكائنات الحية المتكاثرة ذات التحميل غير الفعال للميتوكوندريا. أظن أن هذا قد يكون أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل كل وراثة الميتوكوندريا تتم فقط من خلال خط الأم. من المهم للغاية أن تكون جميع الميتوكوندريا في الخلية متطابقة قدر الإمكان حتى يتم التحكم فيها بشكل متزامن. إذا لم تكن الميتوكوندريا متطابقة ، فلن تؤثر الآليات التنظيمية لتقاسم الحمل عليها بشكل موحد. إذا لم تتم إعادة تعيين الميتوكوندريا إلى جميع المتطابقة في كل بويضة ، فسيكون هناك تباين كبير في الميتوكوندريا على مدى عدة أجيال. تباين من شأنه أن يحول دون التنظيم الدقيق لجميع الميتوكوندريا في خلية متزامنة. أعتقد أن هذا مهم بشكل خاص في أعضاء مثل الدماغ حيث لا يلزم أن يكون تنظيم الميتوكوندريا دقيقًا للغاية ومتزامنًا في كل من الزمان والمكان من أجل وظيفة جيدة.

                                                              يجب أن نتذكر أن هناك ميتوكوندريا من مختلف الأعمار في كل خلية. الميتوكوندريا لها عمر محدود ، أطولها حوالي 30 يومًا في الجهاز العصبي المركزي للجرذان. كل ميتوكوندريا "تولد" في جسم الخلية ، محملة ببروتينات مشفرة في nDNA ثم يتم نقلها خارج المحور العصبي بواسطة محركات ATP.

                                                              عندما تحتاج الخلية إلى مزيد من ATP ، ينخفض ​​مستوى ATP ويتم تشغيل الميتوكوندريا. تفاصيل تلك العملية ليست مهمة لمناقشاتنا. أحد الأشياء التي تنظم مستوى NO هو sGC الذي يتم التحكم فيه أيضًا بواسطة ATP. يتم تعديل حساسية sGC إلى NO بواسطة ATP ، مع انخفاض ATP مما يسبب حساسية أكبر. هذه هي الآلية التي تتحكم بها الخلايا في مستوى ATP ، وعن طريق NO كيفية توصيل مستوى ATP داخل الخلية وبين الخلايا. يعد توصيل مستويات ATP بين الخلايا أمرًا مهمًا للغاية بحيث يمكن تنظيم الأعضاء بأكملها (والكائن الحي بأكمله) "بشكل متزامن". في القلب على سبيل المثال ، يجب تحميل خلايا عضلية مختلفة بشكل متساوٍ ، للحفاظ على التخصيص الفعال للموارد التي يحتاجها القلب ، والجلوكوز ، والأنسولين ، والدهون ، والأكسجين ، والهرمونات ، إلخ.

                                                              عادة ، يكون مستوى NO الأساسي متواضعًا ،

                                                              1 نانومتر / لتر ، وتعمل الميتوكوندريا معًا بشكل متزامن لاستهلاك O2 ، وتوليد واستهلاك NO لتنظيم السيتوكروم c أوكسيديز وتوليد ATP. مع عمل الميتوكوندريا معًا ، فإنهم جميعًا يعانون من نفس مستويات ATP و O2 و NO ، ويتم الحفاظ على تناسب ATP و NO عبر sGC. يعد هذا التزامن مهمًا في الدماغ لأن NO هو ناقل عصبي ، وهو واحد من القليل جدًا الذي يمر عبر أغشية الخلايا دون الحاجة إلى مستقبلات. لا يمكن أن تحدث أي إشارة (بشكل متصور) حتى في المادة البيضاء حيث لا يمكن أن يولد "نقاش متقاطع" بين المحاور.

                                                              في ظل هذه الظروف ، إذا بدأت إحدى الميتوكوندريا في إنتاج أكسيد فائق بمعدل أعلى من غيرها ، فإنها تولد المزيد من الأكسيد الفائق ، وتسحب مستوى أكسيد النيتروجين محليًا إلى نفسها. هذا يقلل من مستوى ATP المحلي عبر sGC الذي يسرع إنتاج الميتوكوندريا ATP. تبدأ فترة من ردود الفعل الإيجابية حيث تولد الميتوكوندريا المزيد من الأكسيد الفائق والمزيد من البيروكسينيتريت من جيرانها وتبدأ الميتوكوندريا في تنظيم أجزاء مختلفة من سلسلة التنفس. إما أن تحقق الميتوكوندريا نقطة تشغيل مستقرة جديدة حيث يتطابق استهلاك O2 و NO وتوليد superoxide و ATP مع جيرانها ، أو يصبح مثبطًا بشكل لا رجعة فيه.

                                                              المعلمات الحاسمة لهذا التنظيم هي معدل إنتاج ATP بواسطة الميتوكوندريا وتركيز NO. يتطلب إنتاج ATP العالي إمكانات عالية من غشاء الميتوكوندريا وبالتالي يولد تدفقًا عاليًا للأكسيد الفائق. هذا التدفق الفائق يسحب مستوى أكسيد النيتروجين ويتم تفكيكه إلى H2O2. إذا كان إنتاج ATP أو إنتاج أكسيد الفائق مرتفعًا في وجود نسبة عالية من NO ، فهناك تثبيط لسلسلة التنفس.

                                                              إذا كانت جميع الميتوكوندريا في الخلية تعمل على نفس المستوى ، فإن مستويات أكسيد النيتروجين والأكسيد الفائق ترتفع وتنخفض بشكل متزامن. يتم تقاسم طلب ATP بين الميتوكوندريا. إذا تعرضت إحدى الميتوكوندريا للحمل الزائد ، فإن تلك الميتوكوندريا لديها مستوى فوق أكسيد غير متزامن مع مستوى أكسيد النيتروجين الذي تعاني منه جميع الميتوكوندريا الأخرى. ينتج عن الميتوكوندريا المحملة المزيد من البيروكسينيتريت الذي ينظم تلك الميتوكوندريا. بشكل عكسي في البداية ثم بشكل لا رجوع فيه. إذا حدث هذا لميتوكوندريا واحدة أو بضع ميتوكوندريا ، فهناك الكثير لدعم طلب ATP للخلية.

                                                              مع هذا الفهم لتنظيم الميتوكوندريا ، تصبح دورة حياة الميتوكوندريا واضحة. تصنع الميتوكوندريا في جسم الخلية ، وتهاجر خارج المحور العصبي الذي تحمله محركات ATP. عندما يكون للميتوكوندريا إمكانات عالية ، فإنها تبتعد عن جسم الخلية. عندما يكون لديهم إمكانات منخفضة ، فإنهم يعودون نحو جسم الخلية. إن فرز الميتوكوندريا حسب الإمكانات ، يبقي الميتوكوندريا النشطة خارج المحاور ويعيد الميتوكوندريا الميتة والمحتضرة والمختلة وظيفيًا إلى جسم الخلية لإعادة المعالجة.

                                                              في الخلايا العصبية ، يكون كل الحمل الأيضي خارج المحاور ، ويمكن أن تختلف المحاور في الطول بمقدار 3 أو 4 مرات من حيث الحجم. هذا يعني أن رقم الميتوكوندريا يجب أن يكون أيضًا متغيرًا بمقدار 3 أو 4 مرات من حيث الحجم. يحدث هذا التباين في كل خلية. عندما تنقسم الخلية لأول مرة ، فإنها تكون صغيرة ثم تنمو بشكل أكبر. يجب أن يتطابق عدد الميتوكوندريا مع الطلب الأيضي للخلية في كل مرحلة من مراحل عمر الخلية ، والتي تمثل العمر الكامل للإنسان (لأن العديد من الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي لا تنقسم).

                                                              تتم إعادة معالجة الميتوكوندريا في جسم الخلية عن طريق الالتهام الذاتي. يتم غمر السيتوبلازم بما في ذلك الميتوكوندريا في فجوة ، ويتم نقل البروتياز وسلائف إنزيم اللياز الأخرى ، ويتم إعداد تدرج الأس الهيدروجيني بواسطة مضخة البروتون التي تعمل بالطاقة ATP VH-ATPase. ثم يتم استخدام تدرج الأس الهيدروجيني لتشغيل نقل الأشياء الأخرى أيضًا. يوجد عدد كبير جدًا من البروتياز ، والكاثيبسين ، وهي تحفز تكسير الببتيدات إلى أخرى أصغر يتم فرز بعضها وإعادة تدويرها.

                                                              لا تزال تفاصيل الالتهام الذاتي غير معروفة في الغالب. إنها الآلية الوحيدة التي يمكن من خلالها إعادة تدوير العضيات. إنه شيء تفعله كل حقيقيات النوى. إنها الطريقة الوحيدة لإعادة تدوير الميتوكوندريا.

                                                              تحدث إعادة تدوير الميتوكوندريا بانتظام. يحدث في الفئران خلال فترة النشاط المنخفض ، خلال النهار. هذا منطقي تمامًا. يتطلب التولد الحيوي للميتوكوندريا مستوى عالٍ من أكسيد النيتروجين ، كما يتطلب أولاً تدمير الميتوكوندريا التي يتم إعادة تدويرها. يقلل هذا مؤقتًا من القدرة الإنتاجية للخلية من ATP ، لذا فهو ليس شيئًا يمكن للخلية السماح بحدوثه إذا لم يكن هناك ما يكفي من ATP للبدء به أو لإكمال العملية. فترة أدنى طلب على ATP هي أثناء النوم ، عندما يكون النشاط في أدنى مستوياته. مع أعلى مستوى من NO أثناء النوم ، سيكون أعلى مستوى من ATP أثناء النوم أيضًا.

                                                              هذه نقطة مهمة جدا. يتم تعديل عدد الميتوكوندريا في الخلايا العصبية كل يوم. يتم التخلص من البعض من خلال الالتهام الذاتي ، ويتم تصنيع أخرى جديدة. التخلص من الميتوكوندريا يأخذ ATP ، وكذلك صنع الميتوكوندريا الجديدة. في أوقات انخفاض ATP ، يتم تأجيل ذلك إلى وقت لاحق. حتى الميتوكوندريا الخاطئة السيئة تصنع ATP. الميتوكوندريا الميتة تمامًا لا تستهلك ATP حتى تتم إعادة معالجتها. إذا لم يكن هناك ما يكفي من ATP ، فمن الأفضل تأجيل هذه الأشياء إلى وقت لاحق عندما يتوفر المزيد من ATP.

                                                              كيف يتغير رقم الميتوكوندريا بمرور الوقت يوضح آلية خلل وظائف الميتوكوندريا.

                                                              إذا كان هناك "سمية" للميتوكوندريا ، فإن عدد الميتوكوندريا يتغير بشكل حاد ، في يوم واحد. ينتج عن ذلك تأثير حاد على علم وظائف الأعضاء. إذا كان هذا تأثيرًا شديدًا ، فإن النتيجة هي الموت الفوري. هذا هو ما يسبب الوفاة من تعفن الدم ، وفرط الحمى ، ومتلازمة الذهان الخبيثة ، والتسمم بالسيانيد ، والتسمم بأول أكسيد الكربون وغيرها.

                                                              إذا كان هناك تغيير في علم وظائف الأعضاء غير مفاجئ ، فلا يمكن أن يكون بسبب سمية الميتوكوندريا. إذا كان هناك استنفاد بطيء للميتوكوندريا ، فهذه مشكلة في التكوين الحيوي للميتوكوندريا ، مع الاستبدال المستمر للميتوكوندريا. إذا ذهب هذا الاستبدال إلى الصفر ، فإن النتيجة هي الموت مع المقياس الزمني اعتمادًا على مقصورة الأنسجة. توجد الميتوكوندريا الأطول عمراً في الجهاز العصبي المركزي ، وعدم استبدال الميتوكوندريا هناك سيتبع المسار السريري للمرأة المصابة بتسمم ثنائي ميثيل الزئبق (تمت مناقشته سابقًا) ، بشكل أساسي لا توجد أعراض حتى يصل استنفاد الميتوكوندريا إلى مستوى معين ثم الانخفاض السريع جدًا والموت.

                                                              إذا نجا شخص ما لمدة عام ، فسيحل محل الميتوكوندريا في الجهاز العصبي المركزي. قد لا يكون لديهم "ما يكفي" من الميتوكوندريا ، ولكن ليس هناك ما يكفي من الميتوكوندريا بسبب اضطراب تنظيم عدد الميتوكوندريا ، وليس بسبب إعاقة التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا. يتم تشغيل التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا بواسطة NO. سيؤدي انخفاض NO إلى انحراف رقم الميتوكوندريا إلى قيمة أقل. هذا هو أحد الأسباب الأساسية لعدم كفاية الميتوكوندريا ، وانخفاض مستوى أكسيد النيتروجين القاعدي. هذا هو ما يسبب الإرهاق الجسدي والتعب المزمن (وهو مجرد شكل شديد). إذا كان مستوى NO في الخلفية منخفضًا جدًا ، فقد لا تتمكن التمارين الرياضية من رفعها بما يكفي لتحفيز تكوين حيوي كافٍ للميتوكوندريا. في هذه الحالة لا توجد طريقة لزيادة مستويات الميتوكوندريا.

                                                              هذا المسار السريري ، لا توجد أعراض ثم الانخفاض السريع والموت يمكن أن يحدث في أي عضو. عندما يحدث في الكبد يطلق عليه فشل الكبد الخاطف.

                                                              إذن ماذا يحدث أثناء الإنتان؟

                                                              خلال الإنتان ، يمكن أن يصبح مستوى أكسيد النيتروجين مرتفعًا جدًا. آلية زيادة NO هي أن تنشيط NFkB يتسبب في التعبير عن iNOS ، والذي يولد NO عبر التحكم في الحلقة المفتوحة ، أي أن NO الذي تم إنشاؤه لا يتم تنظيمه بخلاف كمية iNOS المنتجة وتوافر الركائز ووجودها من مثبطات. يمنع هذا NO NFkB ويمنع التعبير عن المزيد من iNOS. وبالتالي فإن مستوى NO قبل تنشيط NFkB يحدد جزئيًا مقدار NO بعد تنشيط NFkB. ومع ذلك فهو تنظيم معكوس. كلما انخفض مستوى NO الأولي ، ارتفع تعبير iNOS وزاد مستوى NO النهائي. ثم يقلل مستوى NO المرتفع هذا من التعبير عن eNOS و nNOS ، مما يقلل من مستوى NO الأساسي عندما يتدهور نظام iNOS في يوم أو نحو ذلك.

                                                              يؤدي ارتفاع أكسيد النيتروجين في الإنتان الحاد الناتج عن التعبير عن iNOS إلى ارتفاع تركيز ATP. هذا لا يتم تقديره بشكل عام. أثناء الإنتان الحاد ، تكون مستويات ATP أعلى (إذا نجا المريض) من الضوابط العادية. إن تفسيري هو أن مؤلفي هذا التقرير الأخير لا يقدرون ما تظهره بياناتهم بوضوح. تظهر مستويات ATP أعلى في العضلات الهيكلية أثناء تعفن الدم مقارنة بالضوابط غير المصابة (P = 0.05). ATP أعلى لأن NO أعلى. لا يوجد أي كتل عالية من أوكسيديز السيتوكروم ج ، لذلك يتم إيقاف توليد ATP في الميتوكوندريا (في الغالب). هذا هو السبب في أن الصدمة الإنتانية تسبب الدنف. ينتج الجسم ATP عن طريق تحلل السكر. يتم إغلاق الميتوكوندريا بسبب ارتفاع ATP ، لذلك يحتاج الجسم إلى إنتاج الجلوكوز دون استخدام ATP ، لذلك يقوم بذلك عن طريق تحويل العضلات إلى ألانين يمكن للكبد أن يتحول إلى جلوكوز دون استهلاك ATP. كل هذا التحلل الجلدي يولد الكثير من اللاكتات ، والتي لا يمكن تحويلها مرة أخرى إلى جلوكوز لأن الميتوكوندريا تتوقف عن العمل. لذلك يحولها الجسم إلى دهون. هذا ما تفعله الصدمة الإنتانية ، فهي تحول العضلات إلى دهون. تحويل البروتين إلى دهون وكربوهيدرات يحرر الكثير من الأمونيا. إذا تم تعرق الجلد ، فيمكن للبيوفيلم المقيم تحويله إلى أكاسيد النيتروجين / أكاسيد النيتروجين مع الحفاظ على ركائز NOS أرجينين و NADPH و O2.

                                                              لاحظ أن قياس ATP أثناء تعفن الدم كان في العضلات ، ولكن مستويات ATP لجميع خلايا الجسم يجب أن ترتفع وتنخفض بشكل متزامن حتى يتم تنظيم علم وظائف الأعضاء بطريقة مستقرة. يجب أن تكون هناك "إشارة" تنقل مستوى ATP في الخلايا ، بحيث يمكن تنظيم هذا المستوى صعودًا وهبوطًا بالتزامن. يجب أن تكون هذه "الإشارة" غير مشحونة لاختراق الأغشية الدهنية ، وتكون قابلة للانتشار بسرعة لتوصيل الإشارة بسرعة. هناك المئات من أنواع الخلايا المختلفة ، فمن غير المعقول أن تستخدم إشارات مختلفة. من الواضح جدًا أن الإشارة يجب أن تكون NO. اقتران NO و ATP عبر sGC منطقي تمامًا في هذا الضوء. NO هي الإشارة القابلة للانتشار التي تجعل كل الخلايا تنظم مستويات ATP لأعلى ولأسفل "متزامنة". هذا مهم بشكل خاص في الدماغ ، حيث كل شيء يحتاج بالفعل للعمل "بشكل متزامن" للدماغ ليعمل بشكل صحيح.

                                                              عندما يكون NO الأساسي منخفضًا ، فإن أي تنشيط للجهاز المناعي يرفع مستويات NO أعلى (بسبب تثبيط أقل لـ NFkB) مما لو كان NO أعلى قبل تنشيط الجهاز المناعي. أفترض أن هذا يمكن أن يؤدي إلى ما أسميه بالسقاطة المنخفضة NO ، حيث يؤدي تنشيط الجهاز المناعي في ظل ظروف NO القاعدية المنخفضة إلى انخفاض مستويات NO القاعدية في كل مرة يتم فيها تنشيط الجهاز المناعي. عندما يتم تنشيط NFkB ، يتم التعبير عن المزيد من iNOS في ظل ظروف انخفاض NO القاعدية ، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات NO بعد تنشيط الجهاز المناعي. ثم يتسبب مستوى NO المرتفع في تثبيط التغذية الراجعة للتعبير عن eNOS و nNOS ، مما يضيف إلى مستوى NO الأساسي العادي. عندما يتدهور نظام iNOS ، ينخفض ​​مستوى NO الأساسي إلى ما دون المستوى الذي كان عليه قبل تنشيط الجهاز المناعي.

                                                              أناقش بعض تأثيرات أكاسيد النيتروجين / أكاسيد النيتروجين على البكتيريا في وقت سابق. يستخدم NO كعامل لاستشعار النصاب من قبل البكتيريا ، وانخفاض NO هو الزناد للبكتيريا لتشكيل بيوفيلم. على الرغم من سوء البكتيريا التي تطفو في مجرى الدم ، فإن تلك البكتيريا التي تخرج وتشكل غشاء حيوي أسوأ بكثير. أسوأ بكثير. أعتقد أن هذا هو السبب في أن الجسم يرفع مستوى أكسيد النيتروجين عاليًا جدًا ، والمحاولة هي قمع استشعار النصاب البكتيري لمدة يوم أو نحو ذلك ، لذلك يمكن للجهاز المناعي القضاء على البكتيريا ومنعها من تكوين غشاء حيوي مما يجعلها أصعب بكثير للتخلص منها. يعد منع تكوين الأغشية الحيوية الرقيقة أمرًا في غاية الأهمية لدرجة أنه يستحق مخاطر كبيرة للوفاة من الاستجابة الوقائية.

                                                              التوحد الرجعي ومتلازمة التعب المزمن

                                                              أعتقد أن التحول الناجم عن ارتفاع أكسيد النيتروجين في علم وظائف الأعضاء (معدل منخفض لأكسيد النيتروجين) هو أحد الأسباب الأساسية للتوحد الانحداري ، وكذلك انخفاض أكسيد النيتروجين القاعدي عند البالغين كما يتسم بمتلازمة التعب المزمن (CFS). يمكن للعديد من الأشخاص الذين يعانون من متلازمة التعب المزمن التعرف على وقت اكتسابها ، ويتوافق ذلك مع عدوى خطيرة خطيرة تشمل الأسباب الأخرى صدمة الجراحة أو الحوادث. وبالمثل ، فإن العديد من الآباء يحددون بشكل متناقل رد الفعل المناعي للتلقيح باعتباره حدثًا معجلًا يؤدي إلى الانحدار. ومع ذلك ، لا يظهر علم الأوبئة على نطاق واسع أي تغيير في حدوث التوحد مع تغييرات في التطعيم. فرضيتي هي أنه في الأفراد المعرضين للإصابة ، يكون أي تنشيط للجهاز المناعي كافياً لتفعيل "معدل منخفض لأكسيد النيتروجين" ، أو التطعيم ، أو أحد الأمراض المعدية التي تصيب الأطفال. إنها السقاطة المنخفضة NO التي (أفترض) تسبب متلازمة حرب الخليج. يؤدي تلقي العديد من تنشيطات الجهاز المناعي (اللقاحات) خلال فترة الإجهاد الشديد (التي يتم نشرها في منطقة الحرب) إلى انخفاض NO القاعدية مع كل تنشيط للجهاز المناعي حتى يتشبع وينتج التعب المزمن. يستغرق هذا بضعة أسابيع ، في حين أن الميتوكوندريا تتحول ولا يتم استبدالها (بسبب انخفاض مستوى أكسيد النيتروجين الناتج عن الإجهاد المزمن). بمجرد أن تكون أعداد الميتوكوندريا منخفضة ، تستمر حالة أكسيد النيتروجين المنخفضة بسبب زيادة الأكسيد الفائق من عدد قليل جدًا من الميتوكوندريا التي يتم دفعها إلى إمكانات أعلى لتوفير نفس ATP. مع استمرار انخفاض أكسيد النيتروجين ، لا يمكن أن يحدث التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا بشكل كافٍ للعودة إلى المستوى "الطبيعي".

                                                              يمكن أن يؤدي الإجهاد التأكسدي البسيط وحده إلى انخفاض أكسيد النيتروجين ، وإذا استمر انخفاض أكسيد النيتروجين لفترة كافية ، فسيحدث التعب المزمن بسبب الاستبدال غير الكافي للميتوكوندريا.

                                                              لا يلزم أن يكون استنفاد الميتوكوندريا شديدًا بحيث يتسبب في حدوث اعتلال عصبي من أجل "الانحدار" أو حدوث التعب المزمن. كل ما هو ضروري هو أن يتجاوز نضوب الميتوكوندريا عتبة بحيث تصل إلى نقطة تشغيل جديدة مع عدد أقل من الميتوكوندريا التي تعمل بإمكانيات أعلى. تولد الإمكانات الأعلى المزيد من الأكسيد الفائق الذي يقلل من مستويات أكسيد النيتروجين وإذا لم يحدث تكوين حيوي كافٍ للميتوكوندريا ، فيمكن أن تستمر هذه الحالة.

                                                              نادرًا ما يكون التوحد الرجعي أو حتى أي نوع من التوحد يتميز بالاعتلال العصبي كما في حالة هانا بولينج. أعتقد أنه من الأنسب تسمية مثل هذه الحالات بـ "الاعتلال العصبي المصحوب بأعراض تشبه التوحد". لا يتسم "التوحد" الطبيعي بالاعتلال العصبي. يسبب اعتلال الأعصاب الكافي أعراض نقص التواصل. يظهر عدم التواصل أيضًا من قبل بعض الأشخاص المصابين بالتوحد. الاعتلال العصبي هو تلف عصبي. يمكن أن يحدث التوحد بدون تلف الخلايا العصبية. أنا أعتبر أنه من الخطأ بشكل أساسي تسمية أي اضطراب يتميز باعتلال الأعصاب بـ "التوحد". يمكن أن يعاني الأشخاص المصابون بالتوحد من اعتلال عصبي لا علاقة له بالتوحد ومرة ​​أخرى ، هذا خطأ جوهري في ربط هذا الاعتلال العصبي بالتوحد.

                                                              يعتمد ما إذا كان استنفاد الميتوكوندريا يتطور إلى اعتلال عصبي على مدى شدة استنفاد الميتوكوندريا. يمكن إيقاف تشغيل الميتوكوندريا السليمة والعادية تمامًا بهذه الآلية ، مما قد يؤدي إلى فشل أي عضو يتم فيه إيقاف تشغيل الكثير من الميتوكوندريا ، أو الموت ، أو أي شيء بينهما. تتمثل العوامل الحاسمة في مقدار ما يتم استدعاء ميتوكوندريا ATP لإنتاجه خلال حالة NO العالية للإنتان (وكمية الأكسيد الفائق التي ينتجونها) ، ومدى ارتفاع مستوى NO خلال ذلك الوقت.

                                                              تم إثبات هذا الانقطاع الذي لا رجعة فيه للميتوكوندريا في الفئران عن طريق حقن عديدات السكاريد الدهنية ، وهي مكون من البكتيريا سالبة الجرام والتي تسبب استجابة قوية للغاية لجهاز المناعة. يُعرف هذا أيضًا باسم LPS والذيفان الداخلي. يمكن أن تسبب هذه المادة الحساسية المفرطة ، ويعتقد أن LPS من التلوث الجرثومي في اللقاحات في عام 1928 (قبل استخدام الثيميروسال) قتل 12 من 21 طفلاً تم تلقيحهم من قنينة (من الواضح) تلوثت بعد أيام قليلة من تطعيم 21 طفلاً من نفس القارورة دون آثار سيئة.

                                                              كان الانقطاع الحاد للميتوكوندريا بواسطة LPS مصحوبًا بتلف mtDNA وهو انخفاض في عدد نسخ mtDNA وأيضًا وجود عمليات حذف. في وقت لاحق تمت استعادة رقم نسخة mtDNA وتضاءل وجود عمليات الحذف بشكل كبير. يعكس هذا الانخفاض ثم الزيادة في عدد نسخ mtDNA عدد الميتوكوندريا الموجودة في الخلايا. مع انخفاض عدد الميتوكوندريا ، ينخفض ​​أيضًا الحمض النووي الذي تحتويه. نظرًا لأن التكوين الحيوي للميتوكوندريا يستعيد الميتوكوندريا ، يرتفع الرقم مرة أخرى ، والميتوكوندريا الجديدة لها mtDNA سليمة. هذا يعكس الحمض النووي السليم المطلوب للتكوين الحيوي للميتوكوندريا. يمكن للخلية أن تتسامح مع بعض الميتوكوندريا التالفة ، بشرط بقاء ما يكفي من الميتوكوندريا للحفاظ على الخلية بينما تصنع المزيد من الميتوكوندريا. إذا تضررت جميعًا ، فإن الخلية ستموت ويتم تطهيرها.

                                                              يحدث هذا إيقاف تشغيل الميتوكوندريا أثناء تعفن الدم في أعضاء متعددة بما في ذلك القلب والكبد والحجاب الحاجز وغيرها. نظرًا لأن الخلايا في العضو تتواصل (عبر NO) ، فإنها تميل إلى الفشل في المزامنة. إذا ظلت الميتوكوندريا الكافية قادرة على دعم العضو ، فلن يموت الكائن الحي ويمكنه التعافي من الإنتان. يعتمد مدى احتمال فشل الميتوكوندريا على حمل ATP المطلوب إنتاجه وعدد الميتوكوندريا الموجودة لتقاسم هذا الحمل. إن تقليل الطلب على ATP من خلال عدم القدرة على الحركة هو السبب الرئيسي الذي يجعل الناس يشعرون بالجنون والخمول أثناء المرض. هذا الشعور بالضعف هو منع استهلاك ATP الذي يؤدي إلى تشغيل الميتوكوندريا ويمكن أن يتسبب في فشلها. وهذا أيضًا هو السبب الذي يجعل وضع جهاز التنفس الصناعي مفيدًا. يقلل من الحمل على عضلات الحجاب الحاجز مما يحسن بقاء الميتوكوندريا وبقاء العضلات وبقاء الكائن الحي. وهذا هو السبب أيضًا في أن إخفاء أعراض التعب والضعف أثناء تنشيط الجهاز المناعي يمكن أن يكون خطيرًا. تعتبر أعراض الضعف والإرهاق هذه إشارات تحذير مهمة بأن إمدادات ATP منخفضة ، بل منخفضة بشكل خطير. هناك أوقات يكون فيها تجاوز إشارات الخطر هذه مفيدًا وينقذ الأرواح ، كما هو الحال عند الركض من دب. هناك حالات قليلة في الحياة الحديثة حيث يكون الضعف والتعب المفرطين منقذين للحياة. قد يكون من المريح والأكثر راحة حجب إشارات الألم ، ولكن يجب دائمًا أن نتذكر أن إشارات الألم عادةً تشير إلى الحمل الزائد ، وسيؤدي الحمل الزائد المستمر في النهاية إلى حدوث ضرر ، وفي النهاية ضرر لا يمكن إصلاحه ، وفي النهاية الموت.

                                                              ما يوقف الميتوكوندريا هو مستوى الأكسيد الفائق الذي يكون مرتفعًا جدًا بالنسبة لمستوى NO الموجود. يمكن للأكسيد الفائق العالي جدًا أن يفعل ذلك ، حتى لو لم يكن مستوى أكسيد النيتروجين مرتفعًا.هذا هو ما يسبب فشل الميتوكوندريا أثناء ارتفاع الحرارة الخبيث أو متلازمة الذهان الخبيثة أو بسبب حالة فرط التمثيل الغذائي من أسباب أخرى مثل الصدمة الجراحية. تفاصيل كيفية حدوث ذلك غير مفهومة. لا توجد مستويات منخفضة في تلك الأوقات لتثبيط الميتوكوندريا. لكن مستوى NO يمكن أن يذهب إلى الصفر فقط. إذا لم يكن نشاط أوكسيديز السيتوكروم سي عاليًا بما يكفي لأكسدة الإلكترونات التي يتم وضعها في سلسلة التنفس عند مستوى الصفر ، فسيتم إنشاء أكسيد فائق.

                                                              السمية المفرطة ، والاعتلال العصبي الناجم عن النوبات ، وتأخر الاعتلال العصبي بعد السكتة الدماغية

                                                              بعد السكتة الدماغية الإقفارية ، هناك استجابات معقدة للدماغ للإقفار الحاد بسبب توقف تدفق الدم. أولاً هناك الموت الحاد للأنسجة العصبية حيث توقف تدفق الدم. ويتبع ذلك إطلاق الغلوتامات مما يؤدي إلى الموت السام للإثارة للخلايا العصبية المصابة. هناك أيضًا موت للخلايا العصبية التي فقدت الخلايا العصبية "المنبع" التي تنتج الإشارات لها لمعالجتها.

                                                              ليس من الواضح إلى أي مدى يمكن أن يطلق على هذا الموت العصبي المستمر اسم "مرضي" ، فهو مرضي بمعنى أنه يتسبب في حدوث خلل وظيفي أكبر على المدى الطويل ، ولكنه قد يكون غير مرضي بمعنى أنه وظيفة فسيولوجية مبرمجة التي لها فوائد مفهومة على المدى القصير. قد يُنظر إليه على أنه مرضي بنفس المعنى الذي يعتبر التأق مرضيًا. تعتبر "الأسلاك" العصبية للدماغ معقدة للغاية وغير مفهومة في الغالب. لحسن الحظ ، يحدث هذا ويتم تنظيمه تلقائيًا. من حين لآخر ، توجد اضطرابات مثل الصرع ، حيث يبدأ نشاط النوبات في منطقة واحدة وينتشر إلى مناطق أخرى مما يؤدي إلى تعطيل نشاط الدماغ الطبيعي. أثناء النوبة ، يتم تعطيل جزء النوبة من الدماغ ولا يمكن أداء الوظائف الجسدية اعتمادًا على هذا الجزء بشكل صحيح. إذا حدث ذلك في مناطق حركية أثناء "الركض من دب" ، فمن السهل أن نفهم كيف يمكن أن تمنع النوبة الهروب من الدب وتؤدي إلى الوفاة. في حالة تلف المسارات المثبطة في الدماغ ، بحيث يتم تقليل عتبة النوبة ، فإن استئصال المسارات التي قد تسبب النوبة لاحقًا سيكون مفيدًا على المدى القريب ، حتى لو كان هناك فقدان كبير في الوظيفة على المدى الطويل. يمكن أن يكون "اكتساب الوظيفة" لعتبة نوبة أقل تهديدًا للحياة (في بعض الظروف) إلى درجة أن الفائدة المباشرة لإلغاء هذه المسارات تستحق التخفيض طويل المدى في وظيفة الخلايا العصبية. من الواضح أن التوازن الدقيق بين الاجتثاث والحفظ خلال أي فترة زمنية هو مثال معقد للغاية لإعادة تشكيل الخلايا العصبية. من المفترض أن التوازن يعتمد جزئيًا على تصور الكائنات الحية للحاجة الفورية إلى تجنب النوبات على المدى القريب مقابل الحفاظ على الوظيفة الإدراكية على المدى الطويل.

                                                              بمجرد حدوث استنفاد الميتوكوندريا ، تكون الخلايا العصبية المصابة أكثر عرضة للإصابة السامة للإثارة. لقد قللوا من موارد التمثيل الغذائي للاستفادة منها ، وستكون تلك الخلايا العصبية الأكثر حساسية هي التي سيتم "تقليمها" أولاً في حالة الإصابة السامة للإثارة.

                                                              التهاب الأعصاب

                                                              تتميز العديد من حالات التوحد بالتهاب الأعصاب. تمت مناقشة هذا في المدونة حول كيف يمكن للحمى الحادة أن تحل مؤقتًا أعراض التوحد. يمكن حل أعراض التوحد بشكل حاد أثناء الإصابة بالحمى ، مما يدل بشكل قاطع على أن هذه الأعراض ليست ناجمة عن تلف أو تغييرات دائمة أخرى في تشريح الأعصاب ، ولكنها ناتجة عن التنظيم الحاد لوظيفة الدماغ. نحن نعلم أن الأشخاص المصابين بالتوحد لديهم تغيرات في تشريحهم العصبي. التغييرات التي لوحظت ، مورفولوجيا العمود المصغر ، زيادة عدم التناسق تحدث أثناء نمو الدماغ المبكر في الرحم. ليس هناك وقت خلال الحمى لإعادة تشكيل ذلك التشريح. إذا تم إعادة تشكيل التشريح العصبي أثناء الحمى ، فلن يتغير مرة أخرى عندما تزول الحمى. أستنتج أن أي تغييرات لوحظت أثناء الحمى يجب أن تكون ناتجة عن تغيير التنظيم ، وليس تغيير في علم التشريح.

                                                              تنظيم الأنسجة النشطة

                                                              الدماغ هو نسيج "نشط" من حيث أنه يمكن أن يحافظ على التنشيط الذاتي الدائم. جميع أنظمة التنشيط الذاتي لديها القدرة على ردود الفعل الإيجابية والانهيار من حالة التوازن الديناميكي المستقر الفوقي إلى حالة متطرفة أو أخرى. النوبة هي حالة متطرفة واحدة حيث يتم تنشيط جميع الأعصاب ، وحالة التنشيط الصفرية هي الحالة المتطرفة الأخرى. لا تعتبر أي من هاتين الحالتين من حالات الدماغ وظيفية ، وتتطلب الوظيفة العصبية المناسبة تحكمًا دقيقًا للغاية في التوازن بين التنشيط والتعطيل. عندما يضطرب هذا التوازن بسبب فقدان الأعصاب التي تنتج إما التنشيط أو التعطيل ، يجب استعادة التوازن في أسرع وقت ممكن. من المحتمل أن يكون قد تم اختيار استعادة التوازن والوظيفة الفورية لأن الدماغ نظام بالغ الأهمية لا يمكن أن يكون "غير متصل" لفترات قصيرة من الوقت. إذا تسبب فقدان الخلايا العصبية المثبطة أو الاستثارية في عدم توازن يمكن استعادة التوازن بأسرع ما يمكن عن طريق "تقليم" أي نوع من الخلايا العصبية يكون زائدًا. ربما تكون سرعة استعادة التوازن أكثر أهمية من الاستعادة النهائية للوظيفة القصوى.

                                                              بعد السكتة الدماغية ، يستمر موت الخلايا العصبية لفترة طويلة من الزمن ، حتى بعد استعادة ديناميكيات الأوعية الدموية في الدماغ. يرجع الكثير من موت الخلايا العصبية إلى إصابة السمية المثيرة. يجعل استنفاد الميتوكوندريا الخلايا العصبية حساسة بشكل خاص لموت الخلايا الناجم عن السمية المثيرة وهناك اعتقاد كبير بأن موت الخلايا يرجع إلى استنفاد ATP وليس بسبب الإجهاد التأكسدي. يحدث الاعتلال العصبي الناجم عن استنفاد الميتوكوندريا الحاد بسرعة. وهذا ما يسبب الاعتلال العصبي الناتج عن السكتة الدماغية ، حيث يتسبب نقص التروية الحاد في موت الخلايا العصبية بسبب نضوب الـ ATP ، وبسبب نضوب الميتوكوندريا.

                                                              لا يمتلك الدماغ القدرة على التمثيل الغذائي لجميع الأعصاب لإطلاق النار في وقت واحد وبشكل مستمر. سيؤدي ذلك بسرعة إلى استنفاد إمدادات الجلوكوز والأكسجين ، ومن المحتمل أن يتجاوز قدرة تبديد الحرارة. يعد منع الحمل الزائد الأيضي وظيفة تحكم ضرورية للغاية.

                                                              يتطابق الدماغ مع متطلبات التمثيل الغذائي الخاصة به مع الموارد الأيضية التي يوفرها مجرى الدم بشكل جيد. لا يمكن أن يحدث هذا التنظيم إلا من خلال التغذية الراجعة والتحكم النشط. يتضمن ذلك بالضرورة التنظيم في كلا الاتجاهين ، تكوين الأوعية الدموية عندما يكون هناك نقص في إمدادات الدم واستئصال الأوعية الدموية عندما يكون هناك الكثير.

                                                              الشيء نفسه ينطبق على تنظيم الوظائف المعرفية. عندما تكون هناك حاجة إلى مزيد من الإدراك في منطقة معينة ، فإن الدماغ يزيد من الاتصالات العصبية في تلك المنطقة ، ويجند المزيد من الاتصالات في تلك المنطقة ، وبالتالي يخصص حجمًا أكبر من الموارد العصبية لأي وظيفة حسابية مطلوبة.

                                                              حجم الدماغ الكلي ثابت بحجم الجمجمة. إذا كان حجم الدماغ المحلي سيزداد في منطقة ما ، فيجب إنقاصه في منطقة أخرى. هذه مقايضة ضرورية. كيف يحدث هذا على وجه التحديد غير معروف ، وما يحدث فعليًا أمر مؤكد. من المعروف أن حجم الدماغ يتناقص أثناء الشيخوخة الطبيعية ، وأن هذا الانخفاض يتسارع في العديد من أنواع ضمور الخلايا العصبية.

                                                              كل الأفراد "يتراجعون" إلى حد ما. الرضع والأطفال لديهم القدرة على تعلم أي لغة بشرية. إذا نشأت مجموعة من الأطفال بدون لغة بشرية "جيدة التكوين" (كما هو الحال في المجتمعات المكونة من مزيج من المهاجرين الذين يتحدثون فقط إصدارات مبسطة من لغات متعددة) ، فسيقوم الأطفال بتوليف لغة جديدة ، الكريولية ، مع تشكيلها الجيد النحو والقواعد. لا يستطيع الكبار القيام بذلك. يمكن للبالغين تعلم لغات جديدة ، ولكن هذا صعب ويمكنهم فقط (بالنسبة للجزء الأكبر) تعلم اللغات التي تم تشكيلها جيدًا بالفعل أو اللغات المبسطة. لا يمكن للبالغين تركيب لغة كريولية جديدة. لقد فقد البالغون هذه القدرة ، وفي الواقع "تراجعوا". وافتراضي هو أن هذا "الانحدار" الذي يحدث أثناء النمو العصبي الطبيعي هو لتحرير حجم الدماغ لأغراض أخرى أكثر أهمية ، مثل أن تكون أحد الوالدين.

                                                              آثار

                                                              هناك العديد من الآثار المترتبة على هذا التحليل لخلل وظائف الميتوكوندريا أثناء تنشيط الجهاز المناعي. أي تفعيل سيفي بالغرض ، لقاح ، نزلة برد ، عدوى ، لقاح مرض يمكن الوقاية منه. لا يمكن إنتاج لقاحات لا تنتج استجابة مناعية. الاستجابة المناعية هي سبب اللقاح في المقام الأول. إن الاستجابة المناعية نفسها هي التي تسبب توقف الميتوكوندريا.

                                                              عامل مهم هو حجم الاستجابة المناعية وهذا يعتمد على حالة أكاسيد النيتروجين / أكاسيد النيتروجين للفرد قبل تحفيز الجهاز المناعي.

                                                              إن ارتفاع حالة أكاسيد النيتروجين / أكاسيد النيتروجين قبل تحفيز الجهاز المناعي له العديد من التأثيرات الوقائية. ربما الأهم هو زيادة عدد الميتوكوندريا قبل حدوث أي تحفيز مناعي. لا هو ما يؤدي إلى التكوُّن الحيوي للميتوكوندريا ، مع زيادة مستوى أكسيد النيتروجين القاعدي سيكون لديك مستوى أكبر من الميتوكوندريا القاعدية. هذا يترك المزيد من الميتوكوندريا لتقاسم حمل إنتاج ATP ، وزيادة ATP يتطلب إنتاجًا أقل من الأكسيد الفائق ، وهناك المزيد من الميتوكوندريا المتاحة في حالة تعطيل بعضها بواسطة هذه الآلية.

                                                              سيؤدي ارتفاع مستوى أكاسيد النيتروجين / أكاسيد النيتروجين أيضًا إلى تقليل تنشيط الجهاز المناعي عن طريق تقليل تنشيط NFkB. حتى الآن لا توجد طرق معتمدة بشكل عام لرفع مستويات أكاسيد النيتروجين / أكاسيد النيتروجين. ماذا عن الطرق غير المعتمدة؟ سوف ينجح التأمل ، لكن الأطفال لا يعرفون كيفية التأمل. تستهلك النترات ، كما هو الحال في الخس (الخس

                                                              2000 جزء في المليون نترات) تزيد من نترات البلازما ، وتتركز النترات

                                                              يتم تقليل 10x في اللعاب والنترات إلى نتريت على اللسان عند البالغين. لقد قيل لي أن الأطفال لا يطورون البكتيريا المميزة على اللسان التي تفعل ذلك حتى يتم تطويرهم

                                                              1 سنة. لم أر أي بيانات منشورة حول هذا.

                                                              الطريقة التي أعمل عليها هي غشاء حيوي موضعي للبكتيريا المؤكسدة للأمونيا. أعتقد أن هذه هي الطريقة التي عاش بها الناس في "البرية" ، قبل العصر الحديث من الاستحمام المتكرر. قبل السباكة الداخلية الحديثة ، لم يكن بإمكان البشر الاستحمام كل يوم. ربما لم يستحم الناس في إفريقيا طوال حياتهم. كان من الخطير للغاية الذهاب إلى المسطحات المائية الطبيعية التي تنتشر فيها الطفيليات والحيوانات المفترسة.


                                                              شاهد الفيديو: Sunce i svetlosna godina (كانون الثاني 2023).