Metabolism میتابولیزم

1. Metabolismمیتابولیزم 02/02/2012

2. Metabolismمیتابولیزم Learning Objective: Nursing students will gain an understanding of the anatomy and physiology of the metabolism and its purpose within the body. هدف آموزش : شاگردان نرسنگ دانش اناتومی و فزیولوژی میتابولیزم و مقصد انرا در داخل عضویت حصول خواهند کرد. Estimated Time to Complete: 552 minutes. بصورت کل زمان تخمین شده : 552 دقیقه AFAMS

3. Teaching Pointsنکات تدریسی میتابولیزم – کتابولیزم و انابولیزم انتقال انرژی از عکس العمل های میتابولیک میتابولیزم کاربوهایدریت یا قند میتابولیزم شحم میتابولیزم پروتین مالیکول های کلیدی میتابولیزم تطابقات میتابولیک موازنه انرژی و حرارت مقرره اخذ غذا تشوشات میتابولیک • Metabolism – Catabolism and Anabolism. • Energy Transfer from metabolic reactions. • Carbohydrate Metabolism. • Lipid Metabolism. • Protein Metabolism. • Key Molecules of Metabolism. • Metabolic Adaptations. • Heat and energy balance. • Regulation of Food Intake. • Metabolic disorders.

4. 1. Metabolism1. میتابولیزم • وظایف غذا • منبع انرژی • ماده مغذی ضروری • ذخیره شده برای استفاده بعدی یا اینده • میتابولیزم عبارت است از تمام عکس العمل های کیمیاوی عضویت می باشد. • بعضی از عکس العمل ها انرژی را به شکل ATP ذخیره کرده که دیگر عکس العمل ها آنرا به مصرف میرساند. • تمام مالیکول ها بلاخره پارچه شده و دردوران افتیده یا از بدن اطراح میشود. • Functions of food • source of energy • essential nutrients • stored for future use • Metabolism is all the chemical reactions of the body • some reactions produce the energy stored in ATP that other reactions consume • all molecules will eventually be broken down and recycled or excreted from the body

5. Catabolism and Anabolismکتابولیزم و انابولیزم • عکس العمل های کتابولیزم مرکبات بزرگ عضوی را پارچه میسازد. • انرژی تولید میکند • گلایکولایزس ( پارچه شدن قند) ، کریبس سایکل و انتقال الکترون • عکس العمل های انابولیک مالیکول های مغلق را از مالیکول کوچک میسازد. • به انرژی نیاز دارد. • تبادله انرژی نیاز به استفاده از مالیکول ATP (ادینوزین ترای فاسفیت ) دارد. • Catabolic reactions breakdown complex organic compounds • providing energy (exergonic) • glycolysis, Krebs cycle and electron transport • Anabolic reactions synthesize complex molecules from small molecules • requiring energy (endergonic) • Exchange of energy requires use of ATP (adenosine triphosphate) molecule.

6. Each cell has about 1 billion ATP molecules that last for less than one minute Over half of the energy released from ATP is converted to heat ATP Molecule & Energy وانرژی ATP مالیکول • هر حجره تقریباً 1 ملیون مالیکول ATP که برای کمتر از یک دقیقه دوام میکند ، دارا می باشد. • بیشتر از نیم انرژی آزاد شده از مالیکول ATP به حرارت تبدیل میشود. مالیکول های ساده و مونومیرها مانند گلوکوز ، امینواسید ها ، گلایسیرول و اسید ها شحمی حرارت آزاد شده عکس المل های انابولیک انرژی را از ATP به مالیکول ها مغلق انتقال میدهد عکس العمل های کتابولیک انرژی را از مالیکول ها مغلق به ATP انتقال میدهد. گرمای آزاد شده مالیکول های مغلق و پولی میرها مانند گلایکوجن ، پروتین ها و ترای گلایسیرید ها

7. 2. Energy Transfer2 . انتقال انرژی • انرژی در رابطه های بین اتوم ها دریافت میشود. • اوکسیدیشن عبارت از یک کاهش در محتویات انرژی یک مالیکول می باشد. • ارجاع یا ریدکشن عبارت از یک افزایش درمحتویات انرژی یک مالیکول می باشد. • عکس العمل ها اوکسیدیشن – ریدکشن همیشه در داخل عضویت بصورت جوره ای میباشد. • زمانیکه یک ماده اوکسیدایز میشود ، ماده دیگر تقریباٌ بصورت رید کشن یا ارجاع میشود. • Energy is found in the bondsbetween atoms • Oxidation is a decrease in the energy content of a molecule • Reduction is the increase in the energy content of a molecule • Oxidation-reduction reactions are always coupled within the body • whenever a substance is oxidized, another is almost simultaneously reduced.

8. Oxidation and Reduction • اوکسیدیشن بیولوژیکی دربرگیرنده ضیاع اتوم هایدروجن ( الکترون ها ) میباشد • عکس العمل های دیهایدروجنیشن نیازبه کوانزایم جهت انتقال اتوم های هایدروجن به مرکب دیگر دارد. • کوانزایم های معمول حجرات زنده که ایون هایدورجن را انتقال میدهد • NAD ( نیکوتین اماید ادینین دای نکلوتاید) • NADP (نیکوتین اماید ادینین دای نکلوتاید فاسفیت) • FAD( فلاوین ادینین دای نکلوتاید) • ریدکشن یا ارجاع بیولوژیکی عبارت از علاوه کردن الکترون ها (اتوم هایدروجن) به یک مالیکول می باشد. • افزایش انرژی باالقوه مالیکول • Biological oxidation involves the loss of (electrons) hydrogen atoms • dehydrogenation reactions require coenzymes to transfer hydrogen atoms to another compound • common coenzymes of living cells that carry H+ • NAD (nicotinamide adenine dinucleotide ) • NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate ) • FAD (flavin adenine dinucleotide ) • Biological reduction is the addition of electrons (hydrogen atoms) to a molecule • increase in potential energy of the molecule

9. Mechanisms of ATP Generationمیکانیزم تولید ATP ADP + P0 = ATP • Phosphorylation is • bond attaching 3rd phosphate group contains stored energy • Mechanisms of phosphorylation • within animals • substrate-level phosphorylation in cytosol • oxidative phosphorylation in mitochondria • in chlorophyll-containing plants or bacteria • photophosphorylation. • فاسفوریلیشن عبارت است از • رابطه ای که دربرگیرنده سه گروپ فاسفیت باشد، حاوی انرژی ذخیره شده می باشد. • میکانیزم فاسفوریلیشن • در عضویت حیوانات • لایه – سویه فاسفوریلیشن در سیستوزول • اوکسیداتیف فاسفوریلیشن در مایتوکاندریا • درکلوروفیل 11 – بشمول نباتات یا باکتریا • فوتوفاسفوریلیشن

10. Phosphorylation in Animal Cellsفاسفوریلیشن در حجرات حیوانی درسایتوپلازم 1 درمیتوکاندریای 2،3و4 • In cytoplasm (1) • In mitochondria (2, 3 & 4) کلوکوز گلایکولایزس 2 پاییوریک اسید تشکل اسیتایل کوانزایم A کاربن دای اوکساید زنجیر انتقال الکترون 2استایل کوانزایم A کاربن دای اوکساید الکترون ها کریب سایکل اوکسیجن آب

11. 3. Carbohydrate Metabolism--In Review3 . میتابولیزم کاربوهایدریت -- مرور • درطرق هضمی • پولی سکراید ها به قند های ساده یا بوره پارچه میشود • جذب قندها ساده ( گلوکوز، فرکتوز وگلکتوز ) • در کبد • فرکتوز و گلکتوز به گلوکوز تبدیل میشود • ذخیره گلایکوجن ( هم چنان درعضلات ) • درحجرات بدن – وظایف گلوکوز • اوکسیدیشن شده تا انرژی تولید شود • تبدیل شدن به یک چیز دیگر • ذخیره انرژی به قسم ترای گلایسیرید در شحم • In GI tract • polysaccharides broken down into simple sugars • absorption of simple sugars (glucose, fructose & galactose) • In liver • fructose & galactose transformed into glucose • storage of glycogen (also in muscle) • In body cells --functions of glucose • oxidized to produce energy • conversion into something else • storage energy as triglyceride in fat

12. Fate of Glucoseتغیرات نهائی گلوکوز • تولید ATPدرجریان تنفس حجره • ترجیحا گلوکوز را به مصرف میرساند. • تبدیل شدن به یکی از چندین امینواسید درحجرات مختلف در سراسر بدن • گلایکوجنیزس (تولید گلایکوجن و نشایسته) • صد ها مالیکول گلوکوز یکجا شده تا گلایکوجن را ساخته و در کبد و عضلات اسکلیتی ذخیره شود. • لیپوجنیزس( تولید ترای گلایسیرید) • به گلایسیرول و اسید های شحمی در کبد تبدیل شده و به حجرات شحمی ارسال میشود. • ATP production during cell respiration • uses glucose preferentially • Converted to one of several amino acids in many different cells throughout the body • Glycogenesis • hundreds of glucose molecules combined to form glycogen for storage in liver & skeletal muscles • Lipogenesis (triglyceride synthesis) • converted to glycerol & fatty acids within liver & sent to fat cells

13. Glucose Movement into Cellsحرکت گلوکوز به داخل حجرات • درطرق هضمی و تیوبول های کلیه ، سیمپورتر گلوکوز / سودیم • اکثریت حجرات دیگر، انتقال دهنده گلوکوز ، دیفیوژن را تسهیل کرده تا گلوکوز را به داخل حجرات انتقال دهد. • انسولین تعداد انتقال دهنده گان گلوکوز را در غشای اکثریت حجرات افزایش میدهد. • در کبد و دماغ ، همیشه انتقال دهنده گان بیشترگلوکوز موجود است • گلوکوز 6 فاسفیت بصورت فوری در داخل حجرات ساخته شده و گلوکوز درحجره غایب میشود. • تراکم مواد برای دخول بیشتر گلوکوز مناسب است. • In GI tract and kidney tubules, Na+/glucose symporters • Most other cells, GluT facilitated diffusion transporters move glucose into cells • insulin increases number of GluT transporters in the membrane of most cells • in liver & brain, always lots of GluT transporters • Glucose 6-phosphate forms immediately inside cell (requires ATP) thus, glucose hidden in cell • Concentration gradient favorable for more glucose to enter گلوکوز(1 مالیکول) گلوکوز 6فاسفیت

14. Glucose Catabolismکتابولیزم گلوکوز • تنفس حجروی • 4 مرحله ذیدخل می باشد • گلوکوز جمع اوکسیجن سبب تولید آب ، انرژی و کاربن دای اوکساید • تنفس غیرهوازی • بنام گلایکولایزس یاد میشود (1) • تولید اسیتایل کوانزایم (2) یک مرحله انتقالی به کریب سایکل می باشد. • تنفس هوازی • سایکل کریبس Krebs (3) و زنجیر انتقال الکترون (4) کلوکوز گلایکولایزس • Cellular respiration • 4 steps are involved • glucose + O2 producesH2O + energy + CO2 • Anaerobic respiration • called glycolysis (1) • formation of acetyl CoA (2)is transitional step to Krebs cycle • Aerobic respiration • Krebs cycle (3) and electron transport chain (4) 2 پاییوریک اسید تشکل اسیتایل کوانزایم A کاربن دای اوکساید زنجیر انتقال الکترون الکترون ها 2 استایل کوانزایم A کاربن دای اوکساید کریب سایکل اوکسیجن آب

15. Glycolysis of Glucose & Fate of Pyruvic Acidگلایکولایزس گلوکوز و تغیرات نهائی یایروویک اسید • پارچه شدن مالیکول گلوکوز شش کاربنه به مالیکول های سه کاربنه پاییوریک اسید. • پروسه 10 مرحله ای در سایتوزول حجره اتفاق می افتد. • تولید 4 مالیکول ATP بعد از اخذ 2 ATP • 2 NAD جمع مالیکول ها به قسم اخذه یا قبول کننده های هایدروجن بکارمیبرد. • Breakdown of six-carbon glucose molecule into 2 three-carbon molecules of pyruvic acid • 10 step process occurring in cell cytosol • produces 4 molecules of ATP after input of 2 ATP • utilizes 2 NAD+ molecules as hydrogen acceptors گلوکوز دی هایدروکسی اسیتون فاسفیت گلایسرالدیهاید 3 فاسفیت پایروویک اسید

16. Glycolysis of Glucose & Fate of Pyruvic Acid گلایکولایزس گلوکوز و تغیرات نهائی یایروویک اسید • درصورت فقدان اوکسیجن در یک حجره • پایروویک اسید به لکتیک اسید تبدیل میشود بنابران NAD+ هنوز برای گلایکولایزس بیشتر موجود خواهد بود. • سریعاٌ ازحجره به بخارج یا خون انتشار می نماید. • حجرات کبد انرا از خون برطرف کرده و دوباره انرا به پایروویک اسید تبدیل میکند. • If O2 shortage in a cell • pyruvic acid is reduced to lactic acid so that NAD+ will be still available for further glycolysis • rapidly diffuses out of cell to blood • liver cells remove it from blood & convert it back to pyruvic acid گلوکوز گلایسرالدیهاید 3 فاسفیت دی هایدروکسی اسیتون فاسفیت پایروویک اسید

17. 10 Steps of Glycolysis10 مرحله گلایکولایزس گلایسرالدیهاید 3 فاسفیت دی هایدروجیناز 3،1- بای فاسفوگلایسریک اسید (2 مالیکول ) هیکزوکیناز گلوکوز (1 مالیکول ) فاسفوگلایسریت کیناز 3- فاسفوگلایسریک اسید (2مالیکول ) گلوکوز 6 فاسفیت فاسفوگلوکوز ایزومیراز فاسفوگلایسیروموتاز 2- فاسفوگلایسریک اسید (2 مالیکول ) فرکتوز 6 فاسفیت فاسفوفرکتوز کیناز اینولاز فاسفوینول پایروویک اسید فرکتوز 1 ، 6 بای فاسفیت الدولاز پایرویت کیناز پایروویک اسید (2 مالیکول) گلایسیر الهاید 3 فاسفیت ترایزو فاسفیت ایزومیزاز

18. Formation of Acetyl Coenzyme Aتشکل اسیتایل کوانزایم A • پایروویک اسید به کمک پروتین ترانسپورتر به مایتوکاندریا داخل میشود. • دیکاربوکسیلیشن • انزایم پاروویت دیهایدروجناز پایروویک اسید سه کاربنه را به به پارچه 2 کاربنه تبدیل می نماید ( کوانزایم 2 تولید میشود) • پایروویک اسید اوکسیدایز شده بنابران NAD+ به NADH تبدیل میشود. در سایتوسول گلوکوز طرق هوازی گلولایزس پایلوریک اسید مایتوکاندریا • Pyruvic acid enters the mitochondria with help of transporter protein • Decarboxylation • pyruvatedehydrogenase converts 3 carbon pyruvic acid to 2 carbon fragment (CO2 produced) • pyruvic acid was oxidized so that NAD+ becomes NADH طرق غیر هوازی لکتیک اسید پایروویک اسید زمینه مایتوکاندریا پایروویت دی هایدروجیناز اسیتایل گروپ اسیلایل گروپ کوانزایم ای اسیلایل کوانزایم ای(داخل سایکل کریب اسیتایل کوانزایم ای

19. Formation of Acetyl Coenzyme Aتشکل اسیتایل کوانزایم A • پارچه 2 کاربنه ( اسیتایل گروپ ) به کوانزایم Aوصل شده و اسیتایل کوانزایمA را ساخته که در کریب سایکل داخل میشود. • کوانزایم A از پنتوتونیک اسید مشتق میشود ( ویتامین بی ) درسایتوزول گلوکوز مایتوکاندریا پایروویک اسید گلایکولایزس روش هوازی • 2 carbon fragment (acetyl group) is attached to Coenzyme A to form Acetyl coenzyme A which enter Krebs cycle • coenzyme A is derived from pantothenic acid (B vitamin). روش غیرهوازی پایروویک اسید 2 لکتیک اسید مایتوکاندریا متریکس پایروویت دی هایدروجیناز کاربن دای اوکساید اسیلایل گروپ کوانزایم ای اسیلایل کوانزایم ای(داخل سایکل کریب

20. Krebs Cycle (Citric Acid Cycle)کریبس سایکل ( ستریک اسید سایکل) • سلسله عملیه های اوکسیدیشن – ریدکشن و دی کاربوکسیلیشن درمتریکس مایتوکاندریا رخ میدهد. • این عملیه به قسمی که شروع میشود ،ختم نیز میشود. (4c ) • اسیتایل کوانزایم A ( 2c) دربالا مداخله کرده و همراه با مرکب 4c وصل میشود. • عملیه 2 کاربوکسیلیشن 2 کاربن زمانیکه کاربن دای اوکساید تشکیل میشود ، دوباره اخذ می نماید. • Series of oxidation-reduction & decarboxylation reactions occurring in matrix of mitochondria • It finishes the same as it starts (4C) • acetyl CoA (2C) enters at top & combines with a 4C compound • 2 decarboxylation reactions peel 2 carbons off again when CO2 is formed

21. کاربن دای اوکساید پایلوریک اسید استایل کوانزایم A زنجیر انتقال الکترون اوگزالیک اسید کوانزایم A آب سیریک اسید زنجیر انتقال الکترون ملیک اسید آب فوماریک اسید ایزوسیتریک اسید کریب سایکل کاربن دای اوکساید کوانزایم A کاربن دای اوکساید کوانزایم A سکسینیک اسید الفا کیتوگلوتریک اسید سکسینایل اسیتایل کوانزایم A زنجیر انتقال الکترون

22. Krebs Cycle کریب سایکل • انرژی ذخیره شده در رابطه ها جهت تولید چندین کوانزایم ارجاع شده (NADH & FADH2 ) که انرژی را ذخیره می نماید، مرحله به مرحله آزاد میشود. • بصورت خلاصه : هر مالیکول اسیتایل کوانزایم A که در کریب سایکل داخل میشود، سبب تولید : • 2 مالیکول کاربن دای اوکساید • به یک دلیل اوکسیجن ضرورت است • 3 مالیکول NADH + H+ • یک مالیکول ATP • یک مالیکول FADH2 • بخاطرداشته باشید ، هر مالیکول گلوکوز 2 مالیکول اسیتایل کوانزایم Aرا تولید می نماید. • Energy stored in bonds is released step by step to form several reduced coenzymes (NADH & FADH2) that store the energy • In summary: each Acetyl CoAmolecule that enters the Krebscycle produces • 2 molecules of C02 • one reason O2 is needed • 3 molecules of NADH + H+ • one molecule of ATP • one molecule of FADH2 • Remember, each glucoseproduced 2 acetyl CoA molecules

23. پایرویک اسید کاربن دای اوکساید به زنجیر انتقال الکترون اسیتایل کوانزایم ای کوانزایم A به زنجیر انتقال الکترون کریپ سایکل کاربن دای اوکساید کاربن دای اوکساید ادینوزین ترای فاسفت به زنجیر انتقال الکترون

24. Series of integral membrane proteins in the inner mitochondrial membrane capable of oxidation/reduction Each electron carrier is reduced as it picks up electrons and is oxidized as it gives up electrons Small amounts of energy released in small steps Energy used to form ATP by chemiosmosis The Electron Transport Chainزنجیر انتقال الکترون • مجموعه کامل پروتین های غشائی در غشای داخلی مایتوکاندریا قادر به اوکسیدیشن/ ریدکشن می باشد. • هر حامل الکترون زمانیکه الکترون ها را اخذ کرده ، ارجاع شده و زمانیکه الکترون ازدست میدهد، اوکسیدایز میشود. • درمراحل کوچک مقدارکم انرژی آزاد میشود. • انرژی جهت تشکیل ATP بواسطه شیمی آزموسس به مصرف میرسد. غشای خارجی مایتوکاندریا ئی غشای داخلی مایتوکاندریا ئی متریکس کریستا رایبوزوم دی ان ای مایتوکاندریا انزایم ها

25. Chemiosmosisشیمی آزموسس • مقدارکمی انرژی زمانیکه مواد درامتداد غشای داخلی سیرمینماید، آزاد میشود. • انرژی جهت پمپ ایون های هایدورجن از متریکس به مسافه بین غشای داخلی وخارجی به مصرف میرسد. • تراکم بلند ایون های هایدروجن درخارج غشای داخلی حفظ میشود. • تولید ATP زمانی اتفاق می افتد که ایون های هایدروجن درمسیر یک چینل خاص غشای داخلی انتشار می نماید. غشای داخلی و غشای داخلی • Small amounts of energy released as substances are passed along inner membrane • Energy used to pump H+ ions from matrix into space between inner & outer membrane • High concentration of H+ is maintained outside of inner membrane • ATP synthesis occurs as H+ diffuses through a special H+ channel in inner membrane زمینه غلظت بلند هایدروجن بین غشای داخلی و خارجی مایتوکاندریا چینل هایدورجن زنجیر انتقال الکترون(به شمول پمپ پروتون) انرژی از ترکیب ای تی پی غشای داخلی مایتوکاندری غلظت پائین هایدروجن در زمینه مایتوکاندرین

26. Electron Carriers حامل های الکترون • فلاوین مونونکلوتاید (FMN ) ازرایبوفلاوین مشتق میشود. (ویتامین بی 2) • سایتوکروم ها عبارت از پروتین های گروپ هیمی دار بوده که یا از (Fe+2) ارجاع شده ویا از (F+3) اوکسیدایز میشوند. • مراکز آهن سلفر حاوی 2 یا 4 اتوم آهن بوده و در بین پروتین به سلفر وصل می باشند. • اتوم های مس (Cu ) به پروتین وصل میباشند. • کوانزایم Q یک حامل سیارغیرپروتینی در لیپید دوطبقه ای غشای داخلی میباشد. • Flavin mononucleotide (FMN) is derived from riboflavin (vitamin B2) • Cytochromes are proteins with heme group (iron) existing either in reduced form (Fe+2) or oxidized form (Fe+3) • Iron-sulfur centers contain 2 or 4 iron atoms bound to sulfur within a protein • Copper (Cu) atoms bound to protein • Coenzyme Q is nonprotein carrier mobile in the lipid bilayer of the inner membrane

27. Carriers of electron transport chain are clustered into 3 complexes that each act as proton pump (expel H+) Mobile shuttles pass electrons between complexes Last complex passes its electrons (2H+) to a half of O2 molecule to form a water molecule (H2O) Steps in Electron Transportمراحلانتقالالکترون • حاملهایزنجیرانتقالالکترونبهسهمرکبتجزیهشدهکههرکدامآنبحیثپروتونپمپعملمینماید.( آزادشدنایونهایدروجن( • حاملهاسیارالکترونهارابینمرکبهاانتقالمیدهد. • آخرینمرکبیامغلقالکترونهای (2H+) خویشرابهنیمازمالیکولاوکسیجنانتقالدادهتایکمالیکولآبتشکیلشود. فضای بین غشای داخلی وخارجی مایتوکاندریا چینل هایدروجن غشای داخلی مایتوکاندریا ترکیب ای تی پی مایتوکاندریا متریکس سایتوکروم بی – سی کامپلکس سایتوکروم اوکسیداز کامپلکس دیهایدروجیناز کامپلکس

28. Buildup of H+ outside the inner membrane creates + charge electrochemical gradient potential energy is called proton motive force ATP synthase enzyme within H+ channel uses proton motive force to synthesize ATP from ADP and P Proton Motive Force & Chemiosmosisقوهحرکیپروتون و شیموآزموسس • افزایشتدریجیایونهایدروجندرخارجغشایداخلیچارچمثبتراایجادمیشود. • انرژیباالقوهذراتبرقیکیمیاویبنامقوهحرکیپروتونیادمیشود. • انزایمسازندهATPدرداخلچینلایونهایدروجنقوهحرکیپروتونراجهتتشکیل ATP ازADPوفاسفورساستفادهمینماید. فضای بین غشای داخلی وخارجی مایتوکاندریا چینل هایدروجن غشای داخلی مایتوکاندریا ترکیب ای تی پی مایتوکاندریا متریکس سایتوکروم بی – سی کامپلکس سایتوکروم اوکسیداز کامپلکس دیهایدروجیناز کامپلکس

29. Summary of Cellular Respirationخلاصهتنفسحجروی • گلوکوزجمعاوکسیجنبهکاربندایاوکسایدجمعآب و انرژیپارچهشده و جهتتشکیل 36 الی 38 مالیکول ATPاستفادهمیشود. • 2 مالیکولATPدرجریانگلایکولایزستشکیلمیشود • 2 مالیکولATPبواسطهفاسفوریلیشندرجریانکریبسایکلتشکیلمیشود. • انتقالدهندههایالکتروندرزنجیرانتقال 32 الی 34 مالیکولATPراازیکمالیکولگلوکوزتولیدمینماید. گلوکوز در سیتوسول • Glucose + O2 is broken down into CO2 + H2O + energy used to form 36 to 38 ATPs • 2 ATP are formed during glycolysis • 2 ATP are formed by phosphorylation during Krebs cycle • electron transfers in transport chain generate 32 or 34 ATPs from one glucose molecule پایروویک اسید مایتوکاندریا کاربن دای اوکساید تشکل اسیتایل کوانزایم ای متریکس مایتوکاندریا اسیتایل کوانزایم ای سایکل کریبس اوکسیجن کاربن دای اوکساید هایدروجن

30. Summary of Cellular Respirationخلاصهتنفسحجروی گلوکوز • نکات قابلیاداشت • ATP بایدبخارجازمایتوکاندریابرایتبادلهبا ADPانتقالدادهشود. • یکمقدارقوهحرکیپروتونرااستفادهمینماید • اوکسیجننیازمیباشدیااکثریتاینمراحلنمیتوانداتفاقبیافتد. در سیتوسول • Points to remember • ATP must be transported out of mitochondria in exchange for ADP • uses up some of proton motive force • Oxygen is required or many of these steps can not occur گلایکولایزس پایروویک اسید مایتوکاندریا کاربن دای اوکساید تشکل اسیتایل کوانزایم ای متریکس مایتوکاندریا اسیتایل کوانزایم ای سایکل کریبس اوکسیجن کاربن دای اوکساید هایدروجن

31. Carbohydrate Loadingذخیرهقندیاکاربوهایدریت • واقعاتدوامدارسپورتیمیتواندگلایکوجنذخیرهشدهدرکبد و عضلاتاسکلیتیبهمصرفبرساند. • خوردنمقادیرزیادمرکباتکاربوهایدریت )مکرونییاآش و کچالو( برایسهروزقبلازدوشماراتونگلایکوجنموجودبرایتولید ATP افزایشمیدهد. • برایواقعاتورزشیبرایاضافترازیکساعتدواممیکند. • Long-term athletic events (marathons) can exhaust glycogen stored in liver and skeletal muscles • Eating large amounts of complex carbohydrates (pasta & potatoes) for 3 days before a marathon maximizes glycogen available for ATP production • Useful for athletic events lasting for more than an hour

32. Glycogenesis & Glycogenolysisگلایکوجنیزس و گلایکوجینولایزس گلایکوجنیزس گلایکوجنیولایزس • Glycogenesis • glucose storage as glycogen • 4 steps to glycogenformation in liver orskeletal muscle • stimulated by insulin بواسطه انسولین تنبه میشود • گلایکوجینیزس • گلوکوز به قسمی گلایکوجن ذخیره میشود • 4 مرحله تشکل گلایکوجن در کبد و عضلات اسکلیتی • بواسه انسولین تنبه میشود بواسطه گلاکوگان و اپینفرین تنبه میشود گلوکوز خون هیپاتوسیت گلوکوز هیکزوکیناز فاسفوتاز گلوکوز 6 فاسفیت گلوکوز 1 فاسفیت یوردین دای فاسفیت گلوکوز گلایکوجن فاسفوریلاز

33. Glycogenesis & Glycogenolysisگلایکوجنیزس و گلایکوجنیولایزس گلایکوجنیزس گلایکوجنیولایزس • گلایکوجینولایزس • آزاد شدن گلوکوز مراحل معکوس ساده احتوا نمیکند. • انزایم فاسفولاز مالیکول گلوکوز را بواسطه فاسفوریلیشن جهت تشکیل گلوکوز-1 فاسفیت جدا میسازد. • انزایم صرف درهیپاتوسایت ها قرار دارد ، بناً عضلات گلوکوز را آزاد نمی سازد. • انزایم بواسطه گلایکوگان ( پانقراص ) و اپینفرین ( ادرینال) فعال میشود. بواسطه انسولین تنبه میشود • Glycogenolysis • glucose release not a simplereversal of steps • enzyme phosphorylase splits off a glucose molecule by phosphorylation to form glucose 1-phosphate بواسطه گلاکوگان و اپینفرین تنبه میشود گلوکوز خون هیپاتوسیت گلوکوز هیکزوکیناز فاسفوتاز گلوکوز 6 فاسفیت گلوکوز 1 فاسفیت یوردین دای فاسفیت گلوکوز فاسفوریلاز گلایکوجن • enzyme only in hepatocytes so muscle can’t release glucose • enzyme activated by glucagon (pancreas) & epinephrine (adrenal)

34. Liver glycogen runs low if fasting, starving or not eating carbohydrates forcing formation from other substances lactic acid, glycerol & certain amino acids (60% of available) Stimulated by cortisol (adrenal) & glucagon (pancreas) cortisol stimulates breakdown of proteins freeing amino acids thyroid mobilizes triglycerides from adipose tissue Gluconeogenesisگلاکونیوجنیزس • درهنگام گرسنگی ذخایرگلایکوجن کبد روبه تقلیل نهاده و تولید گلوکوز را از دیگر مواد تنبه می نماید. • لکتیک اسید ، گلایسیرول و امینواسیدهای ضروری ( 60 فیصد موجود میباشد) • بواسطه کورتیزول (ادرینال) و گلوکوگان (پانقراص) تنبه میشود • کورتیزول پارچه شدن پروتین های عاری از امینواسید را تنبه مینماید • تایراید تشکل ترای گلاسیرید ها از انساج شحمی تنبه مینماید. گلوکوز گلوکوز 6 فاسفیت گلاسیرول لکتیک اسید گلایسیرو الدیهاید 3 فاسفیت ترای گلاسیرید پایروویک اسید اسیدهای شحمی امینواسید های ضروری اسیتایل کوانزایم ای کلید گلوکوجنسیز(تنبه توسط کوریتزول و گلایکوجن کریب سایکل

35. Transport of Lipids by Lipoproteinsانتقال لیپید ها بواسطه لیپوپروتین ها شحمیات غیر قطبی • اکثریت لیپید ها غیرقطبی بوده وباید همراه با پروتین ها جهت انتقال به خون وصل باشند. • لیپوپروتین ها کروی بوده و حاوی صدها مالیکول می باشد. • پروتین های قطبی قشرخارجی (اپوپروتین) و فاسفولیپید • کولسترول استر و ترایگلاسیرید های هسته داخلی • لیپوپروتین بواسطه کثافت و وظیفه کتگوری شده اند. • 4 صنف بزرگ لیپوپروتین ها • شیلومایکرون . لیپوپروتین های با کثافت بسیارکم ، کثافت کم و کثافت بلند. کولسترول ایستر • Most lipids are nonpolar and must be combined with protein to be tranported in blood • Lipoproteins are spheres containing hundreds of molecules • outer shell polar proteins(apoproteins) & phospholipids • inner core of triglyceride & cholesterol esters ترای گلیسراید شحمیات امفیپتیک فوسفولیپید کولسترول • Lipoprotein categorized byfunction & density • 4 major classes of lipoproteins • chylomicrons, very low-density, low-density & high-density lipoproteins

36. Classes of Lipoproteinsصنف های لیپوپروتین • شیلومایکرون ها (2 فیصد پروتین) • درحجرات اپیتیل امعا جهت انتقال شحم غذا موجود می باشد. • اپوپروتین سی 2 ، انزایمی که سبب آزادی اسیدهای شحمی از شیلوکرون برای جذب بواسطه حجرات شحمی و عضلات ، فعال میسازد. • چیزهای باقیمانده را کبد طی مراحل میکند. • VLDLs لیپوپروتین های با کثافت بسیارکم ( 10 فیصد پروتین) • ترایگلایسیرید های تشکیل شده درکبد را به حجرات شحمی انتقال میدهد. • Chylomicrons (2 % protein) • form in intestinal epithelial cells to transport dietary fat • apo C-2 activates enzyme that releases the fatty acids from the chylomicron for absorption by adipose & muscle cells • liver processes what is left • VLDLs (10% protein) • transport triglycerides formed in liver to fat cells

37. Classes of Lipoproteinsصنف های لیپوپروتین ها • LDLs یا لیپوپروتین باکثافت پائین ( 2 فیصد پروتین)--- کولسترول خراب • 75 فیصد خون کولسترول خون را به حجرات بدن انتقال میدهد. • اپوپروتین بی 100 عبارت از یک محل برای اخذه هایاندوسایتوزس LDL درداخل حجره خون میباشد. • درصورتیکه حجرات دارای اخذه های غیرموثر باشند، درخون باقی مانده و احتمالاٌ کولسترول درجدار شریان رسوب میکند. • HDLs ( 40 فیصد پروتین) --- کولسترول خوب • کولسترول را از حجرات به کبد محو ان انتقال میدهد. • LDLs (25% protein) --- “bad cholesterol” • carry 75% of blood cholesterol to body cells • apo B100 is docking protein for receptor-mediated endocytosis of the LDL into a body cell • if cells have insufficient receptors, remains in blood and more likely to deposit cholesterol in artery walls (plaque) • HDLs (40% protein) --- “good cholesterol” • carry cholesterol from cells to liver for elimination

38. Blood Cholesterolکولسترول خون • منابع کولسترول در بدن • غذا ( تخم ، لبنیات ، گوشت و گوشت های اعضا مثل جگر ، گرده ) • بواسطه کبد تولید میشود • تمام غذا های شحمی هنوز هم کولسترول خون را افزایش میدهد. • کبد جهت تولید کولسترول استفاده می نماید • بصورت نارمل جذب دوباره کولسترول حاوی صفرا تنبه کرده و از طریق مواد غایطه اطراح میشود. • خوانش مطلوب کولسترول برای کاهلان • کولسترول مجموعی کمتراز 200 ملی گرام /دی سی لیتر ترای گلایسیرید 10 - 190 ملی کرام / دی سی لیتر • LDL مجموعی کمتر از 130 ملی گرام / دی سی لیتر و HDL بیشتراز 40 ملی گرام /دی سی لیتر • نسبت کولسترول / HDL بیشتراز 4 خطر غیرخوشایند می باشد. • افزایش HDL و کاهش کولسترول میتواند بواسطه تمرینات ، رژیم غذائی و ادویه اتفاق بی افتد. • Sources of cholesterol in the body • food (eggs, dairy, organ meats, meat) • synthesized by the liver • All fatty foods still raise blood cholesterol • liver uses them to create cholesterol • stimulate reuptake of cholesterol containing bile normally lost in the feces • Desirable readings for adults • total cholesterol under 200 mg/dL; triglycerides 10-190 mg/dL • LDL under 130 mg/dL; HDL over 40 mg/dL • cholesterol/HDL ratio above 4 is undesirable risk • Raising HDL & lowering cholesterol can be accomplished by exercise, diet & drugs

39. 4. Fate of Lipidsسرنوشت یا مسیر لیپید ها • جهت تولید ATP اوکسیدایز میشود • درانساج شحمی و یا کبد ذخیره میشود • مالیکول های مهم تولید کرده ودرترکیب ساختمان رول دارد • فاسفولیپید ها غشای پلازما • لیپوپروتین های که کولسترول را انتقال میدهد • ترومبوپلاستین برای تحثرخون • شیت میالینی جهت تسریع هدایت عصبی • کولسترول جهت تولید نمک های صفراوی هورمون های ستروئیدی استفاده میشود. • Oxidized to produce ATP • Excess stored in adipose tissue or liver • Synthesize structural or important molecules • phospholipids of plasma membranes • lipoproteins that transport cholesterol • thromboplastin for blood clotting • myelin sheaths to speed up nerve conduction • cholesterol used to synthesize bile salts and steroid hormones.

40. Triglyceride Storageذخیره شدن ترای گلایسیرید • انساج شحمی ترای گلایسیرید ها را از شیلومایکرون ها و VLDL آزاد کرده و آنرا ذخیره مینماید . • 50 فیصد تحت جلد ، 12 فیصد کلیه ، 15 فیصد درثرب ، 15 فیصد درساحه تناسلی ، 8 فیصد بین عضلات • شحمیات در انساج شحمی همیشه در حال تغیر اند • آزاد شده ، انتقال کرده و در انساج دیگر شحمی رسوب میکند. • ذخیره ترای گلایسیرید ها نسبت به گلایکوجن بسیار آسان می باشد. • فشار آزموتیک بالای غشای حجره وارد نکنید. • از آب می ترسند. • Adipose tissue removes triglycerides from chylomicrons and VLDL and stores it • 50% subcutaneous, 12% near kidneys, 15% in omenta, 15% in genital area, 8% between muscles • Fats in adipose tissue are ever-changing • released, transported & deposited in other adipose • Triglycerides store more easily than glycogen • do not exert osmotic pressure on cell membranes • are hydrophobic

41. Triglycerides are split into fatty acids & glycerol by lipase glycerol if cell ATP levels are high, converted into glucose if cell ATP levels are low, converted into pyruvic acid which enters aerobic pathway to ATP production Lipid Catabolism: Lipolysis & Glycerolلیپید کتابولیزم : لیپولایزس و گلایسیرول • ترای گلایسیرید ها بواسطه انزایم لیپاز به اسیدهای شحمی و گلایسیرول تجزیه میشود. • گلایسیرول • درصورتیکه سویه ATP حجره بلند باشد ، به گلوکوز تبدیل میشود • درصورتیکه سویه ATP حجره پائین باشد ، به پایروویک اسید ، که از طریق غیرهوازی به تولید ATP مداخله مینماید ، تبدیل میشود. گلوکوز گلوکوز 6 فاسفیت گلاسیرول گلایسیرو الدیهاید 3 فاسفیت ترای گلاسیرید پایلوریک اسید اسیدهای شحمی امینواسید های ضروری بیتا اوکسیدیشن اجسام کیتون اسیتیواستیک اسید بیتا هایدروکسی بیوتاریک اسید اسیتون اسیتایل کوانزایم ای کیتوجنیزس در حجرات کبد کریب سایکل لیپوجنیزس

42. Beta oxidation in mitochondria removes 2 carbon units from fatty acid & forms acetyl coenzyme A Liver cells form acetoacetic acid from 2 carbon units & ketone bodies from acetoacetic acid (ketogenesis) heart muscle & kidney cortex prefer to use acetoacetic acid for ATP production Lipolysis & Fatty acidsلیپولایزس و اسید های شحمی • اوکسیدیشن بیتا درمایتوکاندریا 2 یونت کاربن را از اسید شحمی آزاد کرده و اسیتایل کوانزایم A تشکیل می نماید • حجرات کبد اسیتواسیتیک اسید را از 2 یونت کاربن و اجسام کیتون را از اسیتواسیتیک اسید تشکیل می نماید. ( کیتوجینیزس ) • عضله قلب و قشر کلیه ترجیع میدهد که اسیتواسیتیک اسید را برای تولید ATP استفاده مینماید. Liver cells گلوکوز گلوکوز 6 فاسفیت گلاسیرول گلایسیرو الدیهاید 3 فاسفیت ترای گلاسیرید امینواسید های ضروری اسیدهای شحمی پایروویک اسید بیتا اوکسیدیشن حجرات کبد اسیتایل کوانزایم ای کیتوجنیزس در حجرات کبد اجسام کیتون اسیتیواستیک اسید بیتا هایدروکسی بیوتاریک اسید اسیتون کلید لیپلایزس کریب سایکل لیپوجنیزس

43. Lipid Anabolism: Lipogenesisلیپید انابولیزم : لیپوجنیزس • تولید لیپید ها بواسطه کبد = لیپوجنیزس • از امینواسید ها • به اسیتایل کوانزایم A و بعداً به ترای گلایسیرید ها تبدیل میشود. • از گلوکوز • از گلایسیرل دیهایدرو 3 فاسفیت به ترای گلایسیرید • بواسطه انسولین زمانیکه کالوری زیاد گرفته شود ، تنبه میشود. • Synthesis of lipids by liver cells = lipogenesis • from amino acids • converted to acetyl CoA & then to triglycerides • from glucose • from glyceraldehyde 3-phosphate to triglycerides • Stimulated by insulin when eat excess calories گلوکوز گلوکوز 6 فاسفیت ترای گلاسیرید گلاسیرول گلایسیرو الدیهاید 3 فاسفیت لکتیک اسید پایروویک اسید اسیدهای شحمی امینواسید های ضروری اسیتایل کوانزایم ای اجسام کیتون اسیتیواستیک اسید بیتا هایدروکسی بیوتاریک اسید اسیتون کلید لیپلایزس کریب سایکل لیپوجنیزس

44. Ketosisکیتوزس • سویه کیتون های خون معمولاً کم می باشد. • اکثریت انساج، کیتون را برای تولیدATP مورد استفاده قرار میدهند. • روزه گرفتن ، قحطی یا غذائی غنی از شحم همراه با مقدار کم کاربوهایدریت منجربه بتا اوکسیدیشن و تولید کیتون میشود. • اسیدوزس ( کیتواسیدوزس ) بصورت غیرنارمل سویه pH خون را کاهش میدهد. • بوی شیرین اجسام کیتون در تنفس • درمریضان دیابت زمانیکه برای تولیدATP از ترای گلایسیرید ها به عوض گلوکوز استفاده شده و انسولین لیپولایزس را نهی می کند، اتفاق می افتد. • Blood ketone levels are usually very low • many tissues use ketone for ATP production • Fasting, starving or high fat meal with few carbohydrates results in excessive beta oxidation & ketone production • acidosis (ketoacidosis) is abnormally low blood pH • sweet smell of ketone body acetone on breath • occurs in diabetic since triglycerides are used for ATP production instead of glucose & insulin inhibits lipolysis

45. 5. Fate of Proteins5 . سرنوشت پروتین ها • پروتین ها به امینواسید ها پارچه میشوند. • به کبد انتقال می یابد. • کاربرد • جهت تولید ATP اوکسیدایز میشود. • جهت تولید پروتین ها دیگر مورد استفاده قرار میگیرند. • انزایم ها ، هیموگلوبین، انتی بادی ها ، هورمون ها ، فبرونوجن ، اکتن ، مایوسین ، کولاجن ، الاستین و کراتین • بصورت وسیع به گلوکوز و ترای گلایسیرید تبدیل میشود. • درصورت امکان ذخیره نمیشود. • جذب به داخل حجرات بدن بواسطه فکتور های نشوونما انسولین مانند و انسولین تنبه میشود. • Proteins are broken down into amino acids • transported to the liver • Usage • oxidized to produce ATP • used to synthesize new proteins • enzymes, hemoglobin, antibodies, hormones, fibrinogen, actin, myosin, collagen, elastin & keratin • excess converted into glucose or triglycerides • no storage is possible • Absorption into body cells is stimulated by insulinlike growth factors (IGFs) & insulin

46. Protein Catabolismکتابولیزم پروتین • پارچه شدن پروتین به امینواسیدها • حجرات کبد امینواسید ها را به موادی که داخل کریب سایکل شده بتواند تبدیل مینماید. • عملیه دی امینیشن گروپ امین را جدا میسازد. • انرا به امونیا بعداٌ به یوریا تبدیل می نماید • یوریا از طریق ادرار اطراح میشود. • مواد تبدیل شده جهت تولید ATP داخل کریبس سایکل میشوند. • Breakdown of protein into amino acids • Liver cells convert amino acids into substances that can enter the Krebs cycle • deamination removes the amino group (NH2) • converts it to ammonia (NH3) & then urea • urea excreted in the urine • Converted substances enter the Krebs cycle to produce ATP

47. الانین ، سایتوزین ، گلایسین ، سیرین ، تیرونین فینایل الانین ، تایروزین ، لیوسین ، لایزین ، تریتوفان ایزولیوسین ، لیوسین و تریتوفان پایرویک اسید اسیتایل کوانزایم ای سیتریک اسید اوکزولات اسید اسپارتیک اسید ، اسپارجین ایزوستریک اسید مالیک اسید الفا کیتوگلوتاریک اسید گلوتامیک اسید کریپ سایکل فرماریک اسید تایروزین فینایل الانین سکسینیک اسید سکسینایل کوانزایم ای ارجینین ، هستیدین ، گلوتامین ، پرولین ایزولیوزین ، میتوایونین ، والین

48. Protein Anabolismانابولیزم پروتین • تولید پروتین جدید بواسطه تشکیل رابطه های پپتایدی بین امینواسید ها • 10 امینواسید ضروری یک شکل بوده و انها باید طریق غذا گرفته شوند ، بخاطریکه ما نمیتوانیم انها را دروجود تولید نمائیم . • امینواسید های غیرضروری میتواند بوسیله عملیه ترانس امینیشن تولید شوند( انتقال یک گروپ امین به ماده ای که یک امینواسید را تولید مینماید. ) • دررایبوزوم ها هر حجره اتفاق می افتد. • بواسطه فکتورهای نشوونما انسولین مانند ، هورمون تایراید ، انسولین ، استروجن و تستسترون تنبه میشود • مقادیر زیاد پروتین در رژیم غذائی سبب رشد عضله نشده ، صرف تمرین عضلات حمل کننده وزن • Production of new proteins by formation of peptide bonds between amino acids • 10 essential amino acids are ones we must eat because we can not synthesize them • nonessential amino acids can be synthesized by transamination (transfer of an amino group to a substance to create an amino acid) • Occurs on ribosomes in almost every cell • Stimulated by insulinlike growth factor, thyroid hormone, insulin, estrogen & testosterone • Large amounts of protein in the diet do not cause the growth of muscle, only weight-bearing exercise

49. Phenylketonuria (PKU) فینایل کیتون یوریا • اشتباهات جنیتیکی میتابولیزم پروتین باعث ازدیاد سویه امینواسید فینایل الانین خون میشود. • منجر به استفراغ ، صرع و انحطاط دماغ میشود • بصورت نارمل بواسطه یک انزایم به تایروزین که میتواند داخل کریبس سایکل شود ، تبدیل میشود. • معاینه نوزادان، از انحطاط جلوگیری میکند. • زنده گی خویش را همراه با غذای مقدار محدود فینایل الانین داشته باشد ، سپری نمائید. • خوردن شیرینی های حاوی فینایل الانین را محدود سازید. • Genetic error of protein metabolism that produces elevated blood levels of amino acid phenylalanine • causes vomiting, seizures & mental retardation • normally converted by an enzyme into tyrosine which can enter the krebs cycle • Screening of newborns prevents retardation • spend their life with a diet restricting phenylalanine • restrict Nutrasweet which contains phenylalanine

50. 6. Key Molecules at Metabolic Crossroads 6 . عضلات کلیدی در چهار راه میتابولیک • گلوکوز-6 – فاسفیت ، پایروویک اسید و اسیتایل کوانزایم A نقش کلیدی را در میتابولیزم بازی میکند. • عکس العمل های مختلف بخاطری شرایط تغذی یا سویه فعالیت فزیکی اتفاق می افتد. • Glucose 6-phosphate, pyruvic acid and acetyl coenzyme A play pivotal roles in metabolism • Different reactions occur because of nutritional status or level of physical activity گلایکوجن (کبد و حجرات عضلی گلوکوز درخون امینو اسید معمول رایبوز 5 فاسفیت و الفا کیتو گلوتاریک اسید گلوکوز 6 فاسفت سایکل کریبس در میاتوکاندریا گلایکولایزس در سایتوسول عکس العمل غیر هوازی در مایتوکاندریا امینو اسید معمول اسید سیتریک اگزالو اسیتیک اسید لکتیک اسید پایلوریک اسید امینو اسید النین اسیتایل کو انزایم عکس العمل غیر هوازی در مایتوکاندریا اجسام کیتونی اسید شحمی ترای گلیسراید و فاسفولیپید ها کلسترول