אנרגיה

פוטוסינתזה:

פוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסטים, בתאים ירוקים. מנגנון המרת האנרגיה נמצא בממברנת התילקואידים. השלב הראשון בפוטוסינתזה הוא קליטת אור ע"י כלורופיל, מול' פיגמנט. לאחר מכן יש יצירה של e- בעלי אנרגיה גבוהה עם פוטנציאל חיזור גבוה. e- אלו משמשים ליצירת NADPH ו-ATP בסדרת תג' הנקראות תג' אור, זאת כיוון שהן זקוקות לאור על מנת להתרחש. NADPH ו-ATP הנוצרים בתג' האור מחזרים CO2 והופכים ל-3 פוספוגליצראט בסדרת תג' הנקראות מעגל קלווין (או תג' חושך). תג' האור של הפוטוסינתזה משתמשות באנרגיית הפוטונים ליצירת e- רב אנרגטיים המשמשים לחיזור NADP+ ל-NADPH ובאופן בלתי ישיר בשרשרת מעבר הe- ליצירת מפל פרוטונים לאורך הממברנה. תוצר לוואי של תג' אלו הוא O2. בתג' חושך, NADPH ו-ATP הנוצרים בעקבות האור גורמים לחיזור של CO2 לתרכובות אורגניות שימושיות יותר.

לכלורופלסט 3 ממברנות שונות: חיצונית, פנימית וממברנת תילקואיד, ו-3 איזורים נפרדים: חלל בינממברנלי, סטרומה וחלל התילקואיד. הממברנה הפנימית מקיפה סטרומה, שזהו אתר הפעילות הפחמנית של הפוטוסינתזה.

בתוך הסטרומה ישנם מבנים המוקפים בממברנה הנקראים תילקואידים וצורתם דיסקות שטוחות. הם נערמים יחד ליצירת גרנומות. ממברנות התילקואידים מכילות אמצעים למעבר אנרגיה: חלבונים קולטי אור, מרכזי ריאקציה, שרשרת מעבר e- ו-ATP סינתאז.

ממברנת התילקואיד והממברנה הפנימית בעלות חדירות גבוהה ליונים ומול' קטנות. הסט רומה מכילה אנזימים מסיסים אשר גורמים לפעולת NADPH ו-ATP הנוצרים ע"י התילקואיד להמיר CO2 לסוכר. השלב הראשון הוא קליטת אור ע"י כלורופיל. כלורופיל הם מול' קולטן לפוטונים יעילות מאוד כיוון שהן בעלות קשרים יחידים וכפולים מצומדים- פוליאנים.

יש להם אזורי קליטה מאוד חזקים בתחום הנראה של הספקטרום. קבוע הקליטה המקסימלי של כלורופיל a גבוה מ-105M-1cm-1. אנרגיית האור מעוררת e- מרמת היסוד שלו לרמה המעוררת. לe- בעלי אנרגיה גבוהה יכולים להיות מס' מסלולים. ברוב המול' הקולטות אור הe- פשוט חוזר לרמת היסוד והאנרגיה מומרת לחום. אך אם מצוי מקבל e- מתאים, הe- המעורר יכול לנוע מן המול' הראשונים למקבל.

תהליך זה גורם להיווצרות מטען חיובי על המול' הראשונית והיווצרות מטען שלילי על המקבל, מתייחסים לזה כאל הגברת הפרדת מטענים.

האזור בו זה מתרחש נקרא מרכז ריאקציה. פוטוסינתזה בצמחים ירוקים מבוקרת ע"י 2 קומפלכסים מקושרי ממברנה הרגישים לאור: פוטוסיסטם I (PSI) ופוטוסיסטם II (PSII). PSI מכיל בדר"כ 13 שרשראות פוליפפטידיות, יותר מ-60 מול' כלורופיל, קווינון (ויטמין K1) ו-3 צוותים של 4Fe-4S. המסה המולרית גבוהה מ-800Kd. PSII מורכב מלפחות 10 שרשראות צד פוליפפטידיות, יותר מ-30 מול' כלורופיל, יון ברזל לא הֶמי ו-4 יוני מנגנז. PSI מגיב לאור עם אורך גל הקצר מ-700nm, בעוד ש-PSII מגיב לאורך גל הקצר מ-680nm. תחת תנאים רגילים, הe- זורמים תחילה דרך PSII, לאחר מכן דרך Cyt-bf, קומפלכס המקושר לממברנה והומולוגי ל- Q-CytC אוקסידורדוקטאז, ואז דרך PSI. הe- מגיעים ממים: 2H2O מחומצנות ליצירת מול' O2 עבור כל 4e- הנשלחים דרך שרשרת מעבר e- זו. הe- בסופו של דבר מחזרים NADP+ ל-NADPH. תהליכים אלו יוצרים מפל פרוטונים לאורך הממברנה התילקואידית שגורם ליצירת ATP. הריאקציה הכוללת המזורזת ע"י PSII: , כאשר Q- פלסטוקווינון ו-QH2- פלסטוקווינול. הקווינון מומר מצורתו המחומצנת למחוזרת. PSII לוקח e- ממים ויוצר חמצן מולקולרי. תג' זו מתרחשת במרכז מיוחד המכיל 4 יוני מנגנז. הפוטוכימיה של PSII מתחילה עם עירור זוג מיוחד של מול' כלורופיל, המקושר ע"י תת יחידות D1 ו-D2. הוא מורכב מכלורופיל a. הזוג המיוחד קרוי לפעמים P680. P680 מעביר e- במהירות לפאופיטין המצוי בקרבה (כלורופיל עם 2H+ במקום יון Mg+2 מרכזי). משם הe- מועבר תחילה לפלסטוקווינון המחובר חזק באתר QA, ואז לפלסטוקווינון חלופי באתר QB. P680+, מחמצן חזק מאוד, מוציא e- ממול' מים המקושרות חזק למרכז מנגנז.

מנגנז נבחר לתפקיד זה כיוון שיכול להתקיים בהרבה מצבי חמצון ויכול ליצור קשרים חזקים עם מינים המכילים חמצן. מרכז המנגנז, בצורתו המחוזרת, מחמצן 2H2O ל-O2 יחיד. בכל פעם שקליטת פוטון מוציאה e- מ-P680, ארבעה שלבים פוטוכימיים נדרשים על מנת להוציא את הe- ולחזר את מרכז המנגנז. PSII מקיפה את ממברנת התילקואיד כך שאתר חיזור הקווינון נמצא בצד של הסטרומה, בעוד שמרכז המנגנז, אתר החמצון של המים, נמצא בלומן התילקואיד. 2H+ הנלקחים בכל חיזור של Q באים מהסטרומה ו4H+ המשתחררים בעת חמצון המים משתחררים לתוך הלומן ונוצר מפל פרוטונים. הQH2 שנוצר ע"י PSII תורם את הe- שלו להמשך שרשרת מעבר הe- אשר מסתיימת בPSI. הe- הנ"ל מועברים, אחד אחד, לפלסטוציאנין (Pc), חלבון נחושת שנמצא בלומן התילקואיד. . 2 הפרוטונים מפלסטוקווינול משוחררים לתוך לומן התילקואיד. הקומפלכס Cyt-bf מכיל 4 תת יחידות. קומפלכס זה מזרז את התג' דרך מעגל Q בחצי הראשון של המעגל, QH2 מחומצן ל-Q, כל פעם e- אחד. Pc זהו חלבון קטן ומסיס עם יון נחושת בודד.בצורתו המחומצנת ל-Pc צבע כחול מאוד. החמצון של QH2 מסתיים בשחרור 2H+ ללומן התילקואיד.

בחצי השני של מעגל Q, Cyt-bf מחזר מולקולה שניה של Q ל-QH2, לוקח 2H+ מצד אחד של הממברנה ואז מחמצן מחדש QH2 כדי לשחררם בצד השני של הממברנה. האנזים ממוקם כך שהפרוטונים משוחררים ללומן התילקואיד (נלקחים מהסטרומה), תורם למפל הפרוטונים לאורך הממברנה. השלב האחרון בריאקציות האור מזורז ע"י PSI (הומולוגי ל-PSII ב-40%). גרעין מע' זו הוא זוג של שתי תת יחידות psaA ו-psaB זהות. זוג מיוחד של מול' כלורופיל נמצא במרכז המבנה וקולט אור מקסימלי ב-700nm. מרכז זה, P700, מאתחל הגברה בהפרדת מטענים. הe- מועבר לאורך הדרך בכלורופיל באתר A0 ו-Q באתר A1 לסט צבתים של 4Fe-4S. משם הe- עובר לפרדוקסין (Fd), חלבון מסיס המכיל צבת 2Fe-2S. המטען החיובי של P700+ מנוטרל ע"י מעבר e- מ-Pc מחוזר.

התג' הכוללת המזורזת ע"י PSI היא תג' חמזור פשוטה: . תג' זו מזורזת ע"י קליטת פוטון ב- λ=700nm בעל אנרגיה של 40.9Kcal/mol. השיתוף בין PSI לPSII יוצר מעבר e- ממים ל-NADP+. חיזור NADP+ מזורז ע"י פרדוקסין-NADP+ רדוקטאז. קב' ה-FAD המקושרת באנזים זה מקבלת e-, אחד בזמנו, מ-2 מול' פרדוקסין מחוזר, כאשר זה עובר מהצורה המחומצנת שלו דרך חומר ביניים (סמיקווינון) לצורה המחוזרת המלאה. לאחר מכן, האנזים מעביר יון הידריד ל- NADP+ ליצירת NADPH. תג' זו מתרחשת בסטרומה. לקיחת הפרוטון לשם חיזור NADP+ ממשיכה לתרום לגרדיאנט הפרוטונים לאורך ממברנת התילקואיד. סינתזת ATP מונעת ע"י כוח של מפל פרוטונים. החלל התילקואיד נהיה מאוד חומצי, pH~4. האנרגיה נקראת כוח פרוטוני מניע Δp והוא מורכב מ-2 מרכיבים: גרדיאנט מטען וגרדיאנט כימי.

בכלורופלסטים כמעט כל Δp נובע מגרדיאנט pH בעוד שבמיטו' ישנה תרומה גדולה מפוטנציאל הממברנה. הסיבה להבדל זה נובעת מחדירות ממברנת התילקואיד ל-Mg+2 ול-Cl-. מעבר H+ המוגבר בגלל האור לחלל התילקואיד מלווה במעבר כלוריד באותו הכיוון או Mg+2 בכיוון ההפוך. כתוצאה מכך נשמרת נייטרליות חשמלית ולא נוצר פוטנציאל מטען ממברנלי. Δp מומר ל-ATP ע"י ATP סינתאז של כלורופלסטים, הנקרא גם קומפלכס CF1-CF0. הוא דומה לזה של המיטו'. CF0 מעביר פרוטונים לאורך ממברנת התילקואיד בעוד ש-CF1 מזרז היווצרות ATP מ-ADP ו-Pi. האוריינטציה הממברנלית של CF1-CF0 היא הפוכה. אם כך, פרוטונים זורמים מהלומן דרך ATP סינתאז לתוך הסטרומה. כיוון ש-CF1 מצוי בשטח הפנים של הסטרומה, ATP הנוצר משוחרר ישירות לתוך הסטרומה.זרימת e- מעגלית דרך PSI מובילה ליצירת ATP במקום NADPH. הe- בפרודוקסין המחוזר יכולים להיות מועברים לקומפלכס Cyt-bf ולא ל-NADP+. לאחר מכן הe- זורם חזרה דרך הקומפלכס Cyt-bf לחיזור Pc שיכול להיות מחומצן מחדש ע"י P700+ להשלמת המעגל. תוצאה נטו של מעגל זה היא שאיבת H+ ע"י Cyt-bf.

מפל הפרוטונים הנוצר מניע סינתזת ATP. בתהליך זה, פוטופוספורילציה, ATP נוצר ללא הווצרות NADPH. PSII לא משתתף בפוספורילציה מעגלית וכך O2 לא נוצר ממים. פוספורילציה מעגלית מתרחשת כאשר NADP+ אינו זמין לקבל e- מפרודוקסין מחוזר בגלל יחס גבוה מאוד של NADPH ל-NADP+. תג' נטו: . פיגמנטי עזר, כגון כלורופיל, ופיגמנטים אחרים מקושרים למרכזי ריאקציה. פיגמנטים אלו קולטים אור ומזרימים את האנרגיה למרכז הריאקציה לשם המרה לצורות כימיות. יש 2 תנאים להעברת האנרגיה: 1)ספקטרום הפליטה של התורם מספיק קרוב לספקטרום הבליעה של המקבל (100-150nm). 2)קרבה פיזית בין מול' הפיגמנט.

כלורופיל b וקרוטיאונידים הם מול' קוצרות אנרגיה ומזרימות אותה למרכז הריאקציה. כלורופיל b קולט אור בטווח 450-500nm. קרוטיאונידים הם פוליאנים נרחבים הקולטים אור בטווח 400-500nm, אחראים כמעט על כל הצבעים הצהובים והאדומים. פיגמנטי העזר נערכים במס' קומפלכסים קוצרי אור שמקיפים באופן מושלם את מרכז הריאקציה.

מעכבים: DCMU- מעכב מעבר e- ל- Cyt-bf. פלוריזין- מעכב את ATP סינתאז (את F0). NH4Cl- מפר צימוד. DCCD- מעכב העברת פרוטונים דרך F0, ברגע שיש פגיעה בסינתזת ATP אז יש פגיעה במעבר e-. EDTA- מפר צימוד. מפריד בין F0 ל-F1. EDTA+DCCD- ביטול הפרת צימוד.

ד"ר יעקב עזרא (P.hD) מומחה לרפואה נטורופתית. ייעוצים בתחומי התזונה והספורט, הבריאות – טיפול במחלות שונות, אנטי-אייג'ינג (האטת תהליכי זקנה). לפגישת יעוץ בקליניקה: 0528567140 www.HealthNFit.org   www.Diet2all.org    www.Diet2all.net  

מעגל קורי ובקרה הורמונלית - אנרגיה

מעגל קורי: הקשר בין גליקוליזה לגלוקונאוגנזה. במצב פעיל של שריר נוצר לקטט מעודף של פירובט, זוהי חומצה והיא גורמת לירידה ב-pH ולהתכווצות שרירים. לקטט עובר לדם ומשם לכבד והופך שם לפירובט. פירובט נכנס למסלול הגלוקונאוגנזה והופך לגלוקוז שיוצא מהכבד אל הדם ומהדם בחזרה לשריר.

בקרה הורמונלית: תיאום בין המסלולים המטבוליים: קטבוליזם ואנאבוליזם. מבוססת על רמת הגלוקוז בדם (במצב נורמלי 0.8mg/ml). כאשר רמת הגלוקוז בדם יורדת ל-0.4mg/ml, מופסקת פעילות טרנספורטרים של גלוקוז למוח.

קיימים 3 הורמונים המבקרים פעילות זו: אינסולין, גלוקוגון ואפינפרין.

כאשר רמת הגלוקוז בדם גבוהה זה גורם ליצירת אינסולין. אינסולין מזרז קליטת גלוקוז מהדם אל הכבד וזירוז סינתזת גליקוגן. ממריץ גליקוליזה ומעכב גלוקונאוגנזה בכבד. 

גלוקוגון- משפיע על מסלול הפוך, פירוק גליקוגן והפרשת גלוקוז מהכבד אל תוך הדם. כתוצאה מצריכת מזון יש עלייה בריכוז גלוקוז בדם ולכן יש סינתזת ח' שומן, טריאצילגליצרול וגליקוגן.

 מתרחשת אגירה של ח' שומן ברקמת השומן וסינתזת גליקוגן בשריר. המוח והלב מתפקדים בצורה נורמלית. רמת גלוקוז בדם גבוהה ולכן יש ייצור גבוה של אינסולין המזרז תהליכים אלו. בין הארוחות, כל המאגרים שיצטברו מנוצלים ליצירת גלוקוז וח' שומן.

יש שמירה על מצב תקין, ריכוז נורמלי של גלוקוז בדם, שריר מנצל ח' שומן שהצטברו, המוח מקבל גלוקוז מהכבד ונמצא במצב תקין.

הכבד, המוח, רקמת השומן, השריר הלב - אנרגיה

מידור: בציטוזול מתרחשים הגליקוליזה, סינתזת ח' שומן ומסלול פנטוז הפוספט.

במטריקס המיטוכונדריאלי מתרחשים פירוק ח' שומן, מעגל קרבס, פוספורילציה אוקסידטיבית ויצירת גופי קטון.   הקשר בין הרקמות השונות מתרחש דרך מע' הדם.

המוח: מקבל כמקור אנרגיה רק גלוקוז המועבר אליו ע"י GLUT3, המספק כמות קבועה של גלוקוז למוח ובמקרים חריגים גופי קטון (במצב של רעב מתמשך). בגלל מחסום בין המוח למע' הדם, אלבומין הקושר ח' שומן לא מגיע למוח ולכן ח' שומן לא יכולות לספק מקור אנרגיה. אין מאגרי אנרגיה ולכן יש צורך באספקה רציפה של גלוקוז. במוח גלוקוז עובר חמצון מלא ל-CO2.

שריר הלב: הדלק העיקרי הוא ח' שומן. כמו כן, גופי קטון ולקטט יכולים לשמש כדלק. למעשה, הלב מעדיף שימוש באצטואצטט על פני גלוקוז.

רקמה שומנית: אחראית לאספקת ח' שומן לרקמות אחרות ולאספקת גליצרול. מאגר עשיר מאוד של ח' שומן וגליצרול בצורה של טריאצילגליצרול. פירוק טריאצילגליצרול נעשה ע"י שימוש באנרגיה מגלוקוז.

תאי השריר: מבצע עבודה מכנית ומשתמש גם בגלוקוז ובח' שומן כמקור אנרגיה וגם בגופי קטון. בנוסף, מתרחשת בשריר סינתזת גליקוגן לצורך אחסון אנרגיה. כתוצאה מגליקוליזה אינטנסיבית (תנאים אנאאירובים) בשעת עבודה נוצר ריכוז גבוה של לקטט שעובר למע' הדם ונכנס לכבד. בעקבות פעילות מוגברת של גליקוליזה יש פירוק חלבונים ונוצר אלאנין. בשעת מנוחה, ח' שומן הן הדלק העיקרי בשריר ומספקות 85% מן האנרגיה הדרושה.

תאי הכבד: מפעל לעיבוד מזון ואספקת גלוקוז לרקמות אחרות. ח' שומן מגיעות לכבד ושם מסונתז טריאצילגליצרול או שנכנסות ל-β אוקסידציה ליצירת אנרגיה. גלוקוז מסונתז בכמויות גדולות בכבד לצורך אספקה למוח ולשריר. גלוקוז 6 פוספטאז הוא אנזים סופי בגלוקונאוגנזה ואינו נמצא בשריר ובמוח אלא רק בכבד. הכבד יכול להשתמש בכל המקורות כמקור אנרגיה- ח' אמינו, ח' שומן, גלוקוז וגופי קטון. ריכוז הגלוקוז בדם הוא 4-5mM, כמות נמוכה של אנרגיה- אם גלוקוז לא נכנס למחזור הדם האנרגיה הזו מנוצלת תוך דקות. בכבד יש פחות גלוקוז מאשר בשריר כיוון שיש יותר שריר בגוף. המוח צורך כ-60% מהגלוקוז שנוצר בכבד, בנוסף גלוקוז נצרך כמזון בעת מנוחה. 15% של האנרגיה היומית נצרכת ע"י המוח. פעילות המוח לא משתנה הרבה ממצב שינה למצב מבחן. 20% מצריכת החמצן היא ע"י המוח ולכן הפסקת אספקת גלוקוז וחמצן למוח יכולה לגרום לנזק אדיר תוך זמן קצר.

כתב את הספרים: 
1. אבן הפינה בתחום פיתוח הגוף.     
2. ספורטולוגיה - המדריך לספורטאי.  
3. סטרואידים-כל מה שרצית לדעת? ולא העזת לשאות!

בעל קליניקה לרפואה נטורופטית ונותן שרותים:
* טיפול במחלות שונות (כולסטרול, מחלות לב, סוכרת ועוד...).
* דיאטות הרזייה ועיצוב הגוף.
* פיתוח גוף - עיצוב וחיטוב הגוף.
לפגישת יעוץ בקליניקה: 0528567140                            
* ארגון הבריאות והכושר הישראלי - http://www.healthnfit.org/index.php
* אתר הדיאטות עיצוב וחיטוב הגוף: www.diet2all.net

תחרויות מרי ישראל ופיתוח גוף (בודי בילדינג): http://blogerim.co.il/bodybuildingדיאטות, הרזייה וחיטובים: http://blogerim.co.il/kobi  
תזונה ודיאטות (דיאטה) : http://www.2all.co.il/Web/Sites/diet-kobi/

בקרה קוולנטית: זרחון ואדנילציה

בקרה קוולנטית: זרחון ואדנילציה, בלתי הפיך מבחינה קוולנטית אך ניתן להפוך את הפעולה ע"י אנזים. עקב מודיפיקציה קוולנטית יש שינוי בפעילות האנזים- חלקם גורמים לשפעול האנזים וחלקם לירידה בפעילות.

ידועות גם מודיפיקציות קוולנטיות ע"י הוספת ח' שומן הגורמות לעלייה באפיניות של חלבון לממברנה, ח' שומן מעדיפות להיות בממברנה ומשמשות כעוגן בממברנה.  

בכל מסלול יש צמתים, נק' מפתח הנתונות לבקרה (צומת- נק' בהן מסלולים שונים נפגשים או מתחברים אחד לשני). בגליקוליזה- מתרחשת בציטוזול. ישנה המרה של מולקולת גלוקוז לשתי מולקולות פירובט תוך יצירת שתי מולקולות ATP ו-NADH.

אנזים מפתח הוא הפוספופרוקטוקינאז, המזרז את השלב המחייב בגליקוליזה, ולכן הוא אתר הבקרה החשוב ביותר.

אנזים זה עשיר באתרים אלוסטרים. בכבד, הבקרה החשובה ביותר על פוספופרוקטוקינאז מתבצעת ע"י .F-2,6-BP כאשר רמת הגלוקוז בדם נמוכה, יש ירידה ברמת F-2,6-BP. אם כך, יש האטה בגליקוליזה ושחרור גלוקוז לשימוש ברקמות אחרות.

משופעל ע"י F-2,6-BP, AMP ומעוכב ע"י ATP- בקרה עפ"י אנרגיית התא. היחס AMP/ATP הוא מאוד רגיש ולכן משמש כרגולטור טוב. רמת F-2,6-BP תלויה ברמה ההורמונלית.

בגלוקונאוגנזה- גלוקוז יכול להיות מסונתז ע"י הכבד והכליות ממקורות שאינם פחמימתיים כלקטט, גליצרול וח' אמינו. 

אנזים מפתח הוא פרוקטוז 1,6 ביספוספאט. מעוכב ע"י AMP, F-2,6-BP ומשופעל ע"י ציטרט. הצטברות של ציטרט במעגל קרבס מראה על עודף אנרגיה ולכן יש שפעול של הגלוקונאוגנזה, סינתזת גלוקוז, יש שימוש באנרגיה לצורך סינתזה. במעגל קרבס- השלב הראשון, הפיכת פירובט לאצטיל CoA, הוא בלתי הפיך ויש עליו בקרה.

גליקוליזה וגלוקונאוגנזה מבוקרות כך שכאשר מתרחש אחד התהליכים, השני מתרחש בצורה מינימלית בלבד. 

בסינתזת ח' שומן: ריאקציה 1 היא בלתי הפיכה (הפיכת אצטיל CoA למאלוניל CoA). האנזים משופעל ע"י ציטרט ומעוכב ע"י התוצר הסופי פלמיטויל CoA. בדומה, השלב הראשון בפירוק ח' שומן, קארניטין אצילטרנספראז I מעוכב ע"י מאלוניל CoA. במסלול פנטוז הפוספט יש בקרה של רמת חמצון-חיזור.

הצלבה בין מסלולים: גלוקוז הופך לגלוקוז 6 פוספט. G-6-P יכול להיכנס ל-3 מסלולים:

1) להפוך ל F-6-P לאחר מכן לפירובט ואז להיכנס לגלוקונאוגנזה.

2) להפוך ל G-1-P ואז להפוך לגליקוגן.

3) להפוך ל 6-פוספוגלונאט ואז לריבוז 5 פוספט ולהיכנס למסלול פנטוז הפוספט. 

פירובט הוא התוצר העיקרי של הגליקוליזה.

בתנאים אנאאירובים הוא הופך ללקטט (שריר)- זוהי ריאקציה חשובה לגליקוליזה כי גורמת לשחזור NADH. מלקטט ניתן לקבל בחזרה פירובט בעודף NADH.

פירובט הוא מקור לאוקסלואצטט. אוקסלואצטט יכול להיכנס לגלוקונאוגנזה (סינתזת גלוקוז) ושם יהפוך ל G-6-P ואז ניתן לקבל פירובט בחזרה.

פירובט הופך לאצטיל CoA  שגם הוא יכול להכנס ל-3 מסלולים:

1) סינתזת ח' שומן ויצירת אצטיל CoA בחזרה מפירוקן.

2) יצירת CO2 במעגל קרבס ויצירת מול'

ATP. (3 כאשר אצטיל CoA לא נכנס למעגל קרבס, יש מחסור באוקסלואצטטט לעומת עודף של אצטיל CoA, הוא יכול ללכת לריאקציית סינתוז כולסטרול, הורמונים וגופי קטון, כגון אצטואצטט ואצטון, שיכולים להיות מקור אנרגיה בריאקציות אחרות.

קארינטין אציל טרנספראז I  מזרז ריאקציית העברת ח' שומן מ-CoA לקארניטין, מתרחש בממברנה החיצונית. בממברנה הפנימית יש עוד טרנספר של ח' שומן מקארניטין ל-CoA מיטוכונדריאלי, מזורז ע"י קארניטין אצילטרנספראז II .

קארניטין: זהו מתווך, קטליזטור של הכנסת ח' שומן מהציטוזול אל המטריקס. פירוק ח' שומן המחוברת ל-CoA מתרחשת בעזרת שרשרת של 4 ריאקציות: 1) חמצון, הורדת מימן יחד עם e- מפחמן β. חמצון של פחמן β עם חיזור של FAD. 2) הכנסת, תוך פירוק קשר כפול בין פחמן β ל-γ, חמצן לפחמן γ. מתרחש בעזרת מים. 3) חמצון פחמן γ תוך חיזור של NAD+. הקשר בין פחמן β ל-γ נחלש וניתן לחתוך אותו ולקשור אותו ל-CoA נוסף. 4) חיבור 2 פחמנים ל-CoA- תיוליזה. כתוצאה מ4 שלבים אלו מקבלים CoA מחובר לשרשרת ואצטיל CoA.

בשלב זה קיבלנו 2 מולקולות מחוזרות: NADH (שרשרת הנשימה) ו- FADH2 (קב' פרוסטטית ששייכת לאצטיל CoA דהידרוגנאז, הראשון בשרשרת, זוג ה e- שמועברים ל FAD יכולים להיכנס ישירות לשרשרת כי הוא אנזים ממברנלי ושייך באותה מידה לשרשרת. מוסר e- לCoQ). ממול' אחת של ח' פלמיטית קיבלנו 129 מול' ATP. כאשר מס' הפחמנים בח' שומן הוא אי זוגי נשאר שייר בעל 3 פחמנים שעובר קרבוקסילציה (דורשת השקעת אנרגיה, 1ATP). מקבלים שייר עם 2 פחמנים שעובר אפימריזציה ואיזומריזציה ומקבלים סוקציניל-CoA שנכנס ישירות למעגל קרבס.

תנאי חשוב: ח' שומן ניתן לשרוף על "אש" של קרבוהידראט. יש צורך באוקסלואצטט על מנת להכניס את אצטיל CoA למעגל. אי אפשר לסנתז אוקסלואצטט מאצטיל CoA. ללא עודף של אוקסלואצטט אין שריפה של ח' שומן. אוקסלואצטט מתקבל מפירובט (גליקו'). מ-2 מול' אצטיל ניתן ליצור 2 מול' קטוניות שונות השייכות לגופי הקטון.  זהו מקור אנרגיה לא טוב. גלוקוז זהו הדלק העיקרי למוח ולתאי הדם האדומים. ברעב ממושך, 75% מן הדלק שהמוח צורך מגיעים מגופי קטון.

בהעדר של גלוקוז, הלב משתמש באצטואצטט (גוף קטון). רמות גבוהות של אצטואצטט בדם זהו סימן למחסור ביחידות אצטיל וגורם לירידה בקצב ליפוליזה ברקמות שומן. סינתזת ח' שומן: מתרחשת בציטוזול. שרשרת הריאקציות הופכת ל- חיזור, דהידרטציה, וסינתזה. NADPH הוא אקוויולנט חיזור אצטיל- הפרדה בין מסלולים קטבולים ואנאבולים. 1) הפיכת אצטיל  CoA למאלוניל CoA בתהליך קרבוקסילציה. האנזים בתהליך זה הוא אצטיל CoA קרבוקסילאז, בעל קב' פרוסטטית הנקראת ביוטין שחיונית לפעילותו. שלב זה אינו הפיך ולכן מחייב ומבוקר.

בקרה קוולנטית: כשאין צורך בסינתזת שומנים תתרחש פוספורילציה. ריכוז גבוה של AMP יוביל להפעלת האנזים שמזרחן את אצטיל CoA קרבוקסילאז. בקרה אלוסטרית: ציטראט נקשר לאנזים הלא פעיל וגורם להפעלה חלקית. אם הצטבר ציטראט המצב האנרגטי גבוה. הציטראט נוצר בתחילת ה-TCA, כלומר יש מספיק ATP מה שיגרום לשפעול חלקי. ציטראט נוצר במיטו' בתחילת ה-TCA ויכול לעבור בעזרת נשא אל הציטוזול שם יהפוך לאצטיל CoA ויוכל להמשיך בתהליך סינתזת ח' שומן.

אם יש הרבה פלמיטויל CoA תעצר הסינתזה: מעכב טרנספורט של ציטרט לציטוזול ומעכב את האנזים. 2) קב' מאלוניל מועברת מ-CoA לחלבון ACP (נשא של האציל) שתפקידו להעביר מאלוניל או אצטיל לחלבונים בעלי פעילות חיזור, הידרטציה..- לחבר מאלוניל לאצטיל. פעילות זו מתרחשת עד ליצירת הח' המבוקשת ויש שחרור של ACP. בכל ריאקציה קונדנסציה (חיבור) בין מאלוניל לאצטיל יש שחרור של CO2. הריאקציה מזורזת ע"י קומפלכס ענק. מאלוניל CoA  זוהי הצורה המאוקטבת של אצטיל CoA.

בקרה: אינסולין ממריץ סינתזת ח' שומן ע"י שפעול הקרבוקסילאז בעוד שגלוקגון ואפינפרין מעכבים. ציטרט- סיגנל לכך שיש אבני בניין ואנרגיה בשפע, משפעל את הקרבוקסילאז. פלמיטויל  - CoAמעכב את הקרבוקסילאז, וכך גם AMP. בקרה כוללת: מבוצעת ע"י פוספורילציה הפוכה. אצטיל CoA קרבוקסילאז מכובה ע"י פוספורילציה ומשופעל ע"י דפוספורילציה. הקרבוקסילאז בלתי פעיל כאשר רמת האנרגיה נמוכה. תגובות לדיאטה: פירוק וסינתזת ח' שומן אינם פועלים במקביל. ברעב, רמת חומצות השומן החופשיות עולה כיוון שהורמונים כגון אפינפרין וגלוקגון ממריצים ליפאזות של תאי שומן. אינסולין בניגוד לכך מעכב ליפוליזה.

כתב את הספרים: 
1. אבן הפינה בתחום פיתוח הגוף.     
2. ספורטולוגיה - המדריך לספורטאי.  
3. סטרואידים-כל מה שרצית לדעת? ולא העזת לשאות!

בעל קליניקה לרפואה נטורופטית ונותן שרותים:
* טיפול במחלות שונות (כולסטרול, מחלות לב, סוכרת ועוד...).
* דיאטות הרזייה ועיצוב הגוף.
* פיתוח גוף - עיצוב וחיטוב הגוף.
לפגישת יעוץ בקליניקה: 0528567140                            
* ארגון הבריאות והכושר הישראלי - http://www.healthnfit.org/index.php
* אתר הדיאטות עיצוב וחיטוב הגוף: www.diet2all.net

תחרויות מרי ישראל ופיתוח גוף (בודי בילדינג): http://blogerim.co.il/bodybuildingדיאטות, הרזייה וחיטובים: http://blogerim.co.il/kobi  
תזונה ודיאטות (דיאטה) : http://www.2all.co.il/Web/Sites/diet-kobi/

מעגל קרבס / מעגל חומצת הלימון:
למטאבוליזם 3 כניסות עיקריות: שומנים, חלבונים, סוכרים. בשלב שני המסלולים מתחברים בצומת אחת שבאמצעה עומד אצטיל CoA. ומהצומת לא ניתן לדעת מהיכן הגיע האצטיל ל- CoA. בשלב השלישי- השלב האירובי. מכונת עיבוד של  אצטיל CoA הוא מעגל קרבס. CoA הוא קופקטור שתפקידו לשפעל קב' המחוברת אליו- הכי נפוצה אצטיל. שפעול=עלייה באנרגיה חופשית. השלב של כניסת פירובט למעגל קרבס ומעגל קרבס נמצאים במיטוכונדריה- במטריקס.

מעגל זה הוא קטבולי ואנאבולי. תפקידו לייצר נשאי אלקטרונים. בתאים אאוקריוטים, מעגל קרבס נמצא במיטוכונדריה והגליקוליזה בציטוזול. הקשר בין הגליקוליזה למעגל קרבס הוא דקרבוקסילציה אוקסידטיבית של פירובט ( מועבר למיטוכונדריה ע"י אנטיפורטר) המתרחשת בתוך המטריקס: תהליך בלתי הפיך המזורז ע"י הקומפלכס פירובט דהידרוגנאז. תג' נטו של המעגל:  במעגל קרבס מתרחשות 4 תגובות חמצון-חיזור. ריכוז אוקסלואצטט לא משתנה במהלך התג', כמו כן אצטיל CoA. במהלך התג' רק אצטיל CoA מתחמצן ל-CO2 וכל שאר החומרים מתמחזרים. שני אטומי הפחמן העוזבים את המעגל שונים מאלו שנכנסו אלי- נכנסו מקב' האצטיל ויצאו בתור CO2. 4 זוגות אטומי מימן עוזבים את המעגל ב-4 תג' חמצון.2 מולקולות NAD+ מחוזרות בדקרבוקסילציות האוקסידטיביות של איזוציטרט ו-α קטוגלוטרט. מולקולת FAD מחוזרת בחמצון סוקצינאט ומולקולת NAD+ אחת מחוזרת בחמצון מאלאט. חמצן- מקבל אלקטרונים אולטימטיבי. מעגל קרבס זהו תהליך אאירובי בלבד וזאת כיוון ש-NAD+ ו-FAD יכולים להיווצר במיטוכונדריה רק דרך מעבר אלקטרונים לחמצן מולקולרי. שלב 1: אוקסלואצטט (4 פחמנים), אצטיל CoA (2 פחמנים) ומים מגיבים ליצירת ציטרט (6 פחמנים) ו-CoA. ציטרט סינתאז: אוקסלואצטט מגיב תחילה עם אצטיל CoA ליצירת ציטריל CoA מבנה ביניים תיאואסטרי בעל אנרגיה גבוהה ולכן הידרוליזה זו מושכת את התג' לכיוון סינתזת ציטרט וCoA.. שלב 2: ציטרט עובר איזומריזציה לאיזוציטרט. האיזומריזציה מתרחשת על מנת לאפשר לציטרט לעבור דקרבוקסילציה אוקסידטיבית. היא מתרחשת ע"י שלב דהידרציה ואחריו הידרציה, בעצם יש החלפה פנימית של H+ ו-OH-. שני שלבים אלו מזורזים ע"י אקוניטאז אנזים ברזל-גפרית. שלב 3: איזוציטראט מגיב עם NAD+ לקבלת α-קטוגלוטראט, CO2 ו-NADH. שלב חמצון חיזור ראשון. אוקסלוסוקצינט הוא חומר ביניים בתג' זו. האנזים המזרז ריאקציה זו הוא איזוציטרט דהידרוגנאז. שלב 4: α-קטוגלוטראט מגיב עם NAD+ ו-CoA בתג' דקרבוקסילציה אוקסידטיבית שנייה לקבלת סוקציניל CoA, CO2 ו-NADH. תג' זו מזורזת ע"י האנזים α-קטוגלוטראט דהידרוגנאז (הומולוגי לפירובט דהידרוגנאז, אותו מכניזם). שלב 5: סוקציניל CoA מגיב עם Pi ו-GDP לקבלת סוקצינאט, GTP ו-CoA (תג' שוו"מ). סוקציניל CoA הוא תרכובת תיואסטרית עתירת אנרגיה. חיתוך הקשר האסטרי של תרכובת זו מצומד לפוספורילציה של GDP. זהו השלב היחיד במעגל אשר מפיק באופן ישיר קשר פוספטי עתיר אנרגיה. התגובה מזורזת ע"י

סוקציניל CoA סינתאז - הטרודימר  α2β2שלב 1 בתג' החלפה של CoA ב-Pi ויצירת מבנה ביניים בעל פוטנציאל אנרגיה גבוה סוקציניל-פוספט, שייר היסטידין מתת יחידה α מסיר את קב' הפוספוריל ויוצר סוקצינט ופוספוהיסטידין, שייר הפוספוהיסטידין מתנדנד לעבר GDP הקשור בתת יחידה β וקב' הפוספוריל מועברת ליצירת GTP  .

שלב 6: אוקסלואצטט נוצר מחדש ע"י חמצון סוקצינאט. סוקצינאט מותמר לאוקסלואצטט ב-3 צעדים: 1)שלב חמצון בו סוקצינאט הופך לפומראט. FAD מקבל 2 מימנים בשלב זה כיוון ששינוי האנרגיה החופשית אינו מספיק לחזר NAD+. מזורזת ע"י סוקצינאט דהידרוגנאז.חלבון ברזל-גפרית, מעוגן ישירות לממברנה פנימית במיטוכונדריה ומשתתף ישירות בשרשרת העברת e, FAD קב, פרוסטטית לא עוזב את האנזים 2) שלב הידרציה בו פומראט הופל ל- L-מאלאט. האנזים הוא פומראז- מזרז תוספת טרנס סטראוספציפית של H ו-OH. 3) שלב חמצון נוסף בו L-מלאט ו-NAD+ מגיבים לקבלת אוקסלואצטט, NADH ו- H+ (תג' שוו"מ) ריאקציה יחידה בעלת אנרגיה חופשית חיובית במעגל החמצון קורה עקב העלמות התוצרים. תגובה זו מזורזת ע"י מלאט דהידרוגנאז. NAD+ הוא שוב פעם מקבל האלקטרונים. NADH ו-FADH2 עוברים לממברנה הפנימית של המיטוכונדריה ושם מתחמצנים ע"י O2. תוך כדי חמצון יש צימוד לזרחון. התוצרים העיקריים של מעגל קרבס: 8 אלקטרונים. קרבוקסילציה של פירובט: תג' המזורזת ע"י פירובט קרבוקסילאז. פירובט עובר לאוקסלואצטט, משמעות- חידוש מעגל קרבס.

פירובט דהידרוגנאז. זהו קומפלכס המורכב מ-3 סוגי אנזימים:E1, E2, E3 ו-5 קואנזימים :תיאמין פירופוספט (TPP), ליפואמיד ,FAD -CoA ו-NAD +.  קיימים 4שלבים בהמרת פירובט לאצטיל CoA: 1) פירובט ו-TPP מגיבים לקבלת hydroxyethyl-TPP ן-CO2. תג' זו מזורזת ע"י E1. טבעת טיאזול של TPP (ב-E1) הינה טבעת חומצית ולכן יוצרת קרבאניון אשר מצרף ברצון קב, קרבוניל של פירובט. הוספה זו מלווה בדקרבוקסילציה של פירובט ומתקבל הידרוקסיאתיל-TPP. 2) קב' ההידרוקסיל המחוברת ל-TPP מחומצנת ליצירת קב' אצטיל ומועברת לליפואמיד. המחמצן הוא קב' הסולפיד של ליפואמיד אשר מומרת לצורת סולפהידריל. מזורזת ע"י E1 ונוצר אצטיל ליפואמיד. 3) קב' האצטיל מועברת ל-CoA ליצירת אצטיל CoA.

דהידרוליפויל טרנסאצטילאז (E2) מזרז תג' זו. 4) הצורה המחומצנת של ליפואמיד נוצרת מחדש ע"י דהידרוליפויל דהידרוגנאז (E3). 2 אלקטרונים מועברים ל- FAD (קב' פרוסטטית של האנזים) ואז ל-NAD+. הקומפלכס פירובט דהידרוגנאז גדול מריבוזום, מסתו ~5000kDa. מורכב מ-3 אנזימים שהאינטגרציה שלהם מאפשרת קטליזת ריאקציה מורכבת. קומפלכס זה הומולוגי ל- α-קטוגלוטראט דהידרוגנאז. בקרה קוולנטית פוספורילציה של E1 בקומפלכס ע"י קינאז ספציפי מפסיקה את פעילות הקומפלכס, הפעלה מחודשת מושגת ע"י פוספטאז ספציפי. הגברת היחסים: NADH/NAD+, CoA/acetylCoA, ATP/ADP מקדמת פוספורילציה וכך גם את הפסקת פעילות הקומפלכס. פירובט ןADP משפעלים את ההידרוגנאז ע"י עיכוב הקינאז, בעוד ש-Ca2+ עושה זאת ע"י שפעול הפוספטאז. פירובאט דהידרוגנאז "מכובה" כאשר יש הרבה תוצרי ביניים והאנרגיה גבוהה. אינסולין- מאיץ את המרת פירובט לאצטיל CoA ע"י המרצת דפוספורילציה של הקומפלכס.

בקרה אלוסטרית של האנזים: הקומפלכס- ATPמעכב ןAMP משפעל. E2- אצטיל CoA מעכב וCoA משפעל. E3- NADH מעכב ו-NAD+ משפעל.

בקרה של המעגל: שלב בקרה חשוב בבקטריה- סינתזת ציטרט מאוקסלואצטט ואצטיל CoA. ATP מעכב אלוסטרי של ציטרט סינתאז. שלב בקרה נוסף- איזוציטרט דהידרוגנאז הוא אנזים המשופעל אלוסטרית ע"י ADP (מגדיל זיקה לסובסטרט). קשירת איזוציטרט, NAD+, Mg2+ ו-ADP קואופרטיביות באופן הדדי. בניגוד NADH מעכב איזוציטרט דהידרוגנאז ע"י החלפת NAD+ באופן ישיר. ATP מעכב. NAD+ ו-FAD זמינים רק כאשר האנרגיה נמוכה. שלב בקרה שלישי- α-קטוגלוטראט דהידרוגנאז, סוקציניל CoA ו-NADH מעכבים- תוצרי התג' המזורזת ע"י האנזים. כמו כן מעוכב ע"י רמת אנרגיה גבוהה. כאשר רמת האנרגיה בתא גבוהה, קצב המעגל פוחת וכמו כן מעבר דוגמאות של 2 פחמנים למעגל (הבאים מאצטיל CoA). *תג' נוספת שיכולה ליצור אוקסלואצטט מפירובט- גלוקונאוגנזה!

מחלת ברי ברי: נגרמת מחוסר בתיאמין- ויטמין B1. הגוף לא יכול לסנתז ויטמינים. מחלה זו גורמת לחוסר תפקוד של הקומפלכס, חוסר יכולת ליצור אנרגיה. העצבים נפגעים ממחלה זו.

ציטרט סינתאז: דימר 2 תת יחידות זהות כל אחת 49KD. במהלך הקטליזה האנזים עובר שינויים קונפורמציוניים מהותיים. תחילה נקשר אוקסלואצטט ואח"כ אצטיל CoA. הסיבה לסדר ההיקשרות- אוקסלואצטט מגדיל התארגנות מבנית גדולה אשר מובילה להיווצרות אתר קשירה לאצטיל CoA ומונע הידרוליזה של אצטיל  CoA. *אנזים אסימטרי אשר תוקף תרכובת סימטרית יכול להבחין בין 2 קב' זהות של אותה התרכובת.

ארסנט: בעל התאמה סטרית לח' ליפוית במצב מחוזר, מחזר וגורם לאנאקטיבציה של הקומפלכס. דומה למחלה ברי ברי.