オキサロ 酢酸。 第221回 生化学 : 管理栄養士国家試験徹底解説

オキサロ酢酸(オキサロアセテート)

オキサロ 酢酸

もくじ• TCAサイクルとは? TCAサイクルを簡単に表現すると 「エネルギーを生み出していく回路(経路)」 というように表すことができます。 ここでいうエネルギーとは主に ATPのことです! 私たち人間は、このATPを使って体内で様々な化学的な活動を行っているのです。 エネルギー(ATP)とはどのようなものか詳しく知りたい!という方はこの記事を参考にしてみてください! TCAサイクルは、私たち人間がもつ約60兆個もの細胞の中のほとんどの細胞内に存在しているシステムです。 各細胞の ミトコンドリア内でTCAサイクルは回ります。 赤血球では、ミトコンドリアが存在していないためTCAサイクルによってのエネルギー産生ができません。 なのでミトコンドリアが無い赤血球では糖質による解糖系にそのエネルギー源を頼らざるを得ないということです! TCAサイクルは糖質代謝である解糖系で生じたピルビン酸だけでなく、脂質の脂肪酸、たんぱく質の元であるアミノ酸の代謝にも関与しています。 このように 糖質も脂質もたんぱく質も三大栄養素は全てTCAサイクルに合流し、脱炭酸反応によって二酸化炭素を引き抜かれます。 少し紹介したいと思います!• TCAサイクル• クエン酸サイクル• トリカルボン酸サイクル• クレブスサイクル• ATPサイクル この中で最も多く目にするのは、 TCAサイクルと、 クエン酸サイクルです。 その他は私もほとんど見たことがありません。 ぞれぞれその名前がついた理由を見てみると、• TCAサイクル・・・トリカルボン酸の英語名(tricarboxylic acid cycle)から• クエン酸サイクル・・・クエン酸が主幹物質であることから• トリカルボン酸サイクル・・・クエン酸はトリカルボン酸のひとつであることから• クレブスサイクル・・・発見者のクレブス博士の名前から• ATPサイクル・・・ATPを作り出すシステムということから こんな感じです。 ここはさほど重要ではないのでTCAサイクルと、クエン酸サイクルの名前だけ覚えてくれれば大丈夫です! TCAサイクルが行われる場所とは? 最初にTCAサイクルは ミトコンドリアで行われると説明しました! 少しイメージしにくいという方のために図を用意しましたが、細胞にはミトコンドリアという器官が存在します。 主に エネルギーの生成という役割を担っている器官です! この図を見て頂ければすぐに理解できると思いますが、実は TCAサイクル以外 のその他の反応系は全てミトコンドリア外で行われています。 こうして各種栄養素が持つ特有の代謝でできた物質を、 最終的にミトコンドリアに持ち寄って大量のエネルギーを産生しているということです。 ミトコンドリアがエネルギー産生工場と呼ばれるのはこういう理由だったのです! TCAサイクルの入り口 TCAサイクルのスタートとなる物質は、 アセチルCoAというものです。 このアセチルCoAは非常に重要なので覚えておいてください! 脂肪酸も、アミノ酸もこのアセチルCoAとなりTCAサイクルを回っていくのですが、解糖系で生じたピルビン酸も全く同じです。 このような交換を 対向輸送と専門用語では表現したりします。 こうして無事ミトコンドリア内に入ることのできたピルビン酸はアセチルCoAに変わるのです。 この反応を触媒する酵素は ピルビン酸デヒドロゲナーゼという酵素です。 まさにそのポイントがこの反応にあるのです。 また、 この反応は不可逆的反応です。 不可逆的反とは戻ることができない反応ということです。 これは生理学的には非常に重要なことで、アセチルCoAからピルビン酸に変化することができない為に、脂肪酸代謝から生まれるアセチルCoAは決して糖質に変わることはありません。 つまり、 動物において脂肪酸からグルコースを合成することはできないということです。 それでは、TCAサイクルの主な反応を見ていきましょう! TCAサイクルの概要と各種反応 TCAサイクルの各種反応を見ていく前に、少し概要だけ解説したいと思います。 また、そんなに詳しく知りたくない方はこの概要だけでも十分かと思います。 TCAサイクルは アセチルCoAを最初の基質としてスタートします。 また、中間産物として GTPが産生されますが、このGTPもATPを生成します。 この反応は反対に反応が起こることはなく不可逆的な反応です。 この時、GDPに高エネルギー結合を渡して GTPを生じます。 GTPはADPに高エネルギー結合を移動し、 ATPを生成します。 この反応はTCAサイクル唯一、直接的にATP産生の反応になります。 この酵素は FADを必要とします。 こうして一周したTCAサイクルは再び同じ代謝回路を回り多くのエネルギーを生み出すのです。 まとめ 今回TCAサイクルについて解説してきました。 ここで今回の記事を簡単にまとめたいと思います。 TCAサイクルとは?• エネルギーを生み出す回路• ミトコンドリア内にて営まれる• スタートの基質はアセチルCoAである• 糖質・脂質・たんぱく質と三大栄養素全ての代謝に関わっている TCAサイクルの反応• しかし実際にはこの図のように、逆戻りが可能な反応箇所もいくつかあります。 そこまで重要ではありませんが可逆的な反応と、不可逆的な反応の箇所があるということは確認しておいても良いかもしれません。 TCAサイクル一回転した時の生成物• GTP 1分子 以上です! TCAサイクルは非常に重要なポイントなので、何回も繰り返し復習してください! それでは次回の記事も楽しみにしていてくださいね!.

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TCA回路|栄養と代謝

オキサロ 酢酸

識別子 略号 PEPCK 利用可能な蛋白質構造: ; ; phosphoenolpyruvate carboxykinase 1 soluble 識別子 略号 PCK1 遺伝子コード PEPCK-C () () 他のデータ KEGG phosphoenolpyruvate carboxykinase 2 mitochondrial 識別子 略号 PCK2 遺伝子コード PEPCK-M, PEPCK2 () () 他のデータ KEGG ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(: phosphoenolpyruvate carboxykinase、略称: PEPCK)はファミリーに属するで、の代謝経路に利用される。 PEPCKはをとに転換する。 ヒトには、型(PEPCK-C)と型(PEPCK-M)の2つのタイプが存在する。 ホスホエノールピルビン酸 PEPCKは糖新生との連結部で機能し、C4分子(炭素数が4の分子)をしてC3分子を作り出す。 糖新生において、PEPCKはGTPの存在下でOAAに対する脱炭酸とを行い、リン酸基の転移に伴って分子が形成される。 Bacillus subtilisでは、通常PEPのへの転換を触媒する酵素 ()がされている場合に、PEPCKはPEPからOAAへ転換する逆方向の反応を行うことでに関与する。 この反応は可能であるもののエネルギー的に非常に不利であり、変異株は非常に遅いペースで増殖するか、全く増殖しなくなる。 構造 [ ] PEPCKはヒトでは細胞質型のPEPCK-C( )とミトコンドリア型のPEPCK-M( )の2つのが存在し、両者の配列は63. PEPCK-Cは糖新生に重要である。 PEPCKのによって、PEPPCKの構造と酵素活性機構に関する知見が得られている。 Escherichia coliのPEPCKの構造が解かれ、はドメインとドメインの間に位置し、両ドメインが回転することで閉じることが観察された。 大腸菌のPEPCKにATPが結合した際、ATPのがのをとることでリン酸基の転移が促進される。 重なり型配座は高エネルギー状態であるため、リン酸基転移のが減少し、転移はより容易になる。 この転移はと似た機構で起こると考えられている。 PEPCKをコードするの転写は多くの種で行われるが、そのアミノ酸配列は種ごとに異なる。 例えば、ヒト、大腸菌 E. coli、 Trypanosoma cruziでは、その構造と基質特異性が異なる。 機能 [ ] 糖新生 [ ] 細胞質型のPEPCK(PEPCK-C)は、の合成経路である糖新生の不可逆的段階を触媒する。 そのためこの酵素はグルコースの恒常性に必要不可欠であると考えられており、PEPCK-Cを過剰発現したマウスはを発症する。 PEPCK-Cが糖新生で果たす役割はクエン酸回路の影響を受ける可能性があり、クエン酸回路の活性とPEPCK-Cの存在量は直接的に関係していることが判明している。 マウスのにおけるPEPCK-Cのレベルは糖新生のレベルと高い相関があるわけではない。 さらに、マウスの肝臓ではほぼPEPCK-Cのみが発現されているのに対し、ヒトではミトコンドリア型のPEPCK(PEPCK-M)も存在しており、PEPCK-Mも糖新生を行う能力を有する。 そのため、糖新生におけるPEPCK-CとPEPCK-Mの役割はより複雑であり、多くの因子を伴うものである可能性がある。 動物 [ ] 動物では、PEPCKが触媒する反応は糖新生の律速段階である。 は通常一定の範囲内に維持されるが、その一部はPEPCKの遺伝子発現の正確な調節によるものである。 PEPCKのグルコース恒常性における重要性を強調するものとして、マウスでこの酵素を過剰発現すると、ヒトで最も一般的な糖尿病の形態である2型糖尿病の症状が生じる。 血糖値の恒常性は重要であるり、肝臓では多数のによってグルコース合成速度を調節する遺伝子群(PEPCKを含む)の調節が行われている。 PEPCK-Cは2つの異なるホルモン機構によって制御されている。 PEPCK-Cの活性はのとの ()のの分泌に伴って増大する。 グルカゴンはの活性化を介してのレベルを増加させることでPEPCK-Cの発現を間接的に上昇させる。 cAMPはタンパク質のセリン133番残基のリン酸化をもたらし、その後CREBはPEPCK-C遺伝子上流のcAMP応答性エレメントに結合してPEPCK-Cの転写を誘導する。 一方コルチゾールは、副腎皮質から放出されると肝細胞の脂質膜を通過し(コルチゾールはのため直接を透過することができる)、に結合する。 この受容体は二量体化し、へ移行してCREBと同様にグルココルチコイド応答性エレメントに結合してPEPCK-Cの転写を誘導する。 コルチゾールとグルカゴンには強力な相乗効果が存在し、コルチゾールやグルカゴンのいずれか一方のみでは到達できないレベルにまでPEPCK-C遺伝子は活性化される。 PEPCK-Cは肝臓、、に最も多く存在している。 と ()との共同研究により、混合物のDE-71のPEPCKの酵素反応への影響が調査され、PBDEは でおそらく ()の活性化を介して肝臓でのグルコースと脂質の代謝を悪化させ、全身のインスリン感受性に影響を与える可能性があることが示された。 の研究者らは、でのPEPCK-Cの過剰発現によってマウスはより活発、攻撃的で長寿命となることを発見した。 植物 [ ] PEPCK( )は、とで無機炭素の濃縮に用いられる3つのの1つである。 他の2つは、とである。 C4植物におけるでは、二酸化炭素はまず葉肉でホスホエノールピルビン酸とともに固定されてオキサロ酢酸が形成される。 PEPCK型のC4植物ではオキサロ酢酸はその後に転換され、鞘へ移動する。 維管束鞘細胞では、アスパラギン酸はオキサロ酢酸に再転換される。 PEPCKは維管束鞘でオキサロ酢酸を脱炭酸して二酸化炭素を放出し、二酸化炭素はその後によって固定される。 PEPCKによる1分子の二酸化炭素の産生によって1分子のATPが消費される。 C4型の炭素固定を行う植物でのPEPCKの作用は細胞質に局在している。 PEPCKは多くの異なる種の植物に見つかるが、周辺の細胞を含む特定の細胞種でのみ見られる。 Cucumis sativusでは、細胞のpHを低下させる複数の処理によってPEPCKのレベルが増加することが発見されているが、これらの影響は植物の一部で特異的にみられるものである。 を含むpHの低い溶液やを含む溶液で水やりを行った植物では、根や茎でPEPCKのレベルが上昇する。 しかし、このような条件でも葉のPEPCKのレベルは上昇しない。 細菌 [ ] PEPCKの役割を研究するため、大腸菌 E. coliでのによる過剰発現が行われている。 Mycobacterium tuberculosisのPEPCKは、マウスの活性を上昇させの反応を引き起こすことが示されている。 そのため、PEPCKはに対する効果的なサブユニット(特定の成分のみを含むワクチン)の開発に適した成分となる可能性がある。 臨床的意義 [ ] がんにおける活性 [ ] PEPCKは近年になって研究の対象とみなされるようになった。 ヒトのやがん細胞系統(、、)において、代謝に役割を果たすのに十分なレベルでPEPCK-M(PEPCK-Cではない)が発現していることが示された。 そのため、PEPCK-Mはがん細胞で、特に栄養源枯渇や他のストレス環境下において何らかの役割を果たしている可能性がある。 調節 [ ] ヒト [ ] PEPCK-Cの産生と活性の双方が多くの因子によって増加する。 PEPCK-C遺伝子の転写はグルカゴン、、、cAMPによって促進され、によって阻害される。 中でもで欠損しているホルモンであるインスリンは、多くの促進エレメントの効果を阻害する支配的な要素であると考えられている。 PEPCKの活性は ()によっても阻害され、PEPCKの阻害は糖新生の速度を低下させる。 植物 [ ] 上述したように、植物が低pHの塩化アンモニウム溶液で水やりが行われた際にPEPCKの存在量は増大するが、高pHではこの効果は起こらない。 出典 [ ]• Biol. Chem. 289 32 : 22090—102. August 2014. Hepatol. 59 1 : 105—13. July 2013. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology 40 3 : 129—54. 2005. Biochemistry 45 27 : 8254—63. July 2006. Metabolic Engineering 6 4 : 277—84. October 2004. Biochimica et Biophysica Acta 1697 1—2 : 271—8. March 2004. Journal of Molecular Biology 313 5 : 1059—72. November 2001. Valera, A. ; Pujol, A. ; Pelegrin, M. ; Bosch, F. 1994-09-13. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 91 19 : 9151—9154. Cell Metabolism 5 4 : 313—20. April 2007. Nash JT; Szabo DT; Carey GB 2012. Journal of Toxicological and Environmental Health Part A 76 2 : 142—56. Hanson, Richard W. ; Hakimi, Parvin 2008-06. Biochimie 90 6 : 838—842. Kanai R, Edwards, GE 1999. C4 Plant Biology. 43—87. Plant Physiol. 112 1 : 393—399. 1996. Voznesenskaya E. ; Franceschi V. ; Chuong S. ; Edwards G. 2006. Annals of Botany 98 1 : 77—91. Planta 219 1 : 48—58. May 2004. Protein Expression and Purification 31 2 : 298—304. October 2003. Molecular and Cellular Biochemistry 288 1—2 : 65—71. August 2006. Oncogene 34 8 : 1044—1050. March 2014. Science 249 4968 : 533—7. August 1990. Neurotoxicology 24 1 : 137—47. January 2003. Walter F. Boron 2005. Medical Physiology: A Cellular And Molecular Approach. Page 858 外部リンク [ ]• - ・・生命科学用語 (英語)• - ・・生命科学用語 (英語)• "mighty mice" PEPCK-Cmus mice.

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クエン酸経路

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もくじ• TCAサイクルとは? TCAサイクルを簡単に表現すると 「エネルギーを生み出していく回路(経路)」 というように表すことができます。 ここでいうエネルギーとは主に ATPのことです! 私たち人間は、このATPを使って体内で様々な化学的な活動を行っているのです。 エネルギー(ATP)とはどのようなものか詳しく知りたい!という方はこの記事を参考にしてみてください! TCAサイクルは、私たち人間がもつ約60兆個もの細胞の中のほとんどの細胞内に存在しているシステムです。 各細胞の ミトコンドリア内でTCAサイクルは回ります。 赤血球では、ミトコンドリアが存在していないためTCAサイクルによってのエネルギー産生ができません。 なのでミトコンドリアが無い赤血球では糖質による解糖系にそのエネルギー源を頼らざるを得ないということです! TCAサイクルは糖質代謝である解糖系で生じたピルビン酸だけでなく、脂質の脂肪酸、たんぱく質の元であるアミノ酸の代謝にも関与しています。 このように 糖質も脂質もたんぱく質も三大栄養素は全てTCAサイクルに合流し、脱炭酸反応によって二酸化炭素を引き抜かれます。 少し紹介したいと思います!• TCAサイクル• クエン酸サイクル• トリカルボン酸サイクル• クレブスサイクル• ATPサイクル この中で最も多く目にするのは、 TCAサイクルと、 クエン酸サイクルです。 その他は私もほとんど見たことがありません。 ぞれぞれその名前がついた理由を見てみると、• TCAサイクル・・・トリカルボン酸の英語名(tricarboxylic acid cycle)から• クエン酸サイクル・・・クエン酸が主幹物質であることから• トリカルボン酸サイクル・・・クエン酸はトリカルボン酸のひとつであることから• クレブスサイクル・・・発見者のクレブス博士の名前から• ATPサイクル・・・ATPを作り出すシステムということから こんな感じです。 ここはさほど重要ではないのでTCAサイクルと、クエン酸サイクルの名前だけ覚えてくれれば大丈夫です! TCAサイクルが行われる場所とは? 最初にTCAサイクルは ミトコンドリアで行われると説明しました! 少しイメージしにくいという方のために図を用意しましたが、細胞にはミトコンドリアという器官が存在します。 主に エネルギーの生成という役割を担っている器官です! この図を見て頂ければすぐに理解できると思いますが、実は TCAサイクル以外 のその他の反応系は全てミトコンドリア外で行われています。 こうして各種栄養素が持つ特有の代謝でできた物質を、 最終的にミトコンドリアに持ち寄って大量のエネルギーを産生しているということです。 ミトコンドリアがエネルギー産生工場と呼ばれるのはこういう理由だったのです! TCAサイクルの入り口 TCAサイクルのスタートとなる物質は、 アセチルCoAというものです。 このアセチルCoAは非常に重要なので覚えておいてください! 脂肪酸も、アミノ酸もこのアセチルCoAとなりTCAサイクルを回っていくのですが、解糖系で生じたピルビン酸も全く同じです。 このような交換を 対向輸送と専門用語では表現したりします。 こうして無事ミトコンドリア内に入ることのできたピルビン酸はアセチルCoAに変わるのです。 この反応を触媒する酵素は ピルビン酸デヒドロゲナーゼという酵素です。 まさにそのポイントがこの反応にあるのです。 また、 この反応は不可逆的反応です。 不可逆的反とは戻ることができない反応ということです。 これは生理学的には非常に重要なことで、アセチルCoAからピルビン酸に変化することができない為に、脂肪酸代謝から生まれるアセチルCoAは決して糖質に変わることはありません。 つまり、 動物において脂肪酸からグルコースを合成することはできないということです。 それでは、TCAサイクルの主な反応を見ていきましょう! TCAサイクルの概要と各種反応 TCAサイクルの各種反応を見ていく前に、少し概要だけ解説したいと思います。 また、そんなに詳しく知りたくない方はこの概要だけでも十分かと思います。 TCAサイクルは アセチルCoAを最初の基質としてスタートします。 また、中間産物として GTPが産生されますが、このGTPもATPを生成します。 この反応は反対に反応が起こることはなく不可逆的な反応です。 この時、GDPに高エネルギー結合を渡して GTPを生じます。 GTPはADPに高エネルギー結合を移動し、 ATPを生成します。 この反応はTCAサイクル唯一、直接的にATP産生の反応になります。 この酵素は FADを必要とします。 こうして一周したTCAサイクルは再び同じ代謝回路を回り多くのエネルギーを生み出すのです。 まとめ 今回TCAサイクルについて解説してきました。 ここで今回の記事を簡単にまとめたいと思います。 TCAサイクルとは?• エネルギーを生み出す回路• ミトコンドリア内にて営まれる• スタートの基質はアセチルCoAである• 糖質・脂質・たんぱく質と三大栄養素全ての代謝に関わっている TCAサイクルの反応• しかし実際にはこの図のように、逆戻りが可能な反応箇所もいくつかあります。 そこまで重要ではありませんが可逆的な反応と、不可逆的な反応の箇所があるということは確認しておいても良いかもしれません。 TCAサイクル一回転した時の生成物• GTP 1分子 以上です! TCAサイクルは非常に重要なポイントなので、何回も繰り返し復習してください! それでは次回の記事も楽しみにしていてくださいね!.

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