Information

Varför är inte acetyl-coA en ingångspunkt för glukoneogenes?

Varför är inte acetyl-coA en ingångspunkt för glukoneogenes?



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.

Processen för glukoneogenes startar från olika möjliga prekursorer - rimliga ingångspunkter som pyruvat, OAA, fumarat, propionat (som succinat) och alfa-KG. Det är viktigt att notera att acetyl-coA inte är en ingångspunkt för glukoneogenes.

Ingångspunkter visas som blå cirklar.

Den vanligaste orsaken till detta är irreversibiliteten hos enzymet pyruvatdehydrogenas. Eftersom det är oåterkalleligt kan acetyl coA inte komma tillbaka till pyruvat för att fortsätta att bilda glukos.

Men acetyl CoA kommer naturligt in i Krebs-cykeln, så varför kan det inte gå vidare och bilda glukos via glukoneogenes med hjälp av en av Krebs-mellanprodukterna?

Jag har haft detta tvivel väldigt länge och försökt komma på en förklaring för att tillfredsställa mig själv men jag vet fortfarande inte om den är giltig.

Så här går det. Alla ingångspunkter till glukoneogenes (som nämnts tidigare) är en tillägg till Krebs-cykeln. De kliver på båten, seglar med, kliver av vid oxaloacetat och går. De stör inte båten på något annat sätt. Till och med Pyruvat, bildar oxaloacetat via pyruvatkarboxylas och kommer sedan på båten för glukoneogenes.

Å andra sidan skulle acetyl coA vara en del av själva Krebs-cykeln. Det tillför inget till det (2 kol som tillsätts går förlorade som CO2). Så en Acetyl CoA lagt till, kan inte lämna som OAA. Det skulle vara analogt att inte segla på båten utan att äta ner den själv. Långsamt skulle det leda till ett sönderfall och förlust av den mellanliggande Krebs-cykeln och den skulle stanna (?)

Stämmer denna förklaring? Finns det några andra sätt att förklara varför irreversibilitet av PDH resulterar i detta?

Även om acetyl-coA kan komma in i glukoneogenes via vägar som glyoxylatcykeln (inte hos människor) och vägar för att göra pyruvat från aceton (ej ekonomiskt) för att bilda glukos, är frågan varför det inte kan göra det direkt via Krebs-cykeln.

Bild: Harper's Biochemistry, 29:e upplagan.


Problemet är att acetyl-CoA kommer in i TCA-cykeln genom att kondensera med oxaloacetat i citratsyntasreaktionen. Därför behöver du 1 oxaloacetat för varje tillsatt acetyl-CoA. Nu, om det bildade citratet går vidare till oxaloacetat som sedan avlägsnas för glukoneogenes, finns det inget oxalokatet kvar för nästa citratsyntasreaktion. Reaktionerna balanserar inte. Därför behövs ett anaplerotiskt substrat som glutamin eller asparat för att fylla på det förlorade oxaloacetatet.


Det finns också detta dokument som visar alternativa vägar in silico som skulle kunna användas för att omvandla FA till glukos, men till en hög energikostnad för den mänskliga värden. https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1002116


Glukoneogenes (vilka är ATP-förbrukande steg?)

2. Alla glukoneuogenesprekursorer måste omvandlas till OAA för processen
Vid glykolys: PEP omvandlas till pyruvat av pyruvatkinas i en irreversibel reaktion
Så i glukoneogenes: omvandling av pyruvat-->PEP består av två steg:
1a. Pyruvat-->oxaloacetat (OAA) av pyruvatkarboxylas
**1b. Oxaloacetat (OAA)--> PEP av PEP karboxykinas (PEPCK)

Glykolysenzym --> Gluconeo enzym för omvänd rxn
1. Hexokinas --> Glukos 6-fosfatas
2. Fosfofruktokinas-> fruktos-1,6-bisfosfatas
3. Pyruvatkinas --> Pyruvatkarboxylas AND
Fosfoenolpyruvat (PEP)karboxykinas

Först: Aminosyra-->pyruvat + oxaloacetat
eller mjölksyra--> pyruvat

A. PEPCK-NIVÅER REGLERADE AV INSULIN VS GLUCAGON+KORTISOL:
Kontrollpunkt: Pyruvat--> PEP

1. Pyruvat--> OAA genom pyruvatkarboxylas
2. OAA --> PEP av PEP-karboxykinas (PEPCK)

-Lågt glukos--> Bukspottkörteln frisätter glukagon som--> höjer cAMP-->cAMP utlöser transkription av PEPCK-genen-->PEPCK-nivåer stiger--> inkl. hastigheten av glukoneogenes
-Insulin verkar i opposition, vilket leder till en minskning av syntesen av PEPCK

B. Kontrollpunkt i glukoneo: Fruktos-1,6-bisfosfat + H2O--> Fruktos-6-P + Pi av F-1,6-BPas

Mekanism 1:
- Ömsesidig reglering av glukoneo och glyoklys av adeninnukleotider
-F-1,6-BPas hämmas av AMP, vilket förhindrar glukoneogenes
-PFK-1 som katalyserar den omvända reaktionen i glykolys hämmas av ATP och stimuleras av AMP

Mekanism 2: Insulin och glukagon reglerar PFK/FBPase-2-enzymet, som ömsesidigt reglerar glukoneogenes (PFK-1) och glykolys (FBPase-1)
-PFK2-domänen är aktiv när enzymet defosforyleras, orsakat av höga insulin-/glukosnivåer
-FBPase-2-domänen är aktiv när enzymet är fosforylerat, orsakat av höga glukagon/låga glukosnivåer
-PFK2 katalyserar F-6-P--> F-2,6-BP
-FBPase-2 katalyserar det omvända
-F-2,6-BP är en allosterisk aktivator av PFK-1 och hämmare av F-1,6-BPas, aktiverar glykolys och hämmar glukoneogenes när det produceras av PFK2


Biokemi 08: citronsyracykeln och elektrontransportkedjan

För att förstå det här inlägget är det användbart att känna till mitokondriernas struktur (se även Cellbiologi 03). Här är ett rad CC BY Wikimedia Commons-diagram av Kelvinsong & Sowlos:

citronsyracykeln

Khan Academys introduktion:

Citronsyracykeln eller Krebs cykel är cellens metaboliska nav, eftersom den inte bara genererar energi från pyruvat (produkten av glykolys) utan längs vägen också kan konsumera och producera metaboliter som är relevanta för många andra processer. Det kallas en “cykel” och inte en “pathway” eftersom den både börjar och slutar med oxaloacetat. Det sker inuti mitokondriernas matris.

Pyruvat från glykolys går inte direkt in i citronsyracykeln. Först passerar den genom en “övergångsfas” där den genomgår oxidativ dekarboxylering till CO2 i händerna på pyruvatdehydrogenaskomplexet, överför acetylgrupper till koenzym A för att ge acetyl-CoA. Detta kan betraktas som steg 0 och visas överst i diagrammet nedan. Pyruvatdehydrogenasbrist orsakar en neuroutvecklingsstörning och kan bero på mutationer i många av de olika generna som är involverade i komplexet.

Vad som inte visas i det här diagrammet är att det finns några sätt att ange CAC. Pyruvat kan komma antingen från glykolys eller aminosyrakatabolism. Aminosyrakatabolism eller fettsyrakatabolism kan också ge acetyl-CoA direkt.

Eftersom pyruvatdehydrogenaskomplexet är den främsta ingångspunkten till CAC, är dess korrekta reglering nyckeln för att kontrollera hastigheten på cellulär energiproduktion. Det är hårt reglerat av allosterisk reglering av produkter från CAC / elektrontransportkedjan:

hämmas av aktiveras av
NADH
Acetyl-CoA
ATP
NAD+
CoA
AMP

tldr: när gott om bränsle finns tillgängligt, d.v.s. förhållandet [ATP]/[AMP] och [NADH]/[NAD+]-förhållandena är höga, finns det inget behov av att fortsätta köra cykeln.

Tre andra mycket exergoniska CAC-steg är också kontrollpunkter för reglering: citratsyntas, isocitratdehydrogenas och alfaketoglutaratdehydrogenaskomplexet. Ortogonalt kan du tänka på fyra huvudmekanismer genom vilka CAC regleras:

  1. substrattillgänglighet. tillgänglighet av oxaloacetat och acetyl-CoA som insatsvaror.
  2. produkthämning. till exempel hämmar NADH inte bara pyruvatdehydrogenaskomplexet (ovan tabell) utan hämmar även andra regulatoriska steg.
  3. allosterisk aktivering. till exempel ADP (vars ackumulering är ett tecken på energibehov) aktiverar enzymer som pyruvatdehydrogenaskomplexet (ovan tabell)
  4. hämning av kompetitiv feedback. till exempel konkurrerar succinyl-CoA, en mellanprodukt, med akteyl-CoA om uppmärksamheten för citratsyntas.

Det är också vettigt att ha glykolys och CAC igång i ungefär samma takt (tänk just in time delivery), så det finns en mekanism för deras samreglering. Citrat, en mellanprodukt i CAC, hämmar PFK-1, ett steg i glykolysen.

CAC beskrivs som “amfibolisk” eftersom det är både kataboliskt och anabolt – det både producerar och konsumerar intermediärer som är relevanta för en mängd andra vägar. Här är en video som beskriver dessa vägar in och ut ur CAC. Diagrammet vid 0:06, som ska vara miniatyrbilden nedan, är en kortfattad översikt.

Pyruvat kan faktiskt matas in i cykeln på två sätt. Som diskuterats ovan kan det spenderas på att skapa acetyl-CoA. Se det som att skicka in ett jobb till datorklustret. Pyruvat kan också omvandlas till oxaloacetat genom pyruvatkarboxylas - tänk på det som att lägga till en nod till datorklustret. Med andra ord, medan acetyl-CoA bara konsumeras i CAC, konsumeras oxaloacetat och regenereras sedan (cykeln börjar och slutar med det), och så mängden tillgänglig oxaloacetat kan vara begränsande och därmed bestämma antalet fall av citronsyracykel som kan löpa parallellt. Att omvandla pyruvat till oxaloacetat och därmed öka antalet parallella CAC-jobb är ett sätt att öka hastigheten med vilken intermediärer produceras för andra cellulära processer. Detta är särskilt viktigt när intermediärer snabbt sugs av för andra processer, vilket gör att acetyl-CoA ackumuleras medan väldigt få av CAC-cyklerna faktiskt körs till slut. Under dessa omständigheter matas acetyl-CoA tillbaka för att aktivera pyruvatdekarboxylas, vilket gör att mer OAA genereras och fler CAC-cykler körs parallellt.

Den processen är särskilt viktig i levern och njurarna eftersom de utför glukoneogenes. I denna process kommer intermediärer från andra processer in i CAC och sedan sugs oxaloacetat av för att skapa glukos. Under dessa förhållanden fyller inte CAC på sin egen tillgång på OAA, och därför är pyruvatkarboxylasaktivitet nyckeln. Denna aktivitet är högre i levern och njurarna än på andra ställen.

CAC’s bidrag till cellulära ATP-tillförsel är indirekt. Den producerar NADH, FADH2och GTP, som går in i elektrontransportkedjan för att producera ATP. Här är ett diagram som jag gjorde över hur ATP produceras i glukosmetabolismen:

Observera att detta visar en produktion av 32 ATP / glukos. Den exakta siffran beror på saker som läckage av membran och sådant, se diskussion på Wikipedia. Det teoretiska maxvärdet är 38 ATP, vissa tror att den faktiska siffran är närmare 29 eller 30. Ovanstående grafik antar 2,5 ATP/NADH och 1,5 ATP/FADH2.

snabb genomgång av oxidativ fosforylering

Glykolys och CAC oxiderar båda bränslen till CO2 för att reducera NAD + till NADH och FAD till FADH2. I elektrontransportkedjan reoxideras NADH och FADH2 sedan exergoniskt för att frigöra energin som kommer att användas för att oxidativt fosforylera ADP till ATP. I elektrontransportkedjan överförs e- genom flera komplex för att slutligen reducera O2 till H2O.

Kom ihåg att redox är överföring av elektroner. Q är ubiquinone, populärt känt som CoQ10. QH2 kallas ubiquinol.

Ett ämnes tendens att acceptera elektroner kvantifieras som dess reduktionspotential, betecknad ε°’. Elektroner strömmar spontant från ämnet med lägre reduktionspotential till ämnet med högre reduktionspotential. Till exempel är Q’s ε°’ .045 och NADH’s är -.315, så elektroner kommer att flöda från NADH till Q. Du kan lägga till halvreaktionerna för att få reduktionspotentialen för hela reaktionen:

reaktion reduktionspotential
Q + 2H+ + 2e- ↔ QH2 ε°’ = 0,045 V
NADH ↔ NAD+ + 2H+ + 2e- ε°’ = .315V
NADH + Q ↔ NAD+ + QH2 Δε°’ = 0,360 V

Observera att på den andra raden har både ekvationen och tecknet på reduktionspotentialen bytts ut.

Gibbs fria energi och reduktionspotential är relaterade enligt följande:

Där F = en Faraday, en konstant lika med 96 485 J/(V·mol) och n = antal mol överförd elektron per mol reaktant. ΔG är stort och negativt när Δε är stort och positivt. Således strömmar elektroner från föreningar med lågt ε till föreningar med högt ε. Deras önskan att göra det är det som driver ATP-produktionen i elektrontransportkedjan.

elektron transport kedja

Khan Academys introduktion:

Elektrontransportkedjans yttersta syfte är att skapa en protongradient som sedan används för att driva ATP-produktion. Det mitokondriella yttre membranet är poröst, så intermembranutrymmet har samma jonsammansättning som cytosolen. ETC skapar en protongradient över det inre membranet.

För att göra detta överför den “reducerande ekvivalenter” från cytosolen till matrisen via malate-aspartat-skyttelsystemet. Även adeninukleotidtranslokaset flyttar ATP ut ur matrisen och för in ADP i matrisen. Pi används för att skapa mer ATP i matrisen importeras via en H+-symporter som drar fördel av protongradienten.

I elektronöverföringskedjan flödar elektroner från komplex I till komplex II till Q till komplex III till cytokrom c till komplex IV. Denna serie av komplex handlar med elektroner på ett sätt som gör att e - kan migrera upp till högre och högre reduktionspotential (dvs den riktning de vill gå). Det sista steget är minskning av O2 till H2O. Energifrisättningen vid vissa steg pumpar H + in i intermembranutrymmet.

Komplex II, som är succinatdehydrogenas, bidrar inte direkt till protongradienten, men det är en annan källa till elektroner. Det oxiderar succinat till fumarat, vilket reducerar FAD till FADH och använder sedan FADH för att reducera Q. Det bidrar alltså med elektroner till “kinonpoolen”.

Komplex III leder Q-cykeln. Ubikinon (Q) reduceras till semikinonradikalen (QH) som reduceras till ubikinol (QH2). I Q-cykeln donerar QH2 elektroner till cytokrom b och ISP, och protoner till det intermebrane utrymmet, och blir därmed Q. ISP skickar sin nyfunna elektron till cytokrom c1 som ger den till cytokrom c, vilket var poängen med hela denna invecklade operation. Q reduceras sedan till QH2 av en annan mekanism inom Q-cykeln.

Obs: det faktum att en protongradient senare kan användas för att driva ATP-syntes kallas “protonmotive force” eller “the chemiosmotic theory”.

När protongradienten har skapats, F1F0 ATP-syntas (ibland kallat Complex V) är ansvarig för att utnyttja det för att skapa ATP. Den har en F1-komponent (som består av α-, β- och y-subenheter) som är vända in i matrisen och en F0-komponent (som består av a, b och c subenheter) inbäddade i det inre membranet. Var och en av de 12 c-subenheterna i FO-komplexet har ett H+-bindningsställe, och cylindern i dessa enheter roterar 30° varje gång. Gamma-underenheten har bara tre möjliga positioner, så den rör sig 120° en gång för var fjärde proton. Varje gång den gör detta ändrar den konformationen av betasubenheten.

ADP och Pi binder β i den lösa (L) konformationen. γ-rotationen får β att flytta till en tät (T) konformation, vilket producerar ATP. γ roterar sedan ytterligare 120°, vilket gör att β ändras till den öppna (O) konformationen och frigör ATP. Du får alltså 3 ATP per hel varv

Uncouplers kan tillåta protongradienten att skingras utan att producera ATP. Detta innebär att metabolismens energi bara försvinner som värme (t.ex. via det frånkopplande proteinet thermogenin, gensymbol = UCP1) snarare än att utnyttjas för ATP-produktion. Det är en viktig mekanism för att hålla kroppstemperaturen uppe under viloläge hos björnar såväl som hos mänskliga spädbarn (i brun fettvävnad). Det finns också små molekylavkopplare som DNP, som användes som bantningspiller under några år.

Termogenes hos spädbarn och björnar regleras hormonellt. Termogeninkanalen blockeras normalt öppen av ATP, ADP, GTP eller GDP. Adrenalinsignalering kan sätta på värmeproduktion. Adrenalin → GPCR → AC → cAMP → PKA → triacylglycerollipas klyver triacylglycerol till fria fettsyror som kommer att tränga undan nukleotiderna och blockera kanalen öppen.

Brunt fett ansågs länge vara unikt för spädbarn men har nyligen visat sig existera hos vuxna möss och människor [recensat i Lee 2013].

Både ETC- och ATP-syntas är också populära mål för toxiner. Rotenon hämmar komplex I (även om elektroner fortfarande kan komma in i kedjan genom succinat och börja vid komplex II), cyanidjoner (CN - ) hämmar komplex IV och antibiotikumet oligomycin hämmar F0.

I labbet kan ETC studeras i isolerade mitokondrier med O 2 -konsumtion som en markör för ETC-progression. Lägger till ADP + Pi kommer att tillåta ETC att köra mycket långsamt när du väl tillsätter succinat tar det verkligen fart. Om du lägger till CN - stoppas det. ATP är ganska mycket i lås med O2 konsumtion genom allt detta.

Om du lägger till oligomycin för att blockera ATP-syntas, stoppar detta faktiskt ETC även om ATP-syntas är nedströms ETC. Detta beror på att utan ATP-syntas för att lindra protongradienten blir gradienten så brant att ETC inte längre kan bekämpa den.

Några sista anteckningar om samreglering av glykolys, CAC och ETC:

  • När ATP-konsumtionen ökar, minskar ATP/ADP-kvoten och detta resulterar i ökningar i alla processernas aktiviteter. ADP aktiverar PFK-1, vilket ökar glykolysen. ADP aktiverar regulatoriska enzymer i CAC. Och ETC ökar också av oförklarliga skäl.
  • När ATP-produktionen ökar, ökar ATP/ADP-förhållandet och detta hämmar alla processer. ATP hämmar PFK-1, långsammare glykolys ATP hämmar pyruvatdehydrogenas, saktar ner CAC, och ETC bromsas också.
  • Om ETC- eller ATP-syntasen hämmas, går glykolysen snabbare för att generera mer ATP för att kompensera. Men eftersom ETC inte körs ackumuleras NADH, vilket ökar NADH/NAD+-förhållandet. Detta saktar ner CAC.

Om Eric Vallabh Minikel

Eric Vallabh Minikel är på en livslång strävan efter att förebygga prionsjukan. Han är en vetenskapsman baserad vid Broad Institute of MIT och Harvard.


Frågor om cellandning

För att komma in i Krebs-cykeln förenas acetylCoA med oxaloacetat av enzymet citratsyntas, vilket ger citrat.

I efterföljande steg förlorar citrat två kol till CO2 och slutar som oxalocetat, nu redo att förenas med en ny acetyl coA-molekyl för att fullborda ytterligare en omgång av cykeln.

Omedelbart efter en måltid stiger koncentrationen av glukos i blodet från den nyligen smälta maten. Processer som fungerar för att sänka blodsockret, såsom insulinsekretion, glykogensyntes och glykolys, kommer att inträffa efter en måltid.

Å andra sidan kommer processer som fungerar för att höja blodsockret, inklusive processer som inträffar under svält, såsom glukagonutsöndring, glukoneogenes och hydrolys av triaklyglycerol, inte inträffa efter en måltid. Därför är B korrekt eftersom glukagonutsöndringen skulle hämmas efter en måltid.

Val A är fel eftersom FAs oxideras endast när blodsockret är mycket lågt efter en längre period av att inte äta, till exempel.

Val C är fel eftersom cellulär jäsning endast skulle öka under anaeroba förhållanden, som de som upplevs vid träning av muskler.


Examen för biokemienhet #4

Alfa-amylas klyver stärkelse till en mängd linjära och grenade produkter av olika längder.

Fyra glykoproteinkomplex med specifika uppsättningar av substrataktiviteter är bundna till membran av absorberande celler i tarmen

-Enkel diffusion är långsam och linjär med substratkoncentration
-Förenklad diffusion är snabbare och kännetecknas av ett hyperboliskt beroende av substratkoncentration
-Hyperbolen beskrivs av ekvationen som visas med två parametrar, Km och Vmax
-Km reflekterar en transportörs affinitet för substrat - Km motsvarar en halv Vmax
-Vmax är det snabbaste det kan gå!

Hjärnan kräver till exempel rikliga mängder glukos och har därmed en transportör med hög affinitet (GLUT3).

Konstitutiv produktion av cAMP resulterar i aktiverat proteinkinas A (PKA), som stimulerar Cl-transport in i tarmens lumen via CFTR (därmed låst i sitt på-läge)

Nettoresultatet är en osmotisk obalans, Oreglerad transport leder till ett överskott av negativt laddad kloridjon i tarmen.

Genom att tillhandahålla glukos tillsammans med Na+ kan båda lösta ämnen transporteras in i blodomloppet.

Kloridsekretionen är otillräcklig hos CFTR-patienter, vilket resulterar i matsmältnings- och andningsbrister.

Minskad CFTR-aktivitet resulterar i minskad transport av klorid

Vätskeförlust uppstår när laktosintoleranta individer får i sig laktos på grund av bakteriell fermentering av sockret

En studie Modiano et al. (2007) visar att laktostolerans uppstod i afrikanska pastorala populationer efter domesticeringen av boskap. Den relaterar mänsklig domesticering av nötkreatur med utvecklingen av laktostolerans hos vuxna.

binjuremärgen --> adrenalin

-triglyceridsyntes
-glykogensyntes
-aktiv glykolys

Ut ur levern (re: glukagon, epinefrin)

Anaerob kräver inte molekylärt syre och förekommer i vävnader som saknar mitokondrier

Allosterisk reglering av PFK-1 av F2,6-BP till en lägre Km (högre affinitet)

F2,6-BP reglerar PFK-1 i både lever och fettvävnad.

Fuktos 2,6-BP syntetiseras och bryts ned av fosfofruktokinas-2 (PFK-2)

Nivån av F 2,6-BP kontrolleras av fosforylering av PFK-2

I levern stimulerar PFK-2 F6P --> F26-BP när det inte är fosforylerat

I levern stimulerar PFK-2 F26-BP --> F6P

1) glukos --> G6P genom hexokinas/glukokinas
2) F6P --> F16BP av PFK-1

Acetaldehyd --> acetat (genom aldehyddehydrogenas)

Acetat --> acetyl CoA (genom acetyl CoA-syntetas)

Muskelglykogenfosforylas stimuleras under träning av:
-Epinefrin
-AMP (ett mått på tillgänglig ATP)
-Fosforylering via kalciumfrisättning under sammandragning

Glykogen(n) + glukos + 2 ATP --> Glykogen(n+1) + 2 ADP + 2 Pi

Manifestationer = förstorad lever, fastande hypoglykemi/svår hypoglykemi 3-4 timmar efter måltid, tillväxtstörning

Muskler och röda blodkroppar:
Anaerob glykolys (laktat)

Oxaloacetat --> fosfoenolpyruvat via fosfoenolpyruvat karboxykinas i cytosol+mitokondrierna

Pyruvatkinas skulle tillåta PEP --> pyruvat

pyruvatdehydrogenas skulle tillåta pyruvat --> acetyl CoA

Pyruvatkarboxylas aktiveras av cAMP
Fosfoenolpyruvatkarboxykinas (PEPCK) är inducerbart

(I glykolys: Pyruvatkinas inaktiveras av cAMP)

2) Fruktos 1,6 bis-fosfat --> fruktos 6-fosfat

fruktos 1,6 bisfosfatas är inducerbart och hämmas av
fruktos 2,6 bis-fosfat

(I glykolys: PFK-1 aktiverad av fruktos 2,6 bis-fosfat)

3) glukos 6-fosfat --> glukos

Glukos 6-fosfatas är inducerbart

Kallas även "hexosmonofosfatshunten".

Transketolas kräver tiamin som en kofaktor
Den icke-oxidativa grenen blockeras i sin frånvaro

Glukos 6-fosfat -----> ribulos 5-fosfat

G6PDH-genen finns på X-kromosomen

Cirka 75 kliniskt identifierade mutationer vars enzymatiska aktivitet varierar mellan 15 och 100 %

Låg G6PDH-aktivitet korrelerar med hög känslighet för oxidativ stress

De reaktiva syremolekylerna oxiderar cellmembranets lipider (försvagar det) och hemoglobin (tvärbinder och denaturerar det).

Kroniska symtom inkluderar mental förvirring, ostadighet och förlust av ögonkoordination och kongestiv hjärtsvikt. En allvarlig brist känd som beriberi resulterar i neuromuskulära symtom inklusive muskelatrofi och svaghet

Höga nivåer av fruktos 1-fosfat ackumuleras efter intag av fruktos
Glykogenolys och glukoneogenes hämmas (diskuteras i nästa sista föreläsning)
Hämning av glukoneogenes resulterar i laktacidos

Aldolas B krävs också för glukossyntes från G 3-P och DHAP.
F1-P sänker redan låg aktivitet
Ackumulering av F1-P utarmar väsentligt cellulärt fosfat på grund av snabb ATP-hydolys av fruktokinas

Primär behandling är att ta bort galaktos från kosten

Juvenil grå starr kan uppstå på grund av omvandlingen av galaktos till galaktitol via aldosreduktas
(polyolväg - Fig. 29.4)

Ett test finns tillgängligt för att mäta GALT-aktivitet i erytrocyter

Konsekvenserna av GALT-brist är allvarligare eftersom galaktos-1-P hämmar bildningen av UDP-glukos och därmed glykogensyntesen

Hypoglykemi är resultatet

Ytterligare konsekvenser hos unga

Inträde av långkedjiga FA:er (12 kol eller mer) i mitosolen kräver förestring till karnitin.

CPT I= karnitinpalmitoyltransferas I omvandlar fettacyl-CoA till fettacylkarnitin

Translokaset för fettacylkarnitin in i mitosolen och trycker ut karnitin ur mitosolen till intermembranutrymmet.

Karnitin-translokaset för fettacylkarnitin in i mitosolen och trycker ut karnitin från mitosolen till intermembranutrymmet


Svält och fasta: biokemiska aspekter

Långvarig fasta

Fasta över 12 timmar kommer att leda till den glukoneogena fasen av svält som representeras av övergången från glykogen till metabolism av glukogena aminosyror som den huvudsakliga energikällan. Detta förmedlas av en ytterligare minskning av insulin/glukagon-förhållandet. Som ett resultat fördubblas blodnivåerna av de grenkedjiga aminosyrorna, alanin och glutamin efter 3–5 dagars fasta. Glukos-alanin-cykeln ger glukos till muskeln i utbyte mot alanin som tillhandahålls till levern som en prekursor för glukoneogenes (se figur 3). Tarmen tar företrädesvis upp glutamin som frigörs från muskeln under fasta där det används som energikälla och av njuren där det också används för njurammoniakproduktion. Även om metabolismen av aminosyror till glukos är ett mycket viktigt steg i metabolisk anpassning till fasta, ger den bara cirka 45 g glukos per dag. Enbart denna mängd är otillräcklig för att möta hjärnans glukosbehov och måste kompletteras med energi som produceras från fettomsättningen. Glukoneogenes sker på bekostnad av det funktionella proteinfacket och tillhandahåller energisubstrat tills det lipolytiska och ketogena maskineriet har anpassats helt. Ökad effektivitet av den adaptiva metaboliska övergången till fett- och ketonkroppsanvändning återspeglas av en minskning av plasmaaminosyror om fastan förlängs.

Mobiliseringen av triacylglycerolförråd för att tillhandahålla energi regleras av ett antal faktorer. Lipolys stimuleras av glukagon och adrenokortikotrofiskt hormon (ACTH) under svält. Denna effekt medieras av cykliskt AMP-beroende proteinkinas (AMPK), som stimulerar hormonkänsligt lipas och hämmar acetyl-CoA-karboxylas (Figur 7). Vid långvarig svält ökar kortisol hormonkänslig lipassyntes. Insulinnivåerna sjunker med 35 % inom 24 timmar efter fasta. Detta är förknippat med en 50–80 % ökning av graden av lipolys. Lågcirkulerande insulinnivåer orsakar en minskning av upptaget av glukos i adipocyter genom att förändra funktionen hos GLUT4-glukostransportören (Figur 4). Adekvata mängder glycerol-3-fosfat är därför otillgängliga för återförestring av fettsyror framställda av triacylglycerolnedbrytning. Oförestrade fettsyror frigörs i cirkulationen och koncentrationerna av fria fettsyror ökar från 0,5–0,8 till 1,2–1,6 mmol l −1 under de första dagarna av fastan. Fettsyror cirkulerar bundna till albumin och kan oxideras i levern eller andra vävnader för att producera energi. Övergången till att använda ketonkroppar som energikälla i hjärnan verkar i första hand styras av blodkoncentrationen av ketonkroppar snarare än en hormonell effekt. Ketonproduktionen i levern når sin topp efter 3–4 dagars fasta. Men nivåerna av blodketoner fortsätter att stiga snabbt under de första 7–10 dagarna innan de stabiliseras på cirka 6–8 mM efter 2–3 veckor. Den fortsatta ökningen av ketonkroppsnivåer i blodet trots att man uppnår maximal leverproduktion tidigt under fastan beror på minskad renal utsöndring av ketonkroppar och ökad muskelfettsyraoxidation.

Figur 7 . Lipolys stimuleras av verkan av glukagon, ACTH och adrenalin. Denna effekt förmedlas av cykliskt AMP-beroende proteinkinas.

När fettsyraoxidation och ketonkroppsbildning ökar, sker en minskning av glukosproduktionen och oxidation medierad av nedreglering av pyruvatdehydrogenaskomplexets aktivitet. Efter 3 veckors fasta observeras en markant minskning av glukosmetabolismen i hela hjärnan med hjälp av positronemissionstomografi. Hjärnans glukosupptag mer än halveras efter en fasta på 5 veckor.

Efter en period av fasta längre än 3 veckor är processen för metabolisk anpassning till svält klar. Glukoneogenes och glykolys har minimerats parallellt med ökad produktion av ketonkroppar i levern. Njuren blir det viktigaste glukoneogena organet och producerar hälften av kroppens glukosbehov. Glutamin är det dominerande substratet för njurglukoneogenes, och kväveprodukten från denna process tillhandahåller den ammoniak som behövs för att buffra ketosyror i urinen. Detta sparar energi jämfört med energikrävande ammoniakavfall genom leverns ureacykel. Som ett resultat minskar kväveförlusterna i urinen till 4–6 g dag −1 . Två tredjedelar av hjärnans bränsleförbrukning består av ketonkroppar, vilket markant minskar behovet av muskelproteolys för att tillhandahålla glukoneogena prekursorer. Vid långvarig fasta förändras musklerna från produktion av ketonkroppar till fettsyraoxidation.

Vid fullbordad anpassning sker en långsam och pågående utarmning av proteinfacket och nedbrytning av fettvävnaden. Döden kommer att inträffa när det inte går att fylla på bränslelagren genom återmatning och otillräcklig tillgänglig energi för att upprätthålla väsentliga kroppsfunktioner. Eftersom fett är den dominerande energikällan, kommer tiden fram till döden vid okomplicerad fasta att bero på storleken på fettlagren för fasta. Hos en normal vuxen kommer fettlagren att räcka till för att upprätthålla livet i cirka 60–70 dagar. Omfattningen av proteinförlust är också kopplad till överlevnad, och en förlust av mer än hälften av den magra kroppsmassan (ungefär hälften av det totala kroppsproteinet) förutsäger döden.


Vitaminer

1 Biotin

En introduktion

Biotin fungerar i enzymatiska karboxyleringar som en kofaktor för tre CO2-fixerande enzymer: acetyl-CoA-karboxylas, som är väsentligt för fettsyrasyntesen propionyl-CoA-karboxylas, som deltar i fettsyrametabolismen med udda kedja och pyruvatkarboxylas, som är involverad i bildandet av oxaloacetat, ett viktigt obligatoriskt steg i omvänd glykolys och glukoneogenes ( Figur 23-20).

Bild 23-20 . Biotin. Biotin är kovalent bundet i karboxylaser och transkarboxylaser genom peptidylkoppling mellan karboxylsyradelen av biotin och ε-aminogrupp av peptidbundet lysin. Biotin-lysinaddukten kallas biocytin och kan frisättas från karboxylaser efter proteolys och klyvning av peptider som innehåller biocytin med biocytinas. Tre stora karboxyleringsreaktioner som använder biotin som en kofaktor visas. Alla involverar överföring av CO2 till respektive substrat. Inte visat är 3-metylkrotonyl-CoA-omvandling till 3-metylglutakonyl-CoA, en reaktion som är viktig för leucinnedbrytning. Karbamylfosfat kräver också biotin. Karbamylfosfat är ett substrat för ureasyntes och purinsyntes.

B Metabolism och krav

Biotin finns i de högsta koncentrationerna i levern. I livsmedel finns biotin i relativt höga koncentrationer i spannmål inklusive sojabönor, ris, korn, havre, majs och vete. Biotillgängligheten av biotin från spannmål varierar dock kraftigt. Biotin är kovalent bundet till de enzymer som det tjänar som kofaktor, den kemiska kopplingen är till en peptidbindning mellan karboxylsyradelen på biotin och e-aminofunktionen hos peptidyllysin i enzymet. Biotin-enzympeptidbindningen kräver ett ATP-beroende steg (Zempleni, 2005).

Biotin är koenzymet för fyra karboxylaser: (1) acetylkoenzym A-karboxylas, som finns i både mitokondrierna och cytosolen, katalyserar karboxyleringen av acetyl-CoA till malonyl-CoA. Malonyl-CoA är den omedelbara prekursorn för fettsyrasyntes. (2) Pyruvatkarboxylas, som finns i mitokondrierna, katalyserar karboxyleringen av pyruvat för att bilda oxaloacetat. Oxaloacetat kan metaboliseras i trikarboxylsyracykeln eller så kan det omvandlas till glukos i levern och njurarna och andra vävnader som är involverade i glukoneogenesen. Pyruvatkarboxylat är det huvudsakliga enzymet som fyller på trikarboxylsyracykelintermediärer. (3) Metylkrotonyl-CoA-karboxylas, också lokaliserat i mitokondrierna, är involverat i metabolismen av L-leucin. (4) Propionyl-CoA-karboxylas, som också finns i mitokondrier, är involverat i metabolismen av L-isoleucin och L-valin, och L-treonin och L-metionin. Alla fyra karboxylasenzymer som använder bikarbonat som deras enkolssubstrat delar en gemensam biokemisk mekanism.

Det dyker också upp bevis för att biotin deltar i andra processer än klassiska karboxyleringsreaktioner. Specifikt har nya roller för biotin i cellsignalering, genuttryck och kromatinstruktur identifierats under de senaste åren. Biotinylering av histoner tycks spela en roll i cellproliferation, gentystnad och det cellulära svaret på DNA-reparation. Roller för biotin i cellsignalering och kromatinstruktur överensstämmer med uppfattningen att biotin har en unik betydelse i cellbiologi (Gravel och Narang, 2005 Zempleni, 2005).

När biotininnehållande karboxylaser bryts ned frisätts biotin som biocytin (Figur 23-20). Biocytinas är ett viktigt leverenzym som katalyserar klyvningen av peptidkopplingen mellan biotin och lysin för att frigöra fritt biotin för återanvändning. Biotinbehovet hos djur är relativt lågt (dvs i mikrogram per kilogram av dietintervallet). Dessutom kan biotin också produceras av tarmmikrofloran och biotinet som är kovalent bundet till enzymer återanvänds.

Ändå kan det finnas näringsproblem i samband med biotinstatus. Biotin och biocytin har affinitet för vissa proteiner, särskilt avidin i äggvita. Användningen av råa ägg kan orsaka biotinbrist på grund av sambandet mellan biotin och avidin i okokta ägg. Svaret hos pälsbärande djur på intag av betydande mängder rå äggvita har beskrivits som "äggvitaskada." Native (icke-denaturerade) avidin i ägg orsakar äggviteskador eftersom det binder tätt till biotin, vilket förhindrar dess absorption.

Förhållandet mellan biotin och avidin är viktigt, särskilt för industrier som använder pälsdjur i vinstsyfte. Det visade sig senare att äggviteskada kunde botas av en leverfaktor som först kallades skyddsfaktor X och senare bestämdes vara biotin. Eftersom biotin botade hudsjukdomen av äggviteskada, kallades det vitamin H (för haut, det tyska ordet för hud). Tillstånd som kan öka biotinbehovet under graviditet, amning och terapier är användningen av antikonvulsiva medel eller exponering för höga koncentrationer av liponsyra. Spontan biotinbrist förekommer sällan hos djur eftersom biotin är väl fördelat bland livsmedel och en stor del, om inte hela, av vitaminbehovet tillgodoses av mikrobiell syntes i tarmen. Som nämnts kan dock bristen induceras genom att ouppvärmd (rå) äggvita ingår i kosten (Zempleni, 2005). För de flesta enmagade djur är troligen 50 till 100 μg biotin per 1000 kcal eller ~0,2 till 0,4 mg per kilo diet tillräckligt.

Biotinbrist leder till försämrad glukoneogenes och försämrad fettmetabolism. Alopeci och dermatit är kännetecken för biotinbrist hos de flesta djur och fåglar. Biotinbrist kan också orsaka svår metabolisk acidos. Oförmågan att utföra fettomsättning påverkar läderhuden markant hos djur med biotinbrist. Om det inte finns ett medfödd fel eller genetisk polymorfism som involverar ett av karboxylasenzymerna, är sannolikheten för en biotinrelaterad metabolisk kompromiss eller brist låg, förutom när okokt äggvita är den huvudsakliga proteinkällan.

Biotinomsättning och behov kan uppskattas på basis av (1) koncentrationer av biotin och metaboliter i kroppsvätskor, (2) aktiviteter av biotinberoende karboxylaser, och (3) urinutsöndring av organiska syror som bildas i ökad hastighet om karboxylasaktiviteter reduceras. Urinutsöndring av biotin och dess metabolit, bisnorbiotin, aktiviteter av propionyl-CoA-karboxylas och beta-metylkrotonyl-CoA-karboxylas i lymfocyter, och urinutsöndring av 3-hydroxiisovalerianasyra är goda indikatorer på marginell biotinbrist.


Modell för att undersöka vägar för kolflöde från laktat till glukos vid den första grenpunkten i glukoneogenes.

Den första grenpunkten i glukoneogenes inträffar vid omvandlingen av pyruvat till oxaloacetat. För att bestämma mängden laktatkol som når glukos via den direkta pyruvatkarboxylasvägen kontra trikarboxylsyracykeln, inkuberades hepatocyter från vuxna råttor i primärkultur i 2 timmar med ett av följande isotopsubstrat: [1-14C]laktat, [U- 14C]laktat eller [1,2-14C]acetat. Produktionen av 14CO2 och [14C]glukos från varje substrat utvärderades. Mängden laktatkol 2 och 3 som införlivats i glukos eller oxiderats till CO2 bestämdes genom att subtrahera värden med användning av [1-14C]laktat från de som använde [U-14C]laktat. Efter kvantifiering av CO2 som bildas från kolen 2 och 3 i laktat, kan mängden av dessa kol som införlivas i glukos via trikarboxylsyracykeln bestämmas genom enkel proportionalitet från förhållandet mellan märkning som är inkorporerad i glukos eller CO2 från [1,2-14C] acetat. De återstående kolen 2 och 3 av laktat som införlivats i glukos härrör direkt från pyruvatkarboxylasvägen. Etanol som vid oxidation ger NADH och acetat minskade laktatoxidationen och förbättrade pyruvatkarboxylasvägen. Glukagon ökade kolflödet genom båda vägarna men främst genom pyruvatkarboxylasvägen. Sammanfattningsvis presenteras en enkel modell för att undersöka kolflödet från laktat via pyruvatkarboxylas- och trikarboxylsyravägarna under glukoneogenes.


Lec 2: Glykolys och

Termisk effekt av mat: energi som krävs för att bryta komplexa makronäringsämnen till enkla mikronäringsämnen Energi som krävs för att bryta ner - hög till låg: Proteiner  Kolhydrater  Fetter

 Komplexa kolhydrater  enkla kolhydrater  pyruvat  energi

 Korttidslagring (fett är att föredra för långtidslagring)  Fetter är vattenolösliga (svåra att brytas ner, lagras som fett)  Kolhydrater är vattenlösliga (lättare att brytas ner)

Oxidation av glukos  Fullständig oxidation av glukos (C 6 H 12 O 6 ) ger energi via aerob andning

 Reaktionen är irreversibel  Första steget: Glykolys - glukosmolekyl primas genom tillsats av fosfatgrupper från ATP och delas upp i 2 pyruvatmolekyler

Glykolys: Förberedande fas och utdelningsfas (måste lägga energi för att få ut energi)

 NADH är reducerad elektronbärare (molekylen bär energi, dock inte lika mycket som ATP)  Kroppen kommer att behålla mjölksyra, så när syre är tillgängligt igen kommer kroppen att ta glukos genom citronsyravägen (kroppen är effektiv och kommer att återvinna energi där möjlig)

Total energi och reglering:

 På grund av nettoenergiunderskottet (mycket mer energi i glukoneogenesen än glykolysen), om båda vägarna löpte samtidigt skulle systemet få slut på energi. Endast en kan inträffa åt gången.  Reglering sker genom att slå på och av enzymer (bindning av det allosteriska stället - allosteriska modifieringar), ELLER transkription

FRÅGA Säg att det finns en mutation i glykolysen som helt stoppar glykolysvägen. Säg att mutationen är inom fosfohexos-isomerasenzymet i glykolysvägen, kommer kroppen fortfarande att kunna återskapa glukos för hjärnan (hjärnan har fortfarande normal glykolys- och glukoneogenesfunktion)?  Svar: Ja och nej. Glukoneogenes fungerar i kroppen fram till fruktos 6-fosfat, men efter den tidpunkten finns det inget tydligt bypass-system för fosfohexos-isomerasenzymet. En del av glukos 6-fosfatet är redan i rotation (enskilda hade det före mutationen). Glukos 6 fosfat är ingångspunkten för glykogen. (går in i glykolys överst i figuren). Glykogen kommer in som glukos 6 fosfat, men det kommer till en punkt där glykogen tar slut så nej det kan inte fortsätta

Reglering sker vid första steg i vägar: Flera olika ingångspunkter för glykolys och glukoneogenes

Isomerer och kinetik "_____kinaser"

Hexokinase Allosteric Regulation Hexokinas: - inhiberas allosteriskt av glukos-6-fosfat - glukos skickas till levern för att bli glykogen Glukokinas: har en hög Km -hämmas inte av glukos-6-fosfat (lagrar kontinuerligt glykogen)

  • kan hantera höga nivåer av glukos i det porta venösa blodet efter en måltid. Glukokinas fungerar kontinuerligt oavsett hur mycket glukos som lagras

Förekomst av glukos-6-fosfat  Finns endast i ett fåtal vävnader  Muskel: låg till ingen mängd  Lever: mycket riklig

o ansvarig för blodsockerreglering

Om vi ​​inte har syre går det igenom mjölksyracykeln för att göra laktat (kroppen återanvänder och återvinner allt den kan) Överskott av pyruvat går in i blodbanan, tillbaka till levern där levern tar det genom glukoneogenes Reglering genom transkription  Hög blodsockerkoncentration o Hexokinasgen aktiv o Öka hexokinasproduktion o Aktiv glykolys  Låg blodsockerkoncentration o Glukos 6 Fosfatasgen aktiv o Öka G6Pase-produktion o Aktivera glukoneogenes o Upprätthålla blodsockernivåer

Förklarar varför det tar ett tag innan dieter har effekt. 40-dagarsprocess: kroppen bibehåller BG-nivån - hjärnan använder glukos som energikälla

Fruktos-2,6-bifosfatreglering  Fruktos 2,6-bisfosfat produceras som en sidoarm från fruktos 6-fosfat (en produkt av glykolys) och det spelar en reglerande roll (allosterisk) i glykolys och glukoneogenes o Relaterat till insulin ( ökar aktiviteten) och glukagon (minskar aktiviteten)

Pyruvatkinas &amp Carboxylase Regulation Pyruvatkinasinhibitorer (stänga AV glykolys) - Acetyl CoA - ATP Aktivatorer (aktivera glykolys) - Fruktos1,6-bifosfat - AMP

Pyruvatkarboxylasaktivatorer (aktivera glukoneogenes)

  • Acetyl CoA
  • ATP-hämmare (stänger av glukoneogenesen)
  • Fruktos1,6-bifosfat
  • AMP

Pentosfosfatväg  Glukos-6-fosfat oxideras och donerar elektroner till

NADP+ resulterar i ett pentossocker.

Kroppen kommer att använda glykogen först, sedan proteiner och fetter

På grund av regleringssteg kan du inte ha båda vägarna igång samtidigt. Det är ett omvänt regleringssteg: påslagning av en väg gör att en annan väg stängs av via enzymet.

Alternativ väg för att göra nukleotider (DNA och RNA)) Genererar 2 produkter:  Pentosfosfater (DNA och RNA)  NADPH där glukos 6-fosfat oxideras (förlorar elektroner), sedan reduceras (vinner elektroner) Glukos-6-fosfat oxideras och donerar elektroner till NADP+ vilket resulterar i ett pentossocker

Användning av NADPH (antioxidant) och pentossocker  Minskar reaktiva syrearter, minskar deras toxicitet (NADPH)  Syntes av fettsyror (fettsyror som behövs för att överleva, hjälper till att skapa cellmembran  Cellproliferation och tillväxt (DNA och RNA-ryggrad)

FRÅGA

Av följande dieter, gynnas glykolys eller glukoneogenes? Varför?  Normalt (jämnt förhållande mellan kolhydrater, protein och fett): Glykolys, eftersom det finns en lättillgänglig del av kolhydrater, så kroppen använder upp glukos för att bilda energi  Hög kolhydrat: Glykolys, lättillgänglig del av kolhydrater  Högt protein: Glukoneogenes, källa till glukos och kolhydrater inte lätt tillgänglig, kroppen kommer att försöka göra glukos  Svält: Glukoneogenes, källa till glukos och kolhydrater inte lätt tillgänglig, kroppen kommer att försöka göra glukos  Svält: Glukoneogenes, källa till glukos och kolhydrater inte lätt tillgänglig, kroppen will try to make glucose  Normal diet for 3 days, then high protein: Remain in glycolysis, store excess as glycogen, and then when switched to high protein gluconeogenesis will start to use up glycogen, then uses either proteins or fatty acids that body already had stored.


Lipids I: Fatty Acids and Eicosanoids

Propionyl-CoA Oxidation

β-Oxidation of fatty acids with an odd number of carbon atoms yields propionyl-CoA. Since the concentration of such fatty acids in the diet is small, little propionyl-CoA is produced. Important sources of propionyl-CoA are the catabolism of isoleucine, valine, methionine, and threonine ( Chapter 17 ). Cholesterol side chain oxidation also yields propionyl-CoA. Thus, propionyl-CoA is derived from the catabolism of lipids and proteins. In ruminants, propionate is largely derived from bacterial fermentation in the rumen.

Propionyl-CoA is converted to succinyl-CoA , which is oxidized or converted to glucose by way of oxaloacetate and pyruvate (gluconeogenesis Chapter 15 ). Succinyl-CoA may also form δ-aminolevulinate, a precursor of porphyrin biosynthesis ( Chapter 29 ). Formation of succinyl-CoA from propionyl-CoA requires three mitochondrial enzymes and two vitamins ( Figure 18-5 ).

FIGURE 18-5 . Metabolism of propionyl-CoA.

Propionyl-CoA carboxylase is a tetramer of nonidentical subunits, αoch β. The native enzyme (M.W. ∼540,000) appears to have the structure (αβ)4.Biotin is bound through an amide linkage to an ε-amino group of a lysyl residue in the α-subunit. Carboxylation is a two-step reaction similar to that of acetyl-CoA carboxylase (see below). The first step requires ATP and Mg 2+ and fixes CO2 with the formation of an apoenzyme-biotin-CO2 komplex. In the second step, the carboxyl group from the biotinyl complex is transferred to propionyl-CoA to form D- methylmalonyl-CoA.

Methylmalonyl-CoA racemase converts D-methylmalonyl-CoA to the L-isomer by labilization of an α-hydrogen atom, followed by uptake of a proton from the medium.

Methylmalonyl-CoA mutase utilizes 5’-deoxyadenosylcobalamin ( Chapter 38 ) to catalyze intramolecular isomerization by the migration of the –COSCoA group. The only other cobalamin-dependent reaction in the mammalian system is methylation of homocysteine to methionine ( Chapters 17 , 27 , and 38 ).