生物化學第11章檸檬酸循環-wenkub

　

【正文】 hase)催化乙酰 CoA與草酰乙酸的縮合，生成檸檬酸 . 這是檸檬酸循環的起始反應。由于該反應順序是 乙酰 CoA與 草酰乙酸 縮合成 檸檬酸 開始的，且草酰乙酸經多步反應之后重新生成，構成了一個循環反應途徑，因此，該循環反應稱為檸檬酸循環。 E1:丙酮酸脫氫酶 E2:二硫辛酸轉乙酰基酶 E3:二氫硫辛酸轉乙酰基酶 丙酮酸脫氫酶系 多酶體系，位于線粒體膜上。 大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復合物分子量約 4600kD, 外形呈球形，其直徑約為 30nm。 第三階段 是指前兩個階段產生的 還原性的 NADH和 FADH2被氧化 ，重新形成氧化型的輔酶。 這樣的代謝過程稱為呼吸 (respiration)或細胞呼吸。 在無氧的條件下，葡萄糖經糖酵解反應獲取能量，產生的丙酮酸被還原為乳酸 (或酒精 )： C6H12O6 →→ → 2 H3CCHOHCOO－ + 2H＋ △ Go39。 第 十 一 章 檸 檬 酸 循 環 檸檬酸 (TCA)循環過程中關鍵的化合物是檸檬酸，因為檸檬酸有三個羧基，所以又稱三羧酸循環 （ tricarboxylic acid cycle， TCA）。＝ 196 kJ/mol 但是，在有氧的條件下，葡萄糖則完全氧化成 CO2和H2O， 并產生細胞活性所需的大量的能量： C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O △ Go39。 因為這一過程消耗氧，釋放出 CO2。 第一節 丙 酮 酸 氧 化 在有氧的條件下，糖酵解產生的丙酮酸或乳酸氧化產生的丙酮酸或者某些氨基酸分解產生的丙酮酸經特殊的載體蛋白轉運到線粒體內，首先經氧化脫羧反應轉變成乙酰 CoA。 該復合物的核心由 24個 E2構成，24個 E1和 12個 E3環繞 E2排列。 分子量： 106，直徑 45nm，比核糖體稍大 。 一 .檸檬酸循環的研究歷史 檸檬酸循環處在物質代謝的中心位置，該途徑的發現在生物化學發展史上占據著重要的位置。同位素標記實驗表明，乙酰基上的甲基碳與草酰乙酸的羰基碳結合。 檸檬酸合酶反應的機制 （二）異檸檬酸的形成 檸檬酸在順烏頭酸酶 (aconitase)的催化下，異構化轉變成異檸檬酸 (isocitrate)。因此，在平衡時，異檸檬酸大約只占 10%。 檸檬酸的中心碳連接有四個取代基，其中兩個是相同的 (CH2COO－ )。 （三） 異檸檬酸的氧化脫羧 異檸檬酸脫氫酶催化異檸檬酸氧化脫羧轉變成 α 酮戊二酸。 在該酶的催化反應中，異檸檬酸的二級醇羥基氧化，轉變成草酰琥珀酸 (oxalosuccinate)， 接著 β 位羧基發生脫羧反應，生成 α 酮戊二酸。 草酰琥珀酸是異檸檬酸脫氫酶催化反應的中間物，它只是瞬間存在。 Mn2+使草酰琥珀酸中間物上的羰基極化 （四） α 酮戊二酸氧化脫羧產生琥珀酰 CoA α 酮戊二酸在 α 酮戊二酸脫氫酶復合物 的催化下，氧化脫羧，產生琥珀酰 CoA， 同時釋放出 CO2和 NADH。 α 酮戊二酸脫氫酶復合物催化的反應在化學上與丙酮酸脫氫酶復合物相似。＝ 33 kJ/mol)，反應產生的琥珀酰 CoA象乙酰 CoA一樣，含有一個高能硫酯鍵。這是檸檬酸循環中唯一直接產生高能磷酸化合物的反應，是底物水平磷酸化的又一個例子 。然后，磷酸基轉移到酶活性部位的 His殘基上，形成磷酸組氨酸，并釋放出琥珀酸；隨后磷酸基被轉移到 GDP上，生成 GTP。 琥珀酸脫氫酶是檸檬酸循環中唯一的線粒體內膜結合蛋白，也是琥珀酸 CoQ氧化還原酶的一部分 。 琥珀酸脫氫酶是一種由分子量為 70kD和 27kD兩個亞基構成的二聚體蛋白。 由于琥珀酸脫氫酶沒有區分琥珀酸相同兩端的能力， 如果用于檸檬酸合成的乙酰基的羰基碳事先用 14C標記，那么經上述 6步反應生成的琥珀酸的羧基碳均應含有放射性標記，只不過每個羧基碳的放射性強度只保有原初標記的 50%，其后每種化合物的羧基碳原子均同樣如此。轉換態形成中，首先受到 OH－ 陰離子的攻擊，形成負碳離子，接著發生質子 (H＋ )化反應。它只作用于延胡索酸，從雙鍵的相反方向加 OH－和 H＋，生成 L蘋果酸，或者催化其逆反應， L蘋果酸脫水變成延胡索酸。 該反應△ Go‘＝ + kJ/mol， 在熱力學上不利于草酰乙酸的生成，而有利于逆向反應。＝ kJ/mol) 。 （ 2）乙酰 CoA進入 TCA循環后，有二處脫羧反應 。 經脫羧反應生成的 2分子 CO2來自原初的草酰乙酸，而乙酰基上的兩個碳參與了草酰乙酸的重新生成。這就意味著，在第三輪循環中的兩次，脫羧反應將消去 50%的來自最初甲基碳的放射性標記；此后，每輪循環將消去殘留標記的 50%. 四 . 檸檬酸循環的生物學意義 （一） 提供能量 一分子的葡萄糖經過糖酵解和檸檬酸循環以及氧化磷酸化，總共可產生 38分子或 36分子的 ATP。 在真核生物中，酵解反應發生在胞液中，而完整的線粒體對 NADH和 NAD＋ 是不可滲透的，那么 NADH怎樣才能被呼吸鏈氧化呢 ? NADH是在甘油醛 3磷酸被氧化時產生的 ,而 NADH必須被氧化重新產生 NAD＋ ， 酵解才能繼續進行。氨基酸降解的產物也須經檸檬酸循環被完全氧化。例如谷氨酸等氨基酸轉變成 α 酮戊二酸后，可通過這個途徑轉變成乙酰 CoA而被徹底氧化。 （三） 檸檬酸循環的雙向功能 檸檬酸循環的中間物不僅起著維持該循環運轉的功能，促進有機燃料分子氧化產生能量，而且一些重要的生物合成途徑利用該循環的中間物作為合成反應的起始材料。胞液乙酰 CoA產生于檸檬酸的裂解