【正文】 ，受到多種效應(yīng)物的調(diào)節(jié)。由于該反應(yīng)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(jīng)多步反應(yīng)之后重新生成，構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)反應(yīng)途徑，因此，該循環(huán)反應(yīng)稱為檸檬酸循環(huán)。 大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復(fù)合物分子量約 4600kD, 外形呈球形，其直徑約為 30nm。 這樣的代謝過程稱為呼吸 (respiration)或細(xì)胞呼吸。 第 十 一 章 檸 檬 酸 循 環(huán) 檸檬酸 (TCA)循環(huán)過程中關(guān)鍵的化合物是檸檬酸，因?yàn)闄幟仕嵊腥齻€(gè)羧基，所以又稱三羧酸循環(huán) （ tricarboxylic acid cycle， TCA）。 因?yàn)檫@一過程消耗氧，釋放出 CO2。 該復(fù)合物的核心由 24個(gè) E2構(gòu)成，24個(gè) E1和 12個(gè) E3環(huán)繞 E2排列。 一 .檸檬酸循環(huán)的研究歷史 檸檬酸循環(huán)處在物質(zhì)代謝的中心位置，該途徑的發(fā)現(xiàn)在生物化學(xué)發(fā)展史上占據(jù)著重要的位置。 檸檬酸合酶反應(yīng)的機(jī)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(gòu)化轉(zhuǎn)變成異檸檬酸 (isocitrate)。 檸檬酸的中心碳連接有四個(gè)取代基，其中兩個(gè)是相同的 (CH2COO－ )。 在該酶的催化反應(yīng)中，異檸檬酸的二級(jí)醇羥基氧化，轉(zhuǎn)變成草酰琥珀酸 (oxalosuccinate)， 接著 β 位羧基發(fā)生脫羧反應(yīng)，生成 α 酮戊二酸。 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(chǎn)生琥珀酰 CoA α 酮戊二酸在 α 酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物 的催化下，氧化脫羧，產(chǎn)生琥珀酰 CoA， 同時(shí)釋放出 CO2和 NADH。＝ 33 kJ/mol)，反應(yīng)產(chǎn)生的琥珀酰 CoA象乙酰 CoA一樣，含有一個(gè)高能硫酯鍵。然后，磷酸基轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移到 GDP上，生成 GTP。 琥珀酸脫氫酶是一種由分子量為 70kD和 27kD兩個(gè)亞基構(gòu)成的二聚體蛋白。轉(zhuǎn)換態(tài)形成中，首先受到 OH－ 陰離子的攻擊，形成負(fù)碳離子，接著發(fā)生質(zhì)子 (H＋ )化反應(yīng)。 該反應(yīng)△ Go‘＝ + kJ/mol， 在熱力學(xué)上不利于草酰乙酸的生成，而有利于逆向反應(yīng)。 （ 2）乙酰 CoA進(jìn)入 TCA循環(huán)后，有二處脫羧反應(yīng) 。這就意味著，在第三輪循環(huán)中的兩次，脫羧反應(yīng)將消去 50%的來自最初甲基碳的放射性標(biāo)記；此后，每輪循環(huán)將消去殘留標(biāo)記的 50%. 四 . 檸檬酸循環(huán)的生物學(xué)意義 （一） 提供能量 一分子的葡萄糖經(jīng)過糖酵解和檸檬酸循環(huán)以及氧化磷酸化，總共可產(chǎn)生 38分子或 36分子的 ATP。氨基酸降解的產(chǎn)物也須經(jīng)檸檬酸循環(huán)被完全氧化。 （三） 檸檬酸循環(huán)的雙向功能 檸檬酸循環(huán)的中間物不僅起著維持該循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的功能，促進(jìn)有機(jī)燃料分子氧化產(chǎn)生能量，而且一些重要的生物合成途徑利用該循環(huán)的中間物作為合成反應(yīng)的起始材料。 在這種情況下，為確保檸檬酸循環(huán)的暢通，必須要有相應(yīng)補(bǔ)充該循環(huán)中間物的途徑，即所謂 回補(bǔ)途徑(anaplerosis)。 丙酮酸羧化酶在糖的異生作用中也是一種很重要的酶。 （三）蘋果酸酶催化丙酮酸羧化為蘋果酸 具有回補(bǔ)功能的另一種反應(yīng)由蘋果酸酶 (malic enzyme)催化。③ .蘋果酸酶催化丙酮酸羧化為蘋果酸 ① ② ③ 六 乙醛酸途徑 植物 (尤其是尚不能完成光合作用的幼苗 )以及某些細(xì)菌和藻類能夠利用乙酸作為它們唯一的碳源去合成它們自身的含碳化合物。 （ 3） 檸檬酸轉(zhuǎn)變成異檸檬酸。 在胞液蘋果酸脫氫酶的催化下，氧化成草酰乙酸。 乙醛酸循環(huán)體 第三節(jié) 檸檬酸循環(huán)的調(diào)節(jié) 檸檬酸循環(huán)的活性與細(xì)胞的需要密切相關(guān)。 ATP能抑制丙酮酸脫氫酶的活性；乙酰 CoA能抑制二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；傅幕钚?； NADH抑制二氫硫辛酰脫氫酶的活性。在這種情況下， ATP以及乙酰 CoA和 NADH作為 丙酮酸脫氫酶激酶 的激活劑刺激它的活性。促進(jìn)乙酰 CoA的合成。因此，乙酰 CoA和草酰乙酸的濃度限制著檸檬酸形成的速度。 NADH和琥珀酰 CoA兩者都能抑制該酶的活性。 細(xì)胞內(nèi)的 ATP和 NADH的水平很高時(shí)，檸檬酸循環(huán)的速度就受到限制。 NAD＋ 和 NADH還作為幾種脫氫酶的效應(yīng)物；NADH的高水平還意味著細(xì)胞含有豐富的 (經(jīng)呼吸鏈 )合成 ATP的電子源。這種聯(lián)鎖效應(yīng)有利于檸檬酸循環(huán) . ATP可視為檸檬酸循環(huán)和氧化磷酸化的末端產(chǎn)物 ,它可以別構(gòu)抑制檸檬酸合酶和異檸檬酸脫氫酶的活性，而 ATP則是這兩種酶的別構(gòu)抑制劑。 檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶以及α 酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物三種酶催化的反應(yīng)是高度放能的，也是不可逆的。在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的該酶不經(jīng)這種共價(jià)修飾調(diào)節(jié) 。 當(dāng)細(xì)胞需要能量 (即 ATP水平降低 )時(shí)，無活性的磷酸化的丙酮酸脫氫酶便在丙酮酸脫氫酶磷酸酶的催化下，脫去磷酸基而恢復(fù)其活性。 丙酮酸脫氫酶的活性強(qiáng)烈地取決于線粒體內(nèi)的[ATP]/[AMP] 、 [乙酰 CoA]/[CoA] 以及[NADH]/[ NAD＋ ]的比值。為了保證中間物和能量的產(chǎn)生與細(xì)胞的需要相協(xié)調(diào)、避免能量和中間物的浪費(fèi)性過度產(chǎn)生，檸檬酸循環(huán)必須有效地受到控制。由于有這兩種酶的存在，因此，萌發(fā)的植物種子能將它們貯存在的三酰甘油氧化產(chǎn)生的乙酰 CoA轉(zhuǎn)變成葡萄糖。 琥珀酸可被轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體內(nèi)，進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，重新生成草酰乙酸。這一酶系統(tǒng)稱為乙醛酸途徑或乙醛酸循環(huán)。該反應(yīng)發(fā)生在胞液中，生成的蘋果酸可以通過專一性載體進(jìn)入到線粒體。 它能催化磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成草酰乙酸，并產(chǎn)生 GTP。這一反應(yīng)是 丙酮酸羧化酶催化的。 (1) 草酰乙酸以及檸檬酸循環(huán)的其他中間物可經(jīng)糖異生途徑合成葡萄糖，以維持某些組織對(duì)葡萄糖的需要。但是，氨基酸在生物體內(nèi)是能被完全氧化的，問題在于