【正文】 涉及線粒體和乙醛酸循環(huán)體兩個(gè)細(xì)胞器， 乙醛酸循環(huán)體是特化的過(guò)氧化物酶體。 乙醛酸途徑的酶 大多數(shù)與檸檬酸循環(huán) 中的酶相同。 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)。主要取決于兩個(gè)方面的需要：一是細(xì)胞對(duì)能量的需要，二是細(xì)胞內(nèi)的生物合成反應(yīng)對(duì)代謝中間物的需要。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(guò)度產(chǎn)生，檸檬酸循環(huán)必須有效地受到控制。 丙酮酸的碳架進(jìn)入檸檬酸循環(huán)被氧化的調(diào)節(jié)主要發(fā)生在兩個(gè)環(huán)節(jié)上： 即丙酮酸轉(zhuǎn)變成乙酰 CoA的控制和檸檬酸循環(huán)本身的活性控制。 一 .丙酮酸脫氫酶復(fù)合物活性的調(diào)節(jié) 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰 CoA的反應(yīng)是葡萄糖在有氧下進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的關(guān)鍵步驟。因此，丙酮酸脫氫酶復(fù)合物活性的控制對(duì)于糖的有氧分解起著關(guān)鍵的作用。 丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性可受到兩種不同的方式控制，即別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。 （一）別構(gòu)調(diào)節(jié) 丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性強(qiáng)烈受到高水平的 ATP以及該酶復(fù)合物的產(chǎn)物乙酰 CoA和 NADH的抑制。 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)乙酰基酶的活性； NADH抑制二氫硫辛酰脫氫酶的活性。相反 ,當(dāng) AMP、 CoA和 NAD＋ 處在高水平時(shí)，則激活丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性。 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。 當(dāng)這個(gè)比值升高時(shí)，則會(huì)關(guān)閉該酶復(fù)合物的活性，降低丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)被氧化的速度。當(dāng)細(xì)胞需要能量時(shí)，其代謝信號(hào)是 [AMP]/[ATP] 以及[ NAD＋ ]/[NADH] 的水平升高，該酶復(fù)合物被激活，導(dǎo)致丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的速度升高。 pi H2O E1OPO32 E1OH 無(wú)活性 有活性 丙酮酸脫氫酶磷酸酶 ATP ADP 丙酮酸脫氫酶激酶 （二）共價(jià)修飾調(diào)節(jié) 在脊椎動(dòng)物中，丙酮酸脫氫酶復(fù)合物共價(jià)修飾調(diào)節(jié)是對(duì)該酶復(fù)合物別構(gòu)調(diào)節(jié)的重要補(bǔ)充。有兩種輔助性的酶與丙酮酸脫氫酶復(fù)合物結(jié)合在一起，它們對(duì)丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)起很重要的作用。 當(dāng)細(xì)胞含有較高水平的 ATP、 并含有豐富的乙酰CoA(它也是脂酸降解的產(chǎn)物 )時(shí)，便構(gòu)成了一種信號(hào)，表示乙酰 CoA不需要再繼續(xù)合成。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。激活后的這個(gè)激酶能利用 ATP使丙酮酸脫氫酶特定部位上的絲氨酸殘基磷酸化而失去活性。 當(dāng)細(xì)胞需要能量 (即 ATP水平降低 )時(shí)，無(wú)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。這個(gè)磷酸酶的活性受 Ca2＋ 濃度調(diào)節(jié)。 當(dāng)游離的 Ca2＋ 濃度升高時(shí)，這個(gè)酶便可以被激活。而游離的 Ca2＋ 濃度的變化取決于細(xì)胞對(duì) ATP的需要，當(dāng)細(xì)胞需要產(chǎn)生 ATP時(shí)， Ca2＋ 濃度也就隨之升高。因此，游離的 Ca2＋濃度的變化可以作為代謝變化的一種重要的信息。當(dāng)血糖濃度升高時(shí)，胰島素的分泌受到刺激，胰島素亦能激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶的活性。促進(jìn)乙酰 CoA的合成。 在植物線粒體內(nèi)，丙酮酸脫氫酶亦受磷酸化和去磷酸化的調(diào)節(jié)。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) 。 丙酮酸脫氫酶的活性不受 cAMP的影響。 二 . 檸檬酸循環(huán)的活性控制 檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶以及 α 酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物催化的反應(yīng)遠(yuǎn)未達(dá)到平衡，即這三種酶催化的反應(yīng)是高度放能的，也是不可逆的。因此，這三種酶催化檸檬酸循環(huán)的限速反應(yīng)步驟。 檸檬酸循環(huán)的第一步反應(yīng)是由檸檬酸合酶催化，對(duì)檸檬酸合酶活性的控制是檸檬酸循環(huán)最關(guān)鍵的控制部位。檸檬酸合酶的底物乙酰 CoA和草酰乙酸的可用性隨代謝環(huán)境而變化，乙酰 CoA和草酰乙酸在線粒體內(nèi)的濃度不會(huì)使檸檬酸合酶飽和。因此，乙酰 CoA和草酰乙酸的濃度限制著檸檬酸形成的速度。檸檬酸合酶也可被它的產(chǎn)物檸檬酸抑制。 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。因此，這三種酶催化檸檬酸循環(huán)的限速反應(yīng)步驟 順烏頭酸酶催化的反應(yīng)接近平衡，因此，檸檬酸消耗的速度取決于異檸檬酸脫氫酶的活性。體外研究表明，異檸檬酸脫氫酶的活性強(qiáng)烈地被它的產(chǎn)物 NADH所抑制。檸檬酸合酶的活性亦可被 NADH所抑制，但不象異檸檬酸脫氫酶對(duì) NADH濃度變化那樣敏感。 NADH也是 α 酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物催化產(chǎn)物。該酶的另一個(gè)產(chǎn)物是琥珀酰 CoA。 NADH和琥珀酰 CoA兩者都能抑制該酶的活性。琥珀酰 CoA也能抑制檸檬酸合酶的活性。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。 Ca2＋ 是脊椎動(dòng)物肌肉收縮的信號(hào)，它伴隨對(duì)ATP的需要而增高它的濃度。 Ca2＋ 可以作為一種效應(yīng)物激活異檸檬酸脫氫酶和 α 酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物的活性。 大腸桿菌異檸檬酸脫氫酶可被共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。當(dāng)大腸桿菌的這個(gè)酶的活性部位 (而不是別構(gòu)部位 )的 Ser殘基被磷酸化時(shí)，該酶則失去活性，而當(dāng)去磷酸化時(shí)則恢復(fù)活性。 總之， 檸檬酸循環(huán)的活性看來(lái)主要受 [ATP]/[ADP]的濃度比和 [NADH]/[NAD＋ ]的濃度比控制。 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＋ 不僅作為幾種脫氫酶的輔酶，而且。 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。因此， [NADH]/[NAD＋ ]濃度比例變化可能是檸檬酸循環(huán)速度的更為重要的控制因素。 結(jié)束了 習(xí)題： 1 丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)之前，發(fā)生什么化學(xué)反應(yīng)？催化該反應(yīng)的是什么酶，該酶有什么特點(diǎn)？ 2 檸檬酸循環(huán)的主要步驟及主要產(chǎn)物有哪些？檸檬酸循環(huán)的關(guān)鍵酶有哪些？ 3 說(shuō)明檸檬酸循環(huán)的生物學(xué)意義和檸檬酸循環(huán)的活性控制。