【正文】 (PEPCK)、丙酮酸激酶 (PK)和丙酮酸脫氫酶復(fù)合物 (PDH)可以催化草酰乙酸到乙酰 CoA的轉(zhuǎn)變，這就允許檸檬酸循環(huán)中的過量中間物(包括由氨基酸轉(zhuǎn)變而來的產(chǎn)物 )被完全氧化。 總的化學(xué)計量是： α 酮戊二酸 → 5CO2。 注意：草酰乙酸取道磷酸烯醇式丙酮酸并不意味著一定會被氧化，因為丙酮酸可以轉(zhuǎn)變成丙氨酸，或者沿糖異生途徑轉(zhuǎn)變成糖 (見后續(xù)有關(guān)章節(jié) )。即是說，檸檬酸循環(huán)具有雙向 (合成和分解 )的功能。 (2) 脂肪酸的合成是發(fā)生在胞液中的一種需要乙酰CoA作為碳源的過程，乙酰 CoA的生成發(fā)生在線粒體中，而線粒體內(nèi)膜對乙酰 CoA是不可通透的。當(dāng)檸檬酸在線粒體內(nèi)合成之后，跨膜轉(zhuǎn)移至胞液中。 檸檬酸循環(huán)的雙向功能 糖異生 檸檬酸裂解為乙酰 CoA合成脂肪酸、膽固醇 卟啉 五 檸檬酸循環(huán)中間物的回補 當(dāng)檸檬酸循環(huán)的中間物因用于其他物質(zhì)合成時，就會減少 (或中斷 )能量的產(chǎn)生和中間物的繼續(xù)供應(yīng)。 常見的三條途徑： 丙酮酸羧化生成草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜? 丙酮酸羧化生成蘋果酸 （一）丙酮酸羧化成草酰乙酸 在動物體內(nèi)，最重要的回補途徑是 丙酮酸羧化轉(zhuǎn)變成草酰乙酸。這個酶是一種線粒體酶。 乙酰 CoA是丙酮酸羧化酶最重要的別構(gòu)激活劑 。當(dāng)乙酰 CoA豐富時，丙酮酸羧化酶就被激活，從而使丙酮酸羧化成草酰乙酸，使其濃度升高，于是允許檸檬酸循環(huán)的有效地進行。 （二）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成草酰乙酸 在動物的心臟和肌肉組織中，存在一種 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 (carboxykinase)。 但此酶對草酰乙酸的親和力大，而對 CO2的親和力很小，故此酶更適合于催化磷酸烯醇式丙酮酸的生成，在糖異生作用中也是很重要的酶。該酶能催化磷酸烯醇式丙酮酸羧化成草酰乙酸。 在綠色植物中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶不僅為檸檬酸循環(huán)補充草酰乙酸，而且也是 四碳雙羧酸 植物固定 CO2的一步重要的反應(yīng)。這個酶能催化丙酮酸羧化及還原反應(yīng)，生成蘋果酸，故有時此酶也叫做蘋果酸脫氫酶。在線粒體內(nèi)的需 NAD＋的蘋果酸脫氫酶催化下生成草酰乙酸。 NADPH是許多生物合成反應(yīng) (例如脂肪酸合成 )的還原劑。② .磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成草酰乙酸 。這是因為這些生物具有能將乙酸或乙酰 CoA轉(zhuǎn)變成草酰乙酸的酶系統(tǒng)。 這一途徑涉及到兩個不同的細胞器，即線粒體和乙醛酸循環(huán)體 (glyoxysome)。 乙醛酸途徑的酶大多數(shù)與檸檬酸循環(huán)中的酶相同。 （ 2） 草酰乙酸與乙酰 CoA縮合生成檸檬酸。 （ 4） 乙醛酸循環(huán)體內(nèi)的異檸檬酸裂解酶(isocitrate lyase)將異檸檬酸裂解成琥珀酸和乙醛酸 (glyoxylate)。從而完成一次循環(huán)。 （ 5） 乙醛酸循環(huán)體還含有另一種特有的酶 蘋果酸合酶 (malate synthase)。 （ 6） 蘋果酸從乙醛酸循環(huán)體中轉(zhuǎn)運出來，進入到胞液。 因此，乙醛酸循環(huán)的總反應(yīng)是兩分子的乙酰CoA轉(zhuǎn)變成一分子的草酰乙酸： 2 乙酰 CoA ＋ 2NAD＋ ＋ FAD → 草酰乙酸 ＋ 2CoASH ＋ 2NADH ＋ FADH2 ＋ H＋ 乙醛酸 異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合酶只存在于植物和某些微生物中 。缺乏乙醛酸途徑的生物是不能將乙酰 CoA凈轉(zhuǎn)變成葡萄糖的。 植物和某些細菌和藻類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。 乙醛酸途徑的酶 大多數(shù)與檸檬酸循環(huán) 中的酶相同。主要取決于兩個方面的需要：一是細胞對能量的需要，二是細胞內(nèi)的生物合成反應(yīng)對代謝中間物的需要。 丙酮酸的碳架進入檸檬酸循環(huán)被氧化的調(diào)節(jié)主要發(fā)生在兩個環(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。因此，丙酮酸脫氫酶復(fù)合物活性的控制對于糖的有氧分解起著關(guān)鍵的作用。 （一）別構(gòu)調(diào)節(jié) 丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性強烈受到高水平的 ATP以及該酶復(fù)合物的產(chǎn)物乙酰 CoA和 NADH的抑制。相反 ,當(dāng) AMP、 CoA和 NAD＋ 處在高水平時，則激活丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性。 當(dāng)這個比值升高時，則會關(guān)閉該酶復(fù)合物的活性，降低丙酮酸進入檸檬酸循環(huán)被氧化的速度。 pi H2O E1OPO32 E1OH 無活性 有活性 丙酮酸脫氫酶磷酸酶 ATP ADP 丙酮酸脫氫酶激酶 （二）共價修飾調(diào)節(jié) 在脊椎動物中，丙酮酸脫氫酶復(fù)合物共價修飾調(diào)節(jié)是對該酶復(fù)合物別構(gòu)調(diào)節(jié)的重要補充。 當(dāng)細胞含有較高水平的 ATP、 并含有豐富的乙酰CoA(它也是脂酸降解的產(chǎn)物 )時，便構(gòu)成了一種信號，表示乙酰 CoA不需要再繼續(xù)合成。激活后的這個激酶能利用 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。這個磷酸酶的活性受 Ca2＋ 濃度調(diào)節(jié)。而游離的 Ca2＋ 濃度的變化取決于細胞對 ATP的需要，當(dāng)細胞需要產(chǎn)生 ATP時， Ca2＋ 濃度也就隨之升高。當(dāng)血糖濃度升高時，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。 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)。 丙酮酸脫氫酶的活性不受 cAMP的影響。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)的濃度不會使檸檬酸合酶飽和。檸檬酸合酶也可被它的產(chǎn)物檸檬酸抑制。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。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 NADH濃度變化那樣敏感。該酶的另一個產(chǎn)物是琥珀酰 CoA。琥珀酰 CoA也能抑制檸檬酸合酶的活性。 Ca2＋ 是脊椎動物肌肉收縮的信號，它伴隨對ATP的需要而增高它的濃度。 大腸桿菌異檸檬酸脫氫酶可被共價修飾調(diào)節(jié)。 總之， 檸檬酸循環(huán)的活性看來主要受 [ATP]/[ADP]的濃度比和 [NADH]/[NAD＋ ]的濃度比控制。 NAD＋ 不僅作為幾種脫氫酶的輔酶，而且。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。