三羧酸循環(huán)的過程是檢驗士考試需要了解的知識點,醫(yī)學|教育網(wǎng)搜集整理了相關資料,便于各位同學復習備考!
乙酰CoA進入由一連串反應構成的循環(huán)體系,被氧化生成H2O和CO2.由于這個循環(huán)反應開始于乙酰CoA與草酰乙酸(oxaloacetic acid)縮合生成的含有三個羧基的檸檬酸,因此稱之為三羧酸循環(huán)或檸檬酸循環(huán)(citrate cycle)。在三羧酸循環(huán)中,檸檬酸合成酶催化的反應是關鍵步驟,草酰乙酸的供應有利于循環(huán)順利進行。 其詳細過程如下:
(1)乙酰-CoA進入三羧酸循環(huán)
乙酰CoA具有硫酯鍵,乙?;凶銐蚰芰颗c草酰乙酸的羧基進行醛醇型縮合。首先檸檬酸合酶的組氨酸殘基作為堿基與乙酰CoA作用,使乙酰CoA的甲基上失去一個h+,生成的碳陰離子對草酰乙酸的羰基碳進行親核攻擊,生成檸檬酰CoA中間體,然后高能硫酯鍵水解放出游離的檸檬酸,使反應不可逆地向右進行。該反應由檸檬酸合成酶(citrate synthase)催化,是很強的放能反應。
由草酰乙酸和乙酰CoA合成檸檬酸是三羧酸循環(huán)的重要調(diào)節(jié)點,檸檬酸合成酶是一個變構酶,ATP是檸檬酸合成酶的變構抑制劑,此外,α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)、NADH能變構抑制其活性,長鏈脂酰CoA也可抑制它的活性,AMP可對抗ATP的抑制而起激活作用。
(2)異檸檬酸形成
檸檬酸的叔醇基不易氧化,轉(zhuǎn)變成異檸檬酸(isocitrate)而使叔醇變成仲醇,就易于氧化,此反應由順烏頭酸酶催化,為一可逆反應。
(3)第一次氧化脫羧
在異檸檬酸脫氫酶作用下,異檸檬酸的仲醇氧化成羰基,生成草酰琥珀酸(oxalosuccinic acid)的中間產(chǎn)物,后者在同一酶表面,快速脫羧生成α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)、NADH和co2,此反應為β-氧化脫羧,此酶需要Mg2+作為激活劑。
此反應是不可逆的,是三羧酸循環(huán)中的限速步驟,ADP是異檸檬酸脫氫酶的激活劑,而ATP,NADH是此酶的抑制劑。
(4)第二次氧化脫羧
在α-酮戊二酸脫氫酶系作用下,α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA(succincyl CoA)、NADH.H+和CO2,反應過程完全類似于丙酮酸脫氫酶系催化的氧化脫羧,屬于α氧化脫羧,氧化產(chǎn)生的能量中一部分儲存于琥珀酰CoA的高能硫酯鍵中。
α-酮戊二酸脫氫酶系也由三個酶(α-酮戊二酸脫羧酶、硫辛酸琥珀?;D(zhuǎn)移酶、二氫硫辛酸脫氫酶)和五個輔酶(tpp、硫辛酸、hscoa、NAD+、FAD)組成。
此反應也是不可逆的。α-酮戊二酸脫氫酶復合體受ATP、GTP、NADH和琥珀酰CoA抑制,但其不受磷酸化/去磷酸化的調(diào)控。
(5)底物磷酸化生成ATP
在琥珀酸硫激酶(succinate thiokinase)的作用下,琥珀酰CoA的硫酯鍵水解,釋放的自由能用于合成GTP(三磷酸鳥苷 guanosine triphosphate),在細菌和高等生物可直接生成ATP,在哺乳動物中,先生成GTP,再生成ATP,此時,琥珀酰CoA生成琥珀酸和輔酶A.
(6)琥珀酸脫氫
琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase)催化琥珀酸氧化成為延胡索酸(fumarate)。該酶結(jié)合在線粒體內(nèi)膜上,而其他三羧酸循環(huán)的酶則都是存在線粒體基質(zhì)中的,這酶含有鐵硫中心和共價結(jié)合的FAD,來自琥珀酸的電子通過FAD和鐵硫中心,然后進入電子傳遞鏈到O2,丙二酸是琥珀酸的類似物,是琥珀酸脫氫酶強有力的競爭性抑制物,所以可以阻斷三羧酸循環(huán)。
(7)延胡索酸的水化
延胡索酸酶僅對延胡索酸的反式(反丁烯二酸) 雙鍵起作用,而對順丁烯二酸(馬來酸)則無催化作用,因而是高度立體特異性的。
(8)生成蘋果酸(malate)
(9)草酰乙酸再生
在蘋果酸脫氫酶(malic dehydrogenase)作用下,蘋果酸仲醇基脫氫氧化成羰基,生成草酰乙酸(oxalocetate),NAD+是脫氫酶的輔酶,接受氫成為NADH.H