翻譯和講課-第7章-檸檬酸循環(huán)

第17 檸檬酸循應(yīng)流中心。碳以乙酰輔酶A的形式加入生化反應(yīng)流中心，檸檬酸循環(huán)也是生物的前體。[（以上）ChrisWarren/InternationalStock.]17.1酸脫氫酶聯(lián)結(jié)糖酵解途徑和檸檬酸循2-C檸檬酸循環(huán)提供生物的原 酸只能得到一小部分的ATP葡萄糖的大這一氧化作用由一系列反應(yīng)（即檸檬酸循環(huán)，或稱為三羧酸（TCA）循環(huán)、或Krebs循環(huán)）大部分能源分子被加工成乙酰輔酶A的形式，進(jìn)入三。 在真核生物中的線粒體里進(jìn)行（圖17.1，而糖酵解反應(yīng)在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。圖17.1線粒體。電子顯微鏡清晰地顯示線粒體的雙膜結(jié)構(gòu)。線粒體內(nèi)膜有很多內(nèi)陷，這些內(nèi)陷稱為嵴。酸的氧化脫羧和檸檬酸循環(huán)粒體基質(zhì)進(jìn)行。[（左）Omikron/圖檸檬酸循環(huán)是細(xì)胞的代謝中心。任何分子被轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A或三的其他組在分子轉(zhuǎn)化成ATP過(guò)程中三起什么作用？知道分子是可以被氧化（即失去電子）的碳化物（第15章。檸檬酸循環(huán)含有一系列氧化-基被氧化成兩個(gè)CO2。此氧化產(chǎn)生的高能電子用來(lái)驅(qū)動(dòng)ATP的。檸檬酸循環(huán)的功能是圖17.2顯示檸檬酸循環(huán)的總況。草酰乙酸（四碳化合物）與乙酰基縮合形成六碳原子碳單位）進(jìn)入檸檬酸循環(huán)后被轉(zhuǎn)化成兩分子CO2。17.2CO2，1GTP，和高能電子（高能電子以NADH和FADH2的形式存在。17.3ANADHFADH2（即章）9ATP。NADHFADH2攜帶的電子經(jīng)過(guò)一系列的膜蛋白傳遞本身被氧化并產(chǎn)生跨膜質(zhì)子梯度質(zhì)子流過(guò)ATP酶將ADP和磷酸轉(zhuǎn)化成ATP。圖17.3細(xì)胞呼吸。檸檬酸循環(huán)構(gòu)成細(xì)胞呼吸的第一階段，將碳的電子轉(zhuǎn)移給電子載體后利用質(zhì)子梯度ATP(綠色。氧氣還原和ATP構(gòu)成氧化磷酸化。檸檬酸循環(huán)與氧化磷酸化過(guò)程一起給有氧細(xì)胞提供了大量的能量——在內(nèi)，超過(guò)90%的能量以這種方式制造。有限數(shù)量的檸檬酸循環(huán)分子氧化能產(chǎn)生大量的NADH和FADH2，因此檸檬酸循環(huán)和氧化磷酸化產(chǎn)能的效率非常高效。圖17.2中，檸檬酸循環(huán)17.1酸脫氫酶聯(lián)結(jié)糖酵解途徑和檸檬酸循 酸（第16章。在厭氧條件下， 。，酸+ANAD+→ACO2NADHH。，酸+ANAD+→ACO2NADHH這個(gè)不可逆反應(yīng)是糖酵解和檸檬酸循環(huán)之間的連接紐帶（圖17.4。注意：此反應(yīng) 氫酶復(fù)合物催化產(chǎn)生、并將俘獲的高能電子以NADH形式。因此，因此圖17.4糖酵解和檸檬酸循環(huán)間的聯(lián)系。糖酵解產(chǎn)生的酸轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A，后者是檸17.117.5表17.1大腸桿菌的酸脫氫酶復(fù)合酶圖17.5大腸桿菌酸脫氫酶復(fù)合物的電子顯微圖譜機(jī)理：從酸乙酰輔酶A需要三種酶和五種輔pyrophosphate，TPP、硫辛酸（lipoicacid)FAD是酶催化的輔助因子，CoANAD+ 硫辛AA的這些反應(yīng)步驟必需偶聯(lián)才能保存脫羧反應(yīng)所的能，驅(qū)動(dòng)后續(xù)的NADH和乙CoA17.6TPP的負(fù)碳離 此反應(yīng)由多酶復(fù)合體 酸脫氫酶組分（E1）催化。TPP 酸脫氫酶組分的輔基硫辛酰酶組分E1，產(chǎn)物是乙酰硫辛酰胺。圖17.6E1脫羧反應(yīng)的機(jī)制。E1是酸脫氫酶復(fù)合物的酸脫氫酶組分。輔基TPP的一個(gè)關(guān)鍵特征是噻唑環(huán)N和S原子之間的碳原子比大多數(shù)=CH—pKa（2）（3）酸脫羧。TPP乙酰輔酶AAA。復(fù)合體的二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）催化這一反應(yīng)。高能硫酯鍵在乙?；D(zhuǎn)移到輔酶A的過(guò)程中A是很多酰基的載體，其中乙酰基是最簡(jiǎn)單的。此時(shí)將酸轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A，后者是檸檬酸循環(huán)的。輔酶 乙酰輔酶 在此過(guò)程中，高能電子先傳遞給這個(gè)酶的輔基FAD，然后傳遞給NAD+。FADH2NAD+是非常特別的（NADHFAD)FADH2和不同復(fù)合物。現(xiàn)在能夠重構(gòu)這個(gè)復(fù)合物的原子結(jié)構(gòu)模型以了解其活性（圖17.7分E1用黃色表示，二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)用綠色表示。轉(zhuǎn)乙酰酶組分E2形成這個(gè)復(fù)合物的。轉(zhuǎn)乙酰基酶組分有8個(gè)催化三聚體組裝成一個(gè)空心立方體。每個(gè)三聚體有三個(gè)主要結(jié)構(gòu)域（圖17.8。N-端結(jié)構(gòu)域小，有一個(gè)柔軟的硫 素結(jié)合域，圖16.26）同源。硫辛酰胺結(jié)構(gòu)域后面有一個(gè)小結(jié)構(gòu)域與復(fù)合物的E3組分結(jié)合。24拷貝的E1和12拷貝的E3圍繞E2核。三個(gè)不同位點(diǎn)如何聯(lián)合工作（圖17.9）？關(guān)鍵是E2亞基有一個(gè)長(zhǎng)的柔軟的硫辛酰胺攜帶底物從一個(gè)活性位點(diǎn)擺渡到另一個(gè)活性位點(diǎn)。圖17.8轉(zhuǎn)乙酰基酶的結(jié)構(gòu)。每個(gè)紅球表示一個(gè)三聚體（由三個(gè)E2亞基構(gòu)成。每個(gè)E2E1的活性位點(diǎn)催化酸脫羧、形成羥乙基TPP和CO2（離開(kāi)復(fù)合體的第一個(gè)產(chǎn)物。活性中心位于E1復(fù)合物深部，用20A長(zhǎng)度的疏水管道與蛋白表面聯(lián)系。E2將硫辛酰胺E1的通道，進(jìn)入活性位點(diǎn)E1E1E2的空心體內(nèi)亞基界擺渡到E3-黃素蛋白的活性位點(diǎn)。E3FAD氧化、重新生成含有二硫鍵的硫辛酰胺（氧化后一個(gè)產(chǎn)物。另一個(gè)酶接近增加了整個(gè)反應(yīng)的效率，最大限度地減少了副反應(yīng)酸氧化脫羧的所有中E2。球表示）（1）酸脫羧形成羥乙基-TPP（2）E2的（3E1（4）E2（5）AD（6）ADH22-C酸脫氫酶復(fù)合物催化，將酸轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A。這步反應(yīng)將糖酵解過(guò)程與細(xì)胞都代謝成乙酰輔酶A或者檸檬酸循環(huán)的組分。檸檬酸酶催化、草酰乙酸和乙酰輔酶A反應(yīng)生成檸檬草酰乙酸、乙酰輔酶A和水一道反應(yīng)，生成檸檬酸和輔酶A。草酰乙 乙酰輔酶 檸檬酰輔酶 檸檬AAAA帶來(lái)的硫酯鍵，是一個(gè)高能分子。檸檬酰輔酶A水解生成檸檬酸和輔酶A，驅(qū)動(dòng)整個(gè)反應(yīng)朝檸檬酸的方向進(jìn)行。實(shí)際上，硫脂水解的能驅(qū)使兩個(gè)前體分子（草酰乙酸和乙酰輔酶A）兩個(gè)新分子（檸檬酸和輔酶 機(jī)制：檸檬酸酶抑制副反應(yīng)的機(jī)A的水解）物或抑制劑形成的復(fù)合物的晶體進(jìn)行X光晶體學(xué)研究顯示，在催化過(guò)程中，該酶構(gòu)象有很大的變化。檸檬酸酶與底物的結(jié)合是有序的：先與草酰乙酸結(jié)合，然后與乙酰輔酶A17.10草酰乙酸結(jié)合使相應(yīng)的氨基酸側(cè)鏈發(fā)生少許的位移，卻導(dǎo)致這些氨基酸側(cè)鏈所在α-螺旋的旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)幅度達(dá)到15?。這些結(jié)構(gòu)變化制造一個(gè)乙酰輔酶A結(jié)合位點(diǎn)。這種構(gòu)象轉(zhuǎn)化與葡萄糖結(jié)合誘導(dǎo)己糖激酶裂縫關(guān)閉情況一樣（第437頁(yè)。17.11酸使乙酰輔酶A和草酰乙酸之間形成一個(gè)碳碳雙鍵。新形成的檸檬酰輔酶A誘導(dǎo)酶蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致活性位點(diǎn)完全關(guān)閉。酶水解檸檬酰CoA之間的酯鍵。輔酶A先圖17.10與草酰乙酸結(jié)合導(dǎo)致檸檬酸酶構(gòu)象變化同源二聚體每個(gè)亞基的較小結(jié)構(gòu)域用 烯醇式檸檬酰CoA復(fù)合圖17.11檸檬酸酶催化檸檬酰CoA的機(jī)制（1）在底物復(fù)合體（左）中，組氨酸274CoA375奪取乙酰輔酶A甲基的一個(gè)氫離子，使之形成烯醇式（中（2）組氨酸殘基320提供一個(gè)質(zhì)子（3）CoA的烯醇供給草酰乙酸的羰A與草酰乙酸之間形成碳-274CoA274后來(lái)又提供質(zhì)子，參與硫酯鍵水解反應(yīng)（CoA，現(xiàn)在可以理解乙酰CoA的水解反應(yīng)是怎樣被的。檸檬酸酶的構(gòu)象非常適宜水解檸檬酰CoA，但不適宜水解乙酰CoA。如何實(shí)現(xiàn)這樣的選擇性？首先，檸檬酸CoAA易于與草酰乙酸縮合。其次，CoA形成后，才能將那些參與水解硫酯至關(guān)重要的催化殘基定位到適合的位置。與果是H和OH的位置發(fā)生互換。催化這兩步反應(yīng)的酶是順烏頭酸酶，因?yàn)樵撁冈诖呋^(guò)程檸檬 順烏頭 異檸檬紅素結(jié)合。443個(gè)半胱氨酸的硫原子一起形成復(fù)合物。其中一個(gè)鐵原子能夠通過(guò)與檸檬酸的一個(gè)羧基（COO—）和一個(gè)羥基（OH）結(jié)合（圖17.12這個(gè)Fe-S聚簇結(jié)構(gòu)參與了結(jié)合底物的脫水和再水合作用。圖17.12檸檬酸與順烏頭酸酶Fe-S復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)合。4Fe-4S的鐵硫聚簇結(jié)構(gòu)是順烏頭酸酶α-異檸檬酸+NAD+→α-酮戊二酸+CO4異檸檬酸+NAD+→α-酮戊二酸+CO結(jié)合的草酰琥珀酸易失去CO2形成α-酮戊二酸。異檸檬 草酰琥珀 α-酮戊二酸生成速率是評(píng)價(jià)整個(gè)循環(huán)速率的重要參（在第492頁(yè)詳細(xì)檸檬酸循環(huán)速率。這一氧化反應(yīng)產(chǎn)生檸檬酸循環(huán)的第一個(gè)高能電子載體分子NADH。α-α-α-酮戊二酸轉(zhuǎn)化成琥珀酰CoA。 琥珀酰酸CoA乙酰輔酶ACO2酮戊二酸+CoA+琥珀酰輔酶A+CO2+此反應(yīng)由α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與酸脫氫酶復(fù)合體極酸CoA乙酰輔酶ACO2酮戊二酸+CoA+琥珀酰輔酶A+CO2+α-CoA用硫酯鍵連接，形成高能硫酯化合物。它們的反應(yīng)機(jī)理完全一樣（第478頁(yè)。琥珀酰-CoA1，水解為草酰乙酸和乙?？s合形成六碳的檸檬酸提供能量。琥珀酰-CoA硫酯鍵的斷裂與嘌呤CoA酶特異性磷酸化GDP，另一些哺乳細(xì)胞琥珀酰CoA酶特異性磷酸化ADP腸桿菌琥珀酰CoA酶催化反應(yīng)的磷酰基受體既可以是GDP也可以是ADP。知道GTP是信號(hào)轉(zhuǎn)到系統(tǒng)中重要的組分（14章。此外，GTPγADP生成 機(jī)制：琥珀酰CoA酶轉(zhuǎn)化生物化學(xué)能量的類17.13步驟中有高能化合物的參與：△Go'=-3.4kJmol-1（-0.8kcalmol-1。消耗琥珀酰CoA生成GTP是底物水平磷酸化的一個(gè)實(shí)例。圖17.13琥珀酰CoA酶反應(yīng)機(jī)制。此反應(yīng)經(jīng)過(guò)一個(gè)酶磷酸化的（1）磷酸基替αCoAβ亞基結(jié)合的核苷二磷17.14氨基末端結(jié)構(gòu)域不同，在酶促反應(yīng)機(jī)理中有不同的功能。Α亞基的N端結(jié)構(gòu)域形成一個(gè)Rossmann折疊（449頁(yè)CoAADP組分。β亞基的NATP抓握結(jié)構(gòu)域（此結(jié)構(gòu)域出現(xiàn)于許多酶，這個(gè)結(jié)構(gòu)域在琥珀酰輔酶A酶中起結(jié)合GDP和激活GDP作用。琥珀酰CoA酶進(jìn)化，使之能夠利用這些結(jié)構(gòu)域獲取琥珀酰CoA水圖17.14琥珀酰輔酶A酶的結(jié)構(gòu)此酶由兩個(gè)亞基構(gòu)成亞基有一個(gè)Rossman折疊，CoAADP（ATP抓握結(jié)構(gòu)域ADP。CoAADPCoAATP抓握琥珀 延胡索 蘋果 草酰乙酸用于下一輪檸檬酸循環(huán)，產(chǎn)生以FADH2和NADH的形式的能量。E- + E- +NAD+FAD作為氫受體，是因?yàn)榇朔磻?yīng)能NAD+FADE- + E- +2Fe-2S（兩個(gè)鐵原子與兩個(gè)無(wú)機(jī)硫結(jié)合，3Fe-4S和4Fe-4S。琥珀酸脫氫酶包含一個(gè)70kd和一個(gè)27kd的亞基——與檸檬酸循環(huán)中其他酶不同的是，它嵌入線粒體內(nèi)膜上。事實(shí)上，琥珀酸脫氫酶與電子傳遞鏈直接相關(guān)，連接著檸檬酸循環(huán)和ATP的形成。與其他氧化還原反應(yīng)得到的NADH相比琥珀酸氧化生成的FADH2并不從該酶分離出來(lái)的恰恰相反，（CoQ遞鏈中重要的物質(zhì)，它傳遞電子給氧氣(電子的最終受體)。在第18章詳細(xì)介紹電子隨后延胡索酸水合形成L-蘋果酸延胡索酸酶催化H+和OH—的特異性反式加成到延胡索酸分子上。OH—嚴(yán)格地加到延胡索酸雙鍵的一側(cè)，因此只形成L-蘋果酸。 + 這個(gè)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)能變量與檸檬酸循環(huán)中其他反應(yīng)不同，它是正數(shù)（△Go'=+29.7kJ乙酸與乙酰CoA在檸檬酸酶催化下不斷縮合而消耗掉，加上電子傳遞鏈不斷消耗檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生高能電子，GTPAcetyl-CoAAcetyl-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H++17.1517.2檸檬酸循環(huán)的每一次循環(huán)都納入一個(gè)乙酰分子（來(lái)自乙酰CoA）與草酰乙酸發(fā)生縮合反應(yīng)，即兩個(gè)碳原子進(jìn)入循環(huán)。又有兩個(gè)碳原子在異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶催化的脫羧反應(yīng)中以CO2的形式離開(kāi)循環(huán)。FAD分子在琥珀酸的氧化反應(yīng)中被還原，還有一個(gè)有一個(gè)NAD+分子被還原。GTPCoA檸檬酸循環(huán)消耗兩個(gè)水分子：一個(gè)用于檸檬酰CoA水解產(chǎn)生檸檬酸的反應(yīng)，另一個(gè)17.2反應(yīng)類型：a縮合反應(yīng)；b脫水反應(yīng)；c水合反應(yīng)；d脫羧反應(yīng)；e氧化反應(yīng)；f17.15物的任何位置。它們?cè)诤罄m(xù)的檸檬酸循環(huán)中以CO2的形式。要理解檸檬酸沒(méi)有作為對(duì)稱性分子處理的原因，參閱練習(xí)題11和12。循環(huán)的效率。這樣的通道稱作底物的運(yùn)送通道。這樣的多種酶復(fù)合體被稱為metabolon(可”？在第18章更詳細(xì)地介紹電子傳遞鏈氧化檸檬酸循環(huán)形成的NADH和FADH2。電子傳遞鏈將這些載體分子的電子傳遞給O2（電子的最終受體結(jié)果粒體膜內(nèi)外形成跨膜質(zhì)子梯度。隨后質(zhì)子濃度梯度驅(qū)動(dòng)ATP：每個(gè)NADH能夠產(chǎn)生2.5個(gè)ATP，每個(gè)FADH21.5ATP3NADH1FADH2分子，10ATP。而不需要氧氣的糖酵解過(guò)程中，1分子葡萄糖僅2ATP（2分子乳酸子是NAD+和FAD粒體再生所必需的。糖酵解有厭氧和需氧代謝兩種模式，而檸檬酸檸檬酸循環(huán)是分子有氧氧化共同的最終代謝途徑。此外，正如即將在17.4介，16.3的反應(yīng)是不可逆的，因此不能將乙酰CoA重新逆轉(zhuǎn)生成葡萄糖。酸經(jīng)氧化脫羧反應(yīng)生，17.16CoA通過(guò)與轉(zhuǎn)乙酰酶組分（E2）NADH（E3NADHCoA將這樣的信息反饋給酶：細(xì)胞的能量需求已得到滿足要代謝生成乙酰CoA了。這種抑制有利于節(jié)約葡萄糖，因?yàn)榇蟛糠炙醽?lái)自葡萄糖的糖酵解途徑產(chǎn)生的（詳見(jiàn)16.117.17 E2組分）在結(jié)構(gòu)和酶促催化方面的重要性。激酶和磷酸酶都是受到調(diào)控的。以肌肉休17.18狀態(tài)，肌肉無(wú)重大的能量需求。因此，NADH/NAD+，乙酰CoA/CoA，還有ATP/ADP的比換言之，高濃度的中間產(chǎn)物（乙酰CoA和NADH）和高濃度的終產(chǎn)物（ATP）抑制酸17.16CoA乙酰CoA是葡萄糖代謝 17.17酸脫氫酶復(fù)合體活性的調(diào)節(jié)。特定的蛋白激酶使酸脫氫酶（PDH）磷酸化而失活，磷酸酯酶移除其磷酸基團(tuán)能激活酸脫氫酶復(fù)合體。激酶和磷酸酶也是受到高度，圖17.18酸脫氫酶復(fù)合體對(duì)能荷的應(yīng)答。應(yīng)答胞內(nèi)能荷水平酸脫氫酶復(fù)合體活性，（B）復(fù)合物被酸和ADP而激活，酸和ADP能抑制激酶的活性當(dāng)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)由于肌肉收縮消耗ATP葡萄糖轉(zhuǎn)化成 ADP和 酸的濃度升高。ADP和 發(fā)肌肉收縮的第二信使Ca2+對(duì)磷酸酶有促進(jìn)作用。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+水平的升高（第355頁(yè)）提高了線粒體內(nèi)Ca2+水平，這樣激活磷酸酶活性，進(jìn)一步促進(jìn) 在一些組織中，磷酸酶的活性受激素調(diào)節(jié)。腎上腺素與α-腎上腺素受體結(jié)合能啟動(dòng)肝臟磷脂酰肌醇通路（第388頁(yè)使Ca2+濃度升高，激活磷酸酶。在能夠脂肪酸的組脫氫酶復(fù)合體被活化，催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為酸、隨后轉(zhuǎn)變成乙酰CoA、最終轉(zhuǎn)變成脂肪糖轉(zhuǎn)化為乳酸，而不是乙酰CoA。這種情況導(dǎo)致乳酸酸濃度過(guò)量—血液乳酸濃度過(guò)高。在17.19PP性。異檸檬酸、+、M2+P與酶蛋白結(jié)合是相互協(xié)同的。相反，TP抑制酶的活性。反應(yīng)產(chǎn)物H通過(guò)直換酶結(jié)合的+，從而抑制異檸檬酸脫氫酶活性。值+或者+。第二個(gè)限速位點(diǎn)是α-酮戊二酸脫氫酶。此酶與酸脫氫酶復(fù)合體同源，因此可以預(yù)料α-酮戊二酸脫氫酶的調(diào)控方式在某些方面與酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)控方式類似。酮當(dāng)細(xì)胞ATP水平很高時(shí)，檸檬酸循環(huán)速率降低。17.19檸檬酸循環(huán)的控制。ATPNADH濃度的調(diào)控。關(guān)鍵的控制位點(diǎn)是異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶。異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶作為控速點(diǎn)使檸檬酸循環(huán)和其他代謝通路整合起檸檬酸可進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，發(fā)出信號(hào)給磷酸果糖激酶使其中止糖酵解（445頁(yè)，還可以轉(zhuǎn)化成乙酰CoA參與脂肪酸的（第638頁(yè)。如果α-酮戊二酸脫氫酶受抑制，則累積α-酮戊二酸。α-酮戊二酸可作為某些氨基酸和嘌呤的前體（第683頁(yè)和714頁(yè)。CoA檸檬酸是重要的限速步驟。ATP是檸檬酸酶的變構(gòu)抑制劑。ATP的作用是增加檸檬酸酶與乙酰CoA之間的Km值。因此，隨著ATP濃度的增加，乙酰CoA與酶的結(jié)合少，的檸檬酸也少檸檬酸循環(huán)是生物的前體資迄今為止，集中的是檸檬酸循環(huán)作為制造ATP的一個(gè)主要降解途徑。作為細(xì)17.20子都來(lái)自琥珀酰CoA。許多氨基酸是α-酮戊二酸和草酰乙酸的衍生物。這些途徑將在 酸轉(zhuǎn)化成草酰乙酸使檸檬酸充裕?，F(xiàn)在的重點(diǎn)是，一旦檸檬酸循環(huán)的被用于生物，它必須能得到及時(shí)的補(bǔ)充。酸循環(huán)速率將降低，除非有新生的草酰乙酸補(bǔ)充（因?yàn)橐阴oA必須與草酰乙酸縮合才能酸+CO2+ATP+H2O→草酰乙酸CoA轉(zhuǎn)化成草酰乙酸或者檸檬酸循環(huán)的其他酸+CO2+ATP+H2O→草酰乙酸（460頁(yè)CoA的存在。乙酰CoA存在意味著需的草酰乙酸。如果能荷高，就將草酰乙酸轉(zhuǎn)化成葡萄例子（anaplerotic是希臘文，意思就“填滿”。補(bǔ)給反應(yīng)產(chǎn)生代謝途徑組分的凈產(chǎn)出。CoA補(bǔ)給CoA來(lái)自酸和脂肪酸的代謝。B120TPP的酶促反應(yīng)，其共同特征是轉(zhuǎn)移一個(gè)活性醛基。腳氣病患者血液中酸和α-酮戊二酸的含量高于正常人。在攝入葡萄糖后血液酸含量升高更為顯著。與此有關(guān)的發(fā)現(xiàn)是，內(nèi)酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶為什么TPP缺乏會(huì)首先引起神經(jīng)紊亂呢？神經(jīng)系統(tǒng)主要用葡萄糖作為能源。糖酵解產(chǎn)物酸只有通過(guò)酸脫氫酶復(fù)合體催化成乙酰輔酶A才能進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。如果該酶失活，神經(jīng)系統(tǒng)沒(méi)有能量來(lái)源。相反，其他組織大多數(shù)能利用脂肪作為檸檬酸循環(huán)的17.22或者酸鹽與二氫硫辛酸巰基的結(jié)合抑制酸脫氫酶復(fù)合體E3組分酶活性，導(dǎo)致中硝酸來(lái)軟化使動(dòng)物的皮毛定形通過(guò)皮膚被吸收類似的癥狀折磨著早期的攝影師們（daguerreotype離子。試劑-金屬離子復(fù)合物接著隨尿排出體外。事實(shí)上，2,3-二巰基丙醇（17.22）在第叫BAL，意思是英國(guó)的抗劉易斯制劑。。圖17.22酸鹽酸鹽失活轉(zhuǎn)乙酰酶的二氫硫辛酰胺組分，從而抑制酸脫氫酶復(fù)合體活性有些巰基試劑如2,3-二巰基丙醇能與酸鹽形成復(fù)合物并被排除體外，。。檸檬酸循環(huán)是怎么出現(xiàn)的呢？盡管確切的答案還有待闡明，但可以進(jìn)行一些推測(cè)。許多參與氨基酸和卟啉類化合物的。因此，像 化合物在進(jìn)化初期的功能是用于生物。這些α-酮酸的氧化脫羧反應(yīng)在熱力學(xué)上非常有多的、有著各種不同生化用途的幾個(gè)在檸檬酸循環(huán)途徑出現(xiàn)之前就可能已經(jīng)存在許多植物和細(xì)菌能利用乙酸鹽或其他能生成乙酰CoA的化合物乙酰CoA酶催化CoACoAATPAcetateAcetate+CoA-SH+ Acetyl- AMP隨后，焦磷酸被水解成磷酸。因此，將乙酸活化成乙酰CoA消耗了兩個(gè)高能磷酸酯鍵。很多生物，包括人類，機(jī)體內(nèi)有乙酰CoA酶。為什么植物和一些細(xì)菌能用乙酸作為唯一能源而人卻不行呢？由于酸脫氫酶反應(yīng)是不可逆的，乙酰CoA不能轉(zhuǎn)化徑能夠?qū)⒍紗挝晦D(zhuǎn)化為四碳單（琥珀酸用于能量生產(chǎn)和生物包括葡萄糖。還有一個(gè)重要的不同點(diǎn)在于，乙醛酸循環(huán)中，每輪循環(huán)有兩分子乙酰CoA參與；而在檸檬酸循環(huán)中，每輪循環(huán)只有一分子乙酰CoA參與。與檸檬酸循環(huán)一樣，乙醛酸循環(huán)（17.23）CoA和草酰乙酸縮合形成首先，蘋果酸酶催化將另一分子乙酰CoA與乙醛酸縮合形成蘋果酸。然后將蘋果酸氧22Acetyl-CoA+NAD++2 Succinate+2CoA+NADH+2乙醛酸循環(huán)的生物能利用乙酰CoA葡萄糖和其他生物分子，其代謝方式多樣。過(guò)了檸檬酸循環(huán)的兩步脫羧反應(yīng)，除了由異檸檬酸裂解酶和蘋果酸酶催化的兩步反（用藍(lán)色框框表示）檸檬酸循環(huán)是能源分子氧化最終共同通路。它同時(shí)也是生物原料的重要來(lái)源CoA形式進(jìn)入循環(huán)。糖酵解作用和檸檬酸循環(huán)的銜接點(diǎn)是酸氧化脫羧形成乙酰CoA。在真核生物中，檸檬酸循環(huán)的各個(gè)反應(yīng)粒體中行，而糖 解過(guò)程在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行2-C（C6（C6（C5CoA（C4CO2CoA的硫酯鍵水解生（C4（C4（C4兩個(gè)碳原子進(jìn)入循環(huán)，兩個(gè)碳原子在異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶催化的脫羧反應(yīng)中以CO2的形式離開(kāi)循環(huán)。在四個(gè)氧化-還原反應(yīng)中，有三對(duì)電子轉(zhuǎn)移給NAD+，F(xiàn)AD9ATP。水和能產(chǎn)生10分子高能磷酸化合物。NAD+FAD的持續(xù)供應(yīng)，檸檬酸循環(huán)需要在有氧條件下才能進(jìn)行。酸生成乙酰CoA是一不可逆過(guò)程。這個(gè)過(guò)程是葡萄糖衍生物——酸進(jìn)入TCA循環(huán)的一個(gè)重要調(diào)控點(diǎn)。酸脫氫酶復(fù)合體的活性通過(guò)可逆的磷酸化作用NADH和FADH2通過(guò)電子傳遞鏈將電子傳遞給氧氣時(shí)，電子受物中，檸檬酸循環(huán)的兩個(gè)酶活性（即異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶）的調(diào)節(jié)也是很重要的。能荷高，則降低異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶的活性。如果細(xì)胞能荷較高并且生物所需含量豐盛，這些調(diào)控機(jī)理相輔相成，降低乙酰CoATCA；Krebs（乙酰CoA（第475頁(yè)）氧化磷酸化作用（476頁(yè)酸脫氫酶復(fù)合物（477頁(yè)黃素蛋白（480頁(yè)檸檬酸酶（第482頁(yè)鐵硫（非血紅素鐵）蛋白（484頁(yè)異檸檬酸脫氫酶（484頁(yè)Α-酮戊二酸脫氫酶（485頁(yè)代謝區(qū)室（490頁(yè)補(bǔ)給反應(yīng)（494頁(yè)的細(xì)胞提取液中加入以下復(fù)合物，帶有放射性的碳原子的去向分別是什么？（14C C4由乙酰CoA凈草酰乙酸需要哪些酶寫出這一反應(yīng)的平衡方程式CoAΔG0'一種有效的抑制劑硫胺素二氫噻唑酮焦磷酸 酸脫氫酶的結(jié)合力比硫胺素焦磷酸20,000 假設(shè)[NAD+/NADH]=8,pH=7,由蘋果酸生成的草酰乙酸，蘋果酸/草酰乙酸的最低比例α-酮戊二酸。利用本章節(jié)所提到的反應(yīng)和酶，而不消耗檸檬酸循環(huán)中的任何組分，將α-酮戊二酸是有可能的。請(qǐng)寫出一個(gè)平衡反應(yīng)式，并標(biāo)示出所需要的輔因化合物消耗掉需要通過(guò)攝入碳水化合物來(lái)補(bǔ)充嗎？為什么不能簡(jiǎn)單的通過(guò)轉(zhuǎn)化脂CoA1941么早期的檸檬酸循環(huán)的研究者們對(duì)所有的放射性出現(xiàn)在中感到吃驚呢會(huì)是α-酮戊二酸形成過(guò)程中的，因?yàn)闃?biāo)記不對(duì)稱性。這個(gè)觀點(diǎn)似乎很引人注目，直到AlexanderOgston在1948年“進(jìn)攻一個(gè)對(duì)稱分子的不對(duì)稱酶的相同基團(tuán)正如第18章將有的更詳細(xì)的說(shuō)明檸檬酸循環(huán)的活性可由耗氧量氧氣消耗速率大，循環(huán)的速度越快。HansKrebs1937年就用這種方法研究了該循環(huán)。他拿鴿子胸肌肉如果加入的檸檬酸完全氧化成水和，需要多少氧氣酸鹽檢查了問(wèn)題13中實(shí)驗(yàn)體系的酸鹽效應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)（這里未列出）對(duì)于檸檬酸的，酸鹽起了什么作用當(dāng)加入的檸檬酸時(shí)，酸鹽的作用發(fā)生了什么變化數(shù)據(jù)就酸鹽的作用位點(diǎn)方面顯示出什么問(wèn)題菌落形式存在）圖A中，黑色圓圈代表野生型細(xì)菌的結(jié)果，紅色圓圈代表異檸檬酸裂解酶缺失細(xì)利用第6章所描述的技術(shù)，又將異檸檬酸裂解酶的編碼重新細(xì)菌中。圖B中，a（c）bAnswersto(a)ThelabelemergesinC-2andC-3ofxoaloacetate;(b)CO2;(c)C-1andC-4ofoxaloacetate;(d)thesameas(a);(e)thesameas(a).(a)citratesynthase,aconitase, yase,malatesynthase,malate(c)Thereareno yaseandmalatesynthaseinthemammalianΔG0'=-41kJmol-1(seedetailsinTableEnzymesarebiologicalcatalysts.Acatalystcatalyzeareactionwithoutitselfbeingaltered.Anycycleintermediatecanbethoughtofacatalyst,becauseitcanberegeneratedafteraroundofThiaminethiazolonepyrophosphateisatransition-stateog.Thesulfur-containingringofthisogisuncharged,andsoitcloselyresemblesthetransitionstateofthenormalcoenzymeinthiamine-catalyzedreactions(e.g.,theunchargedresonanceformofhydroxyethyl-TPP).Whenlackingofoxygen,pyruvateisusuallytransferedintolacticacidratherthanacetylCoA.Underconditionsofshock,thekinaseinhibitorisadministeredtoensurethatpyruvatedehydrogenaseisoperatingally.7.(a)Theoxidationofmalateisdrivenbytheuseoftheproducts——oxaloacetatebycitratesynthaseandNADHbytheelectron-transportchain.Wecannotgetthenetconversionoffatsintoglucose,becausetheonlywaytogetthecarbonatomsfromfatsintooxaloacetate—theprecursortoglucose,isthroughthecitricacidcycle.However,althoughtwocarbonatomsenterthecycleasacetylCoA,twocarbonatomsarelostasCO2beforeoxaloacetateisformed.Thus,althoughsomecarbonatomsfromfatsmayendupascarbonatomsinglucose,wecannotobtainanetsynthesisofglucosefromfats.Soafteralongboutofexercise,weneedtoreplenishthosestoresbyeatingcarbohydrates.TheenolintermediateofacetylCoAattacksthecarbonylcarbonatomofglyoxylatetoformaC-Cbond.ThisreactionislikethecondensationofoxaloacetatewiththeenolintermediateofacetylCoAinthereactioncatalyzedbycitratesynthase.Glyoxylatecontainsahydrogenatominplaceofthe-CH2COO-groupofoxaloacetate;thereactionsareotherwisenearlyidentical.Citrateisasymmetricmolecule.Consequently,theinvestigatorsassumedthatthe-CH2COO-groupsinitwouldreactidentically.Thus,fnreverycitratemoleculeundergoingthereactionsshowninpath1,theythoughtthatanothercitratemoleculewouldrea showninpath2.Ifso,thenonlyhalfthelabelshouldhaveemergedintheCallonehydrogenatomAandtheotherB.NowsupposethatanenzymebindsthreegroupsofthissubstrateX,Y,andHatthreecomplementarysites.TheadjoiningdiagramshowsX,Y,andHAboundtothreepointsontheenzyme.Incontrast,X,Y,andHBcannotbeboundtothisactivesite;twoofthesethreegroupscanbebound,butnotallthree.Thus,HAandHBwillhavedifferentfates.StericallynonequivalentgroupssuchasHAandHBwillalmostalwaysbedistinguishedinenzymaticreactions.Theessenceofthedifferentiationofthesegroupsisthattheenzymeholdsthesubstrateinaspecificorientatio