生物化學(xué)中若干循環(huán)和穿梭

生物化學(xué)中若干循環(huán)和穿梭有關(guān)循環(huán)三羧酸循環(huán)⑴該循環(huán)中有三個不可逆反應(yīng)，分別是：①草酰乙酸與乙酰輔酶A縮合生成檸檬酸，由檸檬酸合酶催化②異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸，由異檸檬酸脫氫酶催化③α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰輔酶A,由α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化⑵特點：經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，消耗一分子乙酰CoA，經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。整個循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)⑶三羧酸循環(huán)的生理意義是三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑；是三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體；為呼吸鏈提供H+和e。乳酸循環(huán)甲硫氨酸循環(huán)嘌呤堿循環(huán)核糖體循環(huán)指在細胞內(nèi)構(gòu)成核糖體的大小兩種亞單位（沉淀系數(shù)為50S或60S的大亞單位和30S或40S的小亞單位）與蛋白活體合成開始會合（70S或80S粒子形成），合成后又分離的這一反復(fù)循環(huán)而言（參見核糖體）。核糖體在不合成蛋白時，分離成亞單位，這是由于多肽鏈起始因子之一與小亞單位結(jié)合，而抑制了與大亞單位的結(jié)合。這種狀態(tài)的小亞單位，如果與其它起始因子、起始tRNA、mRNA結(jié)合，則形成多肽鏈起始復(fù)合體。隨著與大亞單位結(jié)合，在多肽鏈延長因子存在下進行多肽鏈延長反應(yīng)。多數(shù)的核糖體在一分子mRNA順次移動（參見多核糖體）。當(dāng)終止信號出現(xiàn)時，由于多肽鏈終止因子的作用，多肽鏈合成終止，核糖體從mRNA脫離，重新分離成大小二個亞單位。這些反應(yīng)都要利用鳥苷三磷酸（GTP）水解所產(chǎn)生的能量。穿梭NADH穿過線粒體內(nèi)膜NADH是還原型輔酶，是一種特殊的核苷酸。NADH不能直接進入，所以它必須將氫轉(zhuǎn)移給能穿過線粒體膜的受氫體，通過受氫體的轉(zhuǎn)運而把氫從胞質(zhì)帶入線粒體內(nèi)，這種作用稱為穿梭作用。目前了解比較多的是蘋果酸穿梭作用和3-磷酸甘油穿梭作用。這兩種作用使胞質(zhì)中的NADH氧化為NAD+，使其濃度恢復(fù)到反應(yīng)前的水平。氧化脫下的氫以穿梭分子的一部分被帶到線粒體內(nèi)，并在呼吸鏈中氧化生成水且伴有氧化磷酸反應(yīng)產(chǎn)生能量物質(zhì)ATP。（1）蘋果酸穿梭作用當(dāng)胞液中NADH濃度升高時，由蘋果酸脫氫酶催化，使草酰乙酸還原成蘋果酸。蘋果酸在線粒體內(nèi)膜轉(zhuǎn)位酶的催化下穿過線粒體內(nèi)膜，進入線粒體，在線粒體內(nèi)，通過蘋果酸脫氫酶作用，脫氫生成草酰乙酸，生成NADH+H+。生成的NADH+H+通過呼吸電子鏈傳遞進行氧化磷酸化，生成2.5分子ATP。草酰乙酸不能直接透過線粒體內(nèi)膜返回胞液，其在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶作用下從谷氨酸接受氨基生成天冬氨酸，谷氨酸轉(zhuǎn)出氨基后生成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸與天冬氨酸能在膜上轉(zhuǎn)位酶的作用下，穿過線粒體內(nèi)膜進入胞液，在胞液中的天冬氨酸與α-酮戊二酸在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的作用下，又重新合成草酰乙酸和谷氨酸，草酰乙酸又可重新參與蘋果酸穿梭作用。（2）3-磷酸甘油穿梭作用穿梭機制主要在腦及骨骼肌中，當(dāng)胞液中NADH濃度升高時，胞液中的磷酸二羥丙酮首先被NADH還原成3－磷酸甘油，反應(yīng)由甘油磷酸脫氫酶催化，生成的3-磷酸甘油可再經(jīng)位于線粒體內(nèi)膜近外側(cè)部的甘油磷酸脫氫酶催化氧化生成磷酸二羥丙酮。線粒體與胞液中的甘油磷酸脫氫酶為同工酶，兩者不同在于線粒體內(nèi)的酶是以FAD為輔基的脫氫酶，而不是NADH+，F(xiàn)AD所接受的質(zhì)子、電子可直接經(jīng)泛醌、復(fù)合體Ⅲ、Ⅳ傳遞到氧，這樣線粒體外的還原當(dāng)量就被轉(zhuǎn)運到線粒體氧化了，但通過這種穿梭機制果只能生成1.5分子ATP而不是2.5分子ATP。2.草酰乙酸穿過線粒體進入胞液丙酮酸羧化酶僅存在于線粒體內(nèi)，胞液中的丙酮酸必須進入線粒體，才能羧化生成草酰乙酸，而磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在線粒體和胞液中都存在，因此草酰乙酸可在線粒體中直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖嵩龠M入胞液中，也可在胞液中被轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?。但是，草酰乙酸不能通過線粒體膜，其進入胞液可通過兩種方式將其轉(zhuǎn)運：一種是經(jīng)蘋果酸脫氫酶作用，將其還原成蘋果酸，然后通過線粒體膜進入胞液，再由胞液中NAD+-蘋果酸脫氫酶將蘋果酸脫氫氧化為草酰乙酸而進入糖異生反應(yīng)途徑，由此可見，以蘋果酸代替草酰乙酸透過線粒體膜不僅解決了糖異生所需要的碳單位，同時又從線粒體內(nèi)帶出一對氫，以NADH+H+形成使1，3-二磷酸甘油酸生成3磷酸甘油醛，從而保證了糖異生順利進行。另一種方式是經(jīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶的作用，生成天門冬氨酸后再逸出線粒體，進入胞液中的天門冬氨酸再經(jīng)胞液中谷草轉(zhuǎn)氨酶催化而恢復(fù)生成草酰乙酰。有實驗表明，以丙酮酸或能轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬哪承┏商前被嶙鳛樵铣商菚r，以蘋果酸通過線粒體方式進行糖異生，而乳糖進行糖異生反應(yīng)時，它在胞液中變成丙酮酸時已脫氫生成NADH+H+，可供利用，故常在線粒體內(nèi)生成草酰乙酸后，再變成天門冬氨酸而出線粒體內(nèi)膜進入胞漿。3.乙酰輔酶A的轉(zhuǎn)運線粒體內(nèi)乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合檸檬酸然后經(jīng)內(nèi)膜上的三羧酸載體運至胞液中，在檸檬酸裂解酶催化下需消耗ATP將檸