执业医师

导航

2016公卫执业医师考试《生物化学》冲刺讲义:第六章第五节

来源 :中华考试网 2016-07-12

  第五节 糖的有氧氧化

  有氧氧化(aerobicoxidation)是指葡萄糖生成丙酮酸后,在有氧条件下,进一步氧化生成乙酰辅酶A,经三羧酸循环彻底氧化成水、二氧化碳及能量的过程。这是糖氧化的主要方式,是机体获得能量的主要途径。

  一、反应过程

  (一)葡萄糖氧化生成丙酮酸;

  这一阶段和糖酵解过程相似,在细胞质中进行。在缺氧的条件下丙酮酸生成乳酸。在有氧的条件下丙酮酸进入线粒体生成乙酰辅酶A,再进入三羧酸循环。

  (二)丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A

  在有氧条件下,丙酮酸从细胞质进入线粒体。在丙酮酸脱氢酶复合体(pyruvate dehydrogenasecomplex)的催化下进行氧化脱羧反应,该反应的ΔG'0=-39.5kJ/mol,反应不可逆。丙酮酸脱氢酶复合体是由三种酶组成的多酶复合体,它包括丙酮酸脱氢酶,二氢硫辛酸乙酰转移酶及二氢硫辛酸脱氢酶。

  以乙酰转移酶为核心,周围排列着丙酮酸脱氢酶及二氢硫辛酸脱氢酶。参与的辅酶有TPP,硫辛酸,FAD,NAD+,辅酶A。在多酶复合体中进行着紧密相连的连锁反应过程,反应迅速完成,催化效率高,使丙酮酸脱羧和脱氢生成乙酰辅酶A及NADH+H+。

  (三)三羧酸循环

  丙酮酸氧化脱羧生成的乙酰辅酶A要彻底进行氧化,这个氧化过程是三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle)。三羧酸循环是Krebs于1937年发现的。故又称Krebs循环。因为循环中第一个中间产物是柠檬酸,故又称柠檬酸循环(citric acid cycle)。

  乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成含有3个羧基的柠檬酸,再经过一系列反应重新变成草酰乙酸完成一轮循环,其中氧化反应脱下的氢经线粒体内膜上经呼吸链传递生成水,氧化磷酸化生成ATP;而脱羧反应生成的二氧化碳则通过血液运输到呼吸系统而被排出,是体内二氧化碳的主要来源。

  1.三羧酸循环反应过程:

  (1)乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸

  此反应由柠檬酸合酶(citrate synthase)催化,是三羧酸循环的关键酶,是重要的调节点。由于高能硫酯键水解时释出较多自由能,ΔG'0=-32.2kJ/mol,此反应不可逆。

  (2)柠檬酸经顺乌头酸生成异柠檬酸

  此反应由顺乌头酸酶催化,柠檬酸脱水、加水生成异柠檬酸。

  (3)异柠檬酸β-氧化、脱羧生成α-酮戊二酸

  此反应在异柠檬酸脱氢酶作用下进行脱氢、脱羧,这是三羧酸循环中第一次氧化脱羧。异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase)是三羧酸循环的限速酶,是最主要的调节点,辅酶是NAD+,脱氢生成的NADH+H+经线粒体内膜上经呼吸链传递生成水,氧化磷酸化生成3分子ATP。异柠檬酸先脱氢生成草酰琥珀酸,再脱羧生成α-酮戊二酸。ΔG'0=-20.9kJ/mol。

  (4)α-酮戊二酸氧化、脱羧生成琥珀酰辅酶A

  此反应在α-酮戊二酸脱氢酶复合体(α-ketoglutarate dehydrogenase complex)的催化下脱氢、脱羧生成琥珀酰辅酶A,这是三羧酸循环中第二次氧化脱羧。α-酮戊二酸脱氢酶复合体是三羧酸循环的关键酶,是第三个调节点。α-酮戊二酸脱氢酶复合体是多酶复合体,其组成及反应方式都与丙酮酸脱氢酶复合体相似。

  它所含的三种酶是α-酮戊二酸脱氢酶(需TPP);硫辛酸琥珀酰基转移酶(需硫辛酸和辅酶A);二氢硫辛酸脱氢酶(需FAD、NAD+)。脱氢生成NADH+H+,经线粒体内膜上经呼吸链传递生成水,氧化磷酸化生成3分子ATP。

  由于反应中分子内部能量重排,产物琥珀酰辅酶A中含有一个高能硫酯键,此反应不可逆。ΔG'0=-33.5kJ/mol。

  (5)琥珀酰辅酶A转变为琥珀酸

  此反应由琥珀酸硫激酶(琥珀酰辅酶A合成酶)催化,琥珀酰辅酶A中的高能硫酯键释放能量,可以转移给ADP(或GDP),形成ATP(或GTP)。细胞中有两种同工酶,一种形成ATP,另一种形成GTP。这是因为琥珀酸硫激酶由α、β亚基组成,α亚基上有磷酸化的组氨酸残基以及结合CoA的位点;β亚基上既可以结合ATP又可以结合GTP。形成的GTP可在二磷酸核苷激酶催化下,将高能磷酸基团转移给ADP生成ATP。这是三羧酸循环中唯一的一次底物水平磷酸化,生成1分子ATP。

  (6)琥珀酸脱氢转变为延胡索酸

  此反应由琥珀酸脱氢酶催化,辅酶是FAD,脱氢后生成FADH2,经线粒体内膜上经呼吸链传递生成水,氧化磷酸化生成2分子ATP。

分享到

您可能感兴趣的文章