生物化学第11章柠檬酸循环ppt课件

1、 第 十 一 章 柠 檬 酸 循 环 柠檬酸(TCA)循环过程中关键的化合物是柠檬酸，由于柠檬酸有三个羧基，所以又称三羧酸循环 tricarboxylic acid cycle，TCA。 柠檬酸循环在细胞的线粒体中进展。柠檬酸循环不仅是糖的有氧分解代谢途径，也是脂肪酸和氨基酸的分解代谢途径，柠檬酸循环的中间物还是许多物质生物合成的前体。 在无氧的条件下，葡萄糖经糖酵解反响获取能量，产在无氧的条件下，葡萄糖经糖酵解反响获取能量，产生的丙酮酸被复原为乳酸生的丙酮酸被复原为乳酸( (或酒精或酒精) )： C6H12O6 2 H3C-CHOH-COO C6H12O6 2 H3C-CHOH-COO +

2、+ 2H2H GoGo -196 kJ/mol -196 kJ/mol 但是，在有氧的条件下，葡萄糖那么完全氧化成但是，在有氧的条件下，葡萄糖那么完全氧化成CO2CO2和和H2OH2O，并产生细胞活性所需的大量的能量：，并产生细胞活性所需的大量的能量： C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O GoGo -2867 kJ/mol -2867 kJ/mol 这阐明在糖的无氧分解产物中还蕴藏这阐明在糖的无氧分解产物中还蕴藏着极为丰富的能量，乳酸分子中还含有葡萄着极为丰富的能量，乳酸分子中还含有葡萄糖分子糖分子93%93%的可供利用的能量

3、。的可供利用的能量。 在有氧的条件下，最终被氧化成在有氧的条件下，最终被氧化成CO2CO2和和H2OH2O。 这样的代谢过程称为呼吸这样的代谢过程称为呼吸(respiration)(respiration)或细胞呼吸。或细胞呼吸。 由于这一过程耗费氧，释放出由于这一过程耗费氧，释放出CO2CO2。 细胞呼吸可分为三个不同的阶段细胞呼吸可分为三个不同的阶段:第一阶段是葡萄糖经糖酵解转变成丙第一阶段是葡萄糖经糖酵解转变成丙酮酸，丙酮酸再被氧化成乙酰酮酸，丙酮酸再被氧化成乙酰CoA；对于细胞呼吸的其他有机燃料分子脂对于细胞呼吸的其他有机燃料分子脂肪酸以及氨基酸，经相应的代谢途径肪酸以及氨基酸，经相应

4、的代谢途径亦可转变成乙酰亦可转变成乙酰CoA。第二阶段是指有机燃料分子氧化产生第二阶段是指有机燃料分子氧化产生的乙酰的乙酰CoA进入一个称为柠檬酸循环进入一个称为柠檬酸循环的代谢途径，被酶促转变成的代谢途径，被酶促转变成CO2，同，同时产生复原性的电子载体时产生复原性的电子载体NADH和和FADH2。第三阶段是指前两个阶段产生的复原第三阶段是指前两个阶段产生的复原性的性的NADH和和FADH2被氧化，重新构被氧化，重新构成氧化型的辅酶。成氧化型的辅酶。 第一节第一节 丙丙 酮酮 酸酸 氧氧 化化 在有氧的条件下，糖酵解产生的在有氧的条件下，糖酵解产生的丙酮酸或乳酸氧化产生的丙酮酸或者某丙酮酸或

5、乳酸氧化产生的丙酮酸或者某些氨基酸分解产生的丙酮酸经特殊的载些氨基酸分解产生的丙酮酸经特殊的载体蛋白转运到线粒体内，首先经氧化脱体蛋白转运到线粒体内，首先经氧化脱羧反响转变成乙酰羧反响转变成乙酰CoACoA。一一 丙酮酸脱氢酶复合物丙酮酸脱氢酶复合物 丙酮酸氧化脱羧构成乙酰丙酮酸氧化脱羧构成乙酰CoACoA的反响是由丙的反响是由丙酮酸脱氢酶复合物催化的。这个酶复合物由丙酮酸酮酸脱氢酶复合物催化的。这个酶复合物由丙酮酸脱氢酶脱氢酶(E1)(E1)、二氢硫辛酰转乙酰基酶、二氢硫辛酰转乙酰基酶(E2) (E2) 和二氢和二氢硫辛酰脱氢酶硫辛酰脱氢酶(E3)(E3)三种酶构成三种酶构成. . 每一种酶

6、在该复每一种酶在该复合物中均有多个拷贝。合物中均有多个拷贝。 大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合物分子量约大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合物分子量约4600kD, 4600kD, 外形呈球形，其直径约为外形呈球形，其直径约为30nm30nm。该复合物。该复合物的中心由的中心由2424个个E2E2构成，构成，2424个个E1E1和和1212个个E3E3环绕环绕E2E2陈列。陈列。真核生物丙酮酸脱氢酶复合物比大肠杆菌的酶更为真核生物丙酮酸脱氢酶复合物比大肠杆菌的酶更为复杂。复杂。 二二 丙酮酸脱氢酶复合物催化的反响丙酮酸脱氢酶复合物催化的反响 丙酮酸脱氢酶复合物催化五步顺序反响，其总丙酮酸脱氢酶复合物催化五步顺序反

7、响，其总反响是：反响是： CH3-CO-COO CH3-CO-COO CoA-SH CoA-SH NAD NAD CH3-CO CH3-COCoA CoA CO2 CO2 NADH NADH 在丙酮酸脱氢酶复合物催化的反响中涉及五在丙酮酸脱氢酶复合物催化的反响中涉及五种不同的辅酶，它们分别是焦磷酸硫胺素种不同的辅酶，它们分别是焦磷酸硫胺素(TPP)(TPP)、硫辛酸硫辛酸(lipoic acid)(lipoic acid)、辅酶、辅酶A(CoA)A(CoA)、烟酰胺腺、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸嘌呤二核苷酸(NAD(NAD) )和黄素腺嘌呤二核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)(FAD)。E1:E1

8、:丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶E2:E2:二硫辛酸转乙酰基酶二硫辛酸转乙酰基酶E3:E3:二氢硫辛酸转乙酰基酶二氢硫辛酸转乙酰基酶丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 多酶体系，位于线粒体膜上。多酶体系，位于线粒体膜上。 E.coli E.coli的丙酮酸脱氢酶系的丙酮酸脱氢酶系分子量：分子量：4.54.5106106，直径，直径45nm45nm，比核糖体稍大。，比核糖体稍大。 酶 辅酶 亚基数 丙酮酸脱氢酶E1 TPP 24二氢硫辛酰转乙酰酶E2 硫辛酸 24二氢硫辛酰脱氢酶E3 FAD 12 此外，还需求辅酶A(CoA)、 NAD+ 、Mg2+作为辅因子，辅酶A是重要的酰基载体。E1E1使丙酮酸使丙酮

9、酸脱羧生成羟脱羧生成羟乙酰乙酰TPPTPPE2 E2 从从TPPTPP上接受含负上接受含负碳离子的羟乙酸交给碳离子的羟乙酸交给CoACoA生成乙酰生成乙酰CoACoAE3E3辅基辅基FADFAD从二从二氢硫辛酸上接氢硫辛酸上接受氢，然后转受氢，然后转交给交给NAD+,NAD+,生成生成NADHNADH 第二节第二节 柠柠 檬檬 酸酸 循循 环环 柠檬酸循环柠檬酸循环(citric acid cycle)是乙酰基二碳单位进一步氧化降是乙酰基二碳单位进一步氧化降解产生解产生CO2和复原型辅酶的代谢途径。由于该反响顺序是乙酰和复原型辅酶的代谢途径。由于该反响顺序是乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开场

10、的，且草酰乙酸经多步反响之与草酰乙酸缩合成柠檬酸开场的，且草酰乙酸经多步反响之后重新生成，构成了一个循环反响途径，因此，该循环反响称为后重新生成，构成了一个循环反响途径，因此，该循环反响称为柠檬酸循环。柠檬酸循环。 一一.柠檬酸循环的研讨历史柠檬酸循环的研讨历史 柠檬酸循环处在物质代谢的中心位置，该途径的发如今生物柠檬酸循环处在物质代谢的中心位置，该途径的发如今生物化学开展史上占据着重要的位置。化学开展史上占据着重要的位置。 德国科学家德国科学家Hans Krebs 在阐明柠檬酸循环中作出特殊奉在阐明柠檬酸循环中作出特殊奉献，献，1953年获得诺贝尔医学奖，柠檬酸循环又称年获得诺贝尔医学奖，柠

11、檬酸循环又称Krebs循环。循环。柠檬酸柠檬酸( (三羧酸三羧酸) )循环概貌循环概貌由丙酮酸构成由丙酮酸构成的乙酰的乙酰CoACoA或者或者是其它代谢途是其它代谢途径如脂肪酸径如脂肪酸或氨基酸的分或氨基酸的分解代谢途径解代谢途径产生的乙酰产生的乙酰CoACoA可以经过柠檬可以经过柠檬酸循环氧化，酸循环氧化，柠檬酸循环涉柠檬酸循环涉及八步酶促反及八步酶促反响。响。二、二、 柠檬酸循环的反响过程柠檬酸循环的反响过程一柠檬酸的生成一柠檬酸的生成 柠檬酸合酶柠檬酸合酶(citrate synthase)(citrate synthase)催化乙酰催化乙酰CoACoA与与草酰乙酸的缩合，生成柠檬酸草酰

12、乙酸的缩合，生成柠檬酸. . 这是柠檬酸循环的起始这是柠檬酸循环的起始反响。同位素标志实验阐明，乙酰基上的甲基碳与草酰乙反响。同位素标志实验阐明，乙酰基上的甲基碳与草酰乙酸的羰基碳结合。柠檬酸合酶催化的反响遵照有序顺序反酸的羰基碳结合。柠檬酸合酶催化的反响遵照有序顺序反响机制。由于乙酰响机制。由于乙酰CoACoA是一种高能化合物，当硫酯键被水是一种高能化合物，当硫酯键被水解时，可释放出大量的能量解时，可释放出大量的能量( (GoGo= - 32.5 kJ/mol)= - 32.5 kJ/mol)，因，因此在细胞内能推进反响向柠檬酸生成的方向进展。柠檬酸此在细胞内能推进反响向柠檬酸生成的方向进展

13、。柠檬酸合酶催化的反响是不可逆的，遭到多种效应物的调理。合酶催化的反响是不可逆的，遭到多种效应物的调理。 柠檬酸合酶反响的机制柠檬酸合酶反响的机制二异柠檬酸的构成二异柠檬酸的构成 柠檬酸在顺乌头酸酶柠檬酸在顺乌头酸酶(aconitase)(aconitase)的催化下，异的催化下，异构化转变成异柠檬酸构化转变成异柠檬酸(isocitrate)(isocitrate)。顺乌头酸。顺乌头酸(cis-(cis-aconitate)aconitate)是这一转变反响的中间物。该步反响是可是这一转变反响的中间物。该步反响是可逆的，逆的，GoGo6.3 kJ/mol6.3 kJ/mol，反响有利于柠檬酸。

14、，反响有利于柠檬酸。因此，在平衡时，异柠檬酸大约只占因此，在平衡时，异柠檬酸大约只占10%10%。顺乌头酸酶 顺乌头酸酶 柠檬酸是一种前手性分子，然而顺乌头酸酶却能对柠檬酸两端的两个一样的基团(-CH2-COO )具有选择性。如反响式所指出的，脱水和加水反响只涉及到柠檬酸的下半部分(即来自草酰乙酸碳原子上的基团)。对这种选择的解释是：根据酶作用的立体专注性，酶分子活性中心是不对称的，有三个不同的结合位，这三个不同的结合位只需在与底物分子的三个不同的取代基互补配对时，该酶才干进展催化。 柠檬酸的中心碳衔接有四个取代基，其中两个是一样的(-CH2-COO)。但是这两个一样的基团在空间取向上是不同的

15、，也就是说在空间上是可以区别的。顺乌头酸酶的这种作用特性就解释了为什么后续的脱羧反响只发生在与乙酰基参入部位相对的碳位上，而不发生在乙酰基参入部位这一端。当柠檬酸与当柠檬酸与顺乌头酸酶顺乌头酸酶的活性中心的活性中心结合时，酶结合时，酶活性中心的活性中心的微环境能区微环境能区别在空间取别在空间取向上不同的向上不同的两个一样的两个一样的基团，使得基团，使得两个一样的两个一样的基团中只需基团中只需一个被酶作一个被酶作用，而另一用，而另一个那么不能个那么不能被酶催化。被酶催化。三三 异柠檬酸的氧化脱羧异柠檬酸的氧化脱羧 异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化脱羧转变成异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化脱羧转变成-

16、酮戊酮戊二酸。这是柠檬酸循环的第一步脱羧反响。在该反响中伴二酸。这是柠檬酸循环的第一步脱羧反响。在该反响中伴随随NADNAD复原产生复原产生NADHNADH。留意，这里脱去的。留意，这里脱去的CO2CO2来自原初的来自原初的草酰乙酸部分，而不是乙酰草酰乙酸部分，而不是乙酰CoACoA的乙酰基部分。的乙酰基部分。 在该酶的催化反响中，异柠檬酸的二级醇羟基氧化，转变在该酶的催化反响中，异柠檬酸的二级醇羟基氧化，转变成草酰琥珀酸成草酰琥珀酸(oxalosuccinate)(oxalosuccinate)，接着，接着-位羧基发生脱位羧基发生脱羧反响，生成羧反响，生成-酮戊二酸。酮戊二酸。Mn2Mn2在

17、反响中起着使新构成在反响中起着使新构成的羰基极化的作用。的羰基极化的作用。 这一反响的这一反响的GoGo是是-20.9 kJ/mol-20.9 kJ/mol，能有效地推进顺乌，能有效地推进顺乌头酸酶催化异柠檬酸的生成反响。头酸酶催化异柠檬酸的生成反响。 草酰琥珀酸是异柠檬酸脱氢酶催化反响的中间物，它草酰琥珀酸是异柠檬酸脱氢酶催化反响的中间物，它只是瞬间存在。但是酶活性部位的残基只是瞬间存在。但是酶活性部位的残基(Tyr160(Tyr160和和Lys230)Lys230)如发生突变，那么使该酶的活性降低如发生突变，那么使该酶的活性降低( (即产生动力学即产生动力学“瓶颈瓶颈) )，呵斥反响中间物

18、的积累而证明它的存在。，呵斥反响中间物的积累而证明它的存在。 在哺乳动物组织中也存在依赖于在哺乳动物组织中也存在依赖于NADPNADP的异柠檬酸脱的异柠檬酸脱氢酶。氢酶。异柠檬酸脱氢酶的反响机制。异柠檬酸脱氢酶的反响机制。Mn2+Mn2+使草酰琥珀酸中间物上的羰基极化使草酰琥珀酸中间物上的羰基极化四四 - -酮戊二酸氧化脱羧产生琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧产生琥珀酰CoA CoA - -酮戊二酸在酮戊二酸在-酮戊二酸脱氢酶复合物酮戊二酸脱氢酶复合物的催化下，氧化脱羧，产生琥珀酰的催化下，氧化脱羧，产生琥珀酰CoACoA，同时释，同时释放出放出CO2CO2和和NADHNADH。这里，释放出。这里，释放

19、出CO2CO2同样来自原同样来自原初的草酰乙酸部分而不是来自乙酰初的草酰乙酸部分而不是来自乙酰CoACoA的乙酰基。的乙酰基。 假设说，顺乌头酸酶对柠檬酸的两个一样假设说，顺乌头酸酶对柠檬酸的两个一样的基团没有选择性，的基团没有选择性，-酮戊二酸脱羧反响释放酮戊二酸脱羧反响释放出出CO2CO2应有一半含有放射性标志，但是，实践结应有一半含有放射性标志，但是，实践结果没有。这证明了顺乌头酸酶具有选择性。果没有。这证明了顺乌头酸酶具有选择性。 -酮戊二酸脱氢酶复合物催化的反响在化学上与丙酮戊二酸脱氢酶复合物催化的反响在化学上与丙酮酸脱氢酶复合物类似。这个酶复合物也是由三种酮酸脱氢酶复合物类似。这个

20、酶复合物也是由三种酶组成：酶组成： - -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶(E1)(E1)、 二氢硫辛酰转琥珀酰基酶二氢硫辛酰转琥珀酰基酶(E2)(E2) 二氢硫辛酰脱氢酶二氢硫辛酰脱氢酶(E3)(E3)。 E1 E1和和E2E2作用的底物不同，作用的底物不同，这里这里E3E3与丙酮酸脱氢酶复合物的与丙酮酸脱氢酶复合物的E3E3一样。一样。 -酮戊二酸脱氢酶复合物催化的是一个高度放酮戊二酸脱氢酶复合物催化的是一个高度放能的反响能的反响( (GoGo-33 kJ/mol)-33 kJ/mol)，反响产生的琥，反响产生的琥珀酰珀酰CoACoA象乙酰象乙酰CoACoA一样，含有一个高能硫酯键。一样，含有

21、一个高能硫酯键。五五 琥珀酰琥珀酰CoACoA氧化转变成为琥珀酸氧化转变成为琥珀酸 琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶(succinyl-CoA (succinyl-CoA synthetase)synthetase)催化琥珀酰催化琥珀酰CoACoA裂解产生琥珀酸，裂解产生琥珀酸，并伴随高能磷酸化合物并伴随高能磷酸化合物(GTP(GTP或或ATP)ATP)的生成。该的生成。该反响的反响的GoGo约为约为2.1 kJ/mol2.1 kJ/mol。这是柠檬酸循。这是柠檬酸循环中唯不断接产生高能磷酸化合物的反响，是环中唯不断接产生高能磷酸化合物的反响，是底物程度磷酸化的又一个例子。由于其逆反响底物

22、程度磷酸化的又一个例子。由于其逆反响能构成硫酯键，因此，该酶亦称之为琥珀酸硫能构成硫酯键，因此，该酶亦称之为琥珀酸硫激酶激酶(succinate thiokinase)(succinate thiokinase)。 在哺乳动物体内，该反响通常合成的是在哺乳动物体内，该反响通常合成的是GTPGTP；植物和细菌的琥珀酰植物和细菌的琥珀酰CoACoA合成酶那么通常合成合成酶那么通常合成ATPATP。哺乳动物体产生的哺乳动物体产生的GTPGTP在核苷二磷酸激酶在核苷二磷酸激酶(nucleoside diphosphate kinase)(nucleoside diphosphate kinase)催化

23、下，可以催化下，可以将它末端的磷酸基转移到将它末端的磷酸基转移到ADPADP上，生成上，生成ATPATP： GTP GTP ADP GDP ADP GDP ATP ATP 琥珀酰琥珀酰CoACoA合酶催化的反响涉及到合酶催化的反响涉及到CoACoA被磷酸基取代，被磷酸基取代，在该酶的活性部位构成琥珀酰基磷酸在该酶的活性部位构成琥珀酰基磷酸(succinyl (succinyl phosphate)phosphate)。然后，磷酸基转移到酶活性部位的。然后，磷酸基转移到酶活性部位的HisHis残基残基上，构成磷酸组氨酸，并释放出琥珀酸；随后磷酸基被上，构成磷酸组氨酸，并释放出琥珀酸；随后磷酸基被

24、转移到转移到GDPGDP上，生成上，生成GTPGTP。 琥珀酰琥珀酰CoACoA合酶催化的反响合酶催化的反响六六 琥珀酸氧化构成延胡索酸琥珀酸氧化构成延胡索酸 琥珀酸氧化转变成延胡索酸是在琥珀酸脱氢琥珀酸氧化转变成延胡索酸是在琥珀酸脱氢酶酶(succinate dehydrogenase)(succinate dehydrogenase)催化下进展的。催化下进展的。FADFAD作为该酶的辅基，共价结合在酶的一个作为该酶的辅基，共价结合在酶的一个HisHis残残基上，在酶促反响中接受底物氧化脱下的电子和基上，在酶促反响中接受底物氧化脱下的电子和氢。这一反响的自在能变化接近氢。这一反响的自在能变化

25、接近6 kJ/mol6 kJ/mol。 琥珀酸脱氢酶是柠檬酸循环中独一的线粒体琥珀酸脱氢酶是柠檬酸循环中独一的线粒体内膜结合蛋白，也是琥珀酸内膜结合蛋白，也是琥珀酸-CoQ-CoQ氧化复原酶的一氧化复原酶的一部分。琥珀酸的氧化涉及从它中间两个碳原子的部分。琥珀酸的氧化涉及从它中间两个碳原子的相反两侧各除去一个相反两侧各除去一个H H原子。这一涉及烷氧化成烯原子。这一涉及烷氧化成烯的反响，没有足够的能量使的反响，没有足够的能量使NADNAD复原，但却能使复原，但却能使FADFAD复原为复原为FADH2FADH2。与此相反，醇、或酮的氧化反。与此相反，醇、或酮的氧化反响，可以产生足够的能量推进响，

26、可以产生足够的能量推进NADNAD的复原。的复原。 琥珀酸脱氢酶是一种由分子量为琥珀酸脱氢酶是一种由分子量为70kD70kD和和27kD27kD两个两个亚基构成的二聚体蛋白。亚基构成的二聚体蛋白。FADFAD共价地结合到大亚基上。共价地结合到大亚基上。琥珀酸脱氢酶也含有铁琥珀酸脱氢酶也含有铁- -硫簇。该酶催化的反响具有立硫簇。该酶催化的反响具有立体专注性，它只能催化琥珀酸从相反位置脱氢转变成体专注性，它只能催化琥珀酸从相反位置脱氢转变成延胡索酸延胡索酸( (反丁烯二酸反丁烯二酸) )或其逆反响，但不能催化琥珀或其逆反响，但不能催化琥珀酸从同一侧脱氢产生顺丁烯二酸或其逆反响。酸从同一侧脱氢产生

27、顺丁烯二酸或其逆反响。 由于琥珀酸脱氢酶没有区分琥珀酸一样两端的才干，假由于琥珀酸脱氢酶没有区分琥珀酸一样两端的才干，假设用于柠檬酸合成的乙酰基的羰基碳事先用设用于柠檬酸合成的乙酰基的羰基碳事先用14C标志，那么经标志，那么经上述上述6步反响生成的琥珀酸的羧基碳均应含有放射性标志，只步反响生成的琥珀酸的羧基碳均应含有放射性标志，只不过每个羧基碳的放射性强度只保有原初标志的不过每个羧基碳的放射性强度只保有原初标志的50%，其后，其后每种化合物的羧基碳原子均同样如此。每种化合物的羧基碳原子均同样如此。 七七 延胡索酸的水合反响延胡索酸的水合反响 延胡索酸在延胡索酸酶延胡索酸在延胡索酸酶(fumar

28、ase)催化下，双键水合生成催化下，双键水合生成L-苹果酸苹果酸(L-malate) 。 所以延胡索酸酶也叫做延胡索酸水合所以延胡索酸酶也叫做延胡索酸水合酶酶(fumarate hydratase)。水合反响很能够先构成负碳离子的。水合反响很能够先构成负碳离子的转换态方式。转换态构成中，首先遭到转换态方式。转换态构成中，首先遭到OH阴离子的攻击，阴离子的攻击，构成负碳离子，接着发生质子构成负碳离子，接着发生质子(H)化反响。化反响。 该反响该反响Go- 3.4 kJ/mol。 延胡索酸酶具有很高的立体专注性。它只作延胡索酸酶具有很高的立体专注性。它只作用于延胡索酸，从双键的相反方向加用于延胡索

29、酸，从双键的相反方向加OHOH和和H H，生成生成L-L-苹果酸，或者催化其逆反响，苹果酸，或者催化其逆反响，L-L-苹果酸脱苹果酸脱水变成延胡索酸。该酶不能催化顺丁烯二酸加水水变成延胡索酸。该酶不能催化顺丁烯二酸加水变成苹果酸，也不能催化变成苹果酸，也不能催化D-D-苹果酸的脱水反响。苹果酸的脱水反响。延胡羧酸水和延胡羧酸水和反响的过程反响的过程八八 草酰乙酸的生成草酰乙酸的生成 苹果酸氧化转变成草酰乙酸是柠檬酸循环的最苹果酸氧化转变成草酰乙酸是柠檬酸循环的最后一步反响。催化这一反响的酶是后一步反响。催化这一反响的酶是L-L-苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶(L-malate dehydrogena

30、se)(L-malate dehydrogenase)。该反响。该反响GoGo + + 29.7 kJ/mol29.7 kJ/mol，在热力学上不利于草酰乙酸的生成，在热力学上不利于草酰乙酸的生成，而有利于逆向反响。而有利于逆向反响。 因此，草酰乙酸在细胞内的浓度是很低的。但因此，草酰乙酸在细胞内的浓度是很低的。但是，在细胞内，不利于草酰乙酸生成的反响可以被是，在细胞内，不利于草酰乙酸生成的反响可以被柠檬酸循环的第一步反响柠檬酸循环的第一步反响( (由柠檬酸合酶催化由柠檬酸合酶催化) )所推所推进，向有利于草酰乙酸生成的方向进展。由于柠檬进，向有利于草酰乙酸生成的方向进展。由于柠檬酸合酶催化乙

31、酰酸合酶催化乙酰CoACoA与草酰乙酸的缩合反响是高能放与草酰乙酸的缩合反响是高能放能的能的( (GoGo -31.5 kJ/mol) -31.5 kJ/mol) 。 苹果酸脱氢酶催化氢负离子转移到苹果酸脱氢酶催化氢负离子转移到NADNAD的的机制与乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶类似。机制与乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶类似。 X- X-射线分析阐明，这三种酶的射线分析阐明，这三种酶的NADNAD结合域具结合域具有显著的类似性，与有显著的类似性，与NADNAD结合域从一个共同的祖结合域从一个共同的祖先进化的观念是一致的。先进化的观念是一致的。苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸三三. TCA. TCA

32、循环总观循环总观 1 1 当一分子的乙酰当一分子的乙酰CoACoA与草酰乙酸缩合与草酰乙酸缩合而进入而进入TCATCA循环后，其整个化学反响的净结果是：循环后，其整个化学反响的净结果是： CH3CO-SCoA + 2H2O + 3NADCH3CO-SCoA + 2H2O + 3NAD + FAD + ADP + + FAD + ADP + Pi Pi 2CO2 + 3NADH + 3H 2CO2 + 3NADH + 3H + FADH2 + ATP + FADH2 + ATP +CoASH+CoASH阐明阐明TCATCA循环每循环一次，只需一分子的乙酰循环每循环一次，只需一分子的乙酰CoACo

33、A被氧化，一切被氧化，一切TCATCA中间物并不因参与反响而有所增中间物并不因参与反响而有所增减。减。 2 2乙酰乙酰CoACoA进入进入TCATCA循环后，有二处脱羧循环后，有二处脱羧反响反响; ;四处氧化脱氢反响，共生成四处氧化脱氢反响，共生成3 3分子的分子的NADHNADH和一分子的和一分子的FADH2FADH2；一次底物程度磷酸；一次底物程度磷酸化，生成一分子的化，生成一分子的ATPATP。氧化反响生成的。氧化反响生成的NADHNADH和和FADH2FADH2进入电子传送链，发生氧化磷进入电子传送链，发生氧化磷酸化，产生酸化，产生ATPATP，并使，并使NADNAD 和和 FAD F

34、AD得以再得以再生，以便重新参与生，以便重新参与TCATCA循环反响和维持该循循环反响和维持该循环的正常运转，所以环的正常运转，所以TCATCA循环和氧化磷酸化循环和氧化磷酸化是协同进展的。是协同进展的。3 3同位素标志实验阐明，乙酰同位素标志实验阐明，乙酰CoACoA的乙酰的乙酰基的碳并没有从基的碳并没有从TCATCA循环的第一循环中除去。循环的第一循环中除去。 经脱羧反响生成的经脱羧反响生成的2 2分子分子CO2CO2来自原初的来自原初的草酰乙酸，而乙酰基上的两个碳参与了草酰草酰乙酸，而乙酰基上的两个碳参与了草酰乙酸的重新生成。乙酸的重新生成。 被标志的乙酰基上的羰基碳可在该循环的第二循环

35、反响被标志的乙酰基上的羰基碳可在该循环的第二循环反响的第三步和第四步分别脱去。被标志的乙酰基上的甲基碳在的第三步和第四步分别脱去。被标志的乙酰基上的甲基碳在两轮循环后仍被保管。在第一轮中，随机地保管在琥珀酸的两轮循环后仍被保管。在第一轮中，随机地保管在琥珀酸的中间两个碳原子上；在第二轮中，随机地保管在琥珀酸的一中间两个碳原子上；在第二轮中，随机地保管在琥珀酸的一切四个碳原子上。这就意味着，在第三轮循环中的两次，脱切四个碳原子上。这就意味着，在第三轮循环中的两次，脱羧反响将消去羧反响将消去50%50%的来自最初甲基碳的放射性标志；以后，每的来自最初甲基碳的放射性标志；以后，每轮循环将消去残留标志

36、的轮循环将消去残留标志的50%.50%.四四. . 柠檬酸循环的生物学意义柠檬酸循环的生物学意义 一一 提供能量提供能量 一分子的葡萄糖经过糖酵解和柠檬酸循环以及一分子的葡萄糖经过糖酵解和柠檬酸循环以及氧化磷酸化，总共可产生氧化磷酸化，总共可产生3838分子或分子或3636分子的分子的ATPATP。1 1摩尔的葡萄糖完全氧化可产生摩尔的葡萄糖完全氧化可产生2867kJ2867kJ的能量，的能量，假设按每摩尔的假设按每摩尔的ADPADP磷酸化需求磷酸化需求30.5kJ30.5kJ的能量计，的能量计，那么那么1 1摩尔的葡萄糖产生的摩尔的葡萄糖产生的3838摩尔摩尔ATPATP共利用能量共利用能量

37、30.530.538381159kJ,1159kJ,能量的利用率达能量的利用率达40%40%。肝脏中一。肝脏中一分子的葡萄糖完全氧化产生分子的葡萄糖完全氧化产生ATPATP的总反响是的总反响是 葡萄糖葡萄糖6O26O28ADP8ADP38Pi 6CO238Pi 6CO244H2O44H2O38ATP 38ATP GoGo -1707.9 kJ/mol -1707.9 kJ/mol 。 在真核生物中，酵解反响发生在胞液中，而完好的线粒体对NADH和NAD是不可浸透的，那么NADH怎样才干被呼吸链氧化呢? NADH是在甘油醛-3-磷酸被氧化时产生的,而NADH必需被氧化重新产生NAD，酵解才干继续

38、进展。 有两种处理的途径， 一种是苹果酸-天冬氨酸穿越系统(malate-aspartate shuttle system)， 另一种是磷酸甘油穿越系统(glycerol phosphate shuttle system)。 二二 柠檬酸循环也是其他有机物完全氧化的一柠檬酸循环也是其他有机物完全氧化的一条主要途径条主要途径 脂肪酸经脂肪酸经-氧化产生的乙酰氧化产生的乙酰CoACoA，可进入，可进入柠檬酸循环被彻底氧化，同时产生能量。甘油也可柠檬酸循环被彻底氧化，同时产生能量。甘油也可经酵解途径转变成丙酮酸，再氧化成乙酰经酵解途径转变成丙酮酸，再氧化成乙酰CoACoA进入进入柠檬酸循环。氨基酸降

39、解的产物也须经柠檬酸循环柠檬酸循环。氨基酸降解的产物也须经柠檬酸循环被完全氧化。被完全氧化。 谷氨酸、谷氨酰胺等氨基酸转变成谷氨酸、谷氨酰胺等氨基酸转变成-酮酮戊二酸后，并不导致戊二酸后，并不导致-酮戊二酸的本身净氧化，酮戊二酸的本身净氧化，只会导致该循环中间物的浓度升高。但是，氨基酸只会导致该循环中间物的浓度升高。但是，氨基酸在生物体内是能被完全氧化的，问题在于如何到达在生物体内是能被完全氧化的，问题在于如何到达这个目的。这个目的。 在骨骼肌中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在骨骼肌中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)(PEPCK)、丙、丙酮酸激酶酮酸激酶(PK)(PK)和丙酮酸脱氢酶复合物和丙

40、酮酸脱氢酶复合物(PDH)(PDH)可以催化草酰乙可以催化草酰乙酸到乙酰酸到乙酰CoACoA的转变，这就允许柠檬酸循环中的过量中间物的转变，这就允许柠檬酸循环中的过量中间物( (包括由氨基酸转变而来的产物包括由氨基酸转变而来的产物) )被完全氧化。例如谷氨酸被完全氧化。例如谷氨酸等氨基酸转变成等氨基酸转变成-酮戊二酸后，可经过这个途径转变成乙酮戊二酸后，可经过这个途径转变成乙酰酰CoACoA而被彻底氧化。而被彻底氧化。 总的化学计量是：总的化学计量是：-酮戊二酸酮戊二酸5CO25CO2。此途径包括五。此途径包括五步脱羧反响，在柠檬酸循环中三次，在该循环外两次。步脱羧反响，在柠檬酸循环中三次，在

41、该循环外两次。 留意：草酰乙酸取道磷酸烯醇式丙酮酸并不意味着一留意：草酰乙酸取道磷酸烯醇式丙酮酸并不意味着一定会被氧化，由于丙酮酸可以转变成丙氨酸，或者沿糖异定会被氧化，由于丙酮酸可以转变成丙氨酸，或者沿糖异生途径转变成糖生途径转变成糖( (见后续有关章节见后续有关章节) )。三三 柠檬酸循环的双向功能柠檬酸循环的双向功能 柠檬酸循环的中间物不仅起着维持该循环运柠檬酸循环的中间物不仅起着维持该循环运转的功能，促进有机燃料分子氧化产生能量，而且一转的功能，促进有机燃料分子氧化产生能量，而且一些重要的生物合成途径利用该循环的中间物作为合成些重要的生物合成途径利用该循环的中间物作为合成反响的起始资料

42、。即是说，柠檬酸循环具有双向反响的起始资料。即是说，柠檬酸循环具有双向( (合合成和分解成和分解) )的功能。的功能。 (1) (1) 草酰乙酸草酰乙酸以及柠檬酸循以及柠檬酸循环的其他中间环的其他中间物可经糖异生物可经糖异生途径合成葡萄途径合成葡萄糖，以维持某糖，以维持某些组织对葡萄些组织对葡萄糖的需求。糖的需求。(2) (2) 脂肪酸的合成是发生脂肪酸的合成是发生在胞液中的一种需求乙酰在胞液中的一种需求乙酰CoACoA作为碳源的过程，乙作为碳源的过程，乙酰酰CoACoA的生成发生在线粒的生成发生在线粒体中，而线粒体内膜对乙体中，而线粒体内膜对乙酰酰CoACoA是不可通透的。胞是不可通透的。胞

43、液乙酰液乙酰CoACoA产生于柠檬酸产生于柠檬酸的裂解。当柠檬酸在线粒的裂解。当柠檬酸在线粒体内合成之后，跨膜转移体内合成之后，跨膜转移至胞液中。至胞液中。 (3) (3) 柠檬酸循柠檬酸循环的中间物环的中间物-酮戊二酸和草酮戊二酸和草酰乙酸可以直酰乙酸可以直接用来合成谷接用来合成谷氨酸和天冬氨氨酸和天冬氨酸，而这些氨酸，而这些氨基酸又可以进基酸又可以进一步用来合成一步用来合成其他氨基酸。其他氨基酸。柠檬酸循环的双向功能柠檬酸循环的双向功能糖异生柠檬酸裂解为乙酰柠檬酸裂解为乙酰CoACoA合成脂肪酸、胆固醇合成脂肪酸、胆固醇卟啉 五五 柠檬酸循环中间物的回补柠檬酸循环中间物的回补 当柠檬酸循环

44、的中间物因用于其他物质合成当柠檬酸循环的中间物因用于其他物质合成时，就会减少时，就会减少(或中断或中断)能量的产生和中间物的继续能量的产生和中间物的继续供应。供应。 在这种情况下，为确保柠檬酸循环的畅通，必需在这种情况下，为确保柠檬酸循环的畅通，必需求有相应补充该循环中间物的途径，即所谓回补求有相应补充该循环中间物的途径，即所谓回补途径途径(anaplerosis)。 常见的三条途径：常见的三条途径： 丙酮酸羧化生成草酰乙酸丙酮酸羧化生成草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸转变为草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸转变为草酰乙酸 丙酮酸羧化生成苹果酸丙酮酸羧化生成苹果酸 一丙酮酸羧化成草酰乙酸一丙酮酸羧化成草酰乙酸

45、 在动物体内，最重要的回补途径是在动物体内，最重要的回补途径是丙酮酸羧化转变成草酰乙酸。这一反响是丙酮酸羧化转变成草酰乙酸。这一反响是丙酮酸羧化酶催化的。这个酶是一种线粒体酶。丙酮酸羧化酶催化的。这个酶是一种线粒体酶。该反响需求该反响需求ATPATP提供能量，并需求生物素和提供能量，并需求生物素和Mg2Mg2： 丙酮酸丙酮酸 CO2 CO2 ATP ATP H2O H2O 草酰乙酸草酰乙酸 ADP ADP Pi Pi 丙酮酸羧化酶是调理酶。丙酮酸羧化酶是调理酶。 乙酰乙酰CoACoA是丙酮酸羧化酶最重要的别构激活剂。是丙酮酸羧化酶最重要的别构激活剂。 在乙酰在乙酰CoACoA缺乏的情况下，丙酮

46、酸羧化酶几乎完缺乏的情况下，丙酮酸羧化酶几乎完全没有活性。当乙酰全没有活性。当乙酰CoACoA丰富时，丙酮酸羧化酶就丰富时，丙酮酸羧化酶就被激活，从而使丙酮酸羧化成草酰乙酸，使其浓度被激活，从而使丙酮酸羧化成草酰乙酸，使其浓度升高，于是允许柠檬酸循环的有效地进展。升高，于是允许柠檬酸循环的有效地进展。 丙酮酸羧化酶在糖的异生作用中也是一种很丙酮酸羧化酶在糖的异生作用中也是一种很重要的酶。重要的酶。二磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸二磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸 在动物的心脏和肌肉组织中，存在一种磷酸烯醇式丙在动物的心脏和肌肉组织中，存在一种磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶酮酸羧激酶(carboxykin

47、ase)(carboxykinase)。它能催化磷酸烯醇式丙酮酸转。它能催化磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸，并产生变成草酰乙酸，并产生GTPGTP。但此酶对草酰乙酸的亲和力大，。但此酶对草酰乙酸的亲和力大，而对而对CO2CO2的亲和力很小，故此酶更适宜于催化磷酸烯醇式丙酮的亲和力很小，故此酶更适宜于催化磷酸烯醇式丙酮酸的生成，在糖异生作用中也是很重要的酶。酸的生成，在糖异生作用中也是很重要的酶。 在植物和细菌中，有一种磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，这在植物和细菌中，有一种磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，这个酶在动物体内不存在。该酶能催化磷酸烯醇式丙酮酸羧化个酶在动物体内不存在。该酶能催化磷酸烯醇式丙酮酸羧化

48、成草酰乙酸。这个酶不需求生物素，也不需求成草酰乙酸。这个酶不需求生物素，也不需求ATPATP。在绿色植。在绿色植物中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶不仅为柠檬酸循环补充草酰物中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶不仅为柠檬酸循环补充草酰乙酸，而且也是四碳双羧酸植物固定乙酸，而且也是四碳双羧酸植物固定CO2CO2的一步重要的反响。的一步重要的反响。三苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸三苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸 具有回补功能的另一种反响由苹果酸酶具有回补功能的另一种反响由苹果酸酶(malic (malic enzyme)enzyme)催化。这个酶能催化丙酮酸羧化及复原反催化。这个酶能催化丙酮酸羧化及复原反响，生成苹

49、果酸，故有时此酶也叫做苹果酸脱氢酶。响，生成苹果酸，故有时此酶也叫做苹果酸脱氢酶。该反响发生在胞液中，生成的苹果酸可以经过专注该反响发生在胞液中，生成的苹果酸可以经过专注性载体进入到线粒体。在线粒体内的需性载体进入到线粒体。在线粒体内的需NADNAD的苹的苹果酸脱氢酶催化下生成草酰乙酸。果酸脱氢酶催化下生成草酰乙酸。 苹果酸酶的辅酶是苹果酸酶的辅酶是NADPNADP，所以上述反响的逆，所以上述反响的逆反响可以产生反响可以产生NADPHNADPH。NADPHNADPH是许多生物合成反响是许多生物合成反响( (例如脂肪酸合成例如脂肪酸合成) )的复原剂。的复原剂。柠檬酸循环中间物的回补柠檬酸循环中

50、间物的回补: :. .丙酮酸羧化成草酰乙丙酮酸羧化成草酰乙酸酸; ;. .磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸; ;. .苹果酸苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸 六六 乙醛酸途径乙醛酸途径 植物植物( (尤其是尚不能完成光协作用的幼苗尤其是尚不能完成光协作用的幼苗) )以及某些细菌和藻类可以利用乙酸作为它们独一的以及某些细菌和藻类可以利用乙酸作为它们独一的碳源去合成它们本身的含碳化合物。这是由于这些碳源去合成它们本身的含碳化合物。这是由于这些生物具有能将乙酸或乙酰生物具有能将乙酸或乙酰CoACoA转变成草酰乙酸的酶转变成草酰乙酸的酶系统。这一酶系统

51、称为乙醛酸途径或乙醛酸循环。系统。这一酶系统称为乙醛酸途径或乙醛酸循环。 这一途径涉及到两个不同的细胞器，即线粒这一途径涉及到两个不同的细胞器，即线粒体和乙醛酸循环体体和乙醛酸循环体(glyoxysome)(glyoxysome)。后者是特化的过。后者是特化的过氧化物酶体氧化物酶体(peroxisome)(peroxisome)。乙醛酸途径的酶大多数。乙醛酸途径的酶大多数与柠檬酸循环中的酶一样。与柠檬酸循环中的酶一样。乙醛酸途径的过程是：乙醛酸途径的过程是： 1 1 线粒体内的草酰乙酸转变成天冬氨酸，天线粒体内的草酰乙酸转变成天冬氨酸，天冬氨酸被转运到乙醛酸循环体中，并再次转变成草酰冬氨酸被转

52、运到乙醛酸循环体中，并再次转变成草酰乙酸。乙酸。 2 2 草酰乙酸与乙酰草酰乙酸与乙酰CoACoA缩合生成柠檬酸。缩合生成柠檬酸。 3 3 柠檬酸转变成异柠檬酸。柠檬酸转变成异柠檬酸。 4 4乙醛酸循环体内的异柠檬酸裂解酶乙醛酸循环体内的异柠檬酸裂解酶(isocitrate lyase)(isocitrate lyase)将异柠檬酸裂解成琥珀酸和乙醛将异柠檬酸裂解成琥珀酸和乙醛酸酸(glyoxylate)(glyoxylate)。 琥珀酸可被转运到线粒体内，进入柠檬酸循环，琥珀酸可被转运到线粒体内，进入柠檬酸循环，重新生成草酰乙酸。从而完成一次循环。因此，乙醛重新生成草酰乙酸。从而完成一次循环

53、。因此，乙醛酸途径导致乙酰酸途径导致乙酰CoACoA净转变成乙醛酸，而不是象柠檬净转变成乙醛酸，而不是象柠檬酸循环那样将乙酰酸循环那样将乙酰CoACoA转变成两分子的转变成两分子的CO2CO2。5 5乙醛酸循环体还含有另一种特有的酶乙醛酸循环体还含有另一种特有的酶-苹果苹果酸合酶酸合酶(malate synthase)(malate synthase)。这个酶能催化乙醛酸与。这个酶能催化乙醛酸与另一分子的乙酰另一分子的乙酰CoACoA缩合成苹果酸。缩合成苹果酸。 6 6苹果酸从乙醛酸循环体中转运出来，进入到苹果酸从乙醛酸循环体中转运出来，进入到胞液。在胞液苹果酸脱氢酶的催化下，氧化成草酰胞液。

54、在胞液苹果酸脱氢酶的催化下，氧化成草酰乙酸。乙酸。 因此，乙醛酸循环的总反响是两分子的乙酰因此，乙醛酸循环的总反响是两分子的乙酰CoACoA转变成一分子的草酰乙酸：转变成一分子的草酰乙酸： 2 2 乙酰乙酰CoA CoA 2NAD2NAD FAD FAD 草酰乙酸草酰乙酸 2CoA-SH 2CoA-SH 2NADH 2NADH FADH2 FADH2 H H 乙醛酸异柠檬酸裂解酶和苹异柠檬酸裂解酶和苹果酸合酶只存在于植果酸合酶只存在于植物和某些微生物中。物和某些微生物中。由于有这两种酶的存由于有这两种酶的存在，因此，萌生的植在，因此，萌生的植物种子能将它们储存物种子能将它们储存在的三酰甘油氧化

55、产在的三酰甘油氧化产生的乙酰生的乙酰CoACoA转变成葡转变成葡萄糖。缺乏乙醛酸途萄糖。缺乏乙醛酸途径的生物是不能将乙径的生物是不能将乙酰酰CoACoA净转变成葡萄糖净转变成葡萄糖的。的。 乙醛酸途径导致乙酰乙醛酸途径导致乙酰CoACoA净转变成乙醛酸，而不是象柠檬净转变成乙醛酸，而不是象柠檬酸循环那样将乙酰酸循环那样将乙酰CoACoA转变成两分子的转变成两分子的CO2CO2。 植物和某些细菌和藻类利用乙酸作为它们独一的碳源去合成它们本身的含碳化合物。这些生物具有将乙酸或乙酰CoA转变为草酰乙酸的酶系统，该酶系统称为乙醛酸循环，该途径涉及线粒体和乙醛酸循环体两个细胞器，乙醛酸循环体是特化的过氧

56、化物酶体。 乙醛酸途径的酶大多数与柠檬酸循环中的酶一样。乙醛酸循环体 第三节第三节 柠檬酸循环的调理柠檬酸循环的调理 柠檬酸循环的活性与细胞的需求亲密相关。柠檬酸循环的活性与细胞的需求亲密相关。主要取决于两个方面的需求：一是细胞对能主要取决于两个方面的需求：一是细胞对能量的需求，二是细胞内的生物合成反响对代量的需求，二是细胞内的生物合成反响对代谢中间物的需求。为了保证中间物和能量的谢中间物的需求。为了保证中间物和能量的产生与细胞的需求相协调、防止能量和中间产生与细胞的需求相协调、防止能量和中间物的浪费性过度产生，柠檬酸循环必需有效物的浪费性过度产生，柠檬酸循环必需有效地遭到控制。地遭到控制。

57、丙酮酸的碳架进入柠檬酸循环被氧化的调丙酮酸的碳架进入柠檬酸循环被氧化的调理主要发生在两个环节上：理主要发生在两个环节上： 即丙酮酸转变成乙酰即丙酮酸转变成乙酰CoA的控制和柠檬酸的控制和柠檬酸循环本身的活性控制。循环本身的活性控制。 一一. .丙酮酸脱氢酶复合物活性的调理丙酮酸脱氢酶复合物活性的调理 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoACoA的反响是葡的反响是葡萄糖在有氧下进入柠檬酸循环的关键步骤。因萄糖在有氧下进入柠檬酸循环的关键步骤。因此，丙酮酸脱氢酶复合物活性的控制对于糖的此，丙酮酸脱氢酶复合物活性的控制对于糖的有氧分解起着关键的作用。有氧分解起着关键的作用。 丙酮酸脱氢酶

58、复合物的活性可遭到两种不丙酮酸脱氢酶复合物的活性可遭到两种不同的方式控制，即别构调理和共价修饰调理。同的方式控制，即别构调理和共价修饰调理。一别构调理一别构调理 丙酮酸脱氢酶复合物的活性剧烈遭到高程度丙酮酸脱氢酶复合物的活性剧烈遭到高程度的的ATPATP以及该酶复合物的产物乙酰以及该酶复合物的产物乙酰CoACoA和和NADHNADH的抑的抑制。制。 ATP ATP能抑制丙酮酸脱氢酶的活性；乙酰能抑制丙酮酸脱氢酶的活性；乙酰CoACoA能能抑制二氢硫辛酰转乙酰基酶的活性；抑制二氢硫辛酰转乙酰基酶的活性；NADHNADH抑制二抑制二氢硫辛酰脱氢酶的活性。相反氢硫辛酰脱氢酶的活性。相反, ,当当AM

59、PAMP、CoACoA和和NADNAD处在高程度时，那么激活丙酮酸脱氢酶复合物处在高程度时，那么激活丙酮酸脱氢酶复合物的活性。的活性。 丙酮酸脱氢酶的活性剧烈地取决于线粒体内的丙酮酸脱氢酶的活性剧烈地取决于线粒体内的ATP/AMP ATP/AMP 、 乙酰乙酰CoA/CoA CoA/CoA 以及以及NADH/ NADNADH/ NAD 的比值。的比值。 当这个比值升高时，那么会封锁该酶复合物的活当这个比值升高时，那么会封锁该酶复合物的活性，降低丙酮酸进入柠檬酸循环被氧化的速度。当性，降低丙酮酸进入柠檬酸循环被氧化的速度。当细胞需求能量时，其代谢信号是细胞需求能量时，其代谢信号是AMP/ATP

60、AMP/ATP 以及以及 NAD NAD/NADH /NADH 的程度升高，该酶复合物被激活，的程度升高，该酶复合物被激活，导致丙酮酸进入柠檬酸循环的速度升高。导致丙酮酸进入柠檬酸循环的速度升高。 piH2OE1-OPO32-E1-OH无活性有活性丙酮酸脱氢酶磷酸酶丙酮酸脱氢酶磷酸酶ATPADP丙酮酸脱氢酶激酶丙酮酸脱氢酶激酶二共价修饰调理二共价修饰调理 在脊椎动物中，丙酮酸脱氢酶复合物共价在脊椎动物中，丙酮酸脱氢酶复合物共价修饰调理是对该酶复合物别构调理的重要补充。修饰调理是对该酶复合物别构调理的重要补充。有两种辅助性的酶与丙酮酸脱氢酶复合物结合在有两种辅助性的酶与丙酮酸脱氢酶复合物结合在一