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生物化学/丙酮酸转化为乙酰辅酶A

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新陈代谢,就像人体中的所有其他功能一样,不是一个简单的机制。虽然执行速度极快,但新陈代谢有许多复杂的步骤。对于多个步骤,有多种酶催化该过程。新陈代谢的一个步骤是将丙酮酸(来自糖酵解)转化为 CO2 和乙酰辅酶 A(用于克雷布斯循环)。为了执行此操作,以便它不会成为一个冗长的过程,需要一种酶。催化此操作的酶是丙酮酸脱氢酶。除了是一种催化新陈代谢复杂步骤的酶外,丙酮酸脱氢酶也非常复杂。丙酮酸脱氢酶是一种极其复杂的结构,由多种酶组成:E1、E2 和 E3。由于它确实包含一个复杂的结构,因此这些酶在结构中多次出现。总的来说,丙酮酸脱氢酶是一种脱氢酶。与大多数脱氢酶一样,丙酮酸脱氢酶在其工作中使用 NAD+ 作为辅因子。NAD+ 通过将 NAD+ 转化为 NADH+H+ 来执行其功能。这种酶复合物利用底物通道,这意味着它实现了反应,避免将底物释放到反应溶液中。该酶包括与其本身结合的辅因子,它们的名称是 TPP、硫辛酸和 FAD。

克雷布斯循环的乙酰辅酶 A 来源和脱氢酶复合物对乙酰辅酶 A 的作用。为了将从糖酵解获得的丙酮酸转化为乙酰辅酶 A,需要一种称为丙酮酸脱氢酶复合物的酶复合物。这种酶位于真核生物的线粒体膜上,并将乙酰辅酶 A 作为产物释放到线粒体内侧。


丙酮酸脱氢酶受到其自身产物乙酰辅酶 A、ATP、NADH 和脂肪酸的负调控,同时受到 AMP、辅酶 A、NAD+、Ca2+ 的正调控。这是合理的,因为大量存在乙酰辅酶 A、ATP、NADH 和脂肪酸意味着有足够的能量或能源来源,因此无需将丙酮酸转化为乙酰辅酶 A,因为有足够的能量,而对于辅酶 A、NAD+、Ca2+ 则相反。

丙酮酸脱氢酶缺乏症

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如前所述,丙酮酸脱氢酶是负责将丙酮酸转化为乙酰辅酶 A(乙酰辅酶 A)的酶,这是启动克雷布斯循环的必要条件。问题是丙酮酸脱氢酶会出错吗?答案是肯定的,虽然不常见,但丙酮酸脱氢酶缺乏症是丙酮酸脱氢酶无法完成其工作时会发生的情况的一个例子。尚未回答的问题是丙酮酸脱氢酶缺乏症是什么?丙酮酸脱氢酶缺乏症会导致乳酸堆积,即乳酸酸中毒,这可能对许多人来说是危及生命的。这种乳酸堆积最常见的形式会导致恶心、心律不齐和呕吐等症状。丙酮酸脱氢酶还以各种神经系统问题为特征。神经异常最常见的问题是智力发育迟缓和坐姿等运动技能。其他神经系统问题包括协调性差、行走困难到智力障碍。

参考文献

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Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M. M. (2008). Lehninger 生物化学原理。

Diwan, Joyce J. 2007. 丙酮酸脱氢酶和克雷布斯循环。 网页。 http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/krebs.htm

丙酮酸脱氢酶和克雷布斯循环。 科学学院/微生物学。 1999 年 8 月 3 日。网络。 http://www.science.siu.edu/microbiology/micr425/425Notes/05-PyrKrebs.html

遗传学家庭参考。丙酮酸脱氢酶缺乏症。 2012 年 11 月 19 日。网络。 http://ghr.nlm.nih.gov/condition/pyruvate-dehydrogenase-deficiency

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