丙酮酸脫羧

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丙酮酸脫羧英文Pyruvate decarboxylation)係一個將丙酮酸通過脫羧反應而產生乙酰協同酵素A 兼且釋放還原等效物還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸二氧化碳嘅遠離平衡自動催化生化反應。佢之所以叫做「鏈接反應」係因為佢架起咗糖酵解三羧酸循環呢兩個重要代謝途徑之間嘅橋樑。呢個反應通常由作為有氧呼吸一部分嘅丙酮酸脫氫酶複合體所催化[1]。喺真核生物入面,丙酮酸脫羧只喺線粒體基質發生;原核生物中嘅相似反應則係發生喺胞漿同質膜[2]

氧化脫羧[編輯]

反應[編輯]

丙酮酸脫氫酶複合體反應機理
Template:酵素反應

呢個反應喺大多數生物入便好常見並作為去到三羧酸循環嘅鏈接。唔係好似葡萄糖解嘅反應噉喺胞漿進行,呢個反應喺線粒體進行。

A.丙酮酸同酶嘅硫胺素焦磷酸基團(TPP)相結合,硫胺素焦磷酸係維他命B1嘅活性形式。然後,丙酮酸上面嘅羧基變成CO2被攞走,形成羥乙基硫胺素焦磷酸。呢一步催化反應係喺復合體中嘅丙酮酸脫氫酶上便進行嘅。

B.羥乙基轉移到硫辛酰胺呢種協同酵素上,硫辛酰胺上嘅二硫鍵可作為氧化劑,於是羥乙基並俾佢氧化變成乙酰基,噉就形成咗一個硫酯鍵,而硫胺素焦磷酸變回原樣。

C.喺二氫硫辛酰基乙酰基轉基酶嘅作用下,攜帶著乙酰基嘅硫辛酰胺將乙酰基轉移到協同酵素A上形成乙酰協同酵素A。呢個係一個化學酯交換反應。

D.二氫硫辛酸被二氫硫辛酰基去氫酶催化脫氫,以再次回到氧化,同時氧化型黃素腺嘌呤二核苷酸變為還原型。

E.最後,還原型黃素腺嘌呤二核苷酸被酶催化,將氫轉移畀氧化型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸,重新產生氧化型返到第四步。

意義[編輯]

丙酮酸脫氫酶複合體所進行嘅將丙酮酸變為乙酰協同酵素A嘅轉換尤其喺肝臟中係一個重要嘅反應步驟,佢切斷咗丙酮酸所有進行糖異生為葡萄糖以及作為轉氨基底物嘅後路。呢保證咗丙酮酸進入三羧酸循環作為氧化磷酸化嘅底物,或者轉變為檸檬酸以回到胞漿(三羧酸轉運系統)中以作為生物合成脂肪酸類異戊二烯嘅底物。

總結:

  1. 丙酮酸被脫羧
  2. 剩低部分接到協同酵素A上形成乙酰協同酵素A

乙酰協同酵素A接下來被用喺三羧酸循環中。

其它生物[編輯]

喺厭氧生物中嘅丙酮酸氧化脫羧同有氧過程有所唔同,原因係該反應嘅電子受體係鐵硫蛋白而唔係NAD+。該轉換係被一種硫胺素依賴嘅酶所催化,該酶亦可以催化協同酵素A酰化[3]。該還原等價物喺氫化酶嘅作用下以產生氫氣嘅方式被氧化。

廣義嘅脫羧[編輯]

上面所介紹嘅脫羧係特指丙酮酸嘅「氧化脫羧」。其實喺廣泛意義上話丙酮酸喺體內重有一種脫羧,即係丙酮酸嘅「簡單脫羧」。

所謂「簡單脫羧」同「氧化脫羧」,其區別係:簡單脫羧冇氧化還原反應,而氧化脫羧就需要煙酰胺腺嘌呤二核苷酸、黃素腺嘌呤二核苷酸等氧化還原受體。

丙酮酸嘅簡單脫羧係由丙酮酸脫羧酶所催化嘅,產生乙醛同二氧化碳;反應大致可分為四步:

  1. 硫胺素焦磷酸嘅活性碳原子對丙酮酸嘅羰基碳(中間嘅嗰個碳原子)進行親核攻擊,羰基氧同質子結合變成羥基;
  2. 羧基由呢隻共價化合物上脫去產生二氧化碳,形成咗共振穩定嘅碳負離子化合物;
  3. 碳負離子被氫離子質子化,形成羥乙基硫胺素焦磷酸;
  4. 羥基去質子化,硫胺素同羥乙基兩者之間嘅共價鍵斷開形成乙醛。

乙醛可以繼續喺乙醇脫氫酶嘅作用下產生乙醇。由葡萄糖通過糖酵解生成丙酮酸並產生乙醇嘅過程被稱為乙醇發酵,俗稱酒精發酵。

參考[編輯]

  1. Alberts et al. Molecular Biology of the Cell. Garland Science, 2001. ISBN 0-8153- 4072-9
  2. Raven et al . Biology, 8th edition. McGraw Hill, 2008. ISBN 978-0-07-110202-5
  3. Eric Chabrière, Xavier Vernède, Bruno Guigliarelli, Marie-Hélène Charon, E. Claude Hatchikian, Juan C. Fontecilla-Camps “Crystal Structure of the Free Radical Intermediate of Pyruvate:Ferredoxin Oxidoreductase” Science 2001, Volume 294, page 2559.

出面網頁[編輯]

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