丙酮酸脫羧
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丙酮酸脫羧（英語(yǔ)：Pyruvate decarboxylation）是一個(gè)將丙酮酸通過(guò)脫羧反應(yīng)而產(chǎn)生乙酰輔酶A并釋放還原等效物還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸與二氧化碳的遠(yuǎn)離平衡自動(dòng)催化生化反應(yīng)。它之所以被稱為“鏈接反應(yīng)”是因?yàn)樗芷鹆?a href="/w/%E7%B3%96%E9%85%B5%E8%A7%A3" title="糖酵解">糖酵解與三羧酸循環(huán)這兩個(gè)重要代謝途徑之間的橋梁。該反應(yīng)常由作為有氧呼吸一部分的丙酮酸脫氫酶復(fù)合體所催化[1]。在真核生物中，丙酮酸脫羧只在線粒體基質(zhì)中發(fā)生；原核生物中的相似反應(yīng)則是發(fā)生在胞漿和質(zhì)膜上[2]。
目錄 |
氧化脫羧
反應(yīng)
| 丙酮酸 | 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 | 乙酰輔酶A | |
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| CoA + NAD+ | CO2 + NADH,H+ | ||
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該反應(yīng)在大多數(shù)生物中很常見(jiàn)并作為到三羧酸循環(huán)鏈接。不像糖酵解的反應(yīng)在胞漿中進(jìn)行，該反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行。
A.丙酮酸與酶的硫胺素焦磷酸基團(tuán)（TPP）相結(jié)合，硫胺素焦磷酸是維生素B1的活性形式。然后，丙酮酸上的羧基變成CO2被去掉，形成羥乙基硫胺素焦磷酸。這一步催化反應(yīng)是在復(fù)合體中的丙酮酸脫氫酶上進(jìn)行的。
B.羥乙基轉(zhuǎn)移到硫辛酰胺這種輔酶上，硫辛酰胺上的二硫鍵可作為氧化劑，于是羥乙基并被其氧化變成乙酰基，這就形成了一個(gè)硫酯鍵，而硫胺素焦磷酸變回原樣。
C.在二氫硫辛酰基乙酰基轉(zhuǎn)基酶的作用下，攜帶著乙酰基的硫辛酰胺將乙酰基轉(zhuǎn)移到輔酶A上形成乙酰輔酶A。這是一個(gè)化學(xué)酯交換反應(yīng)。
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(shí)氧化型黃素腺嘌呤二核苷酸變?yōu)檫€原型。
E.最后，還原型黃素腺嘌呤二核苷酸被酶催化，將氫轉(zhuǎn)移給氧化型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，重新生成氧化型回到第四步中。
意義
由丙酮酸脫氫酶復(fù)合體所進(jìn)行的將丙酮酸變?yōu)橐阴］o酶A的轉(zhuǎn)換尤其在肝臟中是一個(gè)重要的反應(yīng)步驟，它切斷了丙酮酸所有進(jìn)行糖異生為葡萄糖以及作為轉(zhuǎn)氨基底物的后路。這保證了丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)作為氧化磷酸化的底物，或者轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="/w/%E6%9F%A0%E6%AA%AC%E9%85%B8" title="檸檬酸">檸檬酸以回到胞漿（三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)）中以作為生物合成脂肪酸和類異戊二烯的底物。
總結(jié)：
乙酰輔酶A接下來(lái)被用在三羧酸循環(huán)中。
其他生物
在厭氧生物中的丙酮酸氧化脫羧與有氧過(guò)程有所不同，其原因是該反應(yīng)的電子受體是鐵硫蛋白而不是NAD+。該轉(zhuǎn)換是被一種硫胺素依賴的酶所催化，該酶也可以催化輔酶A酰化[3]。該還原等價(jià)物在氫化酶的作用下以產(chǎn)生氫氣的方式被氧化。
廣義的脫羧
上面所介紹的脫羧是特指丙酮酸的“氧化脫羧”。其實(shí)在廣泛意義上說(shuō)丙酮酸在體內(nèi)還有一種脫羧，那就是丙酮酸的“簡(jiǎn)單脫羧”。
所謂“簡(jiǎn)單脫羧”和“氧化脫羧”，其區(qū)別是：簡(jiǎn)單脫羧沒(méi)有氧化還原反應(yīng)，而氧化脫羧則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。
丙酮酸的簡(jiǎn)單脫羧是由丙酮酸脫羧酶所催化的，生成乙醛和二氧化碳；其反應(yīng)大致可分為四步：①硫胺素焦磷酸的活性碳原子對(duì)丙酮酸的羰基碳（中間的那個(gè)碳原子）進(jìn)行親核攻擊，羰基氧與質(zhì)子結(jié)合變成羥基；②羧基從此共價(jià)化合物上脫去生成二氧化碳，形成了共振穩(wěn)定的碳負(fù)離子化合物；③碳負(fù)離子被氫離子質(zhì)子化，形成羥乙基硫胺素焦磷酸；④羥基去質(zhì)子化，硫胺素與羥乙基兩者之間的共價(jià)鍵斷開(kāi)形成乙醛。
乙醛可以繼續(xù)在乙醇脫氫酶的作用下生成乙醇。由葡萄糖通過(guò)糖酵解生成丙酮酸并產(chǎn)生乙醇的過(guò)程被稱為乙醇發(fā)酵，俗稱酒精發(fā)酵。
參考文獻(xiàn)
- ↑ Alberts et al. Molecular Biology of the Cell. Garland Science, 2001. ISBN 0-8153-4072-9
- ↑ Raven et al. Biology, 8th edition. McGraw Hill, 2008. ISBN 978-0-07-110202-5
- ↑ 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.
外部鏈接
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參考來(lái)源
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