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生化循环汇总

三羧酸循环,鸟氨酸循环,丙氨酸葡萄糖循环,柠檬酸丙酮酸循环,乳酸循环,甲硫氨酸循环


参考:人卫9 版生物化学与分子生物学,维基百科


三羧酸循环

图源9 版生化教材P 100

三羧酸循环是生物体内最重要的循环之一,是三大营养物质的代谢枢纽,通过脱氢提供还原当量从而进行电子传递和氧化磷酸化生成ATP 。

过程

①来自丙酮酸脱氢生成的乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸合酶作用下生成柠檬酸,此为第一个限速步骤;②柠檬酸顺乌头酸转化为异柠檬酸;③异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶作用下氧化脱羧转变为α -酮戊二酸,脱下的氢由NAD 接受生成NADH +H+ ,此为第一次氧化脱羧,也是第二个限速步骤;④α -酮戊二酸α -酮戊二酸脱氢酶复合体作用下氧化脱羧生成琥珀酰CoA ,脱下的氢由NAD+ 接受生成NADH +H+ ,此为第二次氧化脱羧,也是第三个限速步骤;⑤琥珀酰CoA琥珀酰CoA 合成酶作用下水解生成琥珀酸,同时与核苷二磷酸偶联,是唯一一次底物水平磷酸化;⑥琥珀酸琥珀酸脱氢酶作用下脱氢生成延胡索酸,脱下的氢由FAD 接受生成FADH2 ;⑦延胡索酸延胡索酸酶作用下生成苹果酸;⑧苹果酸苹果酸脱氢酶作用下脱氢生成草酰乙酸,脱下的氢由NAD+ 接受生成NADH+

记忆口诀:草酰乙酰成柠檬,异柠檬又成α 酮,琥酰琥珀延胡索,苹果落在草丛中。(来自天天师兄)

特点

记住“1 ,2 ,3 ,4 ,5 ”

1 :一次底物水平磷酸化,第五步琥珀酰CoA 水解为琥珀酸时底物水平磷酸化,产生1 分子ATP 。

2 :两次脱羧,分别在第三步和第四步。

3 :三个限速酶,依次分别是柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α -酮戊二酸脱氢酶

4 :四次脱氢,第三步、第四步、第六步和第八步,其中第六步由FAD 受氢,其余三步均为NAD+

5 :循环过程中,共有五步产能:第三步产生2.5 分子ATP ,第四步产生2.5 分子ATP ,第五步产生1 分子ATP ,第六步产生1.5 分子ATP ,第八步产生2.5 分子ATP ,故一分子乙酰CoA 参与三羧酸循环产生2.5 +2.5 +1 +1.5 +2.5 = 10 分子ATP 。由于一分子葡萄糖进入糖酵解产生2 分子3 -磷酸甘油醛,其后所有能量计算都要*2 ,故一分子葡萄糖经过三羧酸循环产生20 分子ATP 。

意义

1 :TCA 是三大营养物质分解产能的共同通路。三大营养物质分解代谢最终都产生乙酰CoA 进入TCA 而彻底氧化。TCA 并不直接产能,但是能提供足够的还原当量进入呼吸链,经氧化磷酸化产生大量ATP 。

2 :TCA 是脂肪氨基酸代谢的联系枢纽,三大营养物质通过TCA 一定程度上相互转变。

调节

调节机制抑制剂激活剂
柠檬酸合酶反馈抑制NADH 、琥珀酰CoA 、ATP 、柠檬酸ADP
异柠檬酸脱氢酶反馈抑制ATPADP 、Ca2+
α -酮戊二酸脱氢酶反馈抑制ATP 、NADH 、琥珀酰CoACa2+

丙氨酸-葡萄糖循环

图源9 版生化教材P 182

在人体内有毒,在血液中以丙氨酸谷氨酰胺两种形式运输。

过程

骨骼肌通过转氨基作用将丙酮酸转化为丙氨酸,经血液到达肝脏后通过联合脱氨基作用生成丙酮酸并释放丙酮酸经糖异生合成葡萄糖用于合成尿素葡萄糖经血到肌肉,糖酵解成为丙酮酸

意义

使肌肉中的以无毒的丙氨酸形式运送至肝,同时肝又提供了生成丙酮酸葡萄糖


柠檬酸-丙酮酸循环

鸟氨酸循环

乳酸循环

图源9 版生化教材P 115 运动时肌细胞无氧呼吸导致乳酸大量堆积,而肌肉组织中无葡糖-6 -磷酸酶,无法由乳酸糖异生,须经血液转运至肝脏。该循环涉及的糖代谢途径有糖酵解和糖异生。

2 分子乳酸进入肝脏异生为葡萄糖需消耗6 分子ATP 。

生理意义

既能回收乳酸中的能量,又能避免乳酸堆积引起酸中毒。

甲硫氨酸循环

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