问答题 (浙江大学2008年考研试题)有8种酶参与三羧酸循环:柠檬酸、顺乌头酸梅、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、延胡索酸酶和苹果酸脱氢酶。(1)写出每一种酶催化反应的平衡化学方程式。(2)说出每一种酶催化反应需要的辅因子。(3)写出从乙酰辅酶A到CO 2 代谢过程中的一个平衡净反应方程式。
【正确答案】正确答案:三羧酸循环中,由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成有三个羧基的柠檬酸,柠檬酸经一系列反应,一再氧化脱羧,经α酮戊二酸、琥珀酸,再降解成草酰乙酸。而参与这一循环的丙酮酸的三个碳原子,每循环一次,仅用去一分子乙酰基中的二碳单位,最后生成两分子的CO 2 ,并释放出大量的能量。 总反应式:乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP→3NADH+FADH 2 +GTP+2CO 2 +H 2 O 反应过程有: (1)草酰乙酸与乙酰-CoA在柠檬酸合成酶的作用下缩合形成柠檬酸,如图4—6所示。柠檬酸合成酶是一个变构酶,ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂,此外,α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性,长链脂酰CoA也可抑制它的活性,AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。 (2)柠檬酸在乌头酸酶的作用下异构化异柠檬酸,如图4-7所示。 (3)异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的作用下氧化脱羧形成α-酮戊二酸,如图4—8所示。同时1分子NAD + (或NADP + )还原成NADH + +H(或NADPH+H + )。此酶分两种,一种以NAD + 为辅酶,需要Mn 2+ 或Mn 2+ 作为激活剂,存在于线粒体中;一种以NADP + 为辅酶,存在于线粒体和细胞溶胶中。 (4)α-酮戊二酸在α一酮戊二酸脱氢酶的作用下氧化脱羧形成琥珀酰-CoA,如图4-9所示。同时1分子NAD + 还原成NADH + +H。α-酮戊二酸脱氢酶系也由三个酶(α一酮戊二酸脱氢酶一E 1 、二氧硫辛酰转琥珀酰酶一E 2 、二氢硫辛酰脱氢酶一E 3 )和6个辅因子(TPP、硫辛酸、CoA、NAD + 、FAD、Mg 2+ )组成。 (5)琥珀酰-CoA在琥珀酰-CoA合成酶的作用下释放CoASH形成琥珀酸,并生成1分子GTP,如图4-10所示。 (6)琥珀酸在琥珀酸脱氢酶的作用下脱氢形成延胡索酸,同时1分子FAD被还原FANDH 2 。这酶含有铁硫中心和共价结合的FAD(电子受体),来自琥珀酸的电子通过FAD和铁硫中心,然后进入电子传递链到O 2 ,只能生成2分子ATP,如图4-11所示。 (7)延胡索酸在延胡索酸酶的作用下水合生成L-苹果酸,如图4-12所示。 (8)L-苹果酸在苹果酸脱氢酶的作用下脱氢形成草酰乙酸。同时1分子NAD + 还原成NADH + +H。NAD + 是脱氢酶的辅酶,接受氢成为NADH+H + ,如图4-13所示。
【答案解析】