结构推理
丙酮酸氧化的速度取决于细胞对能量的需要,试比较一个人在静止休息时和在作长距离剧烈运动时,骨骼肌对丙酮酸的利用。
【正确答案】当一个人静止休息时,骨骼肌的能量需要是很小的,因此ATP/ADP和NADH/NAD+的比值相对很高。这就从两个方面对丙酮酸脱氢酶复合物的活性产生影响:
(1)高浓度的ATP作为丙酮酸脱氢酶激酶的别构激活剂刺激它的活性,该活性又可利用ATP使丙酮酸脱氢酶磷酸化而失去活性(共价修饰调节)。
(2)残留的丙酮酸脱氢酶复合物的活性可被高水平ATP和NADH别构抑制。NADH的高水平也抑制乙酰-COA在柠檬酸合酶催化下进入TCA循环。此外,ADP的低水平不会刺激异柠檬酸脱氢酶的活性,导致异柠檬酸和柠檬酸的积累,并进一步抑制柠檬酸合酶的活性。其净结果是限制了骨骼肌对丙酮酸的利用。
当一个人作长距离运动时,骨骼肌对能量的需要显著升高,其结果是ATP/ADP和NADH/NAD+比例降低。这样就导致丙酮酸脱氢酶活性升高。因为当细胞需要能量时就会导致线粒体内Ca2+浓度升高,它是丙酮酸脱氢酶磷酸酶的激活剂,激活后的丙酮酸脱氢酶磷酸酶使丙酮酸脱氢酶去磷酸化而恢复其活性。此外,ADP水平的升高刺激异柠檬酸脱氢酶,它可以消除柠檬酸的积累并解除对柠檬酸合酶的抑制。其净结果是丙酮酸的利用大大加强。
【答案解析】