丙酮酸脫氫(pyruvate dehydrogenase)

一、有氧狀態:

資料來源:coenzyme-a
1. 在有氧環境下,丙酮酸會經過氧化脫羧反應形成Acetyl-CoA。此反應是由丙酮酸脫氫酶複合體(pyruvate dehydrogenase complexPDC)所催化
2. 事實上,丙酮酸氧化去除羧基形成形成乙醯輔酶A的反應非常複雜,除了上述反映外,還需要NAD+、輔酵素Acoenzyme A)、FAD、硫胺酸(thiamine、維他命B1)、和脂肪酸(lipoic acid

A.丙酮酸與酶的硫胺素焦磷酸基團(TPP)相結合,硫胺素焦磷酸是維生素B1的活性形式。然後,丙酮酸上的羧基變成CO2被去掉,形成羥乙基硫胺素焦磷酸。這一步催化反應是在複合體中的丙酮酸脫氫酶上進行的。
B.羥乙基轉移到硫辛醯胺這種輔酶上,硫辛醯胺上的二硫鍵可作為氧化劑,於是羥乙基並被其氧化變成乙醯基,這就形成了一個硫酯鍵,而硫胺素焦磷酸變回原樣。
C.在二氫硫辛醯基乙醯基轉基酶的作用下,攜帶著乙醯基的硫辛醯胺將乙醯基轉移到輔酶A上形成乙醯輔酶A。這是一個化學酯交換反應。
D.二氫硫辛酸被二氫硫辛醯基去氫酶催化脫氫,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,將氫轉移給氧化型菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸,重新生成氧化型回到第四步中。
資料來源:維基百科
*丙酮酸去氫酵素與輔酶
組成丙酮酸去氫酶複合物(Pyruvate Dehydrogenase complex)的三種酶分別是:
中文名稱
英文名稱
常用縮寫
基因位置
丙酮酸脫氫酶
Pyruvate dehydrogenase
AE1
X染色體 p22.1
二氫硫辛醯基乙醯基轉基酶
Dihydrolipoyl transacetylase
BE2
11號染色體 q23.1
二氫硫辛醯基去氫酶
Dihydrolipoyl dehydrogenase
CE3
7號染色體 q31-q32
五種輔酶則是:
中文名稱
英文名稱
常用縮寫
作用位置
硫胺素焦磷酸
Thiamine pyrophosphate
TPP
E1的輔成基(主要作用的所在位置),由維生素B1構成
輔酶A
Coenzyme A
CoA
E2中作用。由維生素B5構成
硫辛酸
Lipoic acidLipoate
E2上的離胺酸結合成硫辛醯胺輔成基。
黃素腺嘌呤雙核苷酸
Flavin adenine dinucleotide
FAD
E3的輔成基。由維生素B2構成
菸鹼胺腺呤雙核苷酸
Nicotinamide adenine dinucleotide
NAD
E3中作用。由維生素B3構成
資料來源:維基百科
*除此之外,此複合物也是生物體內另外兩種酶複合物的原型,分別是參與檸檬酸循環的α-酮基戊二酸複合物(α-ketoglutarate dehydrogenase complex),以及參與一些胺基酸氧化路徑的支鏈 α-酮酸去氫酶複合物(Branched-chain α-keto acid dehydrogenase complex)。而且因為這些複合物都包含一些屬於維生素B群的化學物質,因此缺乏維生素B會造成眾多疾病,例如腳氣病
二、無氧狀態下的糖解+無氧狀態丙酮酸脫氫(pyruvate dehydrogenation in anaerobic conditions)
1. 補充NAD+:糖解後產生的丙酮酸必須被代謝,而代謝過程中會產生NADH,若環境中無氧氣來幫助NADH轉變成NAD+,就會由其他形式的反應取代之
2. 丙酮酸在無氧狀態下的反應
A. 行還原反應變成乳酸:乳酸發酵(lactic acid fermentation)
B. 行還原反應變成酒精:酒精發酵(alcoholic fermentation)
3. 氧債(Oxygen debt):在劇烈運動時,肌細胞內肝醣之分解為乳酸,遠較乳酸之氧化進行得快。結果,肌肉中便蓄積大量乳酸,且亟待進行氧化分解,這種情形,叫做氧債
4. 乳酸發酵(lactic acid fermentation):供氧量不足時,丙酮酸無法變成乙醯輔酶ANADH無法走電子傳遞鏈,只好進行乳酸發酵將之消耗,讓糖解作用可以持續的進行並持續的供應ATP,不過肌肉裡的乳酸跟H+會漸漸升高,當血液裡的乳酸量達到0.4mg/100ml時,肌肉組織會趨近機能耗竭
5. 酒精發酵(alcoholic fermentation)在無氧條件下,微生物(如酵母菌)分解葡萄糖等有機物,產生酒精、二氧化碳等不徹底氧化產物,同時釋放出少量能量的過程
*補充 coenzyme A 結構

資料來源:英國布里斯托爾大學
▼有機物代謝(Organic matter metabolism) 顯示/隱藏(show/hide)

5 意見:

  1. 請問為甚麼pyr dehydrogenase和nad相連結這個敘述是錯誤呢
    而是和fad

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    1. 可以在敘述多一些嗎?? 不太了解閣下的意思

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  2. lipoic acid 是硫辛酸 上面寫成脂肪酸

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  3. 請問E1是pruvate dehydrogenase還是pyruvate decarboxylase呢?有在一本書上看到寫decarboxylase

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