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需氧呼吸过程中丙酮酸的氧化脱羧机制

作者: 发布人:王甫荣 发布时间:2018-11-06 08:10:44 阅读(221 1.60

试题研究:需氧呼吸的过程在历年考试中处于较重要的地位,适当解析教材上的图(如上图)还是需要的,这里面其实包含了丙酮酸的氧化脱羧机制。参考《生物化学》大学教材还是能具体了解需氧呼吸的过程。

一、三羧酸循环过程(包括丙酮酸氧化脱羧机制)

1、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰辅酶A:

该过程发生在线粒体的基质中,释放出1分子CO2,生成一分子NADH+H+

丙酮酸进入线粒体,氧化脱羧为乙酰CoA ,这个过程需要丙酮酸脱氢酶复合体的协助。复合体的组成:E1:丙酮酸脱氢酶;E2:二氢硫辛酰胺转乙酰酶;E3:二氢硫辛酰胺脱氢酶。这3种酶在结构上形成一个有秩序的整体,使得丙酮酸氧化脱羧这一复杂反应得以相互协调依次有序地进行。

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丙酮酸氧化脱羧形成乙酰辅酶A

机体供能不足时,苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸,再进一步生成乙酰CoA。

2、乙酰辅酶A参与三羧酸循环,产生二氧化碳:

(1)乙酰CoA与草酰乙酸结合,生成六碳的柠檬酸,放出CoA。

(2)柠檬酸先失去一个H2O而成顺乌头酸,再结合一个H2O转化为异柠檬酸。

(3)异柠檬酸发生脱氢、脱羧反应,生成5碳的a-酮戊二酸,放出一个CO2,生成一个NADH+H+

(4) a-酮戊二酸发生脱氢、脱羧反应,并和CoA结合,生成含高能硫键的4碳琥珀酰CoA,放出一个CO2,生成一个NADH+H+

(5)碳琥珀酰CoA脱去CoA和高能硫键,放出的能量用于驱动GTP(哺乳动物中)或ATP(植物和一些细菌中)的合成。

(6)琥珀酸脱氢生成延胡索酸,生成1分子FADH2

(7)延胡索酸和水化合而成苹果酸。

(8)苹果酸氧化脱氢,生成草酸乙酸,生成1分子NADH+H+

二、调控

这一过程受细胞内ATP/ADP或ATP/AMP的影响。当细胞消耗ATP以致ATP浓度降低,ADP和AMP浓度升高时,丙酮酸脱氢酶复合体被激活,从而加速有氧分解,补充ATP。反之,当细胞内ATP含量丰富时,复合体活性降低,氧化磷酸化亦减弱。

附:2016年10月学考+选考试题中出现需氧呼吸过程图(如下),2018年9月绍兴模拟考试也出现了需氧呼吸过程的机理图。

试题:真核细胞需氧呼吸的基本过程示意图如图,下列叙述正确的是(   )

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A.阶段A为糖酵解,该阶段的产物有丙酮酸、物质和[H]

B.阶段B为柠檬酸循环,该代谢途径只存在于真核细胞中

C.阶段C为电子传递链,该阶段产生少量ATP

D.一个柠檬酸循环可以产生2个物质

答案:D

解析:本题考查需氧呼吸过程。阶段A为糖酵解,该阶段的产物有丙酮酸、ATP和[H],A错误;阶段B为柠檬酸循环,该代谢途径存在于真核细胞的线粒体中,在需氧型原核生物的细胞质中,也可以进行该过程,B错误;阶段C为电子传递链,发生在线粒体内膜上,该阶段产生大量ATP,C错误;物质是二氧化碳,二碳化合物进入柠檬酸循环,与草酰乙酸(C4酸)合成为C6酸(柠檬酸)。然后C6酸经过多个反应,脱掉两个二氧化碳,又形成一个草酰乙酸,于是柠檬酸循环的第二轮开始,故一个柠檬酸循环可以产生2个二氧化碳,D正确。

2016年10月学考+选考第19题:真核细胞需氧呼吸的基本过程示意图如下。下列叙述正确的是(  )

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A.阶段A为糖酵解,该阶段的产物是丙酮酸和物质

B.阶段B为柠檬酸循环,该过程产生大量ATP

C阶段A和阶段B为阶段C提供[H]和ATP

D阶段C为电子传递链,有关酶存在于线粒体内膜

答案:D 

解析:本题考查对需氧呼吸过程。解答本题的关键是准确识记需氧呼吸三个阶段的物质变化和发生场所。


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