Page 117 - 第九版生物化学
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102 第二篇物质代谢及其调节
节，才能维持体内的能 量 供需平衡 。 糖进行有氧氧化时，丙酮酸经三狻酸循环代谢的速率被两个阶段
的关键酶所调节 ： 一是调节丙酮酸脱氢酶复合体的活性，从而调控由丙酮酸生成乙酰 CoA 的速率；二
是调节三狻酸循环中的 3 个关键酶活性 ， 从而调控乙酰 CoA 彻底氧化的速率 。 i;okky,2018 免 kk y, 2018
（一 ） 丙酮酸脱氢酶复合体调节乙酰 CoA 的生成速率
快速调节丙酮酸脱 氢 酶复合体的活性有两种方式：别构调节和化学修饰 。 诱发别构调节的主要
因素包括：心细胞内能 量 状态 ： ATP 别构抑制丙酮酸脱 氢 酶复合体， AMP 则能将其激活 。 因此， ATP/
AMP 比值可动态调节此酶活性 。 能量缺乏时该比值降低，酶被激活；能量过剩时该比值升高，酶被抑
制 。 ＠代谢产物生成量 ：丙酮酸脱氢酶复合体的反应产物乙酰 CoA 和 NADH 对其有别构抑制作用，
而相应的底物 CoA 和 NAD 十 则使之激活 。 当乙酰 CoAICoA 比值升高、或 NADH/NAD 十比值升高时，此
酶的活性被抑制 。 总之，丙酮酸脱氢酶复合体发生别构抑制的情况，可见于餐后糖分解过盛 、 或饥饿
状态 下 大量脂肪酸氧化时，前者目的是避免糖分解产能过多造成浪费，后者目的是使大多数组织器官
改用脂肪酸为能源，节约葡萄糖以确保对脑等重要组织的糖供给 。
除别构调节外，丙酮酸脱氢酶复合体的活性还受到可逆的化学修饰调节 。 在丙酮酸脱氢酶激酶
催化下，丙酮酸脱氢酶复合体可被磷酸化而失去活性；丙酮酸脱氢酶磷酸酶则使之去磷酸化而恢复活
性 。 乙酰 CoA 和 NADH 除直接别构抑制丙酮酸脱氢酶复合体之外，也可间接通过增强丙酮酸脱氢酶
激酶的活性而使该酶复合体失活（图 5-8 ) 。
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图 5-8 丙酮酸脱氢酶复合体 的 调 节
@记 （ 二）三狻酸循环的关 键 酶调节乙酰 CoA 的氧化速 率
三狻酸循环有 3 步不可逆反应，分别 由拧檬酸合酶、异拧檬酸脱氢酶和 Q:'.-酮戊二酸脱氢酶复合体
催化 。 三狻酸循环的速率主要取决 于 这些关键酶的活性（图 5-9), 其中异拧檬酸脱氢酶和 O:'. -酮戊二
酸脱氢酶复合体的活性调节更为重要 ， 主要调节方式包括： O底物的别构激活作用：乙酰 CoA 和草酰
乙酸作为拧檬酸合酶的底物，其含量随细胞代谢状态而改变，从而影响拧檬酸合成的速率 。 ＠产物的
别构抑制作用：拧檬酸生成过剩时，反馈抑制拧檬酸合酶的活性；唬珀酰 CoA 和 NADH 作为直接产物
和远端产物，分别抑制 O:'.-酮戊二酸脱氢酶复合体和拧 檬 酸合酶的活性 。＠ 能 量 状态的调节作用 ： ATP
别构抑制拧檬酸合酶与异拧檬酸脱氢酶的活性； ADP 则可将这两者别构激活 。 @ Ca2+ 的激活作用：当
线粒体内 Ca2+ 浓度升高时， Ca2+ 不仅可直接与异拧檬酸脱氢酶和 O:'.-酮戊二酸脱氢酶复合体相结合，降
低其对底物的凡而增强酶活性；也可激活丙酮酸脱氢酶复合体，从 而 增加丙酮酸经有氧氧化代谢的
流量 。
需要注意的是，拧檬酸的生成量和亚细胞分布，不仅调节三狻酸循环本身的速率，还可调节脂质
