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第二十三章 柠檬酸循环

第二十三章 柠檬酸循环. 糖的有氧氧化 （ aerobic oxidation ）. 反应过程 ：. O 2. O 2. O 2. O 2. H 2 O. H + +e. G. G-6-P. PA. PA. 乙酰 CoA. CO 2. 胞液. 线粒体. 糖有氧氧化的反应过程.  分三个阶段： 糖酵解途径：葡萄糖 丙酮酸 丙酮酸 乙酰 CoA 三羧酸循环和氧化磷酸化. 柠檬酸循环 （ Citric Acid Cycle) 三羧酸循环 （ Tricarboxylic Acid Cycle ）

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第二十三章 柠檬酸循环

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Presentation Transcript

  1. 第二十三章 柠檬酸循环

  2. 糖的有氧氧化（aerobic oxidation） • 反应过程： O2 O2 O2 O2 H2O H++e G G-6-P PA PA 乙酰CoA CO2 胞液 线粒体

  3. 糖有氧氧化的反应过程 分三个阶段： • 糖酵解途径：葡萄糖 丙酮酸 • 丙酮酸 乙酰CoA • 三羧酸循环和氧化磷酸化

  4. 柠檬酸循环（Citric Acid Cycle) 三羧酸循环 （Tricarboxylic Acid Cycle ） Krebs循环 • 在好氧真核生物线粒体基质或好氧原核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP的过程。

  5. 真核生物 基质 （线粒体） 细胞质 线粒体 原核细胞

  6. 一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoAPyruvate Is Oxidized to Acetyl-CoA and CO2 丙酮酸脱氢酶系

  7. 八聚体

  8. 多酶复合体位于线粒体内 原核细胞在胞液中 E1-丙酮酸脱氢／羧酶（组分） E2-二氢硫辛酰转乙酰基酶 E3-二氢硫辛酸脱氢酶 丙酮酸脱氢酶系 三种酶 TPP、硫辛酸、 CoA-SH、FAD、NAD+、Mg2+ 六种辅助因子

  9. E3 三种酶 60条肽链形成 的复合体 E1 E2 丙酮酸脱氢酶复合体

  10. NH N N N CH O O N CH CH NH CH CH CO CO C P P CH O O O NH O O 3 CH O P O S O C CH 乙酰CoA 2 3 O 2 2 2 2 - OH CH CH 2 O 2 - OH - O 3 β-巯基乙胺 AMP 泛酸 乙酰CoA

  11. 硫辛酸：

  12. 硫辛酰胺辅基 硫辛酰赖氨酰臂 砷化物共价结合-毒害作用

  13. 功能——脱羧酶辅酶将底物移入（出）脱羧酶的活性中心。功能——脱羧酶辅酶将底物移入（出）脱羧酶的活性中心。 + TPP的作用

  14. 羟乙基TPP 高能键

  15. 砷化物对硫辛酸的毒害作用 与E2的硫辛酸上的-SH结合

  16. 丙酮酸脱氢酶复合体的调控： 1、产物控制：NADH 、乙酰-CoA 2、丙酮酸脱氢酶组分的磷酸化（失活）和去磷酸化（激活） 由E2上的激酶和磷酸酶起作用

  17. (一)： 乙酰CoA、NADH、ATP、PDH激酶 (＋)： AMP、PDH磷酸酶、Ca2+、胰岛素 ATP/AMP NADH/NAD+乙酰CoA/CoA (能荷比)

  18. 相当于酶复合体 • 由于第一步为不可逆反应，直接决定整个循环反应的速度，而且是许多其它反应体系的分支点，因而该酶复合物受到严密的调节控制

  19. 二、柠檬酸循环概貌Citric Acid Cycle

  20. TCA概貌

  21. TCA概貌

  22. TCA概貌

  23. 三、柠檬酸循环历程Reactions of the Citric Acid Cycle 1、草酰乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸 Formation of Citrate

  24. 柠檬酸合酶是变构酶变构抑制剂：ATP、NADH、 琥珀酰CoA、酯酰CoA AMP可解除抑制 • 氟乙酰辅酶A ：底物，形成氟柠檬酸，不能往下反应，称致死性合成 FH2C

  25. CH3CO 丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂

  26. 2、经顺乌头酸生成异柠檬酸 Formation o f Isocitrate via cis-Aconitate 乌头酸酶

  27. 乌头酸酶中的（Fe-S）蛋白

  28. 3、异柠檬酸氧化形成α酮戊二酸 Oxidation of Isocitrate to α-Ketoglutarate and CO2 氧化脱羧 △G0'= -20.9 kJ/mol NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体） 异柠檬酸脱氢酶 NADP为辅酶（胞质也有）

  29. 4、α酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoAOxidation of α-Ketoglutarate to Succinyl-CoA △G0' = -33.5 kJ/mol 高能硫酯化物 α酮戊二酸脱氢酶复合体

  30. 5、琥珀酰-CoA转化为琥珀酸Conversion of Succinyl-CoA to Succinate 琥珀酰-CoA合成酶 （琥珀酰硫激酶） 哺乳动物—GTP/ATP 植物、微生物—ATP （唯一）直接产生高能磷酸键 底物磷酸化

  31. GTP参与蛋白质合成 • G蛋白活化（信号传导） • GTP+ADP GDP+ATP 核苷二磷酸激酶

  32. 6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸Oxidation of Succinate to Fumarate FAD与酶共价连接 丙二酸为竞争性抑制剂 ——抑制细胞呼吸 （Krebs）

  33. 琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜 具有立体专一性

  34. 7、延胡索酸水合生成 L-苹果酸Hydration of Fumarate to Produce Malate

  35. 8、 L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸Oxidation of Malate to Oxaloacetate 被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动

  36. 四、柠檬酸循环的化学计量 2 丙酮酸 2 acetyl-CoA 2 NADH 5 2 异柠檬酸 2α-酮戊二酸 2 NADH 5 2α-酮戊二酸 2 琥珀酰-CoA 2 NADH 5 2 2 琥珀酰-CoA 2琥珀酸2 A/GTP 2 2琥珀酸 2 延胡素酸 2 FADH2 3 2苹果酸 2 草酰乙酸 2 NADH 5 • Total 25 ATP 底物磷酸化

  37. 丙酮酸只有4个氢， 但彻底氧化所放出的氢？ • 加水加氢

  38. 糖酵解+三羧酸循环的效率 糖酵解1G → 2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸 → 7ATP 三羧酸循环2丙酮酸 → 25ATP ——————————————————————— 32ATP • 储能效率=32 ×7.3/686= 34.05 % 其余能量以热量形式： 一部分维持体温，一部分散失。

  39. 总反应式

  40. CO2来自草酰乙酸而不是乙酰CoA 但净结果是氧化了1分子乙酰CoA

  41. 五、柠檬酸循环的调控 速率受细胞能量状态、生物合成需求调节

  42. 限速酶： 1.柠檬酸合酶 变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA AMP可解除抑制 2.异柠檬酸脱氢酶 变构抑制剂：ATP、NADH 变构激活剂： ADP 3.α—酮戊二酸脱氢酶系 抑制剂：ATP、 NADH、琥珀酰CoA 激活剂：AMP 、 ADP、Ca2+

  43. 乙酰CoA 乙酰CoA的主要来源和去路 糖原 三脂酰甘油 蛋白质 G FA、甘油 氨基酸 胆固醇、FA 三羧酸循环 酮体

  44. 六、柠檬酸循环的生物意义 （ 1） 是好氧生物体内最主要的产能途径！ （2） 是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！ （3） 提供合成其他化合物的碳骨架 如： 草酰乙酸 → Asp、Asn α-酮戊二酸 →Glu →其他氨基酸 琥珀酰CoA →血红素 两用性

  45. 柠檬酸循环—焚烧炉

  46. 巴斯德效应（Pasteur) • 概念：指有氧氧化抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象。或生物细胞和组织中的糖发酵为氧所抑制,这种现象巴斯德(L.Pasteur)在研究酵母的酒精发酵量和氧分压之间的关系中发现的,故称巴斯德效应。

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