生物化学 柠檬酸循环.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,柠檬酸循环,一、柠檬酸循环简介,1.,概念,柠檬酸循环,:,（,citrate cycle,，三羧酸循环,tricarboxylic,acid cycle,，,TCA,循环，,Krebs,循环）,在有氧条件下，丙酮酸通过柠檬酸循环被氧化分解为,CO,2,和水，同时释放能量。,由英国生化学家,Hans,Krebs,发现,柠檬酸合酶,2.,柠檬酸循环的全貌,二、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段,形成乙酰,-,CoA,在线粒体内，不可逆反应,丙酮酸脱氢酶复合体,丙酮酸脱氢酶复合体,的组成,：,丙酮酸脱氢酶（,E,1,）,二氢硫辛酸转乙酰酶（,E,2,）,二氢硫辛酸脱氢酶,（,E,3,）,酶的辅助因子,:,NAD,+,VPP,FAD VB,2,辅酶,A,（,CoA,）,泛酸,硫胺素焦磷酸（,TPP,）,VB,1,硫辛酰胺,硫辛酸,Mg,2+,缩写,辅基,催化反应,丙酮酸脱氢酶,E,1,TPP,丙酮酸氧化脱羧,二氢硫辛酰胺,乙酰转移酶,E,2,硫辛酰胺,将乙酰基转移到,CoA,二氢硫辛酰胺,脱氢酶,E,3,FAD,将还原型,硫辛酰胺转变为氧化型,大肠杆菌的丙酮酸脱氢酶复合体组成,二氢硫辛酸转乙酰酶：,24,个亚基（,3,个,8,聚体）,(Science,1992),4,个亚基,反应过程,1.,脱羧，生成,羟乙基,TPP,，由,E,1,催化。,丙酮酸脱氢酶,羟乙基,-TPP,2.,羟乙基被氧化成乙酰基，转移给,硫辛酰胺,。由,E,2,催化。,E,2,E,2,乙酰,-,二氢硫辛酰胺,羟乙基,-TPP,3.,乙酰基转给,CoA,形成,乙酰,-CoA,。由,E,2,催化。,E,2,E,2,乙酰,-CoA,二氢硫辛酰胺乙酰转移酶,Mg,2+,4.,氧化硫辛酰胺，生成,FADH,2,。由,E,3,催化。,E,2,E,2,二氢硫辛酰胺脱氢酶,5.,氧化,FADH,2,，生成,NADH,。,FADH,2,-,E,3,+NAD,+,FAD-,E,3,+,NADH,+H,+,反应过程,丙酮酸脱氢酶复合体的调节,a.,变构调节,：乙酰,-CoA,抑制,E,2,NADH,抑制,E,3,磷酸化失活；胰岛素和,Ca,2+,促进其失去磷酸化，使其活性增加。,b.,共价修饰调节：,丙酮酸脱氢酶激酶,三、柠檬酸循环的各个反应步骤,线粒体基质,由,8,种酶催化完成。,由乙酰辅酶,A,和草酰乙酸缩合开始,，经过一连串反应使一分子乙酰基完全氧化,再生成草酰乙酸而完成一个循环,。,每循环一次，经历,两次脱羧,，使乙酰辅酶,A,氧化生成,CO,2,和水。,柠檬酸合酶,柠檬酸的合成,反应不可逆,第一个调节酶。,柠檬酸合酶,二聚体,草酰乙酸,乙酰,-,CoA,构象,改变,异柠檬酸的生成：,两步均为可逆反应,反应不可逆，第二个调节酶。,第一个氧化脱羧,异柠檬酸被,氧化脱羧,生成,-,酮戊二酸,-,酮戊二酸,氧化脱羧,生成琥珀酰,-,CoA,反应不可逆,第二个氧化脱羧,-,酮戊二酸,脱氢酶复合体,的组成,：,-酮戊二酸,脱氢酶（,E,1,）,转琥珀酰酶,（,E,2,）,核心,二氢硫辛酸脱氢酶,（,E,3,）,酶的辅助因子,:,NAD,+,VPP,FAD VB,2,辅酶,A,（,CoA,）,泛酸,硫胺素焦磷酸（,TPP,）,VB,1,硫辛酰胺,硫辛酸,Mg,2+,琥珀酰,-,CoA,琥珀酸,唯一直接产生高能磷酸键的反应（,底物磷酸化,）,哺乳动物：,GTP,；,植物和细菌：,ATP,琥珀酸氧化成延胡索酸,丙二酸是很强的竞争性抑制剂,第三个氧化还原反应,反丁烯二酸,反式加成，,生成,L,型,苹果酸。,延胡索酸生成,L-,苹果酸,L-,苹果酸生成草酰乙酸,第四个氧化还原反应,柠檬酸循环,柠檬酸合酶,NAD,+,NADH+,H,+,N,A,D,H,+,H,N,A,D,N,A,D,H,+,H,+,+,G,D,P,+,P,i,GTP,F,A,D,H,2,F,A,D,+,N,A,D,+,CO,2,H,2,O,CO,2,乙酰,-CoA,(1),(5),(6),(7),(8),(3),(4),(2),柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,-,酮戊二酸,琥珀酰,-CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,H O,2,(1),柠檬酸合酶,(2),乌头酸酶,(3),异柠檬酸脱氢酶,(4)-,酮戊二酸脱氢酶复合体,(5),琥珀酰,-CoA,合成酶,(6),琥珀酸脱氢酶,(7),延胡索酸酶,(8),苹果酸脱氢酶,三羧酸循环,H,2,O,HSCoA,HSCoA,H,SCoA,一,次底物水平磷酸化,H,2,O,H,2,O,二,次脱羧反应,三,个不可逆反应,四,次脱氢反应,1,2,3,4,三羧酸循环的总反应式,CH,3,COSCoA3NAD,FADGDPPi2H,2,O,2CO,2,3NADH,3H,FADH,2,GTP,CoASH,柠檬酸循环的特点,线粒体基质。,加入,2C,以,2,个,CO,2,释放，,参与反应的物质没减少。,消耗了两个水。,共有,4,步脱氢反应,生成,3,个,NADH,和,1,个,FADH,2,进入呼吸链。,柠檬酸循环,严格需氧,。,从,乙酰,CoA,开始,（,7,）,GTP,1ATP,（,4,），（,6,），（,10,）,3NADH 32.5ATP,（,8,）,1FADH,2,1.5ATP,10ATP,从,丙酮酸,开始,2.5+10=12.5ATP,从,葡萄糖,开始,7ATP(or 5ATP)+12.5ATP2,=,32,ATP(or,30,ATP),四、,化学总结算,P,342,NADH 1.5,或,2.5 +3,或,5,NADH 2.5,+5,NADH 2.5 +5,NADH 2.5 +5,NADH 2.5 +5,FADH,2,1.5 +3,30,或,32,1.5,或,2.5,6C,3C,1 ATP,1 ATP,1 GTP(ATP,),2,细胞液,线粒体,线粒体,1 ATP,1 ATP,葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量,柠檬酸合酶：,抑制：,ATP,和,NADH,，,琥珀酰,-,CoA,，,柠檬酸,激活：,ADP,异柠檬酸脱氢酶：,抑制：,ATP,激活：,ADP,，,Ca,2+,-,酮戊二酸脱氢酶,抑制：,NADH,，,琥珀酰,-,CoA,激活：,Ca,2+,五、,柠檬酸循环的调节,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,-,酮戊二酸脱氢酶,六、柠檬酸循环的双重作用,主要：供能,为生物合成提供中间物。,三大营养物质的最终代谢通路。,是,CO,2,的重要来源之一。,两用代谢途径,代谢枢纽,两用代谢途径,回补反应：,酶催化的补充,TCA,循环中间代谢物的供给的反应。,丙酮酸,+CO,2,+ATP+H,2,O,草酰乙酸,+ADP+Pi+2H,+,丙酮酸羧化酶,:,激活剂,乙酰,-,CoA,七、乙醛酸循环,存在于,植物和微生物,中。,P,344,草酰乙酸,+,乙酰,-,CoA,柠檬酸 异柠檬酸,异柠檬酸裂解酶,琥珀酸,+,乙醛酸,+,乙酰,-,CoA,苹果酸,草酰乙酸,2,乙酰,-CoA+NAD,+,+2H,2,O,琥珀酸,+2CoASH+NADH+2H,+,名词解释,柠檬酸循环（,citrate cycle,，,三羧酸循环,tricarboxylic,acid cycle,，,TCA,循环，,Krebs,循环,）,