生物化学柠檬酸循环.ppt
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CO2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（E1）二氢硫辛酸转乙酰酶（E2）二氢硫辛酸脱氢酶（E3）酶的辅助因子:NAD+VPP FAD VB2 辅酶A（CoA）泛酸 硫胺素焦磷酸（TPP）VB1 硫辛酰胺硫辛酸 Mg2+,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E1催化。,2.羟乙基被氧化成乙酰基，转移给硫辛酰胺。由E2催化。,3.乙酰基转给CoA形成乙酰-CoA。由E2催化。,Mg2+,4.氧化硫辛酰胺，生成FADH2。由E3催化。,5.氧化FADH2，生成NADH。,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E2,NADH抑制E3,磷酸化失活；胰岛素和Ca2+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CO2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（E1）转琥珀酰酶（E2）核心 二氢硫辛酸脱氢酶（E3）酶的辅助因子:NAD+VPP FAD VB2 辅酶A（CoA）泛酸 硫胺素焦磷酸（TPP）VB1 硫辛酰胺硫辛酸 Mg2+,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,+,CO2,H 2 O,CO2,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,H2O,HSCoA,HSCoA,HSCoA,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,三羧酸循环的总反应式,柠檬酸循环的特点,线粒体基质。加入2C以2个CO2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FADH2 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）1FADH2 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=32ATP(or 30ATP),四、化学总结算,P342,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,FADH2 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，Ca2+-酮戊二酸脱氢酶抑制：NADH，琥珀酰-CoA激活：Ca2+,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CO2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+CO2+ATP+H2O 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。,P344,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+2H2O 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）,
