《乙醛酸循环》PPT课件.ppt

, 乙醛酸循环 乙醛酸循环是三羧酸循环的无氧变形。 植物与动物细胞在代谢上有许多不同的方面。植物及许多微生物可以从脂肪合成糖。这种转换对种子的发育至关重要。在种子中，很多能量是以三酰甘油的形式贮存。当种子发芽时，三酰甘油断裂，转换成糖，提供植物生长所需要的能量和代谢中间物的前体。植物通过乙醛酸循环合成糖。动物中不存在乙醛酸循环。 乙醛酸循环是一个环形途径，把两个乙酰辅酶A的乙酰基转换成琥珀酸。这条途径使用一些三羧酸循环中的酶，但绕过了两个丢失碳的反应。第二个乙酰辅酶A从旁路中进入循环。,乙醛酸循环的反应。 由异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶催化的反应（红色）绕过了三羧酸循环中从异柠檬酸到苹果酸之间的 5个反应。,+,乙醛酸,每一轮乙醛酸循环引入2个2碳片段，合成一个4碳的琥珀酸。这个循环发生在乙醛酸循环体上。生成乙酰辅酶A的脂肪酸-氧化也发生在乙醛酸循环体上。,在乙醛酸循环体产生的琥珀酸被运送到线粒体，转换成草酰乙酸。乙醛酸循环允许许多微生物进行二碳底物的代谢，如乙酸。大肠杆菌可以生长在以乙酸作为唯一碳源的培养基上。,与乙醛酸循环有关的细胞内的反应,脂质体,乙醛酸循环体,线粒体,胞浆,糖异生,琥珀酸,乙醛酸循环的反应： 1）乙酰辅酶A由脂肪酸氧化产生。乙酸也可以通过乙酸硫激酶转换成乙酰辅酶A。 乙酸 + CoASH + ATP 乙酰辅酶A + AMP + Pi 2）乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合产生柠檬酸。 3）柠檬酸与顺乌头酸酶反应产生异柠檬酸。,4）异柠檬酸裂解酶切割异柠檬酸产生乙醛酸和琥珀酸。,5）乙醛酸经苹果酸合成酶催化，在水的存在下接受乙酰辅酶A的乙酸。,+,-,6）苹果酸在苹果酸脱氢酶的催化下再脱氢生成草酰乙酸。 尽管这个反应，以及柠檬酸合成酶和顺乌头酸酶的反应，与三羧酸循环反应一样，但这三个在乙醛酸循环中的酶是三羧酸循环酶的同工酶。这些同工酶存在于植物的乙醛酸循环体中，只在乙醛酸循环中起作用。 乙醛酸循环的总反应： 2乙酰CoA + NAD+ + 2H2O 琥珀酸 + 2CoASH + NADH + 2H+,三羧酸循环的代谢调节 三羧酸循环是生物合成的中间物的来源，又是产生代谢能量的通道。这个循环的调节在某种程度上比它作为能量产生的途径更复杂。 与酵解类似，调节在底物的进入和循环中关键反应的控制这两种水平上进行。进入循环的起始物质是乙酰辅酶A。乙酰辅酶A可来自糖酵解产物丙酮酸的氧化脱羧反应，也可来自脂类的脂肪酸-氧化和氨基酸的分解代谢。,丙酮酸氧化的控制 整个丙酮酸氧化脱羧反应过程只有第一步脱羧反应是不可逆的。由于从丙酮酸到乙酰CoA是一个处于代谢途径分枝点的重要步骤，丙酮酸脱氢酶反应体系受到严密的调控。 丙酮酸脱氢酶复合体活力的控制包括变构抑制和共价修饰控制 变构抑制 (1）产物抑制： 丙酮酸氧化脱羧的两个产物乙酰CoA和NADH都抑制丙酮酸脱氢酶复合体。 二氢硫辛酸乙酰转移酶（E2）受乙酰CoA的抑制，被CoA-SH激活。 二氢硫辛酸脱氢酶（E3）受NADH的抑制，被NAD+激活。 （2）核苷酸反馈调节： 酶体系的活性由细胞的能荷所控制。 ATP是酶复合体的变构抑制剂，AMP是活化剂。当细胞富有能量时，丙酮酸脱氢酶复合体活性降低。,ATP + ADP ATP +ADP+AMP,能荷 =,1 2,共价修饰控制 通过丙酮酸脱羧酶(E1)的磷酸化和脱磷酸化调节丙酮酸脱氢酶复合体的活力。,Mg2+,共价修饰控制 共价修饰由细胞的能量状态控制。 在有ATP时，丙酮酸脱羧酶分子上3个特殊的丝氨酸残基被丙酮酸脱羧酶激酶磷酸化时，即失去活性。 细胞内ATP/ADP，乙酰CoA/CoA和NADH/NAD+的比值增高时，酶的磷酸化作用增加。丙酮酸抑制磷酸化作用。 丙酮酸脱羧酶磷酸酶可水解除去丙酮酸脱羧酶上的磷酸基团，使酶再活化。 丙酮酸脱羧酶磷酸酶受Mg2+和Ca2+的激活。胰岛素也可增加去磷酸化作用，增加丙酮酸氧化脱羧反应的速度。 ATP和ADP与Mg2+的亲和力不同，游离Mg2+的浓度反映了线粒体中ATP和ADP的比例。当ATP浓度高时，丙酮酸脱氢酶活力关闭，因为不需要进一步产生能量。ATP浓度低时，发出需要产生更多ATP的信号，酶复合体激活。 丙酮酸脱羧酶激酶是丙酮酸脱氢酶复合体的内在组分。丙酮酸脱羧酶磷酸酶也是酶复合体的一个组分，但与复合体结合较松。 小结：丙酮酸脱氢酶复合体活性是由能荷，NAD+/NADH的比例，以及乙酰化的和自由的辅酶A比例来控制。,三羧酸循环的控制 三羧酸循环的主要调控步骤和调节因子,异柠檬酸脱氢酶,柠檬酸合成酶,-酮戊二酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶,丙酮酸脱氢酶,三羧酸循环调节要点： 最重要的控制三羧酸循环的因子是线粒体内NAD+与NADH的比例。NAD+是三个参与循环的脱氢酶的底物，也是丙酮酸脱氢酶的底物。在电子传递受到抑制时，NAD+/NADH的比值减小。低浓度的NAD+抑制上述脱氢酶的活力。 在动物肝中，柠檬酸的量可有10倍的变化。柠檬酸浓度低时，柠檬酸合成酶催化的反应主要受底物浓度的控制。草酰乙酸的浓度在线粒体内很低，可以在底物水平上对柠檬酸合成酶的反应进行调节。 变构调节的主要位点是异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶催化的反应。 异柠檬酸脱氢酶被ADP激活，被NADH抑制。 -酮戊二酸脱氢酶活力被琥珀酰辅酶A和NADH抑制。,小结： 通过ADP对异柠檬酸脱氢酶的变构激活，三羧酸循环流量与细胞的能量状态相适应