生物化学 柠檬酸循环

柠檬酸循环 一 柠檬酸循环简介 1 概念柠檬酸循环 citratecycle 三羧酸循环tricarboxylicacidcycle 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HansKrebs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 VPPFAD 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 VPPFAD 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 H2O 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 HO 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 H2O H2O 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 GTP1ATP 4 6 10 3NADH3 2 5ATP 8 1FADH21 5ATP 10ATP 从丙酮酸开始2 5 10 12 5ATP 从葡萄糖开始 7ATP or5ATP 12 5ATP 2 32ATP or30ATP 四 化学总结算 P342 NADH1 5或2 5 3或5 NADH2 5 5 NADH2 5 5 NADH2 5 5 NADH2 5 5 FADH21 5 3 30或32 1 5或2 5 6C 3C 1ATP 1ATP 1GTP ATP 2 细胞液 线粒体 线粒体 1ATP 1ATP 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