生物化学-柠檬酸循环

第4章柠檬酸循环,柠檬酸循环的别称,柠檬酸循环三羧酸循环TCA循环（tricarboxylicacidcycle）Krebs循环,汉斯阿道夫克雷伯HansAdolfKrebs,Maincontents,一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段乙酰CoA的形成,总反应式,1.多酶复合体,丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰转乙酰基酶和二氢硫辛酸脱氢酶，相互结合，形成一个有秩序的整体，使反应能有序进行，避免产生不必要的副反应。,2.丙酮酸脱氢酶复合体催化反应,E2,E1,E3,E2（24条多肽链）是核心，E1（24）和E3（12）结合在E2上面。,丙酮酸,硫胺素焦磷酸,羟乙基硫胺素焦磷酸,乙酰二氢硫辛酰胺,乙酰辅酶A,二氢硫辛酰胺,硫辛酰胺,黄素腺嘌呤二核苷酸,辅酶,NADH,3.丙酮酸脱氢酶复合体结构,LesterReed详细研究了大肠杆菌的丙酮酸脱氢酶复合体，证明其分子量是50，000，000由60条球形多肽组成。其中E1有24条，E2有24条，E3有12条。E1和E3构成整个复合体的外面。,4.丙酮酸脱氢酶复合体的调控,5.砷化物对硫辛酰胺的毒害作用,亚砷酸盐和有机砷化物可以和E2的辅基硫辛酰胺的巯基发生共价结合，从而失去催化能力。同样的情形也发生在-酮戊二酸脱氢酶复合体上，因为它上面也有二氢硫辛酰胺辅基。,砷化物是人类很早就认识到的一种剧毒物质。比如（砒霜）。但是微生物中的许多酶对有机砷化物的毒害比人更敏感。,砷化物,因此20实际初期砷化物被用作抗生药物治疗锥虫病，一种原生动物寄生于人体的疾病，临床症状是贫血、发烧并出现红斑。砷化物也可用来治疗梅毒等症。副作用有湿疹、头晕、头痛、关节炎、痛风、心悸和恶心等。,NADH,GTP,FADH2,乙酰-CoA,NADH,NADH,一次循环形成一个高能磷酸键（GTP），使NAD+和FAD+还原成NADH和FADH2,（一）草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸,草酰乙酸,乙酰-CoA,柠檬酸,辅酶A,（二）柠檬酸异构化形成异柠檬酸,（三）异柠檬酸氧化形成-酮戊二酸,异柠檬酸的另外一种转变,在许多植物和有些细菌体内，能量充裕时,NADH,GTP,FADH2,乙酰-CoA,NADH,NADH,乙醛酸,苹果酸合酶,乙醛酸循环,详见第六课,（四）-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA,-酮戊二酸脱氢酶系,（五）琥珀酰-CoA转化成琥珀酸,（六）琥珀酸脱氢形成延胡索酸,琥珀酸脱氢酶,琥珀酸脱氢酶是柠檬酸循环中唯一嵌入到线粒体内膜的酶，其他的酶大多存在于线粒体基质。,后面还会提到,（七）延胡索酸水合形成L-苹果酸,（八）L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸,四、柠檬酸循环的调控,柠檬酸循环本身所具有的内部调节,ADP、ATP和Ca2+对柠檬酸循环的调节,柠檬酸循环本身的调节机制,ADP、ATP和Ca2+对柠檬酸循环的调节,柠檬酸为食用酸类，可增强体内正常代谢，适当的剂量对人体无害。在某些食品中加入柠檬酸后口感好，并可促进食欲，在我国允许果酱、饮料、罐头和糖果中使用柠檬酸。虽然柠檬酸对人体无直接危害，但它可以促进体内钙的排泄和沉积，如长期食用含柠檬酸的食品，有可能导致低钙血症。儿童表现有神经系统不稳定、易兴奋、植物神经紊乱；大人则为手足抽搐、肌肉痉挛，感觉异常，瘙痒及消化道症状等。,柠檬酸对身体的作用,五、柠檬酸循环的双重作用,1.柠檬酸循环确确实实是新陈代谢的中心环节。许多合成代谢都利用柠檬酸循环的中间产物作为生物合成的前体。从这一角度讲，柠檬酸循环具有分解代谢和合成代谢双重性。2.柠檬酸循环产生的NADH和FADH2通过电子传递链和氧化磷酸化可再被氧化，释放出ATP分子。,柠檬酸循环中的能量计算,（6）甘油醛-3-磷酸氧化成1,3-二磷酸甘油酸,还记得吗,1分子葡萄糖完全氧化得到的能量,糖酵解阶段生成2分子ATP和2分子NADH，实质上产生了8（6）分子的ATP。丙酮酸生成乙酰-CoA的过程有2分子NADH,共6分子ATP。每次柠檬酸循环生成12分子ATP，1分子葡萄糖能产生2分子的丙酮酸进入柠檬酸循环，所以在此阶段生成24分子的ATP。因此，1分子葡萄糖完全氧化最后会生成36或38分子ATP。,ATTENTION,有一种提法是1分子NADH经氧化磷酸化作用生成2.5分子ATP，1分子FADH2经氧化磷酸化作用生成1.5分子ATP，所以不同算法在计算的值上有些不同。,柠檬酸循环中的能量计算(新版),1分子葡萄糖完全氧化得到的能量,糖酵解阶段生成2分子ATP和2分子NADH，实质上产生了8（6）分子的ATP。丙酮酸生成乙酰-CoA的过程有2分子NADH,共6分子ATP。每次柠檬酸循环生成12分子ATP，1分子葡萄糖能产生2分子的丙酮酸进入柠檬酸循环，所以在此阶段生成24分子的ATP。因此，1分子葡萄糖完全氧化最后会生成36分子ATP。,7,5,10