生物化学柠檬酸循环ppt课件

1、柠檬酸循环柠檬酸循环一、柠檬酸循环简介一、柠檬酸循环简介1. 1. 概念概念柠檬酸循环柠檬酸循环: :citrate cyclecitrate cycle，三羧酸循环，三羧酸循环tricarboxylic acid cycletricarboxylic acid cycle，TCATCA循环，循环，KrebsKrebs循环循环在有氧条件下，丙酮酸经过柠檬酸循环被氧化分在有氧条件下，丙酮酸经过柠檬酸循环被氧化分解为解为CO2CO2和水，同时释放能量。和水，同时释放能量。由英国生化学家由英国生化学家Hans KrebsHans Krebs发现发现柠檬酸合酶柠檬酸合酶2. 2. 柠檬酸循环柠檬酸循环

2、的全貌的全貌二、丙酮酸进入柠檬酸循环的预备阶段二、丙酮酸进入柠檬酸循环的预备阶段构成乙酰构成乙酰-CoA -CoA 在线粒体内，不可逆反响在线粒体内，不可逆反响丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 丙酮酸脱氢酶复合体的组成：丙酮酸脱氢酶复合体的组成： 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶E1E1 二氢硫辛酸转乙酰酶二氢硫辛酸转乙酰酶E2E2 二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶 E3E3 酶的辅助因子酶的辅助因子: : NAD+VPP NAD+VPP FAD VB2 FAD VB2 辅酶辅酶A ACoACoA泛酸泛酸 硫胺素焦磷酸硫胺素焦磷酸TPPTPPVB1VB1 硫辛酰胺硫辛酰胺硫辛酸硫辛酸 Mg2+ M

3、g2+缩写缩写辅基辅基催化反响催化反响丙酮酸脱氢酶TPP二氢硫辛酰胺乙酰转移酶将乙酰基转移到CoA二氢硫辛酰胺脱氢酶FAD将复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：二氢硫辛酸转乙酰酶：2424个亚基个亚基3 3个个8 8聚体聚体(Science,1992)(Science,1992)4 4个亚基个亚基1.脱羧，生成羟乙基脱羧，生成羟乙基TPP，由，由E1催化。催化。丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶羟乙基羟乙基-TPP2.羟乙基被氧化成乙酰基，转移给硫辛酰胺。由羟乙基被氧化成乙酰基，转移给硫辛酰胺。由E2催化。催化。E2E2乙酰乙酰

4、-二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺羟乙基羟乙基-TPP3.乙酰基转给乙酰基转给CoA构成乙酰构成乙酰-CoA。由。由E2催化。催化。E2E2乙酰乙酰-CoA二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺乙酰转移酶乙酰转移酶Mg2+4.氧化硫辛酰胺，生成氧化硫辛酰胺，生成FADH2。由。由E3催化。催化。E2E2二氢硫辛酰胺脱氢酶二氢硫辛酰胺脱氢酶5.氧化氧化FADH2，生成，生成NADH。FADH2-E3 + NAD+ FAD-E3 + NADH + H+ 反响过程反响过程 丙酮酸脱氢酶复合体的调理丙酮酸脱氢酶复合体的调理a.变构调理：乙酰变构调理：乙酰-CoA抑制抑制E2, NADH抑制抑制E3 磷酸化失活；胰岛素和磷酸

5、化失活；胰岛素和Ca2+Ca2+促进其失去磷促进其失去磷酸化，使其活性添加。酸化，使其活性添加。b.b.共价修饰调理：丙酮酸脱氢酶激酶共价修饰调理：丙酮酸脱氢酶激酶三、柠檬酸循环的各个反响步骤三、柠檬酸循环的各个反响步骤 线粒体基质线粒体基质 由由8种酶催化完成。种酶催化完成。 由乙酰辅酶由乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合开场，经过一和草酰乙酸缩合开场，经过一连串反响使一分子乙酰基完全氧化连串反响使一分子乙酰基完全氧化,再生成草再生成草酰乙酸而完成一个循环。酰乙酸而完成一个循环。 每循环一次，阅历两次脱羧，使乙酰辅酶每循环一次，阅历两次脱羧，使乙酰辅酶A氧化生成氧化生成CO2和水。和水。柠檬酸合酶柠檬

6、酸合酶 柠檬酸的合成柠檬酸的合成 反响不可逆反响不可逆,第一个调理酶。第一个调理酶。柠檬酸合酶柠檬酸合酶二聚体草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰-CoA构象改动异柠檬酸的生成：两步均为可逆反响异柠檬酸的生成：两步均为可逆反响反响不可逆，第二个调理酶。第一个氧化脱羧 异柠檬酸被氧化脱羧生成异柠檬酸被氧化脱羧生成-酮戊二酸酮戊二酸 -酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰-CoA 反响不可逆反响不可逆 第二个氧化脱羧第二个氧化脱羧 -酮戊二酸脱氢酶复合体的组成：酮戊二酸脱氢酶复合体的组成： - -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶E1E1 转琥珀酰酶转琥珀酰酶E2E2中心中心 二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫

7、辛酸脱氢酶 E3E3 酶的辅助因子酶的辅助因子: : NAD+VPP NAD+VPP FAD VB2 FAD VB2 辅酶辅酶A ACoACoA泛酸泛酸 硫胺素焦磷酸硫胺素焦磷酸TPPTPPVB1VB1 硫辛酰胺硫辛酰胺硫辛酸硫辛酸 Mg2+ Mg2+ 琥珀酰琥珀酰-CoA琥珀酸琥珀酸 唯不断接产生高能磷酸键的反响底物磷酸化唯不断接产生高能磷酸键的反响底物磷酸化 哺乳动物：哺乳动物：GTPGTP；植物和细菌：；植物和细菌：ATPATP琥珀酸氧化成延胡索酸琥珀酸氧化成延胡索酸丙二酸是很强的竞争性抑制丙二酸是很强的竞争性抑制剂剂第三个氧化复原反响第三个氧化复原反响反丁烯二酸反丁烯二酸 反式加成，生

8、成反式加成，生成L L型苹果酸。型苹果酸。 延胡索酸生成延胡索酸生成L-L-苹果酸苹果酸 L-苹果酸生成草酰乙酸苹果酸生成草酰乙酸第四个氧化复原反响第四个氧化复原反响柠檬酸循环柠檬酸循环 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 NAD+NADH+ H+NADH+HNADNADH + H+GDP+PiGTPFADH2FAD+NAD+CO2H 2 OCO2乙酰乙酰-CoA(1)(5)(6)(7)(8)(3)(4)(2)柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸H O2(1) 柠檬酸合酶(2) 乌头酸酶(3) 异柠

9、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H2OHSCoAHSCoAHSCoAH 2 OH 2 O1 12 23 34 4三羧酸循环的总反响式三羧酸循环的总反响式 CH3COSCoA3NADFADGDPPi2H2O 2CO23NADH3HFADH2GTPCoASH 柠檬酸循环的特点柠檬酸循环的特点线粒体基质。参与2C以2个CO2释放，参与反响的物质没减少。耗费了两个水。共有4步脱氢反响,生成3个NADH 和1个FADH2 进入呼吸链。柠檬酸循环严厉需氧。从乙酰从乙酰CoA开场开场 7 GTP 1ATP4，6，1

10、0 3NADH 32.5ATP8 1FADH2 1.5ATP10ATP从丙酮酸开场从丙酮酸开场 2.5+10=12.5ATP从葡萄糖开场从葡萄糖开场 7ATP(or 5ATP)+ 12.5ATP2=32ATP(or 30ATP) 四、化学总结算P342NADH 1.5或或2.5 +3 或或5NADH 2.5 + 5NADH 2.5 +5NADH 2.5 +5NADH 2.5 +5FADH2 1.5 +330或或321.5或或2.56C3C1 ATP1 ATP1 GTP(ATP)2 细胞液细胞液线粒体线粒体线粒体线粒体1 ATP1 ATP葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量葡萄糖彻底氧化分解所释放的能

11、量 柠檬酸合酶：柠檬酸合酶： 抑制：抑制： ATP和和NADH ，琥珀酰，琥珀酰-CoA，柠檬酸，柠檬酸 激活：激活： ADP 异柠檬酸脱氢酶：异柠檬酸脱氢酶： 抑制：抑制： ATP 激活：激活： ADP，Ca2+ -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶 抑制：抑制： NADH ，琥珀酰，琥珀酰-CoA 激活：激活： Ca2+五、柠檬酸循环的调理柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶六、柠檬酸循环的双重作用六、柠檬酸循环的双重作用 主要：供能主要：供能 为生物合成提供中间物。为生物合成提供中间物。 三大营养物质的最终代谢通路。三大营养物质的最终代谢通路。 是是CO2的重要来源之一。的重要来源之一。 两用代谢途径两用代谢途径 代谢枢纽代谢枢纽两用代谢途径两用代谢途径 回补反响：回补反响： 酶催化的补充酶催化的补充TCATCA循环中间代谢物的供循环中间代谢物的供应的反响。应的反响。 丙酮酸丙酮酸+CO2+ATP+H2O +CO2+ATP+H2O 草酰乙酸草酰乙酸+ADP+Pi+2H+ADP+Pi+2H+ 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶: : 激活剂激活剂乙酰乙酰-CoA-CoA七、乙醛酸循环七、乙醛酸循环存在于植物和存在于植物和微生物中。微生物中。P344草酰乙酸草酰乙酸+ +乙酰乙酰-CoA-CoA柠檬酸柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸 异柠檬酸裂