15第十五章三羧酸循环

1、第十五章柠檬酸循环2011-09-18海洋生命学院1三是由德国科学家Hans Krebs于年提出，生物化学领域的成就（当时还没有同位素示踪法）。Krebs于年获得 尔奖。三柠檬酸循环Tricarboxylic acid cycle(TCA cycle)Krebs循环2011-09-18海洋生命学院2线粒体膜一三羧、酸柠檬酸循环概每个分子具有3个碳酸的中）酸库（基质循环？第一个碳以CO2形式失去每个分子具有4 个碳的草酰乙酸库（基质中）第二个碳以CO2形式失去六碳三羧酸第三个碳以CO2 形式失去五碳二羧酸重新加入到草酰乙酸库三种羧酸（TCA）！Krebs 循环,为纪念Hans Krebs四碳二羧

2、酸2011-09-18海洋生命学院3一、柠檬酸循环概貌2011-09-18海洋生命学院4二、柠檬酸循环的反应机制(一) 第一阶段：柠檬酸生成阶段1、草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸2011-09-18海洋生命学院5两个体,每个的二聚的两个结构域形成一个裂缝活性部位有组氨酸残基变构酶,活性受ATP,NADH,琥珀酰CoA,酯酰CoA抑制,该途径中第一个调控,限速步骤2011-09-18海洋生命学院6该步反应特点 参与反应的酶为柠檬酸合酶 放能的不可逆反应,柠檬酸循环中第一个调控限速步骤 氟乙酸产生致死性反应2011-09-18海洋生命学院72、柠檬酸异构化形成异柠檬酸顺-乌头酸酶2011-09

3、-18海洋生命学院8催化可逆反应活性中心有聚簇Fe-S2011-09-18海洋生命学院9（二）氧化脱羧阶段3、异柠檬酸氧化形成-酮戊二酸异柠檬酸脱氢酶2011-09-18海洋生命学院10Ca2+异柠檬酸NAD+异柠檬酸脱氢酶NAD+为辅酶：线粒体，Mg2+或Mn2+NADP+为辅酶：线粒体和细胞溶胶变构调节酶，活性受能荷和NAD+/NADH (NADP+/NADPH)调节细菌中异柠檬酸脱氢酶受磷酸化和去磷酸化的共价修饰调节2011-09-18海洋生命学院114、-酮戊二酸生成琥珀酰-CoA-酮戊二酸脱氢酶系-酮戊二酸脱氢酶复合体催化此反应第二次氧化脱羧反应柠檬酸循环中第三个调节步骤2011-0

4、9-18海洋生命学院13-酮戊二酸脱氢酶系 -酮戊二酸脱氢酶(E1)二氢硫辛酰转琥珀酰酶(E2) 二氢硫辛酰脱氢酶(E3)需要六种辅助因子:硫辛酸TPP,CoA,FAD,NAD+和Mg2+受反应产物和能荷抑制调节,但E1无修饰调节催化反应机理与酸脱氢酶系相一致2011-09-18海洋生命学院145、琥珀酰- CoA转化成琥珀酸琥珀酰-CoA酶2011-09-18海洋生命学院152011-09-18该反应特点琥珀酸CoA酶(或琥珀酸硫激酶)催化唯一底物磷酸化反应,产生1海洋生命学院ATP16四聚体催化反应可逆（三）草酰乙酸再生阶段6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸琥珀酸脱氢酶2011-09-18海洋生命

5、学院17琥珀酸脱氢酶辅基是FAD,辅基与酶以共价键结合2011-09-18海洋生命学院18酶含有铁硫聚簇组分催琥化珀反酸应脱具氢有专化一,是性柠檬酸循环中唯嵌一入渗到入线线粒粒体体内内膜膜,线的粒酶体内,氢膜受组体成为成F分AD丙第二三酸次是氧其化该酶还的原竞反争应性抑制剂7、延胡索酸水合形成L-酸延胡索酸酶四个活性中心-SH专一性,产生L-具有酸2011-09-18海洋生命学院198、L-酸脱氢形成草酰乙酸酸脱氢酶2011-09-18海洋生命学院20H2OH2OH2ONADH+H+CoASHNAD+柠檬酸合酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体NAD+琥珀酰CoA琥珀酸脱氢酶延胡索

6、酸酶酶GTPGDP核苷二磷酸激酶NADH+H+酸脱氢酶H2OFADHADPA2 TPFADNAD+GDP+PiNADH+H+GTPCO2CoASH海洋生命学院CoASH2011-09-1822CO2三、柠檬酸循环总结经历八步反应涉及八种酶每一循环过程中两个碳原子以乙酰CoA形式进入,两次脱羧反应脱掉两分子CO2共有四次氧化反应产生一分子ATP和三分子NADH,一分子FADH22011-09-18海洋生命学院23四. 柠檬酸循环的生理意义循环过程中产生的还原型NADH和FADH2进一步氧化分解产生ATP循环过程中的中间产物在许多生物充当前体原料中乙酰CoA可用来琥珀酰CoA可用来草酰乙酸可用来脂

7、类物质卟啉环,进而血红素酸,通过糖异生途径生成葡萄糖草酰乙酸,-酮戊二酸等可用来氨基酸2011-09-18海洋生命学院25五柠檬酸循环的反应酸羧化形成草酰乙酸磷酸烯醇式酸羧化形成草酰乙酸氨基酸脱氨基过程中产生草酰乙酸,-酮戊二酸奇数脂肪酸的氧化,缬氨酸,Met分解可产生琥珀酰-CoA酵母，细菌和高等植物胞质动物细胞线粒体动植物细胞胞质或线粒体海洋生命学院2011-09-1826六. 柠檬酸循环的调控 柠檬酸循环本身制约系统的调节 能荷调节 Ca2+调节2011-09-18海洋生命学院27酸脱氢酶复合体：抑制：ATP 乙酰 CoA NADH 脂肪酸激活：AMP CoA NAD+Ca2+柠檬酸合酶

8、：抑制：ATP 琥珀酰CoA NADH激活：ADP柠檬酸异柠檬酸脱氢酶： 抑制：ATP激活：ADP Ca2+-酮戊二酸脱氢酶复合体：抑制：激活：琥珀酰CoANADHADPCa2+2011-09-18海洋生命学院28七、乙醛酸循环三支路三CoASH在异柠檬酸与酸间乙酰CoA搭了一条捷径。（省了6步）柠檬酸草酰乙酸CoASH乙酰CoA乙醛酸异柠檬酸只有一些植物和微生物兼具有这样的途径；酸琥珀酸2011-09-18海洋生命学院32三乙醛酸循环的总反应：2乙酰-CoA+NAD+2H2O琥珀酸+2CoA+NADH+H+或2乙酰-CoA+2NAD+FAD草酰乙酸+2CoA+2NADH+FADH2+2H+乙醛酸循环的生理意义：（1）乙醛酸循环提高了生物体利用乙酰CoA的能力，只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰CoA就可以 地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此某些微生物能以乙酸等二碳化合物作唯一的碳源和能源。（2）乙醛酸循环开辟了一条从脂肪转变成糖的途径。2011-09-18海洋生命学院342011