柠檬酸循环ppt课件

1、 柠檬酸循环柠檬酸循环u在无氧条件下，葡萄糖经分解代谢构成丙酮酸，丙酮酸继续在无氧条件下，葡萄糖经分解代谢构成丙酮酸，丙酮酸继续构成乳酸或乙醇。在有氧条件下，丙酮酸可继续进展有氧分构成乳酸或乙醇。在有氧条件下，丙酮酸可继续进展有氧分解，最后完全氧化，构成解，最后完全氧化，构成CO2CO2和水。此途径分为柠檬酸循环和和水。此途径分为柠檬酸循环和氧化磷酸化两个阶段。氧化磷酸化两个阶段。u柠檬酸循环的概念：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙柠檬酸循环的概念：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧构成乙酰酮酸氧化脱羧构成乙酰CoACoA。乙酰。乙酰CoACoA经一系列氧化、脱羧，经一系列氧化、

2、脱羧，最终生成最终生成CO2CO2和和H2OH2O并产生能量的过程，称为柠檬酸循环，由并产生能量的过程，称为柠檬酸循环，由于柠檬酸含三个羧基，所以亦称为三羧酸循环。于柠檬酸含三个羧基，所以亦称为三羧酸循环。(tricarboxylic acid cycle), (tricarboxylic acid cycle), 简称简称TCATCA循环。由于它是由循环。由于它是由H.A.KrebsH.A.Krebs德国正式提出的，所以又称德国正式提出的，所以又称KrebsKrebs循环。循环。l 三羧酸循环在线粒体基质中进展。三羧酸循环在线粒体基质中进展。糖的有氧氧化：葡萄糖或糖原在有氧的条件下，彻糖的有

3、氧氧化：葡萄糖或糖原在有氧的条件下，彻底氧化成底氧化成CO2CO2和水的过程。和水的过程。有氧氧化的反响过程有氧氧化的反响过程 第一阶段：葡萄糖第一阶段：葡萄糖丙酮酸丙酮酸 细胞液细胞液 第二阶段：丙酮酸第二阶段：丙酮酸乙酰乙酰CoA 线粒体线粒体 第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化 线粒体线粒体柠檬酸循环是糖、脂肪、蛋白质和氨基酸等氧化所共同阅历柠檬酸循环是糖、脂肪、蛋白质和氨基酸等氧化所共同阅历的途径。此外，柠檬酸循环生成的中间物质也是许多生物合的途径。此外，柠檬酸循环生成的中间物质也是许多生物合成的前体。因次柠檬酸循环是两用代谢途径。成的前体。因次柠檬酸循环

4、是两用代谢途径。柠檬酸循环柠檬酸循环一一. . 由丙酮酸构成乙酰由丙酮酸构成乙酰CoACoA二二. . 三羧酸循环的过程三羧酸循环的过程三三. . 三羧酸循环的化学计量三羧酸循环的化学计量四四. . 三羧酸循环的回补反响三羧酸循环的回补反响五五. . 三羧酸循环的调控三羧酸循环的调控六六. . 三羧酸循环的生物学意义三羧酸循环的生物学意义大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容 缩写缩写 肽链数肽链数 辅基辅基 催化反响催化反响丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 E1 24 TPP 丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧二氢硫辛酰转乙二氢硫辛酰转乙 E2 24 硫辛酰胺硫辛酰胺 将乙酰基转

5、移到将乙酰基转移到CoA 酰基酶酰基酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶 E3 12 FAD 将复原型硫辛酰胺将复原型硫辛酰胺 转变为氧化型转变为氧化型E2E3E1三种酶60条肽链构成的复合体CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(CH2)4COOSOCH3CS(CH2)4COOSH-SH(CH2)4COOSH-FADH2FADNADNADH+H+SCoACH3CSCoAOHH乙酰二氢硫辛酰胺硫辛酸酰胺二氢硫辛酰胺丙酮酸丙酮酸乙酰CoA .丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(CH2)4COSOCH3CS(CH2)4COSHSH(CH

6、2)4COSHFADH2FADNADNADH+H+SCoACH3CSCoAOHH乙酰二氢硫辛酸硫辛酸二氢硫辛酸丙酮酸丙酮酸乙酰CoA NHNHNH中间产物在氨基酸臂作用下进入酶活性中间产物在氨基酸臂作用下进入酶活性中心快速准确！中心快速准确！构成酶复合体有什么益处呢？构成酶复合体有什么益处呢？-O-As-O-AsOHOHOHOH+ +HSHSHSHSR R S S S SR R-O-As-O-As+ +2H2O2H2O亚砷酸亚砷酸R-As=O+ +HSHSHSHSR R S S S SR RR R- -AsAs+ +H2OH2O有机砷化物有机砷化物丙酮酸脱氢酶复合体的调控丙酮酸脱氢酶复合体的调

7、控 由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处于代谢途径的分支点，所以此体系遭到严密的调理控制：1、产物抑制：受乙酰CoA和NADH的控制。乙酰CoA抑制转乙酰基酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酰脱氢酶E3组分。抑制效应被CoA和NAD+逆转。2、磷酸化和去磷酸化作用的调理：丙酮酸脱氢酶组分E1的磷酸化形状无活性，反之有活性。其磷酸化受E2上结合的激酶和磷酸酶作用。Ca2+经过激活磷酸酶，使丙酮酸脱氢酶组分活化。激酶激酶磷酸酶磷酸酶使使E1磷酸化无活性方式磷酸化无活性方式使磷酸化的使磷酸化的E1去磷酸化有活性方式去磷酸化有活性方式二二 TCA循环的过程循环的过程 n(4)(7)(8)(10)CH3

8、COCOOHNAD+NADH + H+CoASHCO2CH3COSCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH + H+COSCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHH2 OCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2+CoASHH 2 OCoASHCO2丙酮酸乙酰 CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10

9、)(5)(6)(3)(4)柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸-酮戊二酸琥珀酰 CoA琥珀酸延胡索酸L-苹果酸草酰乙酸H O2(1) 丙酮酸脱氢酶复合体(2) 柠檬酸合成酶(3) 顺乌头酸酶(4)(5)异柠檬酸脱氢酶(6) -酮戊二酸脱氢酶复合体(7) 琥珀酰CoA合成酶(8) 琥珀酸脱氢酶(9) 延胡索酸酶(10)L-苹果酸脱氢酶产能步骤产能步骤2NAD(P)H2NAD(P)H1FADH21FADH21GTP1GTP(1)(6)-产能脱碳2NADH + 2 CO2(5)-脱碳-1CO2C=OCOO-CH2COO- C-CH3S-COAOCH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OCH2COO-H

10、O-C-COO-COO-CH2柠檬酸合酶柠檬酸合酶+ HS-COA+H+H2OCOA1 、乙酰、乙酰-COA与草酰乙酸缩合构成柠檬酸与草酰乙酸缩合构成柠檬酸v 单向不可逆单向不可逆v 可调控的限速步骤可调控的限速步骤v 氟乙酰氟乙酰CoA导致致死合成导致致死合成v 常作为杀虫药常作为杀虫药三羧酸柠檬酸合酶是柠檬酸循环的关键酶。活性受柠檬酸合酶是柠檬酸循环的关键酶。活性受ATPATP、NADHNADH、琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA、酯酰、酯酰-CoA-CoA等的抑制。等的抑制。由氟乙酸构成的氟乙酰由氟乙酸构成的氟乙酰-CoA-CoA可被柠檬酸合酶催化与草酰乙酸可被柠檬酸合酶催化与草酰乙酸缩合生成

11、氟柠檬酸，氟柠檬酸结合到顺缩合生成氟柠檬酸，氟柠檬酸结合到顺- -乌头酸酶的活性部位乌头酸酶的活性部位上，抑制柠檬酸循环向下进展。氟乙酸和氟乙酰上，抑制柠檬酸循环向下进展。氟乙酸和氟乙酰-CoA-CoA可做杀可做杀虫剂或灭鼠药。各种有毒植物的叶子大部分含有氟乙酸，可虫剂或灭鼠药。各种有毒植物的叶子大部分含有氟乙酸，可作为天然杀虫剂。作为天然杀虫剂。F-CH2-COOHF-CH2-COOHF-CHCOO-HO-C-COO-COO-CH2氟乙酸氟乙酸氟柠檬酸氟柠檬酸丙酮酰丙酮酰-CoA CH3-C-CH2-SCoA-CoA CH3-C-CH2-SCoAO O=是另一抑制剂是另一抑制剂高等动植物及大

12、多数微生物中异柠檬酸脱氢酶有高等动植物及大多数微生物中异柠檬酸脱氢酶有两类：一类以两类：一类以NAD+NAD+为辅酶，存在于线粒体中，一为辅酶，存在于线粒体中，一类以类以NAPD+NAPD+为辅酶，存在与线粒体和细胞质中。为辅酶，存在与线粒体和细胞质中。异柠檬酸脱氢酶是一个变构酶，活性受异柠檬酸脱氢酶是一个变构酶，活性受ADPADP变构激变构激活。该酶与异柠檬酸、活。该酶与异柠檬酸、Mg2+Mg2+、NAD+NAD+、ADPADP的结合有的结合有相互协同作用。相互协同作用。NADHNADH、ATPATP对该酶起变构抑制造用。对该酶起变构抑制造用。细菌中的异柠檬酸脱氢酶还受磷酸化活化方式细菌中的

13、异柠檬酸脱氢酶还受磷酸化活化方式和去磷酸化失活方式作用调理。和去磷酸化失活方式作用调理。异柠檬酸的转变有两条途径：一是当需求能量时，异柠檬酸的转变有两条途径：一是当需求能量时，进展氧化脱羧构成进展氧化脱羧构成- -酮戊二酸，二是在能量充足酮戊二酸，二是在能量充足时，经异柠檬酸裂解酶作用，生成琥珀酸和乙醛时，经异柠檬酸裂解酶作用，生成琥珀酸和乙醛酸酸2乙醛酸循环乙醛酸循环三羧酸循环支路三羧酸循环支路异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH乙酰乙酰CoA乙乙醛醛酸酸乙酰乙酰CoACoASH4 、 -酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA -

14、酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 C=OCOOH CH2COOHCH2+COASH+NAD+ C=OSCOA CH2COOHCH2+NADH+H+ +CO2v TCA中第二次氧化作用、脱羧过程中第二次氧化作用、脱羧过程v -酮戊二酸脱氢酶复合体受产物琥珀酰酮戊二酸脱氢酶复合体受产物琥珀酰-CoA和和NADH抑制，受高能荷抑抑制，受高能荷抑制与丙酮酸脱氢酶复合体类似制与丙酮酸脱氢酶复合体类似v-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶E1不受磷酸化和去磷酸化调理不受磷酸化和去磷酸化调理v氢硫辛酰转琥珀酰酶氢硫辛酰转琥珀酰酶E2v二氢硫辛酰脱氢酶二氢硫辛酰脱氢酶E3 v辅助因子：辅助因子：TPP、硫辛

15、酸、硫辛酸、CoA、FAD、NAD+、Mg2+6 、 琥珀酸脱氢生成延胡索酸反丁烯二酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸反丁烯二酸 COOH CH2COOHCH2 COOH CHCOOH+FAD+FADH2v TCA TCA中第三次氧化的步骤中第三次氧化的步骤v 丙二酸为该酶的竞争性抑制剂丙二酸为该酶的竞争性抑制剂v该酶含该酶含FADFAD外，还有三种铁硫聚簇，外，还有三种铁硫聚簇，2Fe-2S2Fe-2S， 3Fe-4S 3Fe-4S，4Fe-4S4Fe-4Sv 开场四碳酸之间的转变开场四碳酸之间的转变琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶HCCOOHCH2COOH嵌入线粒体内膜嵌入线粒体内膜 COOH CHCOOH

16、CH7 、 延胡索酸被水合生成延胡索酸被水合生成L-苹果酸延苹果酸延胡索酸酶胡索酸酶 COOH HO-CHCOOHH-C-H+H2O延胡索酸酶延胡索酸酶 COOH HO-CHCOOHH-C-H8 、 苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢酶脱氢酶+NAD+ COOH C=OCOOH CH2+NADH+H+v TCA TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。中第四次氧化的步骤，最后一步。草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸a-a-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰辅酶辅酶A A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A三羧酸循环的过程三羧酸循环的过程 v

17、TCA TCA经四次氧化，二次脱羧，经四次氧化，二次脱羧，经过一个循环，可以以为乙酰经过一个循环，可以以为乙酰CoACoA2CO22CO2 乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+ 循环有以下特点：循环有以下特点： 1、乙酰、乙酰CoA与草酰乙酸缩合构成柠檬酸，使两个与草酰乙酸缩合构成柠檬酸，使两个C原原子进入循环。在以后的两步脱羧反响中，有两个子进入循环。在以后的两步脱羧反响中，有两个C原子原子以以CO2的方式分开循环，相当于乙酰的方式分开循环，相当于乙酰CoA的的2个个C原子构原子构成成CO2。 2、在循环中有、在循

18、环中有4对对H原子经过原子经过4步氧化反响脱下，其步氧化反响脱下，其中中3对用以复原对用以复原NAD+生成生成3个个NADH+H+,1对用以复原对用以复原FAD,生成生成1个个FADH2。 3、由琥珀酰、由琥珀酰CoA构成琥珀酸时，偶联有底物程度磷构成琥珀酸时，偶联有底物程度磷酸化生成酸化生成1个个GTP, 1GTP 1ATP。 4、循环中耗费两分子水。、循环中耗费两分子水。 5、3NADH 7.5 ATP ， 1FADH2 1.5ATP，再加上，再加上1个个GTP 6、单向进展、单向进展 7、整个循环不需求氧，但分开氧无法进展。、整个循环不需求氧，但分开氧无法进展。 1分子乙酰分子乙酰CoA

19、经过经过TCA循环被氧化，可生成循环被氧化，可生成10分子分子ATP。三、三羧酸循环的化学计量三、三羧酸循环的化学计量l 假设从丙酮酸开场，加上纽带假设从丙酮酸开场，加上纽带 生成的生成的1个个NADH，那么共产生，那么共产生10+2.5=12.5个个ATP。l 假设从葡萄糖开场，共可产生假设从葡萄糖开场，共可产生12.52+7=32个个ATP。(二版及其他教材为二版及其他教材为38个个ATP，NADH3ATP，FADH2 2ATP)l 可见由糖酵解和可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的循环相连构成的糖的有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量的最有效的方

20、式，也是机体产生能量的主要的最有效的方式，也是机体产生能量的主要方式。方式。 - -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 琥珀酰琥珀酰CoA CoA 卟啉环卟啉环 上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环的运转，因此必需不断补充才干维持其正常进展，这种补环的运转，因此必需不断补充才干维持其正常进展，这种补充称为回补反响或填补反响充称为回补反响或填补反响(anaplerotic reaction)(anaplerotic reaction)。 四、三羧酸循环的添补反响四、三羧酸循环的添补反响v三羧酸循环不

21、仅是产生三羧酸循环不仅是产生ATPATP的途径，它的中间产物也的途径，它的中间产物也是生物合成的前体，如是生物合成的前体，如 丙酮酸羧化丙酮酸羧化 PEP PEP的羧化的羧化 苹果酸脱氢苹果酸脱氢 由氨基酸构成由氨基酸构成草酰乙酸的回补反响主要经过草酰乙酸的回补反响主要经过4个途径：个途径： 丙酮酸羧化丙酮酸羧化(动物体内的主动物体内的主要回补反响要回补反响)草酰乙酸或循草酰乙酸或循环中任何一种环中任何一种中间产物缺乏中间产物缺乏TCATCA循环循环速度降低速度降低乙酰乙酰-CoA-CoA浓度添加浓度添加高程度的乙酰高程度的乙酰CoACoA激活激活丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶产生更多的草酰乙酸产生更多的草酰乙酸生物素生物素Mg2+在线粒体内进展 PEP羧化在植物、酵母、羧化在植物、酵母、细菌细菌v反响在胞液中进展反响在胞液中进展 苹果酸脱氢苹果酸脱氢丙酮酸丙酮酸苹果酸苹果酸 氨基酸转化氨基酸转化-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨