2013-6-7-柠檬酸循环-2课件

三羧酸循环中的任何一种中间产物被抽走,都会影响三羧酸循环的正常运转,如果缺少草酰乙酸,乙酰CoA就不能形成柠檬酸而进入三羧酸循环,所以草酰乙酸必须不断地得以补充.这种补充反应就称为回补反应.

反之,三羧酸循环中的任一中间产物得以补充,又可以使循环中其它中间产物得到补充.柠檬酸循环的回补反应表观上看，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸（及其它中间代谢产物）在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但实际上，例如：草酰乙酸天冬氨酸α-酮戊二酸

谷氨酸

柠檬酸脂肪酸

琥珀酰CoA

卟啉

I

机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TCA中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，联系糖和其他物质代谢。II

机体糖供不足时，可能引起TCA运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TCA氧化分解。草酰乙酸

草酰乙酸脱羧酶丙酮酸CO2

苹果酸苹果酸脱氢酶丙酮酸

CO2

NAD+

NADH+H+

*所以，草酰乙酸等必须不断被更新补充。

草酰乙酸

柠檬酸柠檬酸裂解酶乙酰CoA

丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2苹果酸苹果酸脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草转氨酶α-酮戊二酸

谷氨酸其补充的来源如下：PEPPEP羧化酶GDPGTP高水平的乙酰CoA

激活回补反应在线粒体内进行草酰乙酸或循环中任何一种中间产物不足TCA循环速度降低乙酰-CoA浓度增加丙酮酸羧化酶产生更多的草酰乙酸三.有氧氧化的调节关键酶①

酵解途径：己糖激酶②丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体③

三羧酸循环：柠檬酸合酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体(PDC)-P无活性PDC有活性

激酶

磷酸酶

(E2)3.1丙酮酸脱氢酶复合体共价修饰和变构调节并存1-NADH，乙酰CoA

反馈抑制酶活；二者及ATP又可激活E1激酶，促进E1-P化失活-----代谢抑制2NAD,丙酮酸促进酶活；二者及ADP抑制E1激酶；Ca++激活E1磷酸酶-----代谢激活丙酮酸脱氢酶系乙酰CoA、ATPNADH+H+-+Ca++,AMP,ADP,NAD+,丙酮酸钙离子和反应底物、低能荷状态，刺激酶活性；反应产物和高能荷状态抑制酶活性。*乙酰CoA/HSCoA

或NADH/NAD+

时，其活性受到抑制。（1）产物抑制：

丙酮酸氧化脱羧的二个产物乙酰CoA和NADH都抑制丙酮酸脱氢酶复合物。

（2）核苷酸的反馈调节：

丙酮酸脱氢酶复合物的活性受细胞的能量负荷（能荷）控制

能量负荷=

一般来说高的能荷抑制产生ATP的途径

ATP水平高时，丙酮酸脱氢酶复合物活性↓，丙酮酸氧化脱羧减慢，特别是E1（丙酮酸脱氢酶）受GTP抑制，被AMP活化。

（3）可逆磷酸化作用的共价调节

细胞内、、的比值增高时，激活了位于E2上的E1激酶，丙酮酸脱氢酶活性↓，丙酮酸氧化脱羧↓。而丙酮酸则抑制激酶，使丙酮酸脱氢酶活性↑，丙酮酸氧化脱羧↑。丙酮酸脱氢酶＋3ATP

丙酮酸脱氢酶-3P＋3ADP

磷酸酶

（有活性）

（无活性）

激酶①②③限速酶：①柠檬酸合酶·代表激活×代表抑制…代表反馈抑制③α-酮戊二酸脱氢酶②异柠檬酸脱氢酶3.2柠檬酸循环的调节（1）草酰乙酸+乙酰CoA→柠檬酸，限速酶柠檬酸合酶受柠檬酸、琥珀酰CoA、NADH、ATP和脂酰CoA的抑制。

（2）异柠檬酸→α-KGA,限速酶异柠檬酸脱氢酶，ADP是别构激活剂，ATP和NADH是抑制剂。

（3）α-KGA→琥珀酰CoA，α-KGA脱氢酶复合体被反应产物琥珀酰CoA和NADH抑制，也被高的细胞能荷抑制。

3.2.1底物、产物及细胞能荷状态的调节3.2.2

Ca2+对三羧酸循环的调节

Ca2+在机体内的生物功能是多方面的，除了许多其他生物功能外，它还在几个重要位点上调节三羧酸循环。激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，从而激活丙酮酸脱氢酶复合物，产生乙酰CoA。

激活异柠檬酸脱氢酶

激活α-酮戊二酸脱氢酶。因此Ca2+不仅是刺激肌肉收缩的信号，而且也促进ATP的生成，以提供能量。

柠檬酸合酶citratesynthaseATP柠檬酸、琥珀酰CoANADH+H+-+ADP[NADH]/[NAD]比值反应氧化呼吸链的代谢水平,[NADH]高,说明氧化呼吸链有堆积，强烈抑制柠檬酸合酶,降低TCA速度.柠檬酸是草酰乙酸的竞争性抑制剂;琥珀酰CoA是乙酰CoA的竞争性抑制剂.异柠檬酸脱氢酶isocitratedehydrogenaseATP-+AMP，ADP,Ca++

-酮戊二酸脱氢酶系

-ketoglutaratedehydrogenasecomplex琥珀酰CoANADH+H+-+Ca++

3.3有氧氧化的调节特点⑴有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。⑵ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。细胞能荷比值升高时，所有关键酶均被抑制。⑶氧化磷酸化速率即[NADH]/[NAD]也影响柠檬酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。⑷柠檬酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。（1）供能（为氧化磷酸化提供大量还原型递氢体）

（2）TCACycle不仅是糖分解代谢的重要途径，而且也是脂类化合物和蛋白质最终彻底分解氧化的重要途径。（通过形成共同中间代谢产物）（3）为生物合成提供中间物，具有生物合成意义。（4）TCA循环是CO2的重要来源之一。四.柠檬酸循环的生理意义生命物质分解代谢最终共同途径和实现相互转化中枢柠檬酸循环的能量捕获（ATP贮存）：

从乙酰CoA计

（7）1ATP（4），（6），（10）3NADH+H+2.5×3ATP（8）1FADH21.5ATP10ATP从丙酮酸计

1NADH+H+

12.5ATP从葡萄糖计（1NADH

1+12.5ATP）×2=32ATP(or30ATP)

*柠檬酸循环直接产生的ATP有限，但是产生大量的还原型高能递氢体，为进入氧化呼吸链生成ATP做好准备工作。反应步骤还原型递氢体

生成ATP2种线粒体膜穿梭WheredoalltheNADH’sandFADH2’sGo26to28ATP30-32ATP柠檬酸循环是糖、脂、蛋白质分解代谢的共同最终代谢途径和相互转化的联系枢纽丙酮酸乙酰CoA柠檬酸

-酮戊二酸琥珀酸CoA草酰乙酸脂肪酸甾体嘌呤谷氨酸其它氨基酸卟啉天冬氨酸其它氨基酸嘌呤嘧啶柠檬酸循环提供多种生物合成前体柠檬酸循环的双重作用：柠檬酸循环既是绝大多数生物体分解代谢途径，是准备提供大量能量的代谢系统，同时又为生物合成提供大量前体来源，因此具有分解与合成代谢的双重作用。问题与思考1.柠檬酸循环的酶催化反应:碳架变化?递氢?直接贮能?发生场所?关键步骤?阻断剂?2.柠檬酸循环的生理意义?3.乙酰CoA与草酰乙酸在TCA中的作用?(P111)4.琥珀酸脱氢酶有何特殊性?5.丙酮酸进入线粒体如何受到调控?6.脂