第十一章柠檬酸循环

1、第十一章 柠檬酸循环,Chapter 11 Citric Acid Cycle,1,2,主要内容,柠檬酸循环简介 柠檬酸循环具体过程 能量计算 柠檬酸循环的调控,3,有氧条件下，葡萄糖经过彻底氧化分解为CO2和H2O，称为细胞呼吸 (cell respiration)。 细胞呼吸分为三个阶段： 糖酵解，葡萄糖丙酮酸乙酰-CoA 乙酰-CoA进入柠檬酸循环 进入电子传递链发生氧化磷酸化,4,柠檬酸循环又称三羧酸循环，简写为 TCA (tricarboxylic acid cycle)。发生于 线粒体内。Krebs于1937年提出了三羧酸循环。后来发现，这一途径在动、植物，微生物细胞中普遍存在，不

2、仅是糖分解代谢的主要途径，也是脂肪、蛋白质分解代谢的最终途径，具有重要的生理意义。 1953年 Krebs获得诺贝尔奖。,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953,5,6,7,第一节 丙酮酸氧化,丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA的反应在真核细胞的线粒体基质中进行的，是连接糖酵解和柠檬酸循环的环节。 丙酮酸氧化脱羧反应是由丙酮酸脱氢酶系催化的。包括三种酶(E1 E2 E3)及焦磷酸硫胺素( TPP )、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和 Mg2+等组合而成。,8,9,10,第二节 柠檬酸循环,从碳原子数目着手，抓住循环的概貌，利于记忆和理解。 C

3、4+ C2C6C6C5C4C4C4C4C4,11,12,13,14,柠檬酸循环的反应过程,乙酰-CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸 由柠檬酸合酶催化，是整个柠檬酸循环的限速酶。受ATP、NADH、氟乙酸等的抑制。,15,16,2.柠檬酸异构化生成异柠檬酸 由乌头酸酶催化，中间产物顺乌头酸， 可以看作羟基转移到远离乙酰CoA带来的碳原子上。,17,3.异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸 由异柠檬酸脱氢酶所催化。异柠檬酸脱氢酶是柠檬酸循环中第二个调节酶。,18,4.-酮戊二酸氧化脱羧为琥珀酰-CoA 是柠檬酸循环中第二个氧化脱羧反应。由一酮戊二酸脱氢酶所催化 ，也是多酶复合体系，与丙酮酸脱氢酶极其相似。,

4、19,5. 琥珀酰-辅酶A转化成琥珀酸, 产生 GTP 柠檬酸循环中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸键的步骤。,20,6.琥珀酸脱氢形成延胡索酸 由琥珀酸脱氢酶催化，氢的受体是FAD ，生成FADH2。延胡索酸是反式结构。,21,22,7.延胡索酸水合生成苹果酸 反应由延胡索酸酶催化。,23,8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸 柠檬酸循环的最后一步，由苹果酸脱氢酶所催化，NAD是氢的受体 。,24,25,柠檬酸循环的化学衡算,总化学反应式： 乙酰-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + H+ + CoA-SH,26,物质变化

5、角度： 每次柠檬酸循环， 进入一个乙酰-CoA分子， 2个碳原子以CO2的形式离开， 不是刚进入的乙酰-CoA中的碳马上离开。,27,柠檬酸循环的化学衡算,能量变化角度： 每一次循环， 生成3个NADH和1个FADH2， 并且生成1个GTP，计算时作为ATP,28,1分子 NADH经过氧化磷酸化，电子传递给氧气，生成3个ATP 1分子FADH2经过同样的过程，可以生成 2个 ATP 每次柠檬酸循环所生成的ATP数目为 33 + 2 + 1 = 12 加上丙酮酸脱羧产生的NADH 12 + 3 = 15,29,将糖酵解和柠檬酸循环过程联合起来，1分子葡萄糖彻底氧化分解，产生的ATP的数目为： 糖酵解： 2 + 32 = 8 1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸， 柠檬酸循环 ： 15 2 = 30 共计 8 + 30 = 38 个ATP,31,柠檬酸循环的两重作用,主要的分解代谢途径，提供大量自由能 利用柠檬酸循环的中间产物作为生物合成的前体。,33,第三节 柠檬酸循环的调节,内部调节机制： 限速酶： 柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶， 以及-酮戊二酸脱氢酶 关键物质： 乙酰-CoA，草酰乙酸和NADH,34,35,红色为抑制部位或反应 绿色为激活部位或反应,ATP、ADP和 Ca2+的调节 ADP和 Ca2+为激动剂 ATP和NADH为抑制剂,36,本 章 习 题,以14C标记乙酰-