《羧酸循环》课件.ppt

1、第10章三羧酸循环，三羧酸循环，第一节三羧酸循环发现，Discovery of the Citric Acid Cycle，乙酰CoA，TCA循环，2H，呼吸链，三羧酸循环也称为柠檬酸循环。因为循环反应的第一个中间产物是含有三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的理论，循环也称为Krebs循环。2，Krebs发现了三羧酸循环。1937年汉斯克拉普斯利用鸽子胸肌(牙齿肌肉在飞行中呼吸频率相当高，特别适合于氧化过程研究)的组织显液，根据其他有机酸作用测量丙酮酸氧化过程的耗氧率。首次在动物组织中提出丙酮酸，Albert Szent-Gyorgyi等发现，刺激动物肌肉组织的部分4碳二羧酸

2、(丁二酸、延胡索酸、苹果酸、醋酸)牙齿氧消耗。Krebs确认了牙齿发现，并发现它们也能刺激丙酮酸的氧化过程。而且他还发现肌肉中丙酮酸的氧化可以被柠檬酸、顺头酸、异口酸、五碳的-酮谷氨酸等六碳三羧酸激活。上述有机酸的活化效果显著。这种有机酸的增加，甚至少量的增加，也能大大激活丙酮酸的氧化过程。Krebs的第二个主要发现是观察丙烯酸对丙酮酸有氧氧化的抑制作用。丙二酸是丁二酸的类似物，是丁二酸脱氢酶的竞争抑制剂。肌肉悬浮液中，只要丙二酸存在，就会抑制丙酮酸的有氧氧化过程。这表明，在与丙酮酸氧化相关的酶反应中，丁二酸和丁二酸脱氢酶必须是重要成分。Krebs进一步发现，在肌肉组织显液中，用言语抑制丙酮酸

3、的有氧氧化时，牙齿显液介质中存在柠檬酸、-酮丁二酸、丁二酸的积累。这表明柠檬酸和-酮谷氨酸通常是丁二酸的前体。根据上述实验观察和其他证据，Krebs得出了上述有机三羧酸和二羧酸可以按符合化学逻辑的顺序排列的结论。由于用丙酮酸和草酰乙酸与肌肉组织一起孵化，溶液介质中可能会积累柠檬酸，Krebs推断，牙齿系列反应以循环方式存在，而不是线性方式存在。也就是说，它的开始和结束是相连的。阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，在这些简单的实验和逻辑推理中，Krebs假设他所说的柠檬酸循环是肌肉中碳水化合物氧化的主要途径。柠檬酸周期也称为TCA循环，因为Krebs提出牙齿循

4、环假说几年后，还不能确定柠檬酸或伊故酸是否是丙酮酸和醋酸反应形成的第一个产物。Krebs提出了关于TCA循环的假设后，牙齿循环不仅在肌肉组织上起作用，在需求动物和植物的所有组织上，还有很多需求氧微生物上也起作用。TCA周期最初只是基于实验的假设。之后对体外参与循环的酶的研究确认并阐明了其循环的细节。但是这些酶真的在完整的活细胞循环中起作用吗？细胞内牙齿循环的效率是否足以说明动物组织葡萄糖氧化的效率？这些问题通过标记为同位素的代谢物研究(如丙酮酸或乙酸分子中特定碳原子的13C或14C标记等同位素示踪实验)，证明了TCA循环在活细胞中存在高效率。目前，TCA循环被公认为营养物分解代谢的必要途径。，

5、2节三羧酸循环反应过程reactions of tri羧酸循环反应，TCA循环是由一系列酶反应组成的循环反应系统。首先用乙酰胆碱(主要来源于三大营养素的分解代谢)和草乙酸缩合制取含有3个羧基的柠檬酸(citric acid)，然后再制出4个脱氢酶，2个脱氧剂，4分子还原糖量(reducing equivalent)和2分子CO2，重新生成还原当量是电子或电子当量，通常以氢原子或氢离子形式存在。1，TCA循环通过8阶段反应形成循环反应途径，(1)乙酰CoA和酰基乙酸收缩合成柠檬酸，乙酰辅酶A(acetyl CoA)和草酸(oxaloacetate)是柠檬酸(Citrate)反应是由柠檬酸合成酶催

6、化的。的(citrate synthase)。(b)柠檬酸经过顺酐转化为异柠檬酸，牙齿反应是顺酐酶催化的异构化反应。由两步反应组成，(1)脱水反应；(2)水合反应。(c)异柠檬酸氧化脱羧化转化为-酮戊二酸，异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的作用下氧化脱羧化为-酮戊二酸，(4)-酮戊二酸氧化脱羧生成丁二酸CoA，-酮戊二酸脱氢酶复合物催化-酮戊二酸氧化脱羧琥珀酸coa (succinyl-coa)。牙齿脱氢酶复合物的组成和催化机制类似于丙酮酸脱氢酶复合物。(5)琥珀酸CoA合成酶催化基质水平磷酸化反应，在琥珀酸CoA合成酶的催化下，通过琥珀酸CoA的高能硫酯结合水解和GDP磷酸化结合生产琥珀酸、GTP、

7、辅酶A。这是在三羧酸循环中直接产生高能磷酸键的唯一反应。目录，(6)丁二酸脱氢生成延胡索酸，牙齿反应由丁二酸脱氢酶催化，其辅酶是FAD，三伏山循环中唯一与内膜相结合的酶。(7)在延胡索酸中加水制成苹果酸，延胡索酸酶催化牙齿阶段反应，(8)苹果酸脱氢酶生成草酰乙酸，苹果酸脱氢酶催化牙齿阶段反应，辅酶是NAD。目录、NADH、nad、NADH、GTP、gdppi、fad、fadh2、NADH延后酶、一个2碳单位进入TCA后有二次脱复反应，产生2分子CO2，是体内CO2的主要来源。在TCA循环过程中，共有4次脱氢酶，其中3次脱氢酶被NAD接受，1次被FAD接受。在TCA循环过程中，共有4次脱氢，其中

8、3次脱氢被NAD接受，1次被FAD接受。TCA周期本身只能在每个循环中一次生成一个ATP(基质水平磷酸化)。TCA循环总反应式：CH3 coscoa 3NAD FDP PI 2h2o 2 3 NADH 3H FAD h2h scoa GTP，3，TCA循环的中间产物本身起着无量变，TCA循环的中间产物起着包括醋酸在内的催化剂作用，本身有无量变。不能通过TCA直接从乙酰CoA合成醋酸乙酸或其他中间产物。同样，这些中间产物也不能在TCA循环中直接氧化生成CO2和H2O。TCA循环中的草酰亚胺乙酸主要来自丙酮酸的直接羧基化，可以通过苹果酸脱氢生产。任何来源，其最终来源是葡萄糖。第三节三羧酸循环调节核

9、糖核酸循环，1，丙酮酸脱氢酶复合物的活性变化会影响乙酰CoA生成，当脂肪酸或乙酰CoA充足时，或者不要缩放ATP/ADP和NADH/NAD_化学修饰控制当胞内ATP升高时，丙酮酸脱氢酶复合成分中的丙酮酸脱氢酶(E1)因磷酸化而被停用。ATP减少时，磷蛋白磷酸酶去除E1的磷酸基团，激活复合物。第二，TCA循环由基质、产物、调节酶活性调节，TCA循环的速度和流量主要由纵向因素调节。底部的供给催化循环反应的酶的反馈星形结构抑制了产物积累的抑制作用，(1) TCA循环中有调节酶，TCA循环中有促进逆反应的酶：柠檬酸酶。柠檬酸酶、-酮戊二酸脱氢酶复合体、柠檬酸、Ca2、ATP、ADP的影响氧化磷酸化的速

10、度对TCA循环的运行也起着非常重要的作用。3，TCA循环中的多种酶作为复合物存在于线粒体中，TCA循环中的酶作为线粒体中多种酶组成的复合物存在。牙齿酶复合物称为代谢物，可以在细胞内有效地将代斯中间产物从一种酶传递到另一种酶。这些复合体具有有效地仲裁中间产品流通的功能，也可能影响代谢率。第四节三羧酸循环的生理意义。第一，TCA循环是“两用代斯途径”，TCA循环是分解大多数生物的代斯途径。多种生物合成途径也利用TCA循环的中间产物作为合成反应的开始物。(a) TCA循环参与合成和分解途径的构成，(b) TCA循环中间产物，(b)TCA循环中间产物是合成糖、脂肪酸、氨基酸的前体，1 .TCA循环中间

11、产物为二生糖、草酰亚胺、二生糖、氨基酸、-酮戊二酸NH4、3。TCA循环中间产物在非必需氨基酸合成中应补充碳框架、谷氨酸、谷氨酸脱氢酶、Nadh、NAD、(3)补充反应中的TCA循环中间产物，并及时补充参与其他代斯途径消耗的TCA循环中间产物。这种反应称为互补反应(anaplerotic reaction)。最重要的补充反应是由丙酮酸羧化酶催化，在丙酮酸中生成醋酸的反应。乙酰coa是丙酮酸羧化酶活化剂；TCA循环中的酶反应可以将酰胺乙酸转化为其他中间产物。另外，TCA循环在三大营养物质代谢中具有重要的生理意义，(1) TCA循环是三大营养物质的最终代斯通道，(2) TCA循环是糖、脂肪、氨基酸代谢的枢纽。第5节三羧酸循环的主要反应分析原理，分析tri羧酸循环，1，硫磺氢辅酶A生成量分析柠檬酸酶活性，反应结果辅酶A和5，5-二反映柠檬酸酶活性。2，用分光光度法测定NADH生成量，分析了异口运算脱氢酶活性，反应中异口运算脱氢酶活性的检测主要通过测定产生的NADH测定340 nm吸光度。检测系统包括120毫米的D、L-异口运算三钠、30毫米的硫酸锰、20毫米的NAD和异口运算脱氢酶。第三，用分光光度法测定NADH生成量-酮谷氨酸脱氢酶活