《柠檬酸循环》课件.ppt

1、糖的有氧分解,第一阶段：葡萄糖 丙酮酸（细胞质） 第二阶段：丙酮酸 乙酰辅酶A （简写为乙酰CoA） 第三阶段：三羧酸循环 乙酰CoA H2O 和CO2，释放出能量 二、三阶段在线粒体中,柠檬酸循环是燃料物质氧化分解的中心途径,第十五章 柠檬酸循环,15.1 丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段 15.2 柠檬酸 (三羧酸)循环的途径 15.3 柠檬酸循环的生物学意义 15.4 柠檬酸循环的调节 15.5 柠檬酸循环的双重作用 15.6 回(添)补反应,15.1 丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段(丙酮酸生成乙酰CoA,丙酮酸脱氢酶系,丙酮酸脱氢酶复合物的组成,丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环

2、的中间环节。此反应在真核细胞的线粒体基质中进行。 丙酮酸脱氢酶系是一个多酶体系，主要包括： 丙酮酸脱羧酶（E1） 三种酶 二氢硫辛酸乙酰转移酶（E2） 二氢硫辛酸脱氢酶（E3） 6种辅因子：TPP、硫辛酸、FAD、 NAD+、CoA和Mg2,辅酶A（CoA,硫辛酸以酰胺键与二氢硫辛酸转乙酰酶的Lys残基相连,TPP,丙酮酸脱氢酶系催化5步反应,1) 丙酮酸脱羧生成羟乙基-TPP； 2) 二氢硫辛酸转乙酰酶催化羟乙基氧化为乙酰基，并转移给硫辛酰胺形成乙酰硫辛酰胺； 3) 二氢硫辛酸转乙酰酶催化乙酰硫辛酰胺上的乙酰基转移给CoA生成乙酰CoA； 4) 二氢硫辛酸脱氢酶催化还原的硫辛酸再氧化，并将氢

3、交给FAD生成FADH2-E； 5) FADH2使NAD+还原,丙酮酸脱氢酶系催化的反应,丙酮酸脱羧酶,二氢硫辛酸乙酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,15.2 柠檬酸 (三羧酸 )循环的途径,Citric AcidCycle（tricarboxylic Acid Cycle(TCA)），TCA循环 概念：乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，再经一系列的氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O，并产生能量的过程。 途径如下,1、柠檬酸合酶 (Citric acid synthetase,催化TCA的第一步反应，反应先生成柠檬酰CoA，再水解为柠檬酸，是放能反应，不可逆。是TCA的一个调节酶。 氟乙酸是一种杀

4、虫剂或灭鼠药的有效成分。其被生物摄入后转变为氟乙酰CoA，它在酶的作用下与草酰乙酸生成氟柠檬酸，顺乌头酸酶只识别柠檬酸，对氟柠檬酸没有作用，致使TCA中断，这种合成为致死合成(lethal synthesis,柠檬酸合酶催化的反应,柠檬酸形成反应机制,2、乌头酸酶作用于柠檬酸生成异柠檬酸,3、异柠檬酸脱氢酶,TCA的第一次氧化脱羧，催化异柠檬酸生成-酮戊二酸。细胞内有两种异柠檬酸dHE，线粒体中只以NAD+为氢受体；另一种以NADP+为氢受体（胞质及线粒体中都有存在），前者为Mg2+及Mn2+所活化，是别构酶，正调控物是ADP，缺乏ADP时没有活力，ATP及NADH对酶有抑制作用。-裂解，断裂

5、乙酰基的C-C共价键,异柠檬酸脱氢酶催化反应机制,4、-酮戊二酸脱氢酶系,高能化合物,4、-酮戊二酸脱氢酶系,与Py dHE复合物的组成及作用非常相似，包括三个酶组分： 1）-酮戊二酸 脱氢酶(E1,不受磷酸化调控) 2） 琥珀酰转移酶(E2) 3） 二氢硫辛酸脱氢酶( E3) 还有六种辅助因子：TPP, CoA, FAD, NAD+, 硫辛酸及Mg2+。催化反应： -Ketoglutarate+CoA+NAD+ succinyl CoA+CO2+NADH+H+ 酶也是调节酶，受产物NADH, succinyl CoA和Ca2+抑制；ATP、 GTP对酶有反馈抑制；不受磷酸化的共价调节,5、琥

6、珀酰CoA合成酶,由琥珀酰CoA合成酶,底物水平的磷酸化,6、琥珀酸脱氢酶,琥珀酸脱氢酶是TCA中唯一一个掺入线粒体内膜的酶（真核生物）（原核生物参入质膜），直接与呼吸链相连。丙二酸（malonate）是酶的竞争性抑制剂,7、延胡索酸酶,8、苹果酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶,TCA循环过程,TCA简图,TCA小结,1）循环从C4物与乙酰CoA缩合生成C6物开始； 2)每一次循环经历两次脱羧，放出2CO2; 3）每一循环经历四次脱氢，其中3次以NAD+为氢受体， 1次以FAD为氢受体； 4）每循环一次，底物水平磷酸化一次生成1GTP(ATP)； 5）循环一次结束以C4物（草酰乙酸）重新生成为标志； 6

7、）总反应： CH3COCoA+2H2O+3NAD+FAD+GDP+Pi 2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+GTP+CoASH,葡萄糖有氧分解的能量代谢,Glucose（胞液） -2ATP +4ATP, 5或7 +2(NADH+H+)（需经穿梭系统进入线粒体） 2Py（线粒体） 5 +2(NADH+H+)+2CO2 2CH3COSCoA TCA 20 3(NADH+H+) FADH2+GTP 氧化磷酸化，30 or 32ATP,甘油3磷酸穿梭途径,甘油磷酸穿梭,苹果酸天冬氨酸穿梭,15.3 三羧酸循环的生物学意义,生物体内供能的最有效的方式 糖、脂、蛋白质三大物质转化的枢纽 为多种化合

8、物的合成提供碳的骨架 在植物体内为某些器官特定时期的积累物质,15.4 三羧酸循环的调节,目前生物体内三羧酸循环的调节位点并未彻底搞清楚，普遍认为有三个调控位点： 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶 由于从丙酮酸到乙酰CoA是三羧酸循环的必经之路，关于此代谢的调控一并在此讲述,三羧酸循环的控制 三羧酸循环的主要调控步骤和调节因子,丙酮酸脱氢酶系活性的调节,产物抑制: 乙酰CoA和NADH都抑制丙酮酸脱氢酶系，抑制作用为相应的反应物CoA及NAD+所逆转。机制可能是竞争性抑制（也有的认为是别构调节）。 共价调节：丙酮酸脱氢酶分子上的Ser-OH被磷酸激酶催化，磷酸化而没有活性，一旦磷酸

9、基团被磷酸酯酶催化水解（去磷酸化）可恢复活性 细胞内ATP/ADP,乙酰CoA/CoA,NADH/NAD+比值高时，磷酸化作用加强； Ca2+促进去磷酸化作用，胰岛素（insulin）也可刺激去磷酸化作用,三羧酸循环调节,柠檬酸合酶： 主要受底物和产物浓度的调节 琥珀酰-CoA，NADH抑制酶的活性；OAA和乙酰CoA促进酶的活性，其中琥珀酰-CoA为OAA竞争性抑制剂， 异柠檬酸脱氢酶：ATP、NADH是该酶的抑制剂，而ADP是酶的别构激活剂。 -酮戊二酸脱氢酶：琥珀酰-CoA，NADH是抑制剂,三羧酸循环调节小节,通过ADP对异柠檬酸脱氢酶的别构激活，三羧酸循环流量与细胞的能量状态相适应。

10、 通过线粒体内NADH对酶活性的抑制作用，使三羧酸循环流量与细胞的氧化还原状态相适应（NADH/NAD）。 通过乙酰辅酶A和琥珀酰辅酶A对有关酶的抑制，三羧酸循环流量与细胞内可利用富能化合物(energy-rich compounds)的量相适应,15.5柠檬酸循环的双重作用,15.6 回(添)补反应,回补反应是补充用于生物合成的三羧酸循环中间物。 (1)动物肝脏和肾脏的线粒体中，丙酮酸羧化酶催化,2)植物、细菌等，PEP羧化酶催化,3)心脏、骨骼肌中，PEP羧激酶催化,4)原核、真核中广泛存在的苹果酸酶催化,5)Asp和Glu转氨形成草酰乙酸和-酮戊二酸；Ile,Val,Thr及Met形成琥珀酰CoA，实现添补,乙醛酸循环(Glyoxylate Cycle,乙醛酸循环：