乙醛酸循环课堂

1、1,乙醛酸循环,乙醛酸循环是三羧酸循环的无氧变形,植物与动物细胞在代谢上有许多不同的方面。植物及许多微生物可,以从脂肪合成糖。这种转换对种子的发育至关重要。在种子中，很,多能量是以,三酰甘油,的形式贮存。当种子发芽时，三酰甘油断裂,转换成糖，提供植物生长所需要的能量和代谢中间物的前体。植物,通过乙醛酸循环合成糖。动物中不存在乙醛酸循环,乙醛酸循环是一个环形途径,把两个乙酰辅酶,A,的乙酰基转换成琥,珀酸,这条途径使用一些三羧酸循环中的酶，但绕过了两个丢失碳,的反应。第二个乙酰辅酶,A,从旁路中进入循环,2,乙醛酸循环的反应,由,异柠檬酸裂解酶,和,苹果酸合成,酶,催化的反应（红色）绕过了三,羧

2、酸循环中从异柠檬酸到苹果酸,之间的,5,个反应,乙醛酸,3,每一轮乙醛酸循环,引入,2,个,2,碳片段,合成一个,4,碳的琥珀酸,这个,循环发生在,乙醛酸循环体,上。生成乙酰辅酶,A,的脂肪酸,氧化也发,生在乙醛酸循环体上,在乙醛酸循环体产生的琥珀酸被运送到线粒体，转换成,草酰乙酸,乙醛酸循环允许许多微生物进行二碳底物的代谢，如乙酸。大肠杆,菌可以生长在以乙酸作为唯一碳源的培养基上,4,与乙醛酸循环有关,的细胞内的反应,脂质体,乙醛酸循环体,线粒体,胞浆,糖异生,琥珀酸,5,乙醛酸循环的反应,1,乙酰辅酶,A,由,脂肪酸氧化,产生,乙酸,也可以通过,乙酸硫激酶,转换,成乙酰辅酶,A,乙酸,Co

3、ASH,ATP,乙酰辅酶,A,AMP,Pi,2,乙酰辅酶,A,与草酰乙酸缩合产生柠檬酸,3,柠檬酸与顺乌头酸酶反应产生异柠檬酸,6,4,异柠檬酸裂解酶,切割异柠檬酸产生,乙醛酸,和,琥珀酸,7,5,乙醛酸经,苹果酸合成酶,催化，在水的存在下接受乙酰辅酶,A,的乙,酸,8,6,苹果酸在苹果酸脱氢酶的催化下再,脱氢,生成草酰乙酸,尽管这个反应，以及柠檬酸合成酶和顺乌头酸酶的反应，与三羧酸,循环反应一样，但这三个在乙醛酸循环中的酶是三羧酸循环酶的同,工酶。这些同工酶存在于植物的乙醛酸循环体中，只在乙醛酸循环,中起作用,乙醛酸循环的总反应,2,乙酰,CoA + NAD,2H,2,O,琥珀酸,2CoAS

4、H + NADH + 2H,9,三羧酸循环的代谢调节,三羧酸循环是生物合成的中间物的来源，又是产生代谢能量的通道,这个循环的调节在某种程度上比它作为能量产生的途径更复杂,与酵解类似，调节在底物的进入和循环中关键反应的控制这两种水,平上进行。进入循环的起始物质是乙酰辅酶,A,乙酰辅酶,A,可来自糖,酵解产物丙酮酸的氧化脱羧反应，也可来自脂类的脂肪酸,氧化,和氨基酸的分解代谢,10,丙酮酸氧化的控制,整个丙酮酸氧化脱羧反应过程只有第一步脱羧反应是不可逆的。由于从丙酮酸到,乙酰,CoA,是一个处于代谢途径分枝点的重要步骤，丙酮酸脱氢酶反应体系受到严,密的调控,丙酮酸脱氢酶复合体活力的控制包括变构抑制

5、和共价修饰控制,变构抑制,1,产物抑制,丙酮酸氧化脱羧的两个产物乙酰,CoA,和,NADH,都抑制丙酮酸脱氢酶复合体,二氢硫辛酸乙酰转移酶,E2,受,乙酰,CoA,的抑制，被,CoA-SH,激活,二氢硫辛酸脱氢酶,E3,受,NADH,的抑制，被,NAD,激活,2,核苷酸反馈调节,酶体系的活性由细胞的,能荷,所控制,ATP,是酶复合体的变构抑制剂,AMP,是活化,剂。当细胞富有能量时，丙酮酸脱氢酶复合体活性降低,ATP + ADP,ATP,ADP+AMP,能荷,1,2,11,共价修饰控制,通过丙酮酸脱羧酶,E1,的磷酸化和脱磷酸化调节丙酮酸脱氢酶复合体的活力,Mg,2,12,共价修饰控制,共价修

6、饰由细胞的能量状态控制,在有,ATP,时，丙酮酸脱羧酶分子上,3,个特殊的丝氨酸残基被,丙酮酸脱羧酶激酶,磷酸化时，即,失去活性,细胞内,ATP/ADP,乙酰,CoA/CoA,和,NADH/NAD,的比值增高时，酶的磷酸化作用增加。丙酮酸,抑制磷酸化作用,丙酮酸脱羧酶磷酸酶,可水解除去丙酮酸脱羧酶上的磷酸基团，使酶再活化,丙酮酸脱羧酶磷酸酶受,Mg,2,和,Ca,2,的激活。胰岛素也可增加去磷酸化作用，增加丙酮酸氧,化脱羧反应的速度,ATP,和,ADP,与,Mg,2,的亲和力不同，游离,Mg,2,的浓度反映了线粒体中,ATP,和,ADP,的比例。当,ATP,浓,度高时，丙酮酸脱氢酶活力关闭，因

7、为不需要进一步产生能量,ATP,浓度低时，发出需要,产生更多,ATP,的信号，酶复合体激活,丙酮酸脱羧酶激酶是丙酮酸脱氢酶复合体的内在组分。丙酮酸脱羧酶磷酸酶也是酶复合体,的一个组分，但与复合体结合较松,小结：丙酮酸脱氢酶复合体活性是由能荷,NAD,NADH,的比例，以及乙酰化的和,自由的辅酶,A,比例来控制,13,三羧酸循环的控制,三羧酸循环的主要调,控步骤和调节因子,异柠檬酸脱氢酶,柠檬酸合成酶,酮戊二酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶,丙酮酸脱氢酶,14,三羧酸循环调节要点,最重要的控制三羧酸循环的因子是线粒体内,NAD,与,NADH,的比例,NAD,是三,个参与循环的脱氢酶的底物，也是丙酮酸脱氢酶的底物。在电子传递受到抑制时,NAD,NADH,的比值减小。低浓度的,NAD,抑制上述脱氢酶的活力,在动物肝中，柠檬酸的量可有,10,倍的变化。柠檬酸浓度低时,柠檬酸合成酶,催,化的反应主要受,底物浓度,的控制。草酰乙酸的浓度在线粒体内很低，可以在底物,水平上对柠檬酸合成酶的反应进行调节,变构调节的主要位点是,异柠檬酸脱氢酶,和,酮戊二酸脱氢酶,催化的反应,异柠檬酸脱氢酶被,ADP,激活，被,NADH,抑制,酮戊二酸脱氢酶活力被琥珀酰辅酶,A,和,NADH,抑制,15,小结,通过,ADP,对异柠檬酸脱氢酶的变构激活，三羧酸循环流量与细胞,的能量状