第21章柠檬酸循环

1、（二）（二） 柠檬酸循环柠檬酸循环 citric acid cycle胞液胞液线粒体线粒体gg-6-ppapa乙酰乙酰coao2o2o2h+eo2h2oco2一、糖的有氧氧化一、糖的有氧氧化（aerobic oxidation）1 1、反应过程：、反应过程：h+h+一、糖的有氧氧化一、糖的有氧氧化（aerobic oxidation） 1 1、糖有氧氧化的反应过程：、糖有氧氧化的反应过程： 分三个阶段：分三个阶段：l 糖酵解途径：葡萄糖糖酵解途径：葡萄糖 丙酮酸丙酮酸l 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰-coa-coal 三羧酸循环和氧化磷酸化三羧酸循环和氧化磷酸化 在好氧真核生物线粒体基质或好氧原核生

2、物细胞在好氧真核生物线粒体基质或好氧原核生物细胞 质中，葡萄糖酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底质中，葡萄糖酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底 氧化为氧化为coco2 2、h h2 2o o并产生并产生atpatp的过程的过程. .2、柠檬酸循环（、柠檬酸循环（citric acid cycle)或或 三羧酸循环（三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle ）或）或 krebs循环的概念：循环的概念：二二、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-coa-coa： pyruvate is oxidized to acetyl-coa and co2丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙

3、酮酸丙酮酸coa-sh coa-sh nad+ nad+ 乙酰乙酰-coa-coa coco2 2 andhandh乙酰乙酰-coa丙酮酸丙酮酸 多酶复合体位于线粒体内；原核细胞在胞液中多酶复合体位于线粒体内；原核细胞在胞液中. .三种酶三种酶六种辅助因子六种辅助因子e1-e1-丙酮酸脱氢酶（组分）丙酮酸脱氢酶（组分）e2-e2-二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶e3-e3-二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶tpptpp、硫辛酸、硫辛酸、coacoa-sh-sh、fadfad、nadnad+ +、mgmg2+2+丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 丙酮酸脱氢酶复合体：丙酮酸脱氢酶复合体：e2e3

4、e1l 三种酶三种酶l 6060条肽链形成的复条肽链形成的复 合体合体ch3ctppohh+co2chch3 3c c coohcooho o+ + tpptppe1 乙酰coa生成的分步反应: 5步反应羟乙基羟乙基tppe1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶丙酮酸丙酮酸ch3coslhs+ tpp+slsch3ctppohhe2硫辛酸硫辛酸乙酰硫辛酸乙酰硫辛酸e2-二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶羟乙基羟乙基tppch3coslhs+hscoach3cscoao+hslhshslhs+ fadsls+fadh2fadh2+ nad+fad+ nadh+h+e2e3e3e3：二氢硫辛酸脱氢酶

5、：二氢硫辛酸脱氢酶乙酰辅酶乙酰辅酶a 乙酰硫辛酸乙酰硫辛酸辅酶辅酶a 砷化物对硫辛酸的毒害作用：砷化物对硫辛酸的毒害作用： 与与e e2 2的硫辛酸上的的硫辛酸上的-sh-sh结合结合. .硫辛酰胺辅基硫辛酰胺辅基硫辛酰赖氨酰臂硫辛酰赖氨酰臂砷化物共价结合砷化物共价结合- -毒害作用毒害作用 丙酮酸脱氢酶复合体的调控：丙酮酸脱氢酶复合体的调控：a a、产物控制：、产物控制：nadh nadh 、乙酰、乙酰-coa-coa. .b b、丙酮酸脱氢酶组分的磷酸化（失活）和去磷酸化、丙酮酸脱氢酶组分的磷酸化（失活）和去磷酸化（激活）（激活）. . 由由e e2 2上的激酶和磷酸酶起作用上的激酶和磷酸

6、酶起作用. .atpamp nadhnad+ 乙酰乙酰coa/coa(能荷比能荷比)(一一) 乙酰乙酰coa、nadh、atp、pdh激酶激酶.() amp、pdh磷酸酶、磷酸酶、ca2+ 、胰岛素胰岛素.三、柠檬酸循环概貌(citric acid cycle)tcatca概貌概貌tcatca概貌概貌四、柠檬酸循环历程四、柠檬酸循环历程1、草酰乙酸与乙酰、草酰乙酸与乙酰coa缩合成柠檬酸缩合成柠檬酸.柠檬酸合酶柠檬酸合酶柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰coacoa 柠檬酸合酶是柠檬酸循环中的限速酶柠檬酸合酶是柠檬酸循环中的限速酶. .柠檬酸合酶是变构酶柠檬酸合酶是变构酶: : 变构抑制剂：

7、变构抑制剂：atpatp、nadhnadh、琥珀酰、琥珀酰coacoa、酯酰、酯酰coa. ampamp可解除抑制可解除抑制. .ch3cscoao+hslhsfh2c氟乙酰辅酶氟乙酰辅酶a :a : 可以作为底物，形成氟柠檬酸，不能继续进行下可以作为底物，形成氟柠檬酸，不能继续进行下 面的反应，称致死性合成面的反应，称致死性合成. .ch3cscoao+hslhsch3co 丙酮酰丙酮酰-coa：竞争性抑制剂：竞争性抑制剂.ch3cscoao+hslhsh3c乙酰辅酶乙酰辅酶a2 2、经顺乌头酸生成异柠檬酸、经顺乌头酸生成异柠檬酸 formation o f isocitrate via c

8、is-aconitate 乌头酸酶乌头酸酶柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸3、异柠檬酸氧化生成异柠檬酸氧化生成酮戊二酸酮戊二酸 oxidation of isocitrate to -ketoglutarate and co2氧化脱羧氧化脱羧g0= -20.9 kj/mol异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶nadnad为辅酶，需为辅酶，需mgmg2+ 2+ mn2+ （线粒体）（线粒体）nadpnadp为辅酶（为辅酶（线粒体、线粒体、胞质）胞质）异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶4 4、酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-coa-coa oxidation o

9、f -ketoglutarate to succinyl-coa酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体g0 = -33.5 kj/mol高能硫酯键高能硫酯键5 5、 琥珀酰琥珀酰-coa-coa转化为琥珀酸转化为琥珀酸 conversion of succinyl-coa to succinate哺乳动物哺乳动物gtpgtp/atp/atp植物、微生物植物、微生物atpatp（唯一）直接产生高能磷酸键反应（唯一）直接产生高能磷酸键反应. . gtpgtp参与蛋白质合成参与蛋白质合成. . g g蛋白活化（信号传导）蛋白活化（信号传导）. . gtp+adp gdp+atp 核苷二磷酸激酶核苷

10、二磷酸激酶6 6、琥珀酸脱氢形成延胡酸、琥珀酸脱氢形成延胡酸 oxidation of succinate to fumarate琥珀酸琥珀酸延胡羧酸延胡羧酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜，琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜， 具有立体专一性具有立体专一性. .马来酸 马来酸马来酸琥珀酸琥珀酸l-l-苹果酸苹果酸d-d-苹果酸苹果酸7 7、 延胡索酸水合生成延胡索酸水合生成 l-l-苹果酸苹果酸 hydration of fumarate to produce malatel-l-苹果酸苹果酸延胡羧酸延胡羧酸延胡羧酸酶延胡羧酸酶8 8、 l-l-苹果酸脱氢苹果酸脱氢 草酰乙酸草酰

11、乙酸 oxidation of malate to oxaloacetate 该反应被草酰乙酸与乙酰该反应被草酰乙酸与乙酰coacoa缩合（高度放能）反应所推动缩合（高度放能）反应所推动l-苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶反应步骤反应步骤atpatp2 2 丙酮酸丙酮酸2 2 乙酰乙酰-coa-coa2 nadh2 nadh5 52 2 异柠檬酸异柠檬酸2-2-酮戊二酸酮戊二酸2 nadh2 nadh5 52-2-酮戊二酸酮戊二酸2 2 琥珀酰琥珀酰-coa-coa2 nadh2 nadh5 52 2 琥珀酰琥珀酰-coa-coa2 2琥珀酸琥珀酸2 a/gtp2 a/gt

12、p2 22 2 琥珀酸琥珀酸2 2 延胡素酸延胡素酸2 fadh2 fadh2 23 32 2 苹果酸苹果酸2 2 草酰乙酸草酰乙酸2 nadh2 nadh5 5totaltotal25 25 atpatp五、柠檬酸循环的调控五、柠檬酸循环的调控3. 3. 酮戊二酸脱氢酶系：酮戊二酸脱氢酶系：l 抑制剂：抑制剂：atpatp、 nadhnadh、琥珀酰、琥珀酰coacoa. .l 激活剂：激活剂：amp amp 、 adpadp、caca2+2+ . .糖原糖原g三脂酰甘油三脂酰甘油fa、甘油、甘油蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸三羧酸循环三羧酸循环胆固醇、胆固醇、fafa酮体酮体乙酰乙酰coa六、柠檬酸循环的生物意义六、柠檬酸循环的生物意义乙醛酸循环乙醛酸循环三羧酸循环支路三羧酸循环支路 在异柠檬酸与在异柠檬酸与苹果酸间搭了苹果酸间搭了一条捷径一条捷径异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸coash三羧酸循环三羧