教学课件 75 柠檬酸循环汇总

柠檬酸循环柠檬酸循环胞液线粒体GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++eO2H2OCO2糖的有氧氧化（aerobicoxidation）反应过程：胞液线粒体GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++e糖有氧氧化的反应过程分三个阶段：糖酵解途径：葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环和氧化磷酸化糖有氧氧化的反应过程分三个阶段：柠檬酸循环（CitricAcidCycle)三羧酸循环（TricarboxylicAcidCycle）Krebs循环在好氧真核生物线粒体基质或好氧原核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP的过程。柠檬酸循环（CitricAcidCycle)原核细胞细胞质真核生物线粒体基质（线粒体）原核细胞细胞质真核生物线粒体基质一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA

PyruvateIsOxidizedtoAcetyl-CoAandCO2

丙酮酸脱氢酶系一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA

PyruvateIs多酶复合体位于线粒体内原核细胞在胞液中三种酶六种辅助因子E1-丙酮酸脱氢／羧酶（组分）E2-二氢硫辛酰转乙酰基酶E3-二氢硫辛酸脱氢酶TPP、硫辛酸、CoA-SH、FAD、NAD+、Mg2+丙酮酸脱氢酶系多酶复合体位于线粒体内三种酶六种辅助因子E1-丙酮酸脱氢／羧丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链形成的复合体丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶乙酰CoAAMP泛酸β-巯基乙胺乙酰CoA222O2CH223OOHCH3-2OH--OCOCHCHNHCOCHCCHPOPOCHNHCHSCCH3CHOOOOONNNNNHOPOO乙酰CoAAMP泛酸β-巯基乙胺乙酰CoA222O2CH22硫辛酸：硫辛酸：硫辛酰胺辅基硫辛酰赖氨酰臂砷化物共价结合-毒害作用硫辛酰胺辅基教学课件75柠檬酸循环汇总羟乙基TPP高能键羟乙基TPP高能键CH3CCOOHO+TPPE1分步反应①羟乙基TPPE1：丙酮酸脱氢酶CH3CCOOHO+TPPE1分步反应①羟乙基TPPE1：丙②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：转乙酰酶硫辛酸：②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：转乙E2E3E3E3：二氢硫辛酸脱氢酶E2E3E3E3：二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶复合体的调控：1、产物控制：NADH、乙酰-CoA2、丙酮酸脱氢酶组分的磷酸化（失活）和去磷酸化（激活）由E2上的激酶和磷酸酶起作用

丙酮酸脱氢酶复合体的调控：ATP/AMPNADH/NAD+

乙酰CoA/CoA(能荷比)(一)：乙酰CoA、NADH、ATP、PDH激酶(＋)：AMP、PDH磷酸酶、Ca2+、胰岛素ATP/AMPNADH/NAD+乙酰CoA/相当于酶复合体由于第一步为不可逆反应，直接决定整个循环反应的速度，而且是许多其它反应体系的分支点，因而该酶复合物受到严密的调节控制相当于酶复合体由于第一步为不可逆反应，直接决定整个循环反应的二、柠檬酸循环概貌

CitricAcidCycle

二、柠檬酸循环概貌

CitricAcidTCA概貌TCA概貌TCA概貌TCA概貌TCA概貌TCA概貌三、柠檬酸循环历程

ReactionsoftheCitricAcidCycle1、草酰乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸

FormationofCitrate

三、柠檬酸循环历程

Reactionsof柠檬酸合酶是变构酶

变构抑制剂：ATP、NADH、

琥珀酰CoA、酯酰CoA

AMP可解除抑制FH2C

氟乙酰辅酶A：底物，形成氟柠檬酸，不能往下反应，称致死性合成

柠檬酸合酶是变构酶

变构抑制剂：ATP、NADH、

CH3CO

丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂

CH3CO

丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂

2、经顺乌头酸生成异柠檬酸

FormationofIsocitrateviacis-Aconitate

乌头酸酶2、经顺乌头酸生成异柠檬酸乌头酸酶3、异柠檬酸氧化形成α酮戊二酸OxidationofIsocitratetoα-KetoglutarateandCO2

氧化脱羧△G0'=-20.9kJ/mol异柠檬酸脱氢酶NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体）NADP为辅酶（胞质也有）3、异柠檬酸氧化形成α酮戊二酸氧化脱羧△G0'=-20.94、α酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA

Oxidationofα-KetoglutaratetoSuccinyl-CoAα酮戊二酸脱氢酶复合体△G0'=-33.5kJ/mol高能硫酯化物4、α酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA

Oxidatio5、琥珀酰-CoA转化为琥珀酸

ConversionofSuccinyl-CoAtoSuccinate

琥珀酰-CoA合成酶（琥珀酰硫激酶）哺乳动物—GTP/ATP植物、微生物—ATP（唯一）直接产生高能磷酸键底物磷酸化5、琥珀酰-CoA转化为琥珀酸

Conversion教学课件75柠檬酸循环汇总GTP参与蛋白质合成G蛋白活化（信号传导）GTP+ADPGDP+ATP核苷二磷酸激酶GTP参与蛋白质合成核苷二磷酸激酶6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸

OxidationofSuccinatetoFumarate

FAD与酶共价连接丙二酸为竞争性抑制剂——抑制细胞呼吸（Krebs）6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸

Oxidationof琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜具有立体专一性琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜7、延胡索酸水合生成L-苹果酸

HydrationofFumaratetoProduceMalate7、延胡索酸水合生成L-苹果酸

Hydrati8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸

OxidationofMalatetoOxaloacetate

被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸

Oxidati教学课件75柠檬酸循环汇总四、柠檬酸循环的化学计量2丙酮酸2acetyl-CoA2NADH52异柠檬酸2α-酮戊二酸2NADH52α-酮戊二酸2琥珀酰-CoA2NADH522琥珀酰-CoA2琥珀酸2A/GTP22琥珀酸2延胡素酸2FADH232苹果酸2草酰乙酸2NADH5Total25ATP底物磷酸化四、柠檬酸循环的化学计量2丙酮酸丙酮酸只有4个氢，但彻底氧化所放出的氢？加水加氢丙酮酸只有4个氢，加水加氢糖酵解+三羧酸循环的效率糖酵解

1G→2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸

→

7ATP三羧酸循环

2丙酮酸→25ATP———————————————————————

32ATP储能效率=32×7.3/686=34.05%其余能量以热量形式：一部分维持体温，一部分散失。糖酵解+三羧酸循环的效率糖酵解总反应式总反应式CO2来自草酰乙酸而不是乙酰CoA但净结果是氧化了1分子乙酰CoACO2来自草酰乙酸而不是乙酰CoA五、柠檬酸循环的调控速率受细胞能量状态、生物合成需求调节五、柠檬酸循环的调控速率受细胞能量状态、生物合成需求调节限速酶：1.柠檬酸合酶

变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoAAMP可解除抑制2.异柠檬酸脱氢酶变构抑制剂：ATP、NADH

变构激活剂：ADP3.α—酮戊二酸脱氢酶系

抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA

激活剂：AMP、ADP、Ca2+

限速酶：乙酰CoA的主要来源和去路糖原G三脂酰甘油FA、甘油蛋白质氨基酸三羧酸循环胆固醇、FA酮体乙酰CoA乙酰CoA的主要来源和去路糖原G三脂酰甘油FA、甘油蛋白质氨六、柠檬酸循环的生物意义（1）是好氧生物体内最主要的产能途径！（2）是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！（3）提供合成其他化合物的碳骨架如：草酰乙酸→Asp、Asnα-酮戊二酸→

Glu→

其他氨基酸琥珀酰CoA→

血红素两用性六、柠檬酸循环的生物意义（1）是好氧生物体内最主要的产能柠檬酸循环—焚烧炉柠檬酸循环—焚烧炉巴斯德效应（Pasteur)概念：指有氧氧化抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象。或生物细胞和组织中的糖发酵为氧所抑制,这种现象巴斯德(L.Pasteur)在研究酵母的酒精发酵量和氧分压之间的关系中发现的,故称巴斯德效应。

巴斯德效应（Pasteur)概念：指有氧氧化抑制生醇发酵（或由于从呼吸(完全氧化)所得的能量,远大于等量糖发酵所得的能量,因此为了获得对维持生命活动所需的能量,在有氧情况下与无氧下相比,只消耗少量的糖即足。生物体根据氧的有无,来调节糖的分解量,而使能量得到节制由于从呼吸(完全氧化)所得的能量,远大于等量糖发酵所得的能量TCA填补反应（anapleroticreaction）

1、丙酮酸羧化乙酰CoA激活TCA填补反应（anapleroticreaction）

2、PEP羧化（大脑和心脏）3、Asp和Glu脱氨

Asp草酰乙酸

Gluα酮戊二酸PEP羧激酶2、PEP羧化（大脑和心脏）3、Asp和Glu脱氨PEP羧激乙醛酸循环乙醛酸循环——三羧酸循环支路在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoA乙醛酸乙酰CoACoASH①②乙醛酸循环乙醛酸循环——三羧酸循环支路在异柠檬酸与苹果酸间搭植物和微生物兼具有这样的途径异柠檬酸裂解酶异柠檬酸琥珀酸乙醛酸①②乙醛酸乙酰CoA苹果酸苹果酸合成酶植物和微生物兼具有这样的途径异柠檬酸裂解酶异柠檬酸教学课件75柠檬酸循环汇总教学课件75柠檬酸循环汇总糖异生油类植物种子发芽脂代谢糖乙醛酸循环草酰乙酸乙酰CoA意义不在于产能糖异生油类植物脂代谢糖乙醛酸循环草酰乙酸乙酰CoA意义不在于原始细菌生存乙酸菌以乙酸为主要食物的细菌乙酸NH3生存乙醛酸循环四碳、六碳化合物转化乙酸

+ATP+CoASH→

乙酰CoA+H2O+AMP+PPi乙酰CoA合成酶原始细菌生存乙酸菌乙酸NH3生存乙醛酸循环四碳、六碳化合物转柠檬酸循环柠檬酸循环胞液线粒体GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++eO2H2OCO2糖的有氧氧化（aerobicoxidation）反应过程：胞液线粒体GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++e糖有氧氧化的反应过程分三个阶段：糖酵解途径：葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环和氧化磷酸化糖有氧氧化的反应过程分三个阶段：柠檬酸循环（CitricAcidCycle)三羧酸循环（TricarboxylicAcidCycle）Krebs循环在好氧真核生物线粒体基质或好氧原核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP的过程。柠檬酸循环（CitricAcidCycle)原核细胞细胞质真核生物线粒体基质（线粒体）原核细胞细胞质真核生物线粒体基质一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA

PyruvateIsOxidizedtoAcetyl-CoAandCO2

丙酮酸脱氢酶系一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA

PyruvateIs多酶复合体位于线粒体内原核细胞在胞液中三种酶六种辅助因子E1-丙酮酸脱氢／羧酶（组分）E2-二氢硫辛酰转乙酰基酶E3-二氢硫辛酸脱氢酶TPP、硫辛酸、CoA-SH、FAD、NAD+、Mg2+丙酮酸脱氢酶系多酶复合体位于线粒体内三种酶六种辅助因子E1-丙酮酸脱氢／羧丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链形成的复合体丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶乙酰CoAAMP泛酸β-巯基乙胺乙酰CoA222O2CH223OOHCH3-2OH--OCOCHCHNHCOCHCCHPOPOCHNHCHSCCH3CHOOOOONNNNNHOPOO乙酰CoAAMP泛酸β-巯基乙胺乙酰CoA222O2CH22硫辛酸：硫辛酸：硫辛酰胺辅基硫辛酰赖氨酰臂砷化物共价结合-毒害作用硫辛酰胺辅基教学课件75柠檬酸循环汇总羟乙基TPP高能键羟乙基TPP高能键CH3CCOOHO+TPPE1分步反应①羟乙基TPPE1：丙酮酸脱氢酶CH3CCOOHO+TPPE1分步反应①羟乙基TPPE1：丙②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：转乙酰酶硫辛酸：②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：转乙E2E3E3E3：二氢硫辛酸脱氢酶E2E3E3E3：二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶复合体的调控：1、产物控制：NADH、乙酰-CoA2、丙酮酸脱氢酶组分的磷酸化（失活）和去磷酸化（激活）由E2上的激酶和磷酸酶起作用

丙酮酸脱氢酶复合体的调控：ATP/AMPNADH/NAD+

乙酰CoA/CoA(能荷比)(一)：乙酰CoA、NADH、ATP、PDH激酶(＋)：AMP、PDH磷酸酶、Ca2+、胰岛素ATP/AMPNADH/NAD+乙酰CoA/相当于酶复合体由于第一步为不可逆反应，直接决定整个循环反应的速度，而且是许多其它反应体系的分支点，因而该酶复合物受到严密的调节控制相当于酶复合体由于第一步为不可逆反应，直接决定整个循环反应的二、柠檬酸循环概貌

CitricAcidCycle

二、柠檬酸循环概貌

CitricAcidTCA概貌TCA概貌TCA概貌TCA概貌TCA概貌TCA概貌三、柠檬酸循环历程

ReactionsoftheCitricAcidCycle1、草酰乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸

FormationofCitrate

三、柠檬酸循环历程

Reactionsof柠檬酸合酶是变构酶

变构抑制剂：ATP、NADH、

琥珀酰CoA、酯酰CoA

AMP可解除抑制FH2C

氟乙酰辅酶A：底物，形成氟柠檬酸，不能往下反应，称致死性合成

柠檬酸合酶是变构酶

变构抑制剂：ATP、NADH、

CH3CO

丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂

CH3CO

丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂

2、经顺乌头酸生成异柠檬酸

FormationofIsocitrateviacis-Aconitate

乌头酸酶2、经顺乌头酸生成异柠檬酸乌头酸酶3、异柠檬酸氧化形成α酮戊二酸OxidationofIsocitratetoα-KetoglutarateandCO2

氧化脱羧△G0'=-20.9kJ/mol异柠檬酸脱氢酶NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体）NADP为辅酶（胞质也有）3、异柠檬酸氧化形成α酮戊二酸氧化脱羧△G0'=-20.94、α酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA

Oxidationofα-KetoglutaratetoSuccinyl-CoAα酮戊二酸脱氢酶复合体△G0'=-33.5kJ/mol高能硫酯化物4、α酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA

Oxidatio5、琥珀酰-CoA转化为琥珀酸

ConversionofSuccinyl-CoAtoSuccinate

琥珀酰-CoA合成酶（琥珀酰硫激酶）哺乳动物—GTP/ATP植物、微生物—ATP（唯一）直接产生高能磷酸键底物磷酸化5、琥珀酰-CoA转化为琥珀酸

Conversion教学课件75柠檬酸循环汇总GTP参与蛋白质合成G蛋白活化（信号传导）GTP+ADPGDP+ATP核苷二磷酸激酶GTP参与蛋白质合成核苷二磷酸激酶6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸

OxidationofSuccinatetoFumarate

FAD与酶共价连接丙二酸为竞争性抑制剂——抑制细胞呼吸（Krebs）6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸

Oxidationof琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜具有立体专一性琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜7、延胡索酸水合生成L-苹果酸

HydrationofFumaratetoProduceMalate7、延胡索酸水合生成L-苹果酸

Hydrati8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸

OxidationofMalatetoOxaloacetate

被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸

Oxidati教学课件75柠檬酸循环汇总四、柠檬酸循环的化学计量2丙酮酸2acetyl-CoA2NADH52异柠檬酸2α-酮戊二酸2NADH52α-酮戊二酸2琥珀酰-CoA2NADH522琥珀酰-CoA2琥珀酸2A/GTP22琥珀酸2延胡素酸2FADH232苹果酸2草酰乙酸2NADH5Total25ATP底物磷酸化四、柠檬酸循环的化学计量2丙酮酸丙酮酸只有4个氢，但彻底氧化所放出的氢？加水加氢丙酮酸只有4个氢，加水加氢糖酵解+三羧酸循环的效率糖酵解

1G→2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸

→

7ATP三羧酸循环

2丙酮酸→25ATP———————————————————————

32ATP储能效率=32×7.3/686=34.05%其余能量以热量形式：一部分维持体温，一部分散失。糖酵解+三羧酸循环的效率糖酵解总反应式总反应式CO2来自草酰乙酸而不是乙酰CoA但净结果是氧化了1分子乙酰CoACO2来自草酰乙酸而不是乙酰CoA五、柠檬酸循环的调控速率受细胞能量状态、生物合成需求调节五、柠檬酸循环的调控速率受细胞能量状态、生物合成需求调节限速酶：1.柠檬酸合酶

变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoAAMP可解除抑制2.异柠檬酸脱氢酶变构抑制剂：ATP、NADH

变构激活剂：ADP3.α—酮戊二酸脱氢酶系

抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA

激活剂：AMP、ADP、Ca2+

限速酶：乙酰CoA的主要来源和去路糖原G三脂酰甘油FA、甘油蛋白质氨基酸三羧酸循环胆固醇、FA酮体乙酰CoA乙酰CoA的主要来源和去路糖原G三脂酰甘油FA、甘油蛋白质氨六、柠檬酸循环的生物意义（1）是好氧生物体内最主要的产能途径！（2）是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！（3）提供合成其他化合物的碳骨架如：草酰乙酸→Asp、Asnα-酮戊二酸→

Glu→

其他氨基酸琥珀酰CoA→

血红素两用性六、柠檬酸循环的生物意义（1）是好