第二十三章柠檬酸循环

第二十三章柠檬酸循环第1页，课件共27页，创作于2023年2月糖酵解产生的丙酮酸，在有氧条件下，进入三羧酸循环进行完全氧化，生成H2O和CO2，并释放出大量能量。丙酮酸的有氧氧化包括两个阶段：准备阶段：丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸乙酰辅酶A，简写为乙酰CoA）

第二阶段：三羧酸循环（乙酰CoAH2O和CO2，产生一个GTP（即ATP）、3个NADH和1个FADH2）柠檬酸循环又称三羧酸循环（Tricarboxylicacidcycle,TCA），或Krebs循环，是物质代谢的枢纽。第2页，课件共27页，创作于2023年2月葡萄糖丙酮酸乙酰辅酶ACO2+H2O有氧分解乳酸酵解胞液线粒体内线粒体膜第3页，课件共27页，创作于2023年2月（1）、丙酮酸脱氢酶系的组成丙酮酸脱氢酶、硫辛酰转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶硫胺素、CoA、NAD+、硫辛酰氨、FAD、Mg2+一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段:形成乙酰-CoA

丙酮酸脱氢酶系NAD++HSCoANADH+H++CO2*第4页，课件共27页，创作于2023年2月2、催化丙酮酸转变为乙酰-CoA的反应步骤

第5页，课件共27页，创作于2023年2月焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸第6页，课件共27页，创作于2023年2月硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用

氧化型硫辛酰氨SSCCC(CH2)4COO-SHSCCC(CH2)4COO-乙酰二氢硫辛酰氨+2H-2H二氢硫辛酰氨HSHSCCC(CH2)4COO-第7页，课件共27页，创作于2023年2月3、丙酮酸脱氢酶复合体的结构的讨论

12个丙酮酸脱氢酶二聚体(PDH,E1,黄色)构成立方体，8个二氢硫辛酸转乙酰基酶三聚体(TA,E2,粉色)构成另一个立方体，6个二氢硫辛酸脱氢酶二聚体(DLD,E3,蓝色)与上述两个立方体相互嵌合，构成一个由60个亚基组成的复杂的复合体。第8页，课件共27页，创作于2023年2月丙酮酸脱氢酶复合体的调控

E1被磷酸化活力降低，脱磷酸活力增高，乙酰-CoA竞争性抑制E2,NADH竞争性抑制E3。

亚砷酸盐及有机砷化合物抑制作用的机制之一是使还原型硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物。同样的机制还可抑制α-酮戊二酸脱氢酶复合体。活力降低第9页，课件共27页，创作于2023年2月

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP二、柠檬酸循环概貌

草酰乙酸再生阶段柠檬酸的生成阶段氧化脱羧阶段柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸苹果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+第10页，课件共27页，创作于2023年2月三、柠檬酸循环的反应机制(一)草酰乙酸(oxaloacetate)与乙酰-CoA缩合(condense)形成柠檬酸

反应不可逆.柠檬酸合酶为二聚体，图中所示为亚基的结构。草酰乙酸为黄色，CoA为红色。ATP，NADH，琥珀酰-CoA，酯酰-CoA抑制该酶的活性。第11页，课件共27页，创作于2023年2月(二)柠檬酸异构化形成异柠檬酸

乌头酸酶为二聚体，图中所示为活性部位的结构。铁硫串为红色，半胱氨酸为黄色，异柠檬酸为白色。第12页，课件共27页，创作于2023年2月*总结TCA第一阶段：柠檬酸生成

H2O草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASHH2O柠檬酸合成酶顺乌头酸酶第13页，课件共27页，创作于2023年2月(三)异柠檬酸氧化形成α-酮戊二酸

异柠檬酸脱氢酶为四聚体（α2βγ）,图中所示的活性部位。异柠檬酸为绿色，NADP+为金色,Ca2+为红色。ADP，NAD是该酶的别构激活剂，ATP，NADH是该酶的别构抑制剂。第14页，课件共27页，创作于2023年2月(四)α-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA该酶的结构，催化及调控机制与丙酮酸脱氢酶相似。(五)琥珀酰-CoA转化成琥珀酸并产生一个高能磷酸键琥珀酰-CoA合成酶为αβ二聚体，反应的G大约为0，反应可逆。第15页，课件共27页，创作于2023年2月*总结TCA第二阶段：氧化脱羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH异柠檬酸脱氢酶CO2－酮戊二酸脱氢酶琥珀酸硫激酶第16页，课件共27页，创作于2023年2月(六)琥珀酸脱氢形成延胡索酸

琥珀酸脱氢酶为αβ二聚体，活性部位有铁硫串。琥珀酸脱氢的抑制剂第17页，课件共27页，创作于2023年2月(七)延胡索酸水合形成L-苹果酸

延胡索酸酶为四聚体，有两种可能的反应机制。反应的G大约为0，反应可逆。第18页，课件共27页，创作于2023年2月(八)L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸苹果酸脱氢酶为二聚体，反应的G大约为0，反应可逆。L-苹果酸脱氢酶的结构苹果酸为红色，NAD+为蓝色。第19页，课件共27页，创作于2023年2月*总结TCA第三阶段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶第20页，课件共27页，创作于2023年2月四、三羧酸循环的总结①循环反应在线粒体(mitochondrion)中进行，为不可逆反应。②每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成10分子ATP。③循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，也不被此循环反应所消耗。

第21页，课件共27页，创作于2023年2月④三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。⑤循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。⑥循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。⑦三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系。

第22页，课件共27页，创作于2023年2月（8）三羧循环的生物学意义是有机体获得生命活动所需能量的主要途径是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽形成多种重要的中间产物

是发酵产物重新氧化的途径第23页，课件共27页，创作于2023年2月（9）柠檬酸循环的化学总结算

柠檬酸循环有4个脱氢步骤,其中3对电子经NADH传递给氧,每对电子产生2.5个ATP,一对电子经FADH2传递给氧,产生1.5个ATP,柠檬酸循环本身产生1个ATP,每次循环产生7.5+1.5+1=10个ATP.过去的计算是9+2+1=12个ATP.

第24页，课件共27页，创作于2023年2月2.5×252.5×22.5×22.5×25552.5×2531.5×232第25页，课件共27页，创作于2023年2月调节有氧氧化第三阶段代谢流量的关键酶主要是异柠檬酸脱氢酶。AMP、ADP是其变构激活剂，