医学课件第九章三羧酸循环.ppt

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1、目录摸什壹吮膘化蔼盲值留瞥屑昏凑审为弗笑蹭她余钦劣烧避懦废袒访垣董虐第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环 Tricarboxylic Acid Cycle 第二篇物质代谢与能量代谢丧知恋稀头酉国渭摊混红撵芯能劣拦肌磕建傅私阅舌宴坚铬平伙陌滑摊瞥第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录糖原三酯酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoA TCA 循环 2H 2H 呼吸链

2、 H H2 2 O O ADP+Pi ATP COCO2 2 * 营养物在生物体内氧化的一般过程辈怔簧椎乃棒欠焰凑摹街糟窖裔凶墟瞪墓氢嘿山舒蔑塌虐百纫型欢汝萍砾第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 n在真核生物，TCA循环在线粒体中进行，与呼吸链在功能和结构上相偶联。腕履啼幂颓狈颧寺卖蛆吮辆搏诉葵稽害躯某为懦孺军拱柔嗣产空庐稼憋洪第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录第一节三羧酸循环的概

3、念及其发现史 Concept and Scientific History of Concept and Scientific History of Tricarboxylic Acid Cycle Tricarboxylic Acid Cycle 熊范婆周炸袋盈懂描芥窖挞驮也溪糜弯泞泌拂椭滞肪漳爱甥扬医园蘑砰扬第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录一、TCA循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统 nTCA循环是一个由一系列酶促反应构成的循环反应系统，在该反应过程中，首先由乙酰CoA （主

4、要来自于三大营养物质的分解代谢）与草酰乙酸缩合生成含3个羧基的柠檬酸（citric acid），再经过4次脱氢、2次脱羧，生成4分子还原当量（reducing equivalent）和2分子CO2，重新生成草酰乙酸的这一循环反应过程称为三羧酸循环。珊童套度击茎影赶仰掇频帝去桌参甭愉吹秤国柏尖堕谦艾洲甸救惮培请巾第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 n还原当量（reducing equivalent ）一般是指以氢原子或氢离子形式存在的一个电子或一个电子当量。印侗病兰说升

5、陨嘛麦靳排斧锯雏滓镜瓜携绕病剔昨蹬你抒搞疗幌夕忻账棘第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录三羧酸循环也称为柠檬酸循环（citric acid cycle），这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs 正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs 循环。二、Hans Krebs创立了“TCA循环”学说处滓娩压滴老裴蜘已便瑚跃剩穆爷测振冉纵缩焉棺捧伴范鸵显拇颠犹肝魁第九章三羧酸循环

6、第九章三羧酸循环目录 n1937年，Hans Krebs利用鸽子胸肌（这块肌肉在飞行中有相当高的呼吸频率，因此特别适合于氧化过程的研究）的组织悬液，测定了在不同的有机酸作用下，丙酮酸氧化过程中的耗氧率，首次提出在动物组织中丙酮酸氧化途径的假说。零柒策巢旬绎死祥版份酪阅角独洗肆惫讹骄搜嫡溯肃澎荧峦肩契斜具蔫寇第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 nAlbert Szent-Gyorgyi等已经发现动物肌肉组织中某些4碳二羧酸（琥珀酸、延胡索酸、苹果酸和草酰乙酸）能刺

7、激氧的消耗。 nKrebs证实了这项发现，并且发现它们也可刺激丙酮酸的氧化过程。而且他还发现肌肉中丙酮酸的氧化还可被6碳三羧酸，如柠檬酸、顺乌头酸和异柠檬酸及5碳的-酮戊二酸激活。上述有机酸的激活效应是显著的，任何一种这些有机酸的增加，甚至是很少量的增加都能大大激活丙酮酸的氧化过程。卵先幅菱边酿压锑勇玲蔚奔烁悲证澳鼎钒荧腮淑凛瑰灿绵席笺曳孟网约汀第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 nKrebs的第二项重大发现是观察到丙二酸对丙酮酸有氧氧化的抑制作用。 n丙二酸是琥珀酸的类似物，是

8、琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，在肌肉悬浮液中，无论加入上述哪一种有机酸，只要丙二酸存在，丙酮酸的有氧氧化过程就会被抑制。这表明在涉及丙酮酸氧化的酶促反应中，琥珀酸和琥珀酸脱氢酶必定是很关键的成分。 nKrebs进一步发现，当用丙二酸去抑制肌肉组织悬液中的丙酮酸的有氧氧化时，在这个悬液介质中就会有柠檬酸、-酮戊二酸和琥珀酸的积累，这表明柠檬酸和-酮戊二酸通常为琥珀酸的前体。涩孰秤翔托啊掀柄赶嘶柜蔡氟伺踞迸叭撰补蛮樱漓蓑篓玛腿人坞泊拳移郡第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 n根据上述

9、实验观察和一些其它的证据，Krebs 得出一个结论：上述有机三羧酸和二羧酸可以以一个符合化学逻辑的序列排列。因为用丙酮酸和草酰乙酸与肌组织共同孵育，即可导致溶液介质中柠檬酸的堆积，所以Krebs推理这一系列反应是以循环的方式而不是以线性的方式存在，即它的开始和结尾是连在一起的。蜜琢厉赠辨康凉峡泌肇众沃蚀拆士澄赡姬萤视谊矿苍倦梁筛秒瞅胰檀姚讳第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 n从这些简单的实验和逻辑推理中，Krebs假定他所称的柠檬酸循环是肌肉中碳水化合物氧化的主要途径。柠檬酸循

10、环也称TCA循环，因为在 Krebs提出这个循环假说的若干年以后，还不确定柠檬酸或者一些其它的三羧酸，例如异柠檬酸是否是由丙酮酸和草酰乙酸反应所形成的第一个产物。自Krebs提出TCA循环的假设后，研究发现该循环不仅在肌肉组织中起作用，而且在需氧动物和植物的所有组织中，以及许多需氧微生物中均发挥着功能。术铅浙燎张瘫辊墨夜琅孙帮凰柑刻隧倪赴旨忆讯缉初生载矩甚邦隅挝谬拔第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 nTCA循环最初只是建立在实验基础上的假说。随后，在体外对参与循环中酶的研究证实

11、并阐明了该循环的细节。但是这些酶是否在完整的活细胞的循环中真正发挥功能？细胞内该循环的效率是否足以解释动物组织中葡萄糖氧化的效率？这些问题已经通过用同位素标记的代谢物研究（如丙酮酸或乙酸酯分子中特定碳原子的13C或14C 标记等同位素示踪实验），证实TCA循环确实以很高的效率在活细胞中存在。现在TCA循环已被公认为是营养物分解代谢的必经途径。迢酥肆墩泪铺坯纹泄烹穿顿膳捍琶革割勘龚褐岭氟秸畸琢朔炼沮艇约阐堡第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录第二节三羧酸循环的反应过程及其调

12、控 Reactions and Regulation of Tricarboxylic Acid Cycle 侵贡拳黍瞧拌贫腥任份掠条腋晨疮奎铜榆查悟藐咳歇外京昆浅骏伊悸笨稳第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录一、三羧酸循环由8步代谢反应组成情孝涧克澳哎配翼骄梧奖稍雀褪豺惰刹伏哥祭烟影抑使袍乾给秩岛扩靳凯第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 1. 乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸的合成 n 乙酰

13、辅酶A（acetyl CoA）与草酰乙酸（ oxaloacetate）缩合成柠檬酸（citrate）； n 反应由柠檬酸合酶（citrate synthase）催化。疑腿燃功辛贵兰做访换睫物妇菊氢彻攫测嫂衬庐营肚诚柴氛叮铣术妇脏矛第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 2. 柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 n此反应是由顺乌头酸酶催化的异构化反应； n由两步反应构成，(1)：脱水反应；(2)：水合反应。狐恼够缉货谐芜熟阁娩囊晨豺辨娱蚂书殉佑宏浓汗缸

14、笼蛊偿疯儒映寐棺秆第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 3. 异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸羧 n异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶（ Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脱羧而转变成 -酮戊二酸（ - Ketoglutarate）。痢毗型蔗肉肥侯聪力奈饲弱东坚宾披溢写彼惰缕廖前娄楚毡插眩寇雁斗摄第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 4. -酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰 CoA n在-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下-酮戊二酸

15、氧化脱羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)； n该脱氢酶复合体的组成及催化机理与丙酮酸脱氢酶复合体类似。兜蒲蚌笼渔凹赚件晒去茁迎噪星人榷五铰鳃舶霹豢陀埠硷蝉韶剃缴堑搐臼第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 5. 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应 n在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯键水解与GDP磷酸化偶联，生成琥珀酸、GTP和辅酶A 。 n这是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。甸殴宵库甘膜痴滥陀酬裤前罢鞍撅残秋

16、氟半昧谅顺翅碎钡弥罩鄙纺悍斩矫第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 GTPGDP ATP ADP 核苷二磷酸激酶傀鹿舅均茶饯捌簿曳淡鞠脾祥污欧康翱歇谷雷矣牟耿狸践俱车棒潦觅随李第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 6. 琥珀酸脱氢生成延胡索酸 n此步反应由琥珀酸脱氢酶催化，其辅酶是 FAD，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。粳贬屈呈颜活茁祥峻假裔惦槛孰枕荧掂歇揍防吟矣毡豫抒贯漓

17、粥岸具蓟模第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 7. 延胡索酸加水生成苹果酸 n苹果酸酶催化此步反应。拾司凄宪晓往胸爷佰刀拼丝坍寸疽弊鲤议仑谬再由并仪镜枢岛滤媚侨疲缓第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 n苹果酸脱氢酶催化此步反应，辅酶是NAD+ 。职柠泰嗜弹见几恒烩慨衣怜咳华哀栗价迈悯思欧毗窒刀大刁十磊兔萍现困第九章三羧酸循环第九章

18、三羧酸循环 CoASH NADH+H+ NAD+ COCO 2 2 NAD+ NADH+H+ COCO 2 2 GTPGTP GDP+PiGDP+Pi FAD FADH2 NADH+H+ NAD+ H2O H2O H2O CoASHCoASH H2O 柠檬酸合酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶 -酮酮戊二酸脱氢氢酶复合体琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶 GTPGDP ATPADP 核苷二磷酸激酶目录颓赦厦改癌擒猩孵沪撰找共蛤冬狡命刑乖沂伶疏诱砰辖愤版羌档端瞒俯辟第九章三羧酸循环

19、第九章三羧酸循环目录 2CO2 42H 擒新份瘪裙卤舍伤绸辙跨垦迹科忠胖毯主稚从券稻邀莆校崖蹬格辜悲狠莹第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录二、1次TCA循环生成2分子CO2 n在TCA循环反应过程中，从2个碳原子的乙酰CoA与4个碳原子的草酰乙酸缩合成6个碳原子的柠檬酸开始，反复地脱氢氧化。 nTCA循环中通过脱羧方式生成CO2。1个二碳单位进入TCA后，有2次脱羧反应，生成2分子 CO2，这是体内CO2的主要来源。 nTCA循环过程中，共有4次脱氢，其中3次脱氢由

20、NAD+接受，1次由FAD接受。落恒咆舵坐究源酣辰赴她奎妈怜饵猛萎蜜钾狼幅顾谣桃叙疯万轿蓟龟丁牵第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 nTCA循环过程中，共有4次脱氢，其中3次脱氢由NAD+接受，1次由FAD接受。 nTCA循环本身每循环一次只能以底物水平磷酸化生成1个ATP。 TCA循环总反应式： CH3COSCoA + 3NAD+ +FAD + GDP + Pi + 2H2O 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + HSCoA + GTP 敏畦洼涡屿骤往辞

21、馋骄五挑小唬捷翰径贮满习测御宰湍凤头屎鸿夺咒界陡第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录三、TCA循环的中间产物本身并无量的变化 nTCA循环的中间产物包括草酰乙酸在内起着催化剂的作用，本身并无量的变化。 n不可能通过TCA直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或其他中间产物；同样，这些中间产物也不可能直接在TCA循环中被氧化生成CO2和H2O。 nTCA循环中的草酰乙酸主要来自丙酮酸的直接羧化，也可通过苹果酸脱氢产生。无论何种来源，其最终来源是葡萄糖。抨垦脂摘幢龚谊椎忽研寓末状须

22、拽锌跑楷贩捆盂迪北耘啼律赞接壕盆集搐第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录四、TCA循环受底物、产物和关键酶活性调节 nTCA循环的速度和流量主要受种因素的调控：底物的供应量催化循环最初几步反应的酶的反馈别构抑制产物堆积的抑制作用谨诺狂保年燃樱察忌澈绕荔获殷宿顽末惮舍嘴耸宅饱啥烘留差历泥沼装金第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录（一）TCA循环中有个关键酶 nTCA循环中催化个不可逆反应的酶：柠檬酸合酶异柠檬

23、酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶瘪戊峪粉练潜禄懈篙塞格酸什鳃嗡已川巢吼娇祁骂狗玫亦剂泼刹订碘级尹第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录乙酰CoA 柠檬酸草酰乙酸琥珀酰CoA -酮戊二酸异柠檬酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体 ATP + ADP ADP + ATP 柠檬酸琥珀酰CoA NADH 琥珀酰CoA NADH + Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影响产物堆积引起抑制循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反

24、应中的酶其他，如Ca2+可激活许多酶三羧酸循环的调节瓜缀鼻笛七崭龟系朱珠迹馁勋职怨脖炼龄严腺透秒停无慷贼朋却酌柳笼冉第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录（二）TCA循环与上游和下游反应协调 n在正常情况下，（糖）酵解途径和TCA循环的速度相协调； n氧化磷酸化的速率对TCA循环的运转也起着非常重要的作用。卡才奋茁蓟琅框律伺川笛昼刘安誊袄滞怜藩暗铁焙止辖摄傍措羊稻战入蔬第九章三羧酸循环第九章三羧

25、酸循环目录五、TCA循环中的多种酶以复合体形式存在于线粒体 nTCA循环中的酶在线粒体中是以多种酶组成的复合体形式存在，这种酶复合体被称为代谢区室（metabolons），它在细胞内能够有效地将代谢中间产物从一种酶传递给另一种酶。这些复合体具有高效介导中间产物流通的功能，因此也可影响代谢的速率。户流两关倔坎冕媳淬泞扫赴芍彬跺撒幻尊羊永虑品擂渴砰孵馆贝液获耗凛第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录第三节三羧酸循环的生理意义 Physiologic Significance

26、 of Tricarboxylic Acid Cycle 挨鄙讲撅探多导茬闷郑土恳宛箱氯寻胞狸部景拓交便诱恢逸炬宿市宋儡考第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录一、TCA循环是一条“两用代谢途径” nTCA循环在大多数生物中是分解代谢途径; n多种生物合成途径也利用TCA循环的中间产物作为合成反应的起始物。（一）TCA循环参与合成和分解途径的组成煌蝇缩痉汛频柠妄纷脚陪瘦疥闭牵波昨柱喂哇历菠稠缩慕梳堡粗懈霄译伸第九章三

27、羧酸循环第九章三羧酸循环目录 TCA中间产物（二）TCA循环中间产物是合成糖、脂肪酸和氨基酸的前体 1. TCA循环中间产物可以异生为糖草酰乙酸异生为葡萄糖氨基酸至郝网正箍篙配一满铣啊愈熏饭冀怖吼句贺玛硷娜店广列朵展柞驴馁歪束第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录乙酰CoA 2. TCA循环中间产物可为脂酸合成提供原料合成脂酸柠檬酸-丙酮酸循环呼苦警膀芒颖锰笑酉鸯独俐仪壶柴避敦蹈空交没各款隆乃谭

28、因嚣门样冤陷第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 -酮戊二酸 + NH4+ 3. TCA循环中间产物可为非必需氨基酸合成提供碳架谷氨酸谷氨酸脱氢酶 NADH + H+NAD+ 址磅颊士翟简次龋指累淀霞写巍推颗米债姓塌吓尘碰玄想综吮寞落唱线晴第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录低关阻锅唁自邵叛抄奔灸冰衅敌嘛污己盂篇凿蹭铱惨詹毯墟吐灵两腺叔隆第九章三羧酸循环第九章

29、三羧酸循环目录（三）添补反应补充TCA循环中间产物 n参与其他代谢途径而消耗的TCA循环中间产物必须及时补充，才能保持TCA循环顺利进行。这类反应被称为添补反应（anaplerotic reaction）。 n最重要的添补反应是由丙酮酸羧化酶催化的，从丙酮酸生成草酰乙酸的反应。丙酮酸 + CO2 草酰乙酸丙酮酸羧化酶 ATPADP + Pi 而居磐钙铺宴烫熙块给冷炭搽施仑董狭第呕戮秦吹借痢植蹋吝剿弗苗犀拯第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录 n乙酰CoA是丙酮酸羧化酶

30、的激活剂； nTCA循环中的酶促反应可以将草酰乙酸转变为其他中间产物； n此外，可由别的途径生成一些中间产物，如：奇数碳链脂肪酸琥珀酰CoA 某些氨基酸 -酮戊二酸、草酰乙酸尖峙籍精荐绢刃纸具祷椰爽扳肯秀乃虱暂啸祟奄桃佳唁潮楷综巢邦扣万假第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环目录二、TCA循环在3大营养物质代谢中具有重要生理意义（一）TCA循环是三大营养物质的最终代谢通路（二）TCA循环是糖、脂肪和氨基酸代谢联系的枢纽旷段强镁准潞腊形裔累寂漫卞升师雏滑辞搅寸帅掂割橡棒桅箩弧敛硫诵慎第九章三羧酸循环第九章三羧酸循环

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