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1、柠檬酸循环,一、柠檬酸循环简介,1. 概念 柠檬酸循环:（citrate cycle，三羧酸循环tricarboxylic acid cycle，TCA循环，Krebs循环） 在有氧条件下，丙酮酸通过柠檬酸循环被氧化分解为CO2和水，同时释放能量。 由英国生化学家Hans Krebs发现,柠檬酸合酶,2. 柠檬酸循环的全貌,二、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段 形成乙酰-CoA,在线粒体内，不可逆反应,丙酮酸脱氢酶复合体,丙酮酸脱氢酶复合体的组成： 丙酮酸脱氢酶（E1） 二氢硫辛酸转乙酰酶（E2） 二氢硫辛酸脱氢酶 （E3） 酶的辅助因子: NAD+VPP FAD VB2 辅酶A（CoA）泛酸
2、硫胺素焦磷酸（TPP）VB1 硫辛酰胺硫辛酸 Mg2+,大肠杆菌的丙酮酸脱氢酶复合体组成,二氢硫辛酸转乙酰酶：24个亚基（3个8聚体）(Science,1992),4个亚基,反应过程,1.脱羧，生成羟乙基TPP，由E1催化。,2.羟乙基被氧化成乙酰基，转移给硫辛酰胺。由E2催化。,3.乙酰基转给CoA形成乙酰-CoA。由E2催化。,Mg2+,4.氧化硫辛酰胺，生成FADH2。由E3催化。,5.氧化FADH2，生成NADH。,反应过程,丙酮酸脱氢酶复合体的调节,a.变构调节：乙酰-CoA抑制E2, NADH抑制E3,磷酸化失活；胰岛素和Ca2+促进其失去磷酸化，使其活性增加。,b.共价修饰调节：
3、丙酮酸脱氢酶激酶,三、柠檬酸循环的各个反应步骤,线粒体基质 由8种酶催化完成。 由乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合开始，经过一连串反应使一分子乙酰基完全氧化,再生成草酰乙酸而完成一个循环。 每循环一次，经历两次脱羧，使乙酰辅酶A氧化生成CO2和水。,柠檬酸合酶, 柠檬酸的合成 反应不可逆,第一个调节酶。,柠檬酸合酶,二聚体,草酰乙酸,乙酰-CoA,构象改变,异柠檬酸的生成：两步均为可逆反应,反应不可逆，第二个调节酶。 第一个氧化脱羧, 异柠檬酸被氧化脱羧生成-酮戊二酸,-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰-CoA,反应不可逆 第二个氧化脱羧,-酮戊二酸脱氢酶复合体的组成： -酮戊二酸脱氢酶（E1） 转琥珀酰酶
4、（E2）核心 二氢硫辛酸脱氢酶 （E3） 酶的辅助因子: NAD+VPP FAD VB2 辅酶A（CoA）泛酸 硫胺素焦磷酸（TPP）VB1 硫辛酰胺硫辛酸 Mg2+, 琥珀酰-CoA琥珀酸,唯一直接产生高能磷酸键的反应（底物磷酸化） 哺乳动物：GTP；植物和细菌：ATP,琥珀酸氧化成延胡索酸,丙二酸是很强的竞争性抑制剂,第三个氧化还原反应,反丁烯二酸,反式加成，生成L型苹果酸。, 延胡索酸生成L-苹果酸, L-苹果酸生成草酰乙酸,第四个氧化还原反应,柠檬酸循环,柠檬酸合酶,NAD+,NADH+ H+,N,A,D,H,+,H,N,A,D,N,A,D,H,+,H,+,+,G,D,P,+,P,i,
5、GTP,F,A,D,H,2,F,A,D,+,N,A,D,+,CO2,H 2 O,CO2,乙酰-CoA,(1),(5),(6),(7),(8),(3),(4),(2),柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,-酮戊二酸,琥珀酰-CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,H O,2,(1) 柠檬酸合酶 (2) 乌头酸酶 (3) 异柠檬酸脱氢酶 (4) -酮戊二酸脱氢酶复合体 (5) 琥珀酰-CoA合成酶 (6) 琥珀酸脱氢酶 (7) 延胡索酸酶 (8) 苹果酸脱氢酶,三羧酸循环,H2O,HSCoA,HSCoA,HSCoA,一次底物水平磷酸化,H 2 O,H 2 O,二次脱羧反应,三个不可逆反应,四次脱氢反应
6、,三羧酸循环的总反应式,柠檬酸循环的特点,线粒体基质。 加入2C以2个CO2释放，参与反应的物质没减少。 消耗了两个水。 共有4步脱氢反应,生成3个NADH 和1个FADH2 进入呼吸链。 柠檬酸循环严格需氧。,从乙酰CoA开始,（7） GTP 1ATP,（4），（6），（10） 3NADH 32.5ATP,（8） 1FADH2 1.5ATP,10ATP,从丙酮酸开始 2.5+10=12.5ATP,从葡萄糖开始,7ATP(or 5ATP)+ 12.5ATP2 =32ATP(or 30ATP),四、化学总结算,P342,NADH 1.5或2.5 +3 或5,NADH 2.5 + 5,NADH 2
7、.5 +5,NADH 2.5 +5,NADH 2.5 +5,FADH2 1.5 +3,30或32,1.5或2.5,6C,3C,1 ATP,1 ATP,1 GTP(ATP),2 ,细胞液,线粒体,线粒体,1 ATP,1 ATP,葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量,柠檬酸合酶： 抑制： ATP和NADH ，琥珀酰-CoA，柠檬酸 激活： ADP 异柠檬酸脱氢酶： 抑制： ATP 激活： ADP，Ca2+ -酮戊二酸脱氢酶 抑制： NADH ，琥珀酰-CoA 激活： Ca2+,五、柠檬酸循环的调节,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶,六、柠檬酸循环的双重作用,主要：供能 为生物合成提供中间物。
8、 三大营养物质的最终代谢通路。 是CO2的重要来源之一。 两用代谢途径,代谢枢纽,两用代谢途径,回补反应： 酶催化的补充TCA循环中间代谢物的供给的反应。 丙酮酸+CO2+ATP+H2O 草酰乙酸+ADP+Pi+2H+ 丙酮酸羧化酶: 激活剂乙酰-CoA,七、乙醛酸循环,存在于植物和微生物中。,P344,草酰乙酸+乙酰-CoA柠檬酸 异柠檬酸 异柠檬酸裂解酶 琥珀酸+乙醛酸 +乙酰-CoA 苹果酸 草酰乙酸,2乙酰-CoA+NAD+2H2O 琥珀酸+2CoASH+NADH+2H+,名词解释,柠檬酸循环（citrate cycle， 三羧酸循环 tricarboxylic acid cycle，TCA循环， Krebs循环）,