CA循環(huán)GAIPPT課件

1、CA循環(huán)GAI 第四節(jié)第四節(jié) 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) u 概念：在有氧的情況下，葡萄糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸概念：在有氧的情況下，葡萄糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸 氧化脫羧形成乙酰氧化脫羧形成乙酰CoACoA。乙酰乙酰CoACoA經(jīng)一系列氧化、脫經(jīng)一系列氧化、脫 羧，最終生成羧，最終生成COCO2 2和和H H2 2O O并產(chǎn)生能量的過程，稱為檸檬并產(chǎn)生能量的過程，稱為檸檬 酸循環(huán)，亦稱為三羧酸循環(huán)酸循環(huán)，亦稱為三羧酸循環(huán)( (tricarboxylic acid tricarboxylic acid cycle), TCAcycle), TCA循環(huán)循環(huán)。由于它是由。由于它是由H.A.KrebsH.A.Kreb

2、s（德國）德國） 正式提出的，所以又稱正式提出的，所以又稱KrebsKrebs循環(huán)。循環(huán)。 l 三羧酸循環(huán)在線粒體基質(zhì)中進行。三羧酸循環(huán)在線粒體基質(zhì)中進行。 CA循環(huán)GAI 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 一一. . 由丙酮酸形成乙酰由丙酮酸形成乙酰CoACoA 二二. . 三羧酸循環(huán)的過程三羧酸循環(huán)的過程 三三. . 三羧酸循環(huán)的化學(xué)計量三羧酸循環(huán)的化學(xué)計量 四四. . 三羧酸循環(huán)的回補反應(yīng)三羧酸循環(huán)的回補反應(yīng) 五五. . 三羧酸循環(huán)的調(diào)控三羧酸循環(huán)的調(diào)控 六六. . 三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義 CA循環(huán)GAI CA循環(huán)GAI 二二 TCA循環(huán)的過程循環(huán)的過程 CA循環(huán)GAI C=O

3、 COO- CH2 COO- C-CH3 S-COA O CH2 C-SCOA HO-C-COO- COO- CH2 O CH2 COO- HO-C -COO- COO- CH2 檸檬酸檸檬酸 合酶合酶 + + HS-COA+H+ H2O COA 1 、乙酰、乙酰COA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸與草酰乙酸縮合形成檸檬酸 v 單向不可逆單向不可逆 v 可調(diào)控的限速步驟可調(diào)控的限速步驟 v 氟乙酰氟乙酰CoA導(dǎo)致致死合成導(dǎo)致致死合成 常作為殺蟲藥常作為殺蟲藥 三羧酸 CA循環(huán)GAI CH2 COO- HO-C -COO- COO- CH2 CH COO- C -COO- COO- CH2 HO- C

4、H COO- CH-COO- COO- CH2 2、 檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸（順烏檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸（順烏 頭酸酶）頭酸酶） H2O H2O 順烏頭酸順烏頭酸 在pH7.0，25C的平衡態(tài)時，檸檬酸：順烏頭酸：異異檸檬酸=90：4：6 檸檬酸異檸檬酸 CA循環(huán)GAI HO- CH COOH CH-COOH COOH CH2 3 、 由異檸檬酸氧化脫羧生成由異檸檬酸氧化脫羧生成-酮戊二酸酮戊二酸 （異檸檬酸脫氫酶）（異檸檬酸脫氫酶） CO COOH CH-COOH COOH CH2 CO COOH CH2 COOH CH2 NAD+NADH+H+ H+ CO2 v TCA中第一次氧化作用、脫

5、羧過程中第一次氧化作用、脫羧過程 v 異檸檬酸脫氫酶為第二個調(diào)節(jié)酶異檸檬酸脫氫酶為第二個調(diào)節(jié)酶 v三羧酸到二羧酸的轉(zhuǎn)變?nèi)人岬蕉人岬霓D(zhuǎn)變 草酰琥珀酸草酰琥珀酸 -酮戊二酸酮戊二酸 Mg 2+ CA循環(huán)GAI 4 、 -酮戊二酸氧化脫羧成為酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰琥珀酰 COA（ -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體）酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體） CO COOH CH2 COOH CH2 +COASH+NAD+ CO SCOA CH2 COOH CH2 +NADH+H+ +CO2 v TCA中第二次氧化作用、脫羧過程中第二次氧化作用、脫羧過程 v -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似酮戊二酸脫氫酶復(fù)合

6、體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似 -酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶E1 琥珀酰轉(zhuǎn)移酶琥珀酰轉(zhuǎn)移酶E2 二氫硫辛酸脫氫酶二氫硫辛酸脫氫酶E3 TPP、硫辛酸、硫辛酸、COACOA、FADFAD、NADNAD+ +、Mg2+Mg2+ CA循環(huán)GAI 5 、琥珀酰、琥珀酰COA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生 GTP（琥珀酰琥珀酰COA 合成酶）合成酶） CO S COA CH2 COOH CH2 COOH CH2 COOH CH2 GDP+Pi GTP+HSCOA v TCA中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸化合物的步驟中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸化合物的步驟 v GTP+ADP GDP

7、+ATP CA循環(huán)GAI 6 、 琥珀酸脫氫生成延胡索酸琥珀酸脫氫生成延胡索酸 COOH CH2 COOH CH2 COOH CH COOH +FAD +FADH2 v TCATCA中第三次氧化的步驟中第三次氧化的步驟 v 丙二酸為該酶的競爭性抑制劑丙二酸為該酶的競爭性抑制劑 v 開始四碳酸之間的轉(zhuǎn)變開始四碳酸之間的轉(zhuǎn)變 琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶 HC COOH CH2 COOH 嵌入線粒體內(nèi)膜嵌入線粒體內(nèi)膜 CA循環(huán)GAI COOH CH COOH CH 7 、 延胡索酸被水化生成蘋果酸（延胡延胡索酸被水化生成蘋果酸（延胡 索酸酶）索酸酶） COOH HO-CH COOH H-C-H +H2

8、O 延胡索酸酶延胡索酸酶 CA循環(huán)GAI COOH HO-CH COOH H-C-H 8 、 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸（蘋果酸蘋果酸脫氫生成草酰乙酸（蘋果酸 脫氫酶）脫氫酶） +NAD+ COOH C=O COOH CH2 +NADH+H+ v TCATCA中第四次氧化的步驟，最后一步。中第四次氧化的步驟，最后一步。 CA循環(huán)GAI 草酰乙酸草酰乙酸 檸檬酸檸檬酸 異檸檬酸異檸檬酸 a-a-酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰琥珀酰 輔酶輔酶A A 琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 蘋果酸蘋果酸 乙酰輔酶乙酰輔酶A A 三羧酸循環(huán)的過程三羧酸循環(huán)的過程 v TCATCA經(jīng)四次氧化，二次脫羧，經(jīng)四次氧化，二次脫

9、羧， 通過一個循環(huán)，可以認為乙酰通過一個循環(huán)，可以認為乙酰COACOA 2 2COCO2 2 CA循環(huán)GAI 三、三羧酸循環(huán)的化學(xué)計量三、三羧酸循環(huán)的化學(xué)計量 乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+ 循環(huán)有以下特點：循環(huán)有以下特點： 1、乙酰乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸，使兩個與草酰乙酸縮合形成檸檬酸，使兩個C原子進入循環(huán)。在以后的原子進入循環(huán)。在以后的 兩步脫羧反應(yīng)中，有兩個兩步脫羧反應(yīng)中，有兩個C原子以原子以CO2的形式離開循環(huán)，相當(dāng)于乙酰的形式離開循環(huán)，相當(dāng)于乙酰CoA的的2個個 C原子形成原子形成CO2。

10、 2、在循環(huán)中有在循環(huán)中有4對對H原子通過原子通過4步氧化反應(yīng)脫下，其中步氧化反應(yīng)脫下，其中3對用以還原對用以還原NAD+生生 成成3個個NADH+H+,1對用以還原對用以還原FAD,生成生成1個個FADH2。 3、由琥珀酰由琥珀酰CoA形成琥珀酸時，偶聯(lián)有底物水平磷酸化生成形成琥珀酸時，偶聯(lián)有底物水平磷酸化生成1個個GTP, 1GTP 1ATP。 4、循環(huán)中消耗兩分子水。循環(huán)中消耗兩分子水。 5、3NADH 9 ATP ， 1FADH2 2ATP，再加上再加上1個個 GTP 6、單向進行單向進行 7、整個循環(huán)不需要氧，但離開氧無法進行。整個循環(huán)不需要氧，但離開氧無法進行。 l1 1分子乙酰分

11、子乙酰CoACoA通過通過TCATCA循環(huán)被氧化，可生成循環(huán)被氧化，可生成1 12 2分子分子ATPATP。 CA循環(huán)GAI l 若從丙酮酸開始，加上紐帶若從丙酮酸開始，加上紐帶 生成的生成的1個個 NADH，則共產(chǎn)生則共產(chǎn)生12+3=15個個ATP。 l 若從葡萄糖開始，共可產(chǎn)生若從葡萄糖開始，共可產(chǎn)生152+8=38個個 ATP u 可見由糖酵解和可見由糖酵解和TCATCA循環(huán)相連構(gòu)成的糖的循環(huán)相連構(gòu)成的糖的 有氧氧化途徑，是機體利用糖氧化獲得能量有氧氧化途徑，是機體利用糖氧化獲得能量 的最有效的方式，也是機體產(chǎn)生能量的主要的最有效的方式，也是機體產(chǎn)生能量的主要 方式。方式。 CA循環(huán)GA

12、I 六、三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義六、三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義 v 與糖酵解構(gòu)成糖的有氧代謝途徑，為機體提供大量的與糖酵解構(gòu)成糖的有氧代謝途徑，為機體提供大量的 能量，一分子葡萄糖經(jīng)能量，一分子葡萄糖經(jīng)EMPEMP、TCATCA循環(huán)和呼吸鏈氧化共可產(chǎn)循環(huán)和呼吸鏈氧化共可產(chǎn) 生生3838個個ATPATP。 v TCA TCA循環(huán)是糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝聯(lián)絡(luò)的樞紐。循環(huán)是糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝聯(lián)絡(luò)的樞紐。 TCATCA循環(huán)循環(huán) 中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物 脂肪酸、氨基酸脂肪酸、氨基酸 合成代謝合成代謝 分解代謝產(chǎn)物分解代謝產(chǎn)物 COCO2 2+H+H2 2O+O+能量能量 TCATCA循環(huán)既是物質(zhì)分解代謝的組成部分，亦是物質(zhì)合成的重要步循環(huán)既是物質(zhì)分解代謝的組成部分，亦是物質(zhì)合成的重要步 驟，為其他生物合成提供原料。驟，為其他生物合成提供原料。 CA循環(huán)GAI 草酰乙酸草酰乙酸 檸檬酸檸檬酸 異檸檬酸異檸檬酸 a-a-酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰琥珀酰 輔酶輔酶A A 琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 蘋