第23章三羧酸循環(huán)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第第23章三羧酸章三羧酸(su sun)循環(huán)循環(huán)第一頁，共20頁。丙酮酸乙酰輔酶(f mi)A三羧酸(su sun)循環(huán)第1頁/共19頁第二頁，共20頁。使糖最終氧化成CO2和H2O的過程包括三羧酸(su sun)循環(huán)。在有氧的情況下，酵解產(chǎn)生的丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA。乙酰CoA在三羧酸(su sun)循環(huán)中經(jīng)一系列氧化、脫羧，最終生成CO2 。三羧酸(su sun)循環(huán)是呼吸作用的中心氧化途徑，使糖，脂肪和蛋白質(zhì)在需氧生物和組織中徹底分解。三羧酸(su sun)循環(huán)的討論集中在可氧化物質(zhì)的去路，生物氧化的討論集中在電子傳遞鏈和ATP合成。如果從呼吸的最終產(chǎn)物（CO2和H2O）的

2、角度考慮，三羧酸(su sun)循環(huán)強調(diào)CO2的產(chǎn)生，生物氧化強調(diào)H2O的產(chǎn)生。呼吸是指有機分子在體內(nèi)氧化分解并釋放能量的過程。呼吸的最終產(chǎn)物是CO2和H2O。第2頁/共19頁第三頁，共20頁。第一階段第二階段第三階段 丙酮酸 脂肪酸 氨基酸還原的電子(dinz)載體NADH/FADH2呼 吸 鏈e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -呼吸(hx)的三階段三羧酸(su sun)循環(huán)第3頁/共19頁第四頁，共20頁。第一階段：乙?；漠a(chǎn)生，這是個活化的二碳片段，可與輔酶A形成(xngchng)乙酰輔酶A ；第二階段：乙酰輔酶A在三羧酸循環(huán)中的氧化；第三

3、階段：在三羧酸循環(huán)中產(chǎn)生的還原電子載體在氧化磷酸化中再氧化，并伴隨ATP的產(chǎn)生。第4頁/共19頁第五頁，共20頁。輔酶(f mi)A是根據(jù)它活化?；?acyl group)的作用命名的。輔酶(f mi)A是從ATP,維生素泛酸(pantothenic acid),和巰基乙胺產(chǎn)生。輔酶(f mi)A的巰基是功能部分。其余部分提供酶結(jié)合位點。在酰化輔酶(f mi)A中，如乙酰輔酶(f mi)A，酰基與巰基相連形成硫酯。 輔酶輔酶(f mi)A(f mi)A和碳的活化和碳的活化第5頁/共19頁第六頁，共20頁。自由(zyu)能，G硫酯和一般酯的共振(gngzhn)和G的關(guān)系硫酯鍵和一般酯鍵比較，是富

4、能的。這主要與共振穩(wěn)定性有關(guān)。電子(dinz)的重疊使C-O鍵有部分雙鍵特征。 由于S原子比氧原子大，C和S之間的電子(dinz)不能重疊，C = S這種形式基本上不存在。硫酯比一般酯不穩(wěn)定，水解的G0增高。?；o 酶A的C-S鍵比一般酯鍵中的C-O鍵要弱。酰基很容易轉(zhuǎn)移到其他中間代謝物。第6頁/共19頁第七頁，共20頁。 三羧酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)三羧酸循環(huán)的基本要點是乙酰輔酶A上的兩個活化碳與一個4碳底物連接，連接產(chǎn)物被其他反應(yīng)氧化釋放兩個CO2，并再產(chǎn)生起始的4碳底物。這個途徑是環(huán)狀的。因為末端產(chǎn)物與起始產(chǎn)物之一相同，可以通過(tnggu)與另一分子乙酰輔酶A的反應(yīng)開始另一輪新的循環(huán)。三羧酸循環(huán)也

5、稱為檸檬酸循環(huán)。因為循環(huán)途徑是由Krebs1937年正式提出的，所以又稱Krebs循環(huán)。Krebs和Lipmann共同獲得了諾貝爾獎金。Lipmann發(fā)現(xiàn)了乙酰CoA。第7頁/共19頁第八頁，共20頁。1早期工作： 從1920到1935年，Thunberg，Krebs和Szent發(fā)現(xiàn)，在肌肉糜中加入檸檬酸和四碳二羧酸如琥珀酸，延胡索酸，蘋果酸，草酰乙酸可刺激氧的消耗。1937年Martins和Knoop闡明了從檸檬酸經(jīng)順烏頭酸，異檸檬酸，酮戊二酸到琥珀酸的氧化(ynghu)途徑。第8頁/共19頁第九頁，共20頁。2Krebs在研究鴿胸肌的耗氧中觀察(gunch)到六碳三羧酸（檸檬酸，順烏頭酸，

6、異檸檬酸）和酮戊二酸，以及四碳二羧酸（琥珀酸，延胡索酸，蘋果酸，草酰乙酸）強烈刺激肌肉中丙酮酸氧化的活性，其他天然存在的有機酸都沒有上述幾種酸活性強。第9頁/共19頁第十頁，共20頁。3Krebs發(fā)現(xiàn)丙二酸是琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制劑，即使在肌肉糜懸浮液中加入(jir)活性有機酸，也還有抑制效應(yīng)，說明此酶催化的反應(yīng)在丙酮酸氧化途徑中起重要作用。在丙二酸抑制的肌肉糜懸浮液中有檸檬酸，-酮戊二酸和琥珀酸的積累，證明沒有丙二酸時，檸檬酸和-酮戊二酸轉(zhuǎn)化成琥珀酸。第10頁/共19頁第十一頁，共20頁。4被丙二酸抑制的肌肉懸浮液中加入琥珀酸脫氫酶催化的反應(yīng)(fnyng)產(chǎn)物如延胡索酸，蘋果酸或草酰乙酸也

7、可引起琥珀酸的進一步積累，說明另有一條途徑氧化成琥珀酸，因此Krebs提出環(huán)狀氧化途徑的概念。第11頁/共19頁第十二頁，共20頁。5將草酰乙酸加入被丙二酸抑制的肌肉懸浮液中可以消除(xioch)對丙酮酸氧化的抑制，懸浮液中有檸檬酸積累。Krebs的解釋是丙酮酸氧化需消耗草酰乙酸，合成檸檬酸，若加入丙二酸，由于不能再生成草酰乙酸，所以丙酮酸氧化被抑制。第12頁/共19頁第十三頁，共20頁。6由于環(huán)中每個有機酸的加入都可以使丙酮酸氧化量增加數(shù)倍，每個有機酸的最大反應(yīng)速度都與丙酮酸氧化的最大速度相同，所以環(huán)狀氧化是丙酮酸氧化的主要途徑。通過總結(jié)前人的實驗和上述一系列實驗，Krebs在1937年提出

8、了三羧酸循環(huán)。后來發(fā)現(xiàn)這一途徑在動、植物，微生物中普遍存在，不僅是糖分解代謝的主要途徑，也是脂肪，蛋白質(zhì)分解代謝的最終途徑，具有(jyu)重要的生理意義。第13頁/共19頁第十四頁，共20頁。圖3-3. 三羧酸循環(huán)(xnhun)的反應(yīng)乙酰輔酶(f mi)A草酰乙酸檸檬酸順 烏 頭 酸水合(shuh)脫 氫異檸檬酸氧化脫羧- 酮戊二酸氧化脫羧琥珀酰輔酶A底物水平磷酸化脫氫丁烯二酸丁二酸蘋果酸脫 氫縮合水合-2HCOCO2 2, 2H, 2HCOCO2 2, 2H, 2H琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸2H2H2H 2H -酮戊二酸順烏頭酸檸檬酸異檸檬酸脫水水合脫氫脫氫氧化脫羧氧化脫羧水合

9、底物水平磷酸化縮合GTPGDP+Pi乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)要略第14頁/共19頁第十五頁，共20頁。丙酮酸到乙酰輔酶(f mi)A的總反應(yīng)0總反應(yīng)是高度放能的，在細胞中是不可逆的。丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA的反應(yīng)是在真核細胞的線粒體基質(zhì)中進行的，這是一個(y )連接酵解和三羧酸循環(huán)的中心環(huán)節(jié)。這個反應(yīng)由丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體包括3個不同的酶和5種不同的輔酶，包括焦磷酸硫胺素（TPP），硫辛酸，F(xiàn)AD，NAD+和CoA。 第15頁/共19頁第十六頁，共20頁。焦磷酸硫氨(TPP)硫氨焦磷酸硫氨+H3C因為(yn wi)這是第一個鑒定的B維生素，又稱維生素B1。第16頁/共19

10、頁第十七頁，共20頁。TPP反應(yīng)機制(jzh)TPP噻唑環(huán)硫和氮之間的酸性碳是活性部位。1）這個碳形成碳負離子；2）它可以攻擊-酮酸的羰基;3）當(dāng)-酮酸是底物時，產(chǎn)生的加成化合物進一步非氧化脫羧；4）加氫后形成羥乙基-TPP（活化乙醛）,這個二碳片斷轉(zhuǎn)移到其他輔酶時被氧化成乙醛。+_+第17頁/共19頁第十八頁，共20頁。123456O硫辛酸(Lipoic acid)硫辛酸的羧基與酶2（二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶）賴氨酸的-氨基形成酰氨鍵，產(chǎn)生(chnshng)硫辛酰氨?；罨胰┎糠謴腡PP轉(zhuǎn)移到硫辛酰氨C6的S上包括羥乙基的氧化和二硫的還原，這在丙酮酸脫氫酶中產(chǎn)生(chnshng)一個乙?；?，這個乙?；俎D(zhuǎn)移到輔酶A。第18頁/共19頁第十九頁，共20頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會計學(xué)。第3頁/共19頁。第4頁/共19頁。輔酶A是從ATP,維生素泛酸(pantothenic acid),和