生物化學(xué)下-第23章-檸檬酸循環(huán)-課件

1、一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 二、檸檬酸循環(huán)概述 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總計(jì)算五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控六、檸檬酸循環(huán)的雙重作用 七、檸檬酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)歷史 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 第23章 檸檬酸循環(huán)無氧條件 有氧條件 無氧條件 酵母中發(fā)酵產(chǎn)生乙醇肌肉組織、紅細(xì)胞、微生物中發(fā)酵產(chǎn)生乳酸 丙酮酸的三個(gè)去向 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 檸檬酸循環(huán) (Citric Acid Cycle) 三羧酸循環(huán) (Tricarboxylic acid circle，TC

2、A循環(huán)) Krebs循環(huán)為什么三羧酸循環(huán)？Krebs循環(huán)？ 有氧條件下，將糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸氧化脫羧成乙酰CoA，再經(jīng)一系列氧化和脫羧，最終生成CO2和H2O并產(chǎn)生能量。無氧條件 有氧條件 無氧條件 酵母中發(fā)酵產(chǎn)生乙醇肌肉組織、檸檬酸循環(huán)發(fā)現(xiàn)的大事記 1911年-1920年T.Thunberg 等人證明肌肉組織可氧化檸檬酸、琥珀酸、延胡索酸和蘋果酸等。 1935年Albert Szent Gyorgyi證明 4C的二羧酸(琥珀酸、延胡索酸、蘋果酸和草酰乙酸等)能促進(jìn)肌氧耗量；并確立琥珀酸經(jīng)延胡索酸和蘋果酸轉(zhuǎn)變成草酰乙酸。Wagner-Janregy等人證明異檸檬酸是檸檬酸的氧化產(chǎn)物。1936年

3、Green等人在豬心肌中提得蘋果酸脫氫酶。1937年Carl Martius和Franz Knoop 二人證明檸檬酸經(jīng)順烏頭酸異構(gòu)化為異檸檬酸，并進(jìn)一步氧化成-酮戊二酸。1937年Hans Krebs證明檸檬酸來自乙酰CoA和草酰乙酸的縮合，提出完整的循環(huán)途徑。 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953 for his discovery of the citric acid cyclefor his discovery of co-enzyme A and its impo

4、rtance for intermediary metabolism克雷布斯Hans Adolf Krebs1900-1981 Fritz Albert Lipmann 1899-1986 檸檬酸循環(huán)發(fā)現(xiàn)的大事記 1911年-1920年T.Th檸檬酸循環(huán)(線粒體基質(zhì)) 糖的有氧氧化（aerobic oxidation） 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 有氧氧化 葡萄糖 丙酮酸 乙酰CoA 乳酸或乙醇 糖酵解 ( 胞液 ) 電子傳遞鏈氧化磷酸化(線粒體內(nèi)膜)CO2 H2O + ATP 有氧氧化 (aerobic oxidat

5、ion)分四階段，第一階段在胞液(同糖酵解)，后三個(gè)階段在線粒體中進(jìn)行。 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 能量 檸檬酸循環(huán)糖的有氧氧化（aerobic oxidation）丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體內(nèi) 丙酮酸 線粒體 外 膜線粒體 內(nèi) 膜H+ 丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)酶 丙酮酸 CoASH CO2 乙酰CoA 三羧酸循環(huán) 細(xì)胞 胞液 線粒體 基質(zhì) CO2 CO2 CoASH 糖酵解 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體內(nèi) 丙酮酸 線粒體 線粒體 H+ 丙酮酸丙酮酸被氧化為乙酰輔酶A和CO2 丙酮酸脫氫酶復(fù)合

6、體 (pyruvate dehydrogenase (PDH) complex) E1：丙酮酸脫氫酶 (TPP) E2：二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶 (硫辛酸) E3：二氫硫辛酸脫氫酶 (NAD, FAD) 輔酶A 泛酸 -巰基乙醇 乙酰CoA 3-磷酸腺苷二磷酸 活性巰基 硫酯 5個(gè)輔酶：硫胺素焦磷酸(TPP), FAD, CoA, NAD+, 硫辛酸 TPP 氧化脫羧反應(yīng) 氧化形式 還原形式 乙?；问?E2(二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶)的多肽鏈 硫辛酸 (lipoate) 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 丙酮酸被氧化為乙酰輔酶A和

7、CO2 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 丙酮酸被氧化為乙酰輔酶A和CO2 E2：二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶 (硫辛酸) 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 (PDH) E1：丙酮酸脫氫酶 (TPP) E3：二氫硫辛酸脫氫酶 (NAD, FAD) 核心結(jié)構(gòu)E2(綠色)：60個(gè)分子構(gòu)成20個(gè)三聚體形成五角十二面體，硫辛酸(藍(lán)色)與E1活性位點(diǎn)連接，E3(紅色)綁定在核心E2活性位點(diǎn)上。一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 丙酮酸脫氫酶復(fù)合物位于線粒體膜上。 HSCoANAD+丙酮酸被氧化為乙酰輔酶A和CO2 E2： 丙酮酸脫氫第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citri

8、c Acid Cycle) 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 1. 丙酮酸脫羧反應(yīng) 發(fā)生在TPP輔基的催化反應(yīng) 硫胺素焦磷酸(TPP) 噻唑環(huán) 丙酮酸TPP加成化合物 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc功能是轉(zhuǎn)送乙酰基或其他?；驓?結(jié)合與蛋白質(zhì)上的硫辛酸像“擺動(dòng)壁”一樣把電子和酰基從復(fù)合體中的一個(gè)酶轉(zhuǎn)送到另一個(gè)酶。 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸

9、循環(huán)的準(zhǔn)備階段 1. 丙酮酸脫羧反應(yīng) 羥乙基氧化形成乙酰基 功能是轉(zhuǎn)送乙?；蚱渌；驓?結(jié)合與蛋白質(zhì)上的硫辛2. 乙酰CoA系列具有很高的?；D(zhuǎn)移勢能 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 水解時(shí)釋放自由能：硫酯鍵：31.38 KJ/mol高能磷酸鍵：30.54 KJ/mol2. 乙酰CoA系列具有很高的酰基轉(zhuǎn)移勢能 第23章第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 丙酮酸與丙酮酸脫氫酶（E1）中的TPP結(jié)合，脫羧生成羥乙基衍生物。 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體同時(shí)也催化該

10、反應(yīng)，將2個(gè)電子和乙酰基從TPP轉(zhuǎn)移到核心酶 二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（E2）中的氧化型硫辛酰賴氨酰基團(tuán)上生成還原型硫辛酰的乙酰硫酯。 二氫硫辛酸脫氫酶E3將E2中的2個(gè)氫原子轉(zhuǎn)移給E3的輔基FAD，使E2的硫辛酰賴氨?；鶊F(tuán)成為氧化型。 轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，CoA的巰基代替E2的巰基生成乙酰CoA和還原型硫辛酰基。 E3中的FADH2將H+轉(zhuǎn)移給NAD+生成NADH+H+。 砷化物的毒害作用： 3-磷酸甘油醛 E2的硫辛酰胺 -酮戊二酸脫氫酶 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段 丙

11、酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)控 分解 合成 氧化產(chǎn)能 膽固醇等 由丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的活性來調(diào)控 ！ 分解 氧化產(chǎn)能 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 二、檸檬酸循環(huán)概述 檸檬酸循環(huán)中的酶分布在線粒體基質(zhì)。C2 C6 C6 C5 C4 C4 C4 C4 C4 共 8 步反應(yīng)2個(gè)特征： 碳原子的流向； 富含能量分子的生成。 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc乙酰CoA 檸檬酸 異檸檬酸 -酮戊二酸 琥珀酰CoA 琥珀酸 延胡索酸 蘋果酸 草酰乙酸 三羧酸循環(huán) 三羧循環(huán)酸：1個(gè)GTP3個(gè)

12、NADH1個(gè)FADH22個(gè)CO2 檸檬酸合酶 -酮戊二酸脫氫酶 異檸檬酸脫氫酶 限速酶 底物水平磷酸化 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 乙酰CoA 檸檬酸 異檸檬酸 -酮戊二酸 琥珀酰CoA底物水平磷酸化 乙酰CoA 檸檬酸 異檸檬酸 -酮戊二酸 琥珀酰CoA 琥珀酸 延胡索酸 蘋果酸 草酰乙酸 第一次氧化脫羧 第二次氧化脫羧 氧化 氧化 水合 檸檬酸合酶 順烏頭酸酶 -酮戊二酸脫氫酶 琥珀酸硫激酶 琥珀酸脫氫酶 延胡索酸酶 蘋果酸脫氫酶 異檸檬酸脫氫酶 限速酶 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 二、檸檬酸循環(huán)概述 底物水平

13、磷酸化 乙酰CoA 檸檬酸 異檸檬酸 -酮戊二 縮合反應(yīng) a 脫水反應(yīng) b 加水反應(yīng) 氧化脫羧反應(yīng) 氧化脫羧反應(yīng) 底物水平磷酸化 脫氫反應(yīng) 水化反應(yīng) 脫氫反應(yīng) 乙酰CoA 檸檬酸 異檸檬酸 -酮戊二酸 琥珀酰CoA 琥珀酸 延胡索酸 蘋果酸 草酰乙酸 順烏頭酸 延胡索酸酶 蘋果酸脫氫酶 檸檬酸合酶 順烏頭酸酶 異檸檬酸脫氫酶 限速酶 順烏頭酸酶 -酮戊二酸脫氫酶 琥珀酸CoA合成酶 琥珀酸脫氫酶 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 二、檸檬酸循環(huán)概述 縮合反應(yīng) a 脫水反應(yīng) b 加水反應(yīng) 氧化合酶（synthase）：催化不需要任何核苷三磷酸（如ATP、 GTP

14、等）作為能量來源的縮合反應(yīng)。合成酶（synthetase）：催化的縮合反應(yīng)必須使用ATP或其他核苷三磷酸作為合成反應(yīng)的能量來源。連接酶（Ligase）：催化使用ATP或其他能量來源，將2個(gè)原子連接在一起的縮合反應(yīng)。裂解酶（lyase）：催化斷裂過程的酶，這一過程中發(fā)生電子沖排。激酶（kinase）：將核苷三磷酸上的磷酰基轉(zhuǎn)移到一個(gè)受體分子的酶。磷酸化酶（phosphorylase）：磷酸化 磷酸酶（phosphatase）：去磷酸化第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 合酶（synthase）：催化不需要任何核苷三磷酸（如ATP第23章

15、檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 1. 檸檬酸的形成 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc1. 檸檬酸的形成 乙酰CoA 與草酰乙酸合成檸檬酸，由檸檬酸合酶催化，消耗乙酰CoA的高能硫酯鍵。第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 1. 檸檬酸的形成 乙酰CoA 與草酰乙酸合成第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 2. 檸檬酸異構(gòu)為異檸檬酸 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc2. 檸檬酸異

16、構(gòu)為異檸檬酸 加水、脫水，-H和-OH之間互換。第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 2. 檸檬酸異構(gòu)為異檸檬酸 加水、脫水，-H和-OH之間互第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 3. 異檸檬酸氧化為-酮戊二酸 + CO2 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc3. 異檸檬酸氧化為-酮戊二酸 + CO2 氧化脫羧第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 3. 異檸檬酸氧化為-酮戊二酸 + CO2 氧化脫羧第2

17、3章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 4. -酮戊二酸氧化成琥珀酰CoA + CO2 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc4. -酮戊二酸氧化成琥珀酰CoA + CO2 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體由E1、E2、E3組成，有TPP、硫辛酸、CoA-SH、FAD和NAD+五種輔助因子。-酮戊二酸氧化產(chǎn)生的能量貯存在硫酯鍵中。第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 4. -酮戊二酸氧化成琥珀酰CoA + CO2 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle

18、) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 5. 琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化為琥珀酰 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc5. 琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化為琥珀酰 琥珀酰CoA合成酶催化，水解高能硫酯鍵釋放的能量驅(qū)動(dòng)GDP合成GTP（ATP）轉(zhuǎn)化為琥珀酰。底物水平磷酸化第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 5. 琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化為琥珀酰 琥珀酰Co第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 6. 琥珀酸氧化為延胡索酸 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc6. 琥珀酸氧化為延胡

19、索酸 琥珀酸脫氫酶催化，F(xiàn)AD作為輔基。 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 6. 琥珀酸氧化為延胡索酸 琥珀酸脫氫酶催化，F(xiàn)AD作7. 延胡索酸水化形成蘋果酸 延胡索酸酶催化，水合作用。 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 7. 延胡索酸水化形成蘋果酸 延胡索酸酶催化，水合作用8. 蘋果酸氧化為草酰乙酸 蘋果酸脫氫酶催化，產(chǎn)生NADH + H+。 反應(yīng)向左，但由于草酰乙酸與乙酰CoA不斷合成檸檬酸，使反應(yīng)向右進(jìn)行（不利的反應(yīng)由一個(gè)有力的反應(yīng)推動(dòng)而進(jìn)行下去）。第23章 檸檬酸循環(huán)

20、(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 8. 蘋果酸氧化為草酰乙酸 蘋果酸脫氫酶催化，產(chǎn)生NADH 縮合反應(yīng) a 脫水反應(yīng) b 加水反應(yīng) 氧化脫羧反應(yīng) 氧化脫羧反應(yīng) 底物水平磷酸化 脫氫反應(yīng) 水化反應(yīng) 脫氫反應(yīng) 乙酰CoA 檸檬酸 異檸檬酸 -酮戊二酸 琥珀酰CoA 琥珀酸 延胡索酸 蘋果酸 草酰乙酸 順烏頭酸 延胡索酸酶 蘋果酸脫氫酶 檸檬酸合酶 順烏頭酸酶 異檸檬酸脫氫酶 限速酶 順烏頭酸酶 -酮戊二酸脫氫酶 琥珀酸CoA合成酶 琥珀酸脫氫酶 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 縮合反應(yīng) a 脫水反

21、應(yīng) b 加水反應(yīng) 氧化檸檬酸的異構(gòu)問題 14C標(biāo)記乙酰CoA進(jìn)行研究結(jié)果，第一周循環(huán)中并無14C出現(xiàn)CO2，即CO2的碳原子來自草酰乙酸而不是來自乙酰CoA，第二周循環(huán)時(shí)，才有14 CO2 出現(xiàn)。第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 HS-CoA S-CoA 乙酰CoA 草酰乙酸 檸檬酸 CO2 CO2 琥珀酸 異檸檬酸 -酮戊二酸 琥珀酰CoA 檸檬酸的異構(gòu)問題 14C標(biāo)記乙酰Co第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 中間產(chǎn)物的消耗與補(bǔ)充 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 作為中間代謝的中心將分解過程中產(chǎn)生的4碳、

22、5碳作為燃料分子進(jìn)入此循環(huán)。為什么一個(gè)簡單的二碳單位(乙?；?氧化為CO2如此復(fù)雜？ 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cyc厭氧細(xì)菌中不完整的三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的生物合成前體 厭氧微生物缺乏-酮戊二酸脫氫酶，不能進(jìn)行完整的三羧酸循環(huán)。-酮戊二酸和琥珀酰CoA在生物合成途徑中可以作為前體。不是能量來源。生物合成產(chǎn)物： 氨基酸核苷酸血紅素等谷氨酸 -酮戊二酸 天冬氨酸 草酰乙酸 NADH 產(chǎn)生 消耗 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 厭氧細(xì)菌中不完整的三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的生物合成前體 厭氧微生物缺TCA中間產(chǎn)物是某些物質(zhì)的合

23、成原料（前體） 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 厭氧細(xì)菌中不完整的TCA TCA中間產(chǎn)物是某些物質(zhì)的合成原料（前體） 第23章 檸檬酸三羧酸循環(huán)的基本特點(diǎn) 1、量上來說，循環(huán)中一個(gè)2C化合物被氧化成CO2，但實(shí)際上這2C化合物不是來自加入的乙酰CoA，而來自草酰乙酸。2、中間代謝物，包括草酰乙酸在內(nèi)，在循環(huán)中起催化劑作用，本身并無量的變化。3、循環(huán)中草酰乙酸主要來自丙酮酸的直接羧化。4、氨基酸代謝時(shí)生成的-酮戊二酸、琥珀酸和延胡索酸等二羧酸類不能直接經(jīng)循環(huán)氧化，須經(jīng)草酰乙酸、磷酸稀醇型丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸，再以乙酰CoA進(jìn)入循環(huán)徹底氧

24、化。第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制 三羧酸循環(huán)的基本特點(diǎn) 1、量上來說，循環(huán)中一個(gè)2C化合物被乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + CoA-SH TCA的生理意義糖的有氧代謝是生物機(jī)體獲得能量的主要途徑；三羧酸循環(huán)是有機(jī)物質(zhì)完全氧化的共同途徑；三羧酸循環(huán)是分解代謝和合成代謝途徑的樞紐；三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的CO2，其中一部分排出體外，其余部分供機(jī)體生物合成需要。檸檬酸循環(huán)總反應(yīng)式 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid

25、Cycle) 四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總計(jì)算 乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi 三羧循環(huán)酸： 1個(gè)GTP 3個(gè)NADH 1個(gè)FADH2 2個(gè)CO2Pyruvate Glucose 2 Pyruvate 糖酵解： 2個(gè)ATP 2個(gè)NADH 氧化磷酸化： 1 NADH 2.5 ATP 1 FADH2 1.5 ATP 氧化脫羧： 1個(gè)NADH 1個(gè)CO2 葡萄糖完全氧化： 生成6 分子CO2三羧酸循環(huán)中氧化反應(yīng)所釋放的能量被有效地貯存起來 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總計(jì)算 三羧循環(huán)酸：Pyruvate Glucos

26、e 2 Pyr化學(xué)反應(yīng)ATP或還原輔酶ATP數(shù)1 葡萄糖 葡糖-6-磷酸-1 ATP-11 果糖-6-磷酸 果糖-1,6-二磷酸-1 ATP-12 甘油醛-3-磷酸 甘油酸-1,3-二磷酸2 NADH3或52 甘油酸-1,3-二磷酸 甘油酸-3-二磷酸2 ATP22 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸2 ATP22 丙酮酸 乙酰輔酶A2 NADH52 異檸檬酸 -酮戊二酸2 NADH52 -酮戊二酸 琥珀酰輔酶A2 NADH52 琥珀酰輔酶A 琥珀酸2 ATP22 琥珀酸 延胡索酸2 FADH232 蘋果酸 草酰乙酸2 NADH5總計(jì)30或32葡萄糖經(jīng)糖酵解、丙酮酸脫氫反應(yīng)、TCA、氧化磷酸化產(chǎn)生的AT

27、P數(shù)量第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總計(jì)算 化學(xué)反應(yīng)ATP或還原輔酶ATP數(shù)1 葡萄糖 葡糖-6-磷 1分子葡萄糖完全氧化分解代謝產(chǎn)生的能量 糖酵解葡萄糖 2 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 乙酰CoA CO2ATP(GTP) NADH FADH2 2 2 12 12 32 12 合計(jì) 4102三羧酸循環(huán)丙酮酸氧化脫羧4 ATP + (10 2.5) ATP + ( 2 1.5 ) ATP = 32 ATP 32 ATP 30.5 kJ/mol = 976 kJ/mol 能量被貯存無氧分解有氧分解理論上葡萄糖完全氧化釋放能量：976 /28

28、40 = 34%被貯存 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總計(jì)算 合計(jì)20 5 7 32 1分子葡萄糖完全氧化分解代謝產(chǎn)生的能量 1、三個(gè)關(guān)鍵酶：檸檬酸合成酶異檸檬酸脫氫酶（限速酶）-酮戊二酸脫氫酶 2、NADH/NAD+和ATP/ADP比率的調(diào)節(jié)作用 ADP與NAD+濃度 ：使三羧酸循環(huán) ATP與NADH濃度 ：使三羧酸循環(huán)第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控 1、三個(gè)關(guān)鍵酶：第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric 底物和產(chǎn)物對三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié) 三羧酸循環(huán)中最主要的調(diào)控物質(zhì)是底物乙酰

29、CoA和草酰乙酸。 乙酰CoA和草酰乙酸在線粒體中的濃度未達(dá)到使檸檬酸合酶飽和的水平時(shí)，隨底物濃度的增加而加快反應(yīng)速度。第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控 Ca2+ 對三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié) Ca2+激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶，激活丙酮酸脫氫酶復(fù)合物，產(chǎn)生乙酰CoA； Ca2+還激活與異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶脫氫酶磷酸酶。 因此， Ca2+不僅是刺激肌肉收縮的信號(hào)，也促進(jìn)ATP的生成。 底物和產(chǎn)物對三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié) 三羧酸循環(huán)中最主第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控 第23章 檸檬酸循環(huán)(

30、The Citric Acid Cyc檸檬酸合酶 -酮戊二酸脫氫酶 異檸檬酸脫氫酶 限速酶 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化的乙酰CoA的產(chǎn)生通過別構(gòu)和共價(jià)機(jī)制被調(diào)節(jié)；三羧酸循環(huán)在3個(gè)放能反應(yīng)步驟受調(diào)節(jié)。 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控 檸檬酸合酶 -酮戊二酸脫氫酶 異檸檬酸脫氫酶 限速酶 丙酮糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于能量的需求 關(guān)鍵酶 酵解途徑：己糖激酶 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶 有氧氧化的調(diào)節(jié)是為了適應(yīng)機(jī)體或器官對能量的需要，

31、有氧氧化過程中酶的活性都受細(xì)胞內(nèi)ATP/ADP或ATP/AMP比例的影響。 ATP/ADP或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，降低則促進(jìn)有氧氧化。 ATP/AMP效果更顯著。第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控 糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于能量的需求 關(guān)鍵酶 酵解途徑：己糖檸檬酸 -酮戊二酸 琥珀酰CoA 延胡索酸 蘋果酸 草酰乙酸 兩用性或雙重性琥珀酸 異檸檬酸 檸檬酸循環(huán)的兩棲途徑 Asp氨基酸、尿素、嘧啶、核苷酸碳水化合物 CO2丙酮酸乙酰CoA氨基酸核苷酸 Glu某些氨基酸Ile、Met、Val 奇數(shù)脂肪酸 卟啉 膽固醇脂肪酸氨基酸Tyr

32、、Phe、Asp 脂肪酸酮體六、檸檬酸循環(huán)的雙重作用 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 葡萄糖 檸檬酸 -酮戊二酸 琥珀酰CoA 延胡索酸 蘋果酸添補(bǔ)反應(yīng)補(bǔ)充三羧酸循環(huán)中間物 三羧酸循環(huán)在合成代謝中的作用 紅色顯示4個(gè)添補(bǔ)反應(yīng)，用以補(bǔ)充消耗的循環(huán)中間物。在正常環(huán)境條件下，循環(huán)中間物被移出到其他途徑的化學(xué)反應(yīng)與那些補(bǔ)充這些中間物的化學(xué)反應(yīng)處于一種動(dòng)態(tài)平衡，因此，三羧酸循環(huán)中間物的濃度幾乎保持恒定。卟啉血紅素 嘌呤 嘧啶 PEP脫羧酶 蘋果酸酶 PEP羧激酶 丙酮酸羧化酶 哺乳動(dòng)物肝腎中最重要的添補(bǔ)反應(yīng)：丙酮酸 + CO2 草酰乙酸丙酮酸羧化酶第23章 檸檬酸循環(huán)

33、(The Citric Acid Cycle) 六、檸檬酸循環(huán)的雙重作用 添補(bǔ)反應(yīng)補(bǔ)充三羧酸循環(huán)中間物 三羧酸循環(huán)在合成代謝三羧酸循環(huán)小結(jié) TCA循環(huán)是糖、脂肪和蛋白質(zhì)等物質(zhì)分解代謝的共同途徑。氧化產(chǎn)生的能量暫存在電子載體 NADH和FADH2。在氧化磷酸化過程中，電子傳遞給氧，能量轉(zhuǎn)移給ATP。2. TCA循環(huán)，真核生物發(fā)生在線粒體，原核生物發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)。3. 經(jīng)TCA氧化一個(gè)乙酰CoA，獲得的能量物質(zhì)有三分子NADH、一分子FADH2和一分子ATP/GTP。4. 除了乙酰CoA，所有能產(chǎn)生三羧酸循環(huán)的四碳或五碳中間化合物(如氨基酸代謝產(chǎn)物)都能在這個(gè)循環(huán)中被氧化。5. TCA循環(huán)具有兩重性

34、，既與分解代謝有關(guān)，也與合成代謝有關(guān)。循環(huán)中間物可以用作生物合成的原料。6. TCA循環(huán)中的中間產(chǎn)物被消耗，可以通過回補(bǔ)反應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充。第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三羧酸循環(huán)小結(jié) TCA循環(huán)是糖、脂肪和蛋白質(zhì)等物質(zhì)分解代1）有氧氧化 A、糖酵解（胞液） B、丙酮酸氧化脫羧（線粒體膜） C、檸檬酸循環(huán)（線粒體基質(zhì)） D、氧化磷酸化（線粒體內(nèi)膜）2）磷酸戊糖途徑（胞液）3）糖轉(zhuǎn)化為脂肪、蛋白質(zhì)4）輸出血糖5）合成糖原（肝糖原、肌糖原）肝臟中糖的去路 第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 三羧酸循環(huán)小結(jié) 1）有氧氧化肝臟中糖的去路

35、第23章 檸檬酸循環(huán)(The1. 在TCA循環(huán)中， 階段發(fā)生了底物水平磷酸化？ A、檸檬酸-酮戊二酸 B、琥珀酰CoA 琥珀酸 C、琥珀酸延胡索酸 D、延胡索酸蘋果酸2. 在三羧酸循環(huán)中，由-酮戊二酸脫氫酶系所催化的反應(yīng)需要 。A、NAD+ B、NADP+ C、CoASH D、ATP3. 丙酮酸脫氫酶系需要幾種酶和輔酶？4. 三羧酸循環(huán)中的關(guān)鍵酶都有哪些？第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 習(xí)題 1. 在TCA循環(huán)中， 階段發(fā)生了乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)釋放2分子CO2，是否是乙酰基的兩個(gè)碳原子氧化產(chǎn)物？檸檬酸循環(huán)中哪幾步反應(yīng)生成NADH？哪幾步反應(yīng)生成FADH

36、2？檸檬酸循環(huán)哪步反應(yīng)是循環(huán)中唯一一步底物水平磷酸化反應(yīng)？丙二酸是檸檬酸循環(huán)中哪個(gè)酶的競爭性抑制劑？（琥珀酸脫氫酶，丙二酸和琥珀酸結(jié)構(gòu)類似）盡管O2沒有直接參與檸檬酸循環(huán)，但沒有氧的存在，檸檬酸循環(huán)就不能進(jìn)行，為什么？（或：盡管O2沒有直接參與檸檬酸循環(huán)，為什么稱檸檬酸循環(huán)是有氧代謝？）第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 習(xí)題 乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)釋放2分子CO2，是否是乙酰基的兩個(gè)1. 糖酵解生成的丙酮酸在人體有氧條件下進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成_。 A. 乙醇 B. 乙酰CoA C. 脂酰CoA D. 乳酸2. 糖酵解過程中的限速酶是_。 A. 烯醇化酶 B. 磷酸果

37、糖激酶 C. 醛縮酶 D. 3-磷酸甘油醛脫氫酶3. 三羧酸循環(huán)的第一步反應(yīng)產(chǎn)物是 。 A. 檸檬酸 B. 草酰乙酸 C.乙酰輔酶A D.CO24. 丙酮酸脫氫酶系催化底物脫下的氫，最終是交給FAD生成FADH2。5. 底物水平磷酸化是指 。 A. ATP水解為ADP和Pi； B. 底物經(jīng)分子重排后形成高能磷酸鍵水解后使ADP磷酸化為ATP分子； C. 呼吸鏈上H+傳遞過程中釋放能量使ADP磷酸化為ATP分子； D. 使底物分子加上一個(gè)磷酸根.第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 習(xí)題 1. 糖酵解生成的丙酮酸在人體有氧條件下進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成_6. 1分子丙酮酸完全氧

38、化分解產(chǎn)生 3 CO2 和 ATP分子。7. 在細(xì)胞胞液中進(jìn)行的代謝是 . A 三羧酸循環(huán) B 脂肪酸氧化 C 電子傳遞 D 糖酵解8. 無氧條件下，糖酵解過程的終產(chǎn)物是 。 A 丙酮酸 B 葡萄糖 C 乳酸 D 乙酰CoA琥珀酸氧化呼吸鏈由復(fù)合物I、III和IV組成。 三羧酸循環(huán)中底物水平磷酸化直接生成的是GTP。 糖的有氧氧化的最終產(chǎn)物是 。 A CO2 + H2O + ATP B 乳酸 C 丙酮酸 D 檸檬酸第23章 檸檬酸循環(huán)(The Citric Acid Cycle) 習(xí)題 6. 1分子丙酮酸完全氧化分解產(chǎn)生 3 13. 糖酵解途徑中直接進(jìn)入產(chǎn)能階段的三碳物質(zhì) ，而 作為合 成前體

39、轉(zhuǎn)化后進(jìn)入糖酵解。14. 糖酵解途徑中的底物水平磷酸化反應(yīng)的物質(zhì)是 和 。15. 糖酵解途徑中丙酮酸的三個(gè)出路？16. 1分子葡萄糖經(jīng)無氧代謝生成 分子乳酸和 分子ATP。17. 葡萄糖的糖酵解反應(yīng)發(fā)生在 ，生成的 必須轉(zhuǎn)運(yùn)到 內(nèi)進(jìn)行檸檬酸循環(huán)徹底氧化為CO2和H2O。18. 檸檬酸循環(huán)中釋放的大部分能量是以 和 形式被有效地貯存著，有氧代謝細(xì)胞中產(chǎn)生的大多數(shù)ATP都是通過 過程產(chǎn)生的。19. 乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)釋放的2分子CO2是否是乙?；系?個(gè)碳氧化產(chǎn)物？3-磷酸甘油醛 磷酸二羥丙酮 1,3-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 2 2 NADH FADH2 細(xì)胞胞液 丙酮酸 線粒體基質(zhì) 氧化磷酸化第23章 檸檬酸循環(huán)(Th