7糖的分解代谢-3
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7.3 柠檬酸循环 （三羧酸循环）
细胞呼吸
一、丙酮酸氧化为乙酰CoA
丙酮酸氧化
硫辛酸
丙酮酸
丙酮酸脱氢酶复合物 （PDC）（E1+E2+E3）
乙酰CoA
丙酮酸 + CoA + NAD+ 乙酰CoA + CO2 + NADH + H+
丙酮酸脱氢酶复合物
丙酮酸脱氢酶（E1） 三种酶 二氢硫辛酰转乙酰基酶（E2）
TPP
192,000 2 96,000
二氢硫辛酰转琥珀酰
硫辛酸, CoASH 1,700,000 24 基酶（E2）
70,000
二氢硫辛酰脱氢酶 （E3）
FAD, NAD+
112,000 2 56,000
Number of Subunits per Complex
24
24
12
5. 琥珀酸的生成
琥珀酰CoA
GTP/ATP）
乙酰CoA
Products of one turn of the citric acid cycle
柠檬酸
草酰乙酸
异柠檬酸
苹果酸 延胡索酸
琥珀酸
α -酮戊二酸 琥珀酰-CoA
四、柠檬酸循环的生物学意义 1、提供能量
糖酵解
2乙酰CoA
葡萄糖的有氧代谢 The aerobic metabolism of glucose
琥珀酸硫激酶 (琥珀酰CoA合成酶)
琥珀酸
哺乳动物：GTP 植物和细菌：ATP
核苷二 磷酸激酶
底物水平磷酸化
CoA被磷酸基取代
磷酸基转移到酶活 性部位His残基上
磷酸基转移到 GDP，生成
GTP
释放琥珀酸
琥珀酰CoA合成酶反应机 制
Coenzyme A 磷酸
活性部位包括：
α (蓝色)亚基 β (褐色)亚基
异柠檬酸 脱氢酶
其他氨基酸
五、TCA中间物的回补
①
磷酸烯醇 式丙酮酸
PEP羧化酶 丙酮酸 羧化酶
②③
苹果 酸酶
丙酮酸 ④ 天冬氨酸和谷氨酸的转氨作用
⑤ PEP羧激酶
草酰乙酸
苹果酸
PEP羧激 酶更适合 催化PEP 的生成
丙酮酸脱氢酶系
六、柠檬酸循环的调控关系
柠檬酸合成酶 异柠檬酸 脱氢酶
,NADH
,AMP
α-酮戊二酸 脱氢酶系
Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts
Asymmetrically
3. 异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸
异柠檬酸
异柠檬酸脱氢酶 Mg2+、Mn2＋
α -酮戊二酸
脱去的CO2来自最初的草酰乙酸
哺乳动物中也存在依赖NADP+的异柠檬酸脱氢 酶
异柠檬酸脱氢酶的活性中心 The active site of isocitrate dehydrogenase
NADP+
Ca2+
异柠檬酸
4. α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA
α-酮戊二酸
α -酮戊二酸脱氢酶系
高能硫酯键 琥珀酰辅酶A
脱去的CO2来自最初的草酰乙酸
酶
-酮戊二酸脱氢酶 （E1）
大肠杆菌-酮戊二酸脱氢酶复合物的组成
辅酶
Enzyme Mr
Number of
Subunits
Subunit Mr
七、乙醛酸途径
乙醛酸 The glyoxylate cycle
乙醛酸循环体
线粒体
电子显微镜下发芽的黄瓜种子
Relationship between the glyoxylate and citric acid cycles
TCA、糖酵解 中间产物
AMP，ADP 异柠檬酸 裂解酶
Coordinated regulation of glyoxylate and citric acid cycles
铁硫蛋白：与Fe-S聚簇结合着的蛋白质称为铁硫蛋白， 或非血红素铁蛋白。
柠檬酸：分子结构对称，反应不对称 Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts Asymmetrically
α-酮戊二酸
途径2实际并不出现
易受影响的键
柠檬酸：分子结构对称， 反应不对称
大肠杆菌琥珀酰CoA合成酶
Succinyl-CoA synthetase of E. coli
6. 延胡索酸的生成
琥珀酸脱氢酶
琥珀酸
延胡索酸
琥珀酸脱氢酶是TCA中唯一的线粒体内膜结合蛋 白，也是琥珀酸-CoQ氧化还原酶的一部分，没有 区别琥珀酸相同两端的能力。
7. 苹果酸的生成
延胡索酸酶 （延胡索酸水合酶）
2、TCA是绝大多数生物体主要的分解代谢途径
3、双向（合成和分解）功能 三羧酸循环是糖、脂和蛋白质等物质代谢和转化的枢纽
TCA在合成代谢中的作用
其他氨基酸 嘌呤，嘧啶
丙酮酸 乙酰CoA
天冬氨酸
草酰乙酸
柠檬酸
脂肪酸、 固醇
α -酮戊二酸
嘌呤
琥珀酰-CoA
卟啉，亚铁 血红素，三 氯硝基甲烷
谷氨酸
2、乙酰CoA碳原子去向
TCA中乙酰CoA中C原子的命运
羰基碳在循环的第 二轮的第3、4步分 别脱去
甲基碳在第1轮随 机保留在琥珀酸的中 间两个C上，第2轮 随机保留在琥珀酸的 4个C上，此后每轮 循环消去50％
TCA中乙酰CoA中C原子的命运
3、柠檬酸循环中生成的产物（NADH、FADH2、CO2、
E1 丙酮酸脱氢酶 E2 二氢硫辛酰转乙酰基酶 E3 二氢硫辛酰脱氢酶
丙酮酸脱氢酶系
丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应
乙酰-二氢 硫辛酰胺
E2
乙酰 CoA
丙酮酸
E1
二氢硫 辛酰胺
硫辛
酰胺
E3
羟乙基-
TPP
丙酮酸脱氢酶
二氢硫辛酰 转乙酰基酶
二氢硫辛 酰脱氢酶
丙酮酸氧化脱羧反应过程的调控p320
别构调节 共价调节
半胱氨酸 cysteines
顺乌头酸酶的活性中心 The active site of aconitase.
异柠檬酸 isocitrate
顺乌头酸酶 （含[4Fe－ 4S]的铁硫蛋
铁硫中心的作用是底物结合和催化作用
顺乌头酸酶是一种含[4Fe-4S]的铁硫蛋白，Fe-S聚 簇与柠檬酸结合，并参与底物的脱水和再水合。
酸催化
硫酯
烯醇化物
共轭碱
柠檬酸合成酶作用机制
酸催化 草酰 乙酸
烯醇化物 羰基碳
柠檬酸合成酶作用机制
柠檬酰-CoA
柠檬酸合成酶作用机制 硫酯
2. 柠檬酸异构化生成异柠檬酸
pro-S arm
R
pro-R arm
S
柠檬酸 90
顺乌头酸酶
顺乌头酸 4
异柠檬酸 6
铁硫簇 iron-sulfur
cluster
苹果酸 延胡索酸
异柠檬酸
琥珀酸
琥珀酰-
α -酮戊二酸
C4+C2C6 C6 C6 C6 C5 C4 C4 C4 C4
1. 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸
乙酰CoA
柠檬酸合成酶
草酰乙酸
限速酶
柠檬酸
柠檬酸
柠檬酸合成酶单体
乙酰 CoA
open form of the enzyme alone
乙酰乳酸合成酶
缬氨酸、亮氨酸 的生物合成
Coenzyme A (CoA)
2-巯基乙胺
泛酸
酶E2的底物，从硫辛酰胺上接受乙酰基
硫辛酸
还原性
乙酰型
二氢硫辛酰胺-E2 乙酰-二氢硫辛酰胺-E2
硫辛酰胺是硫辛酸 与酶蛋白的一个Lys 残基的ε-氨基共价连 接
细菌丙酮酸脱氢酶系的结构
二氢硫辛酰转乙酰基酶 丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酰脱氢酶
丙酮酸脱 氢酶激酶
ATP抑制E1(丙酮酸脱氢酶)
乙酰CoA抑制E2(二氢硫辛酰转 乙酰基酶)
NADH抑制E3(二氢硫辛酰脱氢 酶)
丙酮酸 脱氢酶 磷酸酶
二、柠檬酸循环
（TCA循环、三羧酸循 环、Krebs循环）
乙酰CoA
草酰乙酸
柠檬酸
柠檬酸循环 是乙酰基二碳 单位进一步氧 化降解产生 CO2和还原型 辅酶的代谢途 径。
延胡索酸
苹果酸
8. 草酰乙酸的再生
苹果酸
苹果酸脱氢酶
草酰乙酸
热力学上不利于草酰乙酸的生成
乙酰CoA
草酰乙酸
柠檬酸合成酶
柠檬酸
苹果酸
苹果酸脱氢酶
顺乌头酸酶
顺乌头酸
延胡索酸酶
顺乌头酸酶
异柠檬酸
延胡索酸 琥珀酸脱氢酶
琥珀酸
异柠檬酸脱氢酶 α-酮戊二酸
琥珀酸硫激酶
α-酮戊二酸脱氢酶系 琥珀酰-CoA
三、柠檬酸循环的总结 1、总反应
二氢硫辛酰脱氢酶（E3）
五种辅酶
TPP(焦磷酸硫胺素) 硫辛酸 辅酶A（CoA） NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸) FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）
噻唑环 与E1结合，使丙酮酸脱羧，产生羟乙基-TPP
羟乙基
丙酮酸脱羧酶
乙醇发酵
丙酮酸脱氢酶
乙酰CoA的合成
α-酮戊二酸脱氢酶
TCA
转酮ห้องสมุดไป่ตู้酶
光合作用C的固定
closed form with bound oxaloacetate (yellow) and a stable analog of acetyl-
CoA(carboxymethyl-CoA; red)
柠檬酸合成酶结构（二聚体） Structure of citrate synthase
柠檬酸合成酶作用机制
细胞呼吸
一、丙酮酸氧化为乙酰CoA
丙酮酸氧化
硫辛酸
丙酮酸
丙酮酸脱氢酶复合物 （PDC）（E1+E2+E3）
乙酰CoA
丙酮酸 + CoA + NAD+ 乙酰CoA + CO2 + NADH + H+
丙酮酸脱氢酶复合物
丙酮酸脱氢酶（E1） 三种酶 二氢硫辛酰转乙酰基酶（E2）
TPP
192,000 2 96,000
二氢硫辛酰转琥珀酰
硫辛酸, CoASH 1,700,000 24 基酶（E2）
70,000
二氢硫辛酰脱氢酶 （E3）
FAD, NAD+
112,000 2 56,000
Number of Subunits per Complex
24
24
12
5. 琥珀酸的生成
琥珀酰CoA
GTP/ATP）
乙酰CoA
Products of one turn of the citric acid cycle
柠檬酸
草酰乙酸
异柠檬酸
苹果酸 延胡索酸
琥珀酸
α -酮戊二酸 琥珀酰-CoA
四、柠檬酸循环的生物学意义 1、提供能量
糖酵解
2乙酰CoA
葡萄糖的有氧代谢 The aerobic metabolism of glucose
琥珀酸硫激酶 (琥珀酰CoA合成酶)
琥珀酸
哺乳动物：GTP 植物和细菌：ATP
核苷二 磷酸激酶
底物水平磷酸化
CoA被磷酸基取代
磷酸基转移到酶活 性部位His残基上
磷酸基转移到 GDP，生成
GTP
释放琥珀酸
琥珀酰CoA合成酶反应机 制
Coenzyme A 磷酸
活性部位包括：
α (蓝色)亚基 β (褐色)亚基
异柠檬酸 脱氢酶
其他氨基酸
五、TCA中间物的回补
①
磷酸烯醇 式丙酮酸
PEP羧化酶 丙酮酸 羧化酶
②③
苹果 酸酶
丙酮酸 ④ 天冬氨酸和谷氨酸的转氨作用
⑤ PEP羧激酶
草酰乙酸
苹果酸
PEP羧激 酶更适合 催化PEP 的生成
丙酮酸脱氢酶系
六、柠檬酸循环的调控关系
柠檬酸合成酶 异柠檬酸 脱氢酶
,NADH
,AMP
α-酮戊二酸 脱氢酶系
Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts
Asymmetrically
3. 异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸
异柠檬酸
异柠檬酸脱氢酶 Mg2+、Mn2＋
α -酮戊二酸
脱去的CO2来自最初的草酰乙酸
哺乳动物中也存在依赖NADP+的异柠檬酸脱氢 酶
异柠檬酸脱氢酶的活性中心 The active site of isocitrate dehydrogenase
NADP+
Ca2+
异柠檬酸
4. α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA
α-酮戊二酸
α -酮戊二酸脱氢酶系
高能硫酯键 琥珀酰辅酶A
脱去的CO2来自最初的草酰乙酸
酶
-酮戊二酸脱氢酶 （E1）
大肠杆菌-酮戊二酸脱氢酶复合物的组成
辅酶
Enzyme Mr
Number of
Subunits
Subunit Mr
七、乙醛酸途径
乙醛酸 The glyoxylate cycle
乙醛酸循环体
线粒体
电子显微镜下发芽的黄瓜种子
Relationship between the glyoxylate and citric acid cycles
TCA、糖酵解 中间产物
AMP，ADP 异柠檬酸 裂解酶
Coordinated regulation of glyoxylate and citric acid cycles
铁硫蛋白：与Fe-S聚簇结合着的蛋白质称为铁硫蛋白， 或非血红素铁蛋白。
柠檬酸：分子结构对称，反应不对称 Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts Asymmetrically
α-酮戊二酸
途径2实际并不出现
易受影响的键
柠檬酸：分子结构对称， 反应不对称
大肠杆菌琥珀酰CoA合成酶
Succinyl-CoA synthetase of E. coli
6. 延胡索酸的生成
琥珀酸脱氢酶
琥珀酸
延胡索酸
琥珀酸脱氢酶是TCA中唯一的线粒体内膜结合蛋 白，也是琥珀酸-CoQ氧化还原酶的一部分，没有 区别琥珀酸相同两端的能力。
7. 苹果酸的生成
延胡索酸酶 （延胡索酸水合酶）
2、TCA是绝大多数生物体主要的分解代谢途径
3、双向（合成和分解）功能 三羧酸循环是糖、脂和蛋白质等物质代谢和转化的枢纽
TCA在合成代谢中的作用
其他氨基酸 嘌呤，嘧啶
丙酮酸 乙酰CoA
天冬氨酸
草酰乙酸
柠檬酸
脂肪酸、 固醇
α -酮戊二酸
嘌呤
琥珀酰-CoA
卟啉，亚铁 血红素，三 氯硝基甲烷
谷氨酸
2、乙酰CoA碳原子去向
TCA中乙酰CoA中C原子的命运
羰基碳在循环的第 二轮的第3、4步分 别脱去
甲基碳在第1轮随 机保留在琥珀酸的中 间两个C上，第2轮 随机保留在琥珀酸的 4个C上，此后每轮 循环消去50％
TCA中乙酰CoA中C原子的命运
3、柠檬酸循环中生成的产物（NADH、FADH2、CO2、
E1 丙酮酸脱氢酶 E2 二氢硫辛酰转乙酰基酶 E3 二氢硫辛酰脱氢酶
丙酮酸脱氢酶系
丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应
乙酰-二氢 硫辛酰胺
E2
乙酰 CoA
丙酮酸
E1
二氢硫 辛酰胺
硫辛
酰胺
E3
羟乙基-
TPP
丙酮酸脱氢酶
二氢硫辛酰 转乙酰基酶
二氢硫辛 酰脱氢酶
丙酮酸氧化脱羧反应过程的调控p320
别构调节 共价调节
半胱氨酸 cysteines
顺乌头酸酶的活性中心 The active site of aconitase.
异柠檬酸 isocitrate
顺乌头酸酶 （含[4Fe－ 4S]的铁硫蛋
铁硫中心的作用是底物结合和催化作用
顺乌头酸酶是一种含[4Fe-4S]的铁硫蛋白，Fe-S聚 簇与柠檬酸结合，并参与底物的脱水和再水合。
酸催化
硫酯
烯醇化物
共轭碱
柠檬酸合成酶作用机制
酸催化 草酰 乙酸
烯醇化物 羰基碳
柠檬酸合成酶作用机制
柠檬酰-CoA
柠檬酸合成酶作用机制 硫酯
2. 柠檬酸异构化生成异柠檬酸
pro-S arm
R
pro-R arm
S
柠檬酸 90
顺乌头酸酶
顺乌头酸 4
异柠檬酸 6
铁硫簇 iron-sulfur
cluster
苹果酸 延胡索酸
异柠檬酸
琥珀酸
琥珀酰-
α -酮戊二酸
C4+C2C6 C6 C6 C6 C5 C4 C4 C4 C4
1. 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸
乙酰CoA
柠檬酸合成酶
草酰乙酸
限速酶
柠檬酸
柠檬酸
柠檬酸合成酶单体
乙酰 CoA
open form of the enzyme alone
乙酰乳酸合成酶
缬氨酸、亮氨酸 的生物合成
Coenzyme A (CoA)
2-巯基乙胺
泛酸
酶E2的底物，从硫辛酰胺上接受乙酰基
硫辛酸
还原性
乙酰型
二氢硫辛酰胺-E2 乙酰-二氢硫辛酰胺-E2
硫辛酰胺是硫辛酸 与酶蛋白的一个Lys 残基的ε-氨基共价连 接
细菌丙酮酸脱氢酶系的结构
二氢硫辛酰转乙酰基酶 丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酰脱氢酶
丙酮酸脱 氢酶激酶
ATP抑制E1(丙酮酸脱氢酶)
乙酰CoA抑制E2(二氢硫辛酰转 乙酰基酶)
NADH抑制E3(二氢硫辛酰脱氢 酶)
丙酮酸 脱氢酶 磷酸酶
二、柠檬酸循环
（TCA循环、三羧酸循 环、Krebs循环）
乙酰CoA
草酰乙酸
柠檬酸
柠檬酸循环 是乙酰基二碳 单位进一步氧 化降解产生 CO2和还原型 辅酶的代谢途 径。
延胡索酸
苹果酸
8. 草酰乙酸的再生
苹果酸
苹果酸脱氢酶
草酰乙酸
热力学上不利于草酰乙酸的生成
乙酰CoA
草酰乙酸
柠檬酸合成酶
柠檬酸
苹果酸
苹果酸脱氢酶
顺乌头酸酶
顺乌头酸
延胡索酸酶
顺乌头酸酶
异柠檬酸
延胡索酸 琥珀酸脱氢酶
琥珀酸
异柠檬酸脱氢酶 α-酮戊二酸
琥珀酸硫激酶
α-酮戊二酸脱氢酶系 琥珀酰-CoA
三、柠檬酸循环的总结 1、总反应
二氢硫辛酰脱氢酶（E3）
五种辅酶
TPP(焦磷酸硫胺素) 硫辛酸 辅酶A（CoA） NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸) FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）
噻唑环 与E1结合，使丙酮酸脱羧，产生羟乙基-TPP
羟乙基
丙酮酸脱羧酶
乙醇发酵
丙酮酸脱氢酶
乙酰CoA的合成
α-酮戊二酸脱氢酶
TCA
转酮ห้องสมุดไป่ตู้酶
光合作用C的固定
closed form with bound oxaloacetate (yellow) and a stable analog of acetyl-
CoA(carboxymethyl-CoA; red)
柠檬酸合成酶结构（二聚体） Structure of citrate synthase
柠檬酸合成酶作用机制