生物化学：11-柠檬酸循环

生物化学 第十一章 柠檬酸循环
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本章提纲
第一节 柠檬酸循环概述
第第第二节一二节节丙酮第第酸概 单一二进述 糖入节 节柠檬概 单酸述 糖循环的准备阶段 第第三节三节柠檬第酸寡三循糖环节的反寡应糖机制 第第四节四节柠檬第酸多四循糖环节的能多量糖计算 第第五节五节柠第檬酸五结循节合环糖中的结调合节糖部位
乙酰CoA都可以
产生3分子NADH、
1分子FADH2和1 分子的GTP
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第四节 柠檬酸循环的能量计算
p107
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第四节 柠檬酸循环的能量计算
TCA循环中NAD+和FAD的再生：
TCA循环虽然没有氧分子直接参加，但只能在有氧条 件下进行，因为NADH和FADH2需要通过电子传递链 和氧分子才能够被氧化。 通过位于线粒体内膜的电子传递链，NADH和FADH2 被氧化，伴随着氧化过程可以进行氧化磷酸化生成 ATP。
线粒体15草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸琥珀酰辅酶a琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶a第三节柠檬酸循环的反应机制概貌16第三节柠檬酸循环的反应机制1柠檬酸合酶催化乙酰coa与草酰乙酸缩合形成柠檬酸不可逆反应硫酯键断裂放出大量能量17第三节柠檬酸循环的反应机制18第三节柠檬酸循环的反应机制2乌头酸酶催化前手性分子柠檬酸转化成手性分子异柠19第三节柠檬酸循环的反应机制3异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化生成a酮戊二酸和co第一个氧化还原反应共4个产生还原力nadh第一个氧化脱羧反应共2个20第三节柠檬酸循环的反应机制4a酮戊二酸脱氢酶复合物催化a酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰coa不可逆反应第二个氧化还原反应共4个产生还原力nadh第二个氧化脱羧反应共2个21第三节柠檬酸循环的反应机制22第三节柠檬酸循环的反应机制5琥珀酰coa合成酶催化底物水平磷酸化柠檬酸循环中唯一的一步底物水平磷酸化反应23第三节柠檬酸循环的反应机制6琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢生成延胡索酸该酶具有严格立体专一性第三个氧化还原反应共4个24第三节柠檬酸循环的反应机制琥珀酸脱氢酶是tca循环中唯一一个嵌入线粒体内膜的酶其余酶位于线粒体的基质中25第三节柠檬酸循环的反应机制7延胡索酸酶催化延胡索酸水化生成l苹果酸该酶具有严格立体专一性可逆反应26第三节柠檬酸循环的反应机制8苹果酸脱氢酶催化苹果酸氧化重新形成草酰乙酸完成一轮柠檬酸循环第四个氧化还原反应共4个产生还原力nadh该酶具有严格立体专一性可逆反应27第三节柠檬酸循环的反应机制琥珀酰coa异柠檬酸28第四节柠檬酸循环的能量计算p107在柠檬酸循环的总反应中对于进入循环的每个乙酰coa都可以产生3分子nadh1分子fadh分子的gtpp9729第四节柠檬酸循环的能量计算p10730第四节柠檬酸循环的能量计算tca循环中nad和fad的再生
体催化的
p93
丙酮酸脱氢酶复合体包括：
丙酮酸脱氢酶（E1）、二氢硫辛酰胺乙酰转移 酶（E2）和二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）三种 酶
TPP（焦磷酸硫胺素）、CoASH、硫辛酸、 FAD、NAD+和Mg2+ 六种辅助因子
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第二节 丙的准备阶段
8、苹果酸脱氢酶催化苹果酸氧化重新形成草酰乙酸，完 成一轮柠檬酸循环
第四个氧化还原反应（共4个），产生还原力NADH 该酶具有严格立体专一性，可逆反应
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
异柠檬酸
a-酮戊二酸
琥珀酰CoA
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第四节 柠檬酸循环的能量计算(p107)
p97
在柠檬酸循环的
总反应中，对于
进入循环的每个
第六节 柠檬酸循环的双重作用
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第一节 柠檬酸循环概述
柠檬酸循环：因为关键化合物是柠檬酸
p92
三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle 简写TCA循环）： 因为柠檬酸有三个羧酸
Krebs循环：因为该循环是由H. A. Krebs首先提出的， 所以又叫做Krebs循环（1953年获诺贝尔奖）。
不可逆反应
第二个氧化还原反应（共4个），产生还原力NADH
第二个氧化脱羧反应（共2个）
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
5、琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化
柠檬酸循环中唯一的一步底物水平磷酸化反应
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
6、琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢生成延胡索酸
柠檬酸循环的部位：
柠檬酸循环中的酶分布在原核生物的细胞质和真核生物 的线粒体中。
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第一节 柠檬酸循环概述
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第一节 柠檬酸循环概述
柠檬酸循环的意义：
柠檬酸循环是有氧代谢的枢纽，糖、脂肪和氨基酸的有 氧分解代谢都汇集在柠檬酸循环的反应，同时柠檬酸循 环的中间代谢物又是许多生物合成途径的起点。 因此柠檬酸循环既是分解代谢途径，又是合成代谢途径， 可以说是分解、合成两用途径。
2、乌头酸酶催化前手性分子柠檬酸转化成手性分子异柠 檬酸
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
3、异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化生成a-酮戊二酸和 CO2
第一个氧化还原反应（共4个），产生还原力NADH 第一个氧化脱羧反应（共2个）
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
4、a-酮戊二酸脱氢酶复合物催化a-酮戊二酸氧化脱羧生 成琥珀酰CoA
5 代谢产
2 2
生ATP 的最重
2.5 要途径
2.5
2.5 1
×2
1.5
2.5
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第四节 柠檬酸循环的能量计算
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第四节 柠檬酸循环的能量计算
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第四节 柠檬酸循环的能量计算
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第四节 柠檬酸循环的能量计算
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第五节 柠檬酸循环中的调节部位
p109 调控是通过循环中的别构效应以及共价修饰实现的。 在柠檬酸循环中存在着3个不可逆反应，可能是潜在 的调节部位，它们分别是由柠檬酸合酶、异柠檬酸脱 氢酶和a-酮戊二酸脱氢酶催化的反应。
该酶具有严格立体专一性
第三个氧化还原反应（共4个）
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
琥珀酸脱氢酶是TCA循环中唯一一个嵌入线 粒体内膜的酶 其余酶位于线粒体的基质中
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
7、延胡索酸酶催化延胡索酸水化生成L-苹果酸
该酶具有严格立体专一性
可逆反应
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
共价调节：丙酮酸脱氢酶激酶催化复合物中的丙酮 酸脱氢酶（E1）磷酸化，导致该酶复合物失去活性， 而丙酮酸脱氢酶磷酸酶催化脱磷酸，激活丙酮酸复 合物。
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第二节 丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段
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第三节 柠檬酸循环的反应机制（p97）
第一阶段：糖酵解，细胞质中 第二阶段：准备阶段 第三阶段：柠檬酸循环。涉及八步酶促反应。放出大量 能量。反应部位：线粒体
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第一节 柠檬酸循环概述
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第二节 丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段
p93
有氧
乙酰辅酶A
三羧酸 循环
丙酮酸
CO2
无氧
乙醛 乳酸
CO2 乙醇
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第二节 丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段
第一阶段：糖酵解，细胞质中 第二阶段：……
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第二节 丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段
丙酮酸氧化脱羧转化为乙酰CoA和CO2，是由 一些酶和辅酶构成的一个丙酮酸脱氢酶复合
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第五节 柠檬酸循环中的调节部位
异柠檬酸脱氢酶受 到Ca2+和ADP的别 构激活，而受到 NADH 的抑制。
a-酮戊二酸脱氢酶复 合物： Ca2+与复合 物中的E1结合，降 低了酶对a-酮戊二酸 的Km值，导致琥珀 酰CoA形成速度的增 加。
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第六节 柠檬酸循环的双重作用
柠檬酸循环具有分解代谢和合成代谢双重性！ p110
不可逆反应
丙酮酸＋NAD＋＋CoA-SH乙酰CoA＋CO2 ＋NADH＋H＋
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第二节 丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段
丙酮酸脱氢酶复合体的调节
丙酮酸脱氢酶复合物存在别构和共价修饰两种调控 机制。
别构调节：乙酰CoA和NADH是丙酮酸脱氢酶复合 物的抑制剂，NAD＋和CoASH则是丙酮酸脱氢酶复 合物的激活剂。
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第六节 柠檬酸循环的双重作用
许多植物和某些微生物是通过磷酸烯醇式丙酮酸羧化 酶催化的反应向柠檬酸循环提供草酰乙酸的。
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柠檬酸、a-酮戊二 酸、琥珀酰CoA和草 酰乙酸都直通生物 合成途径。
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第六节 柠檬酸循环的双重作用
柠檬酸循环的中间代谢物被用于其它生物分子的合成， 就要通过回补途径来补充减少的代谢物。 其中一个重要的调节回补途径是丙酮酸羧化酶催化的 由丙酮酸羧化生成草酰乙酸的反应，这个反应是哺乳 动物中最主要的回补反应。
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第四节 柠檬酸循环的能量计算
每一分子的NADH被氧化为NAD＋时可以生成2.5分子 ATP 而一分子FADH2被氧化为FAD时可以产生1.5分子ATP
因此一分子乙酰CoA通过柠檬酸循环和氧化磷酸化可 以产生10分子ATP
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第四节 柠檬酸循环的能量计算 p10
线7 粒体
呼吸链
-1 是葡萄 -1 糖分解
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
概貌
乙酰辅酶A 草酰乙酸
苹果酸
柠檬酸 异柠檬酸
延胡索酸 TCA Cycle
a-酮戊二酸
琥珀酸
琥珀酰辅酶A
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
1、柠檬酸合酶催化乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸
不可逆反应 硫酯键断裂放出大量能量
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第三节 柠檬酸循环的反应机制
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第三节 柠檬酸循环的反应机制