第23柠檬酸循环

2020年5月17日星期日
（三）柠檬酸循环的化学途径 （98页）
1．草酰乙酸→α-酮戊二酸
2020年5月17日星期日
15
1)乙酰CoA + 草酰乙酸 → 柠檬酸
反应能量:乙酰CoA的高能硫酯键提供——反应不可逆
醇醛缩合，先缩合成柠檬酰CoA，水解， C4 → C6
2020年5月17日星期日
16
Citrate synthase. Citrate is shown in green and CoA pink
• (1)(6)-产能脱碳
CH2COOH
•
C(OH)COOH 柠檬酸
CH2COOH
(3) CH2COOH 异柠檬酸
CHCOOH
2NADH + 2 CO2 •(5)-脱碳-1CO2 → 3步不可逆反应
FAD
CH(OH)COOH (1) 丙酮酸脱氢酶复合体
琥珀酸H2CC
H2
COOH COOHGTP
C oAS H
一、TCA循环的发 现
●德国，Hans Krebs 1937年
提出，1953年获诺贝尔奖，
ATP循环（柠檬酸循环）之父。
2020年5月17日星期日
1
TCA循 环
丙酮酸的有氧氧化 葡萄糖通过糖酵解
产生的丙酮酸，在有 氧条件下，进行完全 氧化，生成H2O 和 CO2，并释放出大量 能量。
2020年5月17日星期日
重新加入到 草酰乙酸库
三种羧酸！
草酰乙酸大循环！
每个分子具有3个碳的 丙酮酸库（基质）
第一个碳以 CO2形式失去
六碳三羧酸
五碳二羧酸 四碳二羧酸
第二个碳以 CO2形式失去
第三个 碳以CO2 形式失 去
三羧酸循环
丙酮酸 H3C CO COOH
NAD+
CoASH
NADH + H+
(1)
CO2
(4)(7)(8)(10)
(7) GDP+Pi
NAD(P)+
NAD(P)H+H+ (4)
CH2COOH CHCOOH
(2) 柠檬酸合成酶 (3) 顺乌头酸酶 (4)(5)异柠檬酸脱氢酶 (6) α-酮戊二酸脱氢酶复合体
H
2
O
CO~SCoA CH2
2020年5琥月珀17酰日星C期oA日CCOHO2 H
NADH + H+ NAD+
CH2COOH COCOOH
CH2
(5) 草酰琥珀酸
COCOOH CO2
(6)
CO2
CoASH α-酮戊二酸
(7) 琥珀酰CoA合成酶 (8) 琥珀酸脱氢酶 (9) 延胡索酸酶 (10)L-苹果酸脱氢酶
13
乙酰草酰成柠檬，柠檬又成α-酮 琥酰琥酸延胡索，苹果落在草丛中
2020年5月17日星期日
14
三种不同的酶 丙酮酸脱羧酶E1 二氢硫辛酸乙酰转移酶E2 二氢硫辛酸脱氢酶E3
6种辅因子 TTP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA、Mg2+
2020年5月17日星期日
5
2020年5月17日星期日
E2 (dihydrolipoyl transacetylase):
consisting the core, 24 subunits; E1 (pyruvate dehydrogenase):
• 产能步骤 • 2NAD(P)H
草酰乙酸
CH3CO~SCoA 乙酰 CoA
• 1FADH2
OC COOH
(10) C COOH
• 1GTP
H
L-苹果酸HOC COOH
C COOH
H2O(9) H2
HC COOH
延胡索酸 C COOH
H
(8) FADH2
H2 NADH+H+ NAD+
(2)
H2O CoASH
3
三、TCA循环
（一）准备阶段 丙酮酸氧化脱羧 → 乙酰-COA
O
丙酮酸脱氢酶系 O
CH3CCOOH + HS-CoA+ NAD+
CH3C SCoA＋ CO2 ＋NADH
丙酮酸
辅酶A
乙酰辅酶A
2020年5月17日星期日
4
糖酵解、三羧酸循环的中间环节
真核细胞线粒体基质 (原核细胞:质膜）进行 丙酮酸脱氢酶系：非常复杂的多酶体系
7
形成酶复合体有什么好处呢？
丙酮酸
CO2
CH3 CO COO H
CH3 HC OH
丙酮酸脱羧酶
(C H2)4C O S
TPP E1
S
NH
硫辛酸
TPP
E2
O
CH3C S
(CH2)4CO NH
HS
多肽链
HS
乙酰二氢硫辛酸
HS
E2
二氢硫辛酸脱氢酶
F ADH2
E3
F AD
NAD+ NADH+H+
NH
(C H2)4C O
丙酮酸脱羧酶
(CH2)4COOS
TPPE1
S
硫辛酸
TPP
二氢硫辛酸脱氢酶
FADH2
E3
FAD
+ NAD NADH+H+
COO H
O CH3C S
HS
乙酰二氢硫辛酸
E (CH2)4CO2OE2
(CH2)4COOHS
二氢硫辛酸
HS
硫辛酸乙酰转移酶
O
HSCoA
CH3C ～ SCoA
乙酰CoA
2020年5月17日星期日
（二）TCA概貌（98页）
乙酰CoA与草酰乙酸结 合进入循环,经一系列反应 再回到草酰乙酸的过程。
在此过程中乙酰CoA被 氧化成H2O和CO2并产生 大量的能量。
2020年5月17日星期日
10
2020年5月17日星期日
11
三羧酸？ 循环？
线粒体膜
丙酮酸
每个分子具有4 个碳的草酰乙 酸库（基质）
bound to the E2 core, 24 subunits; E3 (dihydrolipoyl dehydrogenase):
bound to the E2 core, 12 subunits.
6
丙酮酸脱氢酶复合体
E1
E3
E2
三种酶
60条肽链形 成的复合体
丙酮酸
CO2
CH3 CO
CH3 HC OH
二氢硫辛酸
硫辛酸乙酰转移酶
Biblioteka Baidu
O
中间产物在氨基酸HS臂CoA作用下进CH3入C 酶SCo活A 性中心
快速准确！
乙酰CoA
相当于酶复合体
提•由问于：第有一哪步些为不物可质逆可反以应调，直节接该决酶定复整合个循物环的反活应性的？速度，而且是许 答产多案物其：（它N反A应D体(系P)的H分、支F点A，DH因2而、该G酶T复P合、物A受TP到、严乙密的酰调C节oA控制）；抑制 该酶复合物的活性 反应物（NAD+、FAD、GDP、ADP、丙酮酸）激活该酶复 合物的活性 Ca2+、胰岛素激活
两个阶段 柠檬酸循环 氧化磷酸化
2
二、糖的有氧氧化（好氧呼吸）：三个步骤
1、G或糖原氧化分解成丙酮酸（即糖酵解，胞液）
2、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰COA （线粒体基质） （丙酮酸 乙酰辅酶A，乙酰CoA）
3、乙酰COA → TCA （线粒体） 乙酰CoA H2O + CO2，释放能量）
2020年5月17日星期日