生物化学柠檬酸循环演示文稿

E1
24
TPP 丙酮酸氧化脱羧
二氢硫辛酰 转乙酰基酶
E2
24 硫辛酰胺 将乙酰基转移到CoA
二氢硫辛酸 脱氢酶
E3
12
FAD
将还原型硫辛酰胺转变为 氧化型
丙酮酸转反变应为步乙骤酰CoA的
（丙酮酸脱羧反应）
E1
丙酮酸
TPP
丙酮酸TPP加成化合物
丙酮酸TPP加成化合物
羟乙基-TPP共振形式
（丙酮酸脱羧反应）
生物化学柠檬酸循 环演示文稿
柠檬酸循环
柠檬酸循环（citric acid cycle）也叫三羧酸循 环（tricarboxylic acid cycle， TCA循环）， 因为 德国科学家Hans Krebs在阐明柠檬酸循环中作出了 突出贡献，又将此途径称为Krebs循环。
在有氧条件下，糖酵解途径产生的丙酮酸进入 线粒体，先转变成乙酰CoA，乙酰CoA再进入柠檬 酸循环彻底氧化成CO2。在真核细胞中，柠檬酸循 环是在线粒体中进行的。
柠檬酸循环的总反应式
乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi +2H2O → 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + CoA
ATP的产量
从丙酮酸开始，柠檬酸循环中循环一圈，共产生4 个 NADH ， 1 个 FADH2 ， 1 个 GTP （ ATP ） ， 按 每 个 NADH可以产生2.5个ATP、每个FADH2可以产生1.5个 ATP计算，共产生
五、柠檬酸循环的调控
在柠檬酸循环中，虽然有8种酶参加反应， 但在调节循环速度中起关键作用的是3种酶： 柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α－酮戊二酸 脱氢酶复合体。其调控可以分为两个方面：
①柠檬酸循环本身各种物质对酶活性的调控；
②ADP、ATP和Ca2+的调控。
柠檬酸循环本身制约系统的调节
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1．乙酰CoA和草酰乙酸的供应情况。乙酰CoA 来源于丙酮酸，受到丙酮酸脱氢酶复合体活性的控 制；草酰乙酸的供应取决于循环是否运行畅通，以 及中间产物离开循环的速率和补充的速率。
还原型E3
氧化型E2
还原型E3
还原型E3
氧化型E3
丙酮酸脱氢酶复合体结构
丙酮酸脱氢酶复合体由60条肽链组成，总分 子量为50,000kD，直径约30nm，在电子显微镜 下可以看到。E2是复合体的核心，E1及E3结合 在E2的外面。E2有一个由赖氨酸残基与硫辛酰 胺相连的长链，这个长臂伸长后可达1.4nm，它 具有极大的转动灵活性，可将底物从一个酶转送 到另一个酶。
1．[ATP]/[ADP]的比值。 [ATP]/[ADP]的比值对柠 檬酸循环中的酶有调节作用，ADP是异柠檬酸脱氢 酶的别构促进剂，可降低该酶的Km值，促进酶与 底物的结合；而ATP抑制该酶。
2．Ca2+浓度。 Ca2+可激活丙酮酸脱氢酶的磷酸酶 ，使丙酮酸脱氢酶去磷酸化而活化，从而增加乙酰 CoA的供应。同时Ca2+也能激活异柠檬酸脱氢酶和 α－酮戊二酸脱氢酶。
琥珀酸脱氢形成延胡索酸
⑥
琥珀酸脱氢酶
琥珀酸
延胡索酸 （反丁烯二酸）
FAD与琥珀酸脱氢酶的 共价结合
线粒体结构示意图
琥珀酸脱氢酶嵌合在线粒体的内膜上。
延胡索酸水合形成L-苹果酸
⑦
延胡索酸
延胡索酸酶
L-苹果酸
L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸
⑧
苹果酸脱氢酶 L-苹果酸
草酰乙酸
四、柠檬酸循环的 化学总结算
丙酮酸脱氢酶复合体
硫辛酰赖氨酰臂
丙酮酸转变为乙酰CoA的总图
砷化物对硫辛酰胺的毒害作用
丙酮酸脱氢酶复合体的调控
丙酮酸脱氢酶复合体催化的这个反应是哺乳动物 体内使丙酮酸转变为乙酰CoA的唯一途径。乙酰CoA 既是柠檬酸循环的入口，又是脂类生物合成的起始物 质。 1．产物控制
产物NADH抑制E3，乙酰CoA抑制E2。
草酰乙酸
1 2 柠檬酸合酶
①
乙酰CoA
21
2
1
柠檬酰CoA
CoA 柠檬酸
柠檬酸异构化形成异柠檬酸
2
1
柠檬酸
乌头酸酶
②
乌头酸酶 2 1
顺-乌头酸
2
1
异柠檬酸
乌头酸酶中的Fe-S聚簇（中心）
含 有 称这 为类 铁结 硫构 蛋的 白蛋 白 质
1
③
2
异柠檬酸脱氢酶
异柠檬酸
草酰琥珀酸
1 2
α－酮戊二酸
α∣
2.5×4（NADH）+ 1.5×1（FADH2）+ 1（GTP） = 12.5 个ATP
每个葡萄糖分子（2个丙酮酸）在进入柠檬酸循环 后可以产生25个ATP。
每个葡萄糖分子在糖酵解中可以产生2个ATP和2 个NADH，共产生
2（ATP）+ 2.5×2（NADH）= 7个ATP
每个葡萄糖分子彻底氧化后共产生32个ATP。
2．[NADH]/[NAD+]的比值。柠檬酸合酶和异柠 檬酸脱氢酶都受到NADH的抑制，但异柠檬酸脱氢 酶对NADH更为敏感。α－酮戊二酸脱氢酶复合体 也受NADH的抑制。
3．产物的反馈抑制。柠檬酸合酶受高浓度柠檬
酸的抑制；α－酮戊二酸脱氢酶复合体受琥珀酰
CoA的抑制。
go
ATP、ADP和Ca2+对 柠檬酸循环的调节
2．磷酸化和去磷酸化的调控 E2分子上结合着两种特殊的酶，一种是激酶，另
一种是磷酸酶，它们分别使E1磷酸化和去磷酸化，去 磷酸化形式是E1的活性形式。Ca2+通过激活磷酸酶的 作用，也能使E1活化。
二、柠檬酸循环概貌
柠 檬 酸 循 环 总 图
return
三、柠檬酸循环的反应
草酰乙酸与乙酰CoA缩合 形成柠檬酸
E2
E2的硫辛酰胺辅基
羟乙基-TPP
乙酰二氢硫辛酰胺
TPP-E1
CoA
丙 酮 的反应步骤酸转变为乙酰
丙酮酸转变为乙酰CoA 的反应步骤
（乙酰基转移到CoA分子上形成乙酰CoA）
乙酰二氢硫辛酰胺
乙酰CoA
二氢硫辛酰胺
丙酮酸转变为乙酰CoA 的反应步骤
（还原型E2被氧化反应）
E3
氧化型E3 还原型E2
一、丙酮酸进入柠檬酸循环的 准备阶段——形成乙酰CoA
丙酮酸到乙酰CoA的 总反应式
O
丙酮酸脱氢酶复合体
CH3CCOO－ + HS－CoA + NAD+ ——————————→ O
CH3C－SCoA + CO2 + NADH
丙酮酸脱氢酶复合体的组成
组分
缩写
肽链 数
辅基
催化的反应
丙酮酸脱氢 酶组分
异 柠 檬 酮酸 戊氧 二化 酸形 成
从异柠檬酸的分支途径
（植物和有些细菌中发生）
异柠檬酸裂解酶
异柠檬酸
琥珀酸
乙醛酸
α－酮戊二酸氧化脱羧 形成琥珀酰CoA
1 2
α－酮戊二酸
1
2
④
α-酮戊 二酸脱氢 酶复合体
琥珀酰CoA
琥珀酰CoA转化成琥珀酸
1
⑤
1
2
2
琥烯珀醇酰化C酶oA 合成酶
琥珀酰CoA
琥珀酸