生物化学柠檬酸循环演示文稿
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《柠檬酸循环》课件
胰岛素与胰高血糖素
胰岛素可以促进柠檬酸循环的速率，从而提高能量代谢水平。相 反，胰高血糖素可以抑制柠檬酸循环的速率，从而降低能量代谢
水平。
生长激素与甲状腺激素
生长激素和甲状腺激素也可以影响柠檬酸循环的速率。生长激素 可以促进柠檬酸循环的速率，而甲状腺激素则可以抑制柠檬酸循
环的速率。
04
柠檬酸循环的生理意义
某些底物可以激活柠檬酸循环中的酶，从 而加快柠檬酸循环的速率。例如，NADH 可以激活异柠檬酸脱氢酶。
某些代谢中间物也可以调节柠檬酸循环的 速率。例如，柠檬酸可以抑制顺乌头酸酶 的活性，而琥珀酸可以激活琥珀酸脱氢酶 。
激素的调控
肾上腺素与去甲肾上腺素
肾上腺素和去甲肾上腺素可以刺激柠檬酸循环的速率，从 而提高能量代谢水平。
详细描述
乙酰CoA在柠檬酸合酶的催化下，与草酰乙酸缩合，生成柠檬酸，并释放CoA 。
异柠檬酸的形成与转化
总结词
异柠檬酸是由柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的作用下转化而成。
详细描述
柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的作用下，脱氢、加水，生成异柠 檬酸。
苹果酸的形成与转化
总结词
苹果酸是由异柠檬酸在苹果酸脱氢酶的作用下转化而成。
分子相互作用检测
通过检测相关分子与其他分子之间的相互作用，了解其在循环中的 相互作用和影响。
THANKS
《柠檬酸循环》课件
目录
• 柠檬酸循环简介 • 柠檬酸循环的生物化学过程 • 柠檬酸循环的调控机制 • 柠檬酸循环的生理意义
目录
• 柠檬酸循环的异常与疾病的关系 • 柠檬酸循环的实验研究方法
01
柠檬酸循环简介
定义与位置
01
02
定义
位置
胰岛素可以促进柠檬酸循环的速率，从而提高能量代谢水平。相 反，胰高血糖素可以抑制柠檬酸循环的速率，从而降低能量代谢
水平。
生长激素与甲状腺激素
生长激素和甲状腺激素也可以影响柠檬酸循环的速率。生长激素 可以促进柠檬酸循环的速率，而甲状腺激素则可以抑制柠檬酸循
环的速率。
04
柠檬酸循环的生理意义
某些底物可以激活柠檬酸循环中的酶，从 而加快柠檬酸循环的速率。例如，NADH 可以激活异柠檬酸脱氢酶。
某些代谢中间物也可以调节柠檬酸循环的 速率。例如，柠檬酸可以抑制顺乌头酸酶 的活性，而琥珀酸可以激活琥珀酸脱氢酶 。
激素的调控
肾上腺素与去甲肾上腺素
肾上腺素和去甲肾上腺素可以刺激柠檬酸循环的速率，从 而提高能量代谢水平。
详细描述
乙酰CoA在柠檬酸合酶的催化下，与草酰乙酸缩合，生成柠檬酸，并释放CoA 。
异柠檬酸的形成与转化
总结词
异柠檬酸是由柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的作用下转化而成。
详细描述
柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的作用下，脱氢、加水，生成异柠 檬酸。
苹果酸的形成与转化
总结词
苹果酸是由异柠檬酸在苹果酸脱氢酶的作用下转化而成。
分子相互作用检测
通过检测相关分子与其他分子之间的相互作用，了解其在循环中的 相互作用和影响。
THANKS
《柠檬酸循环》课件
目录
• 柠檬酸循环简介 • 柠檬酸循环的生物化学过程 • 柠檬酸循环的调控机制 • 柠檬酸循环的生理意义
目录
• 柠檬酸循环的异常与疾病的关系 • 柠檬酸循环的实验研究方法
01
柠檬酸循环简介
定义与位置
01
02
定义
位置
生物化学 柠檬酸循环
三羧酸循环的总反应式
CH3COSCoA＋3NAD＋＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O 2CO2＋3NADH＋3H＋＋FADH2＋GTP＋CoASH
柠檬酸循环的特点
• 线粒体基质。
•
加入2C以 减少。
2个
CO2释
放，
参与反
应的
物质
没
• 消耗了两个水。
• 共 有 4 步 脱 氢 反 应 , 生 成 3 个 NADH 和 1 个 FADH2 进入呼吸链。
葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量
细胞液
线粒体 线粒体
1 ATP 1 ATP
1 ATP 1 ATP
6C
NADH 1.5或2.5 +3 或5
3C
2×
NADH 2.5
NADH 2.5 NADH 2.5 1 GTP(ATP) FADH2 1.5 NADH 2.5
30或32 1.5或2.5
+5
+5 +5
+3 +5
构象改变
二聚体
草酰乙酸
乙酰-CoA
②异柠檬酸的生成：两步均为可逆反应
③ 异柠檬酸被氧化脱羧生成α-酮戊二酸
反应不可逆，第二个调节酶。 第一个氧化脱羧
④α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰-CoA
• 反应不可逆 • 第二个氧化脱羧
• α -酮戊二酸脱氢酶复合体的组成：
α -酮戊二酸脱氢酶（E1） 转琥珀酰酶（E2）——核心 二氢硫辛酸脱氢酶 （E3）
• 主要：供能 • 为生物合成提供中间物。 • 三大营养物质的最终代谢通路。 • 是CO2的重要来源之一。
两用代谢途径
两用代谢途径
代谢枢纽
• 回补反应： 酶催化的补充TCA循环中间代谢物的供给
生物化学 第九章 柠檬酸循环(共62张PPT)
2 FADH2 3
2 NADH 5
• Total
25 A底T物P磷酸化
丙酮酸只有4个氢，
但彻底氧化所放出的氢？
加水加氢
糖酵解+三羧酸循环的效率
糖酵解
1G → 2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸
→ 7ATP
三羧酸循环 2丙酮酸 → 25ATP
———————————————————————
32ATP
7、延胡索酸水合生成 L-苹果酸 Hydration of Fumarate to Produce Malate
8、 L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸
Oxidation of Malate to Oxaloacetate
2F丙1（速21（FEEN氟与 糖或N(22不G四糖E5→变（＋、 、 琥 、αoo313AAl异丙C酮率2乙E的生能、酵构2u-rr：--1)DD酮mm） 丙 二 ）产产珀琥o：2柠酮）酸 受 酰 有 物 使 柠 解 抑为Pn二的aa戊物物酮酸氢珀v7为檬酸是是Att脱细辅氧细丙檬+制是辅eii氢硫Aoo二M控控酸硫酰三r辅酸糖糖Tnn氢胞酶氧胞酮酸剂s好 酶硫辛PP酸制制脱辛i-羧ooo酶类类C酶能化和酸循：A、氧，辛酸n：：氢酸酸ffo（、、：复量（组脱环AP生需oIIA酸上ss／脱NN循αTfD胞脂脂转底oo合状织氢的a物M酮P脱的SAA2Hcc羧氢e环质类类化、物2ugDD体态中酶化ii2体r磷戊tt氢-琥2oα2crr酶酶S的HH也、、aa为aN，c的、的复学b+-内酸延二酶H珀tt酮ci（i效A（、、een有c蛋蛋琥形e结调生糖合计最酶胡酸y酰D戊vvto组率线乙乙l）y白白珀成合ii-控物发体量Hx主、素aa-lC二-分iC粒酰酰d质质C酸氟：合酵活cco要C酸oa酸iio）A体--ss彻彻A柠atCC成为性A的i--o2tAA）ooo底底檬n需氧降+产AAcc）S、oo分分酸求所低能unn胰c解解ii，调抑的途ttcaa岛i的的不tt节制n径ee素a共共能,！t2这e2同同往2N种N2A途途N下AF现DADA径径反HD象HD！！应HH巴2，斯55称5德3致(L死. 性合成
第十一章柠檬酸循环。ppt
（二）异柠檬酸的形成 柠檬酸在顺乌头酸酶(aconitase)的催化下， 柠檬酸在顺乌头酸酶(aconitase)的催化下，异 (aconitase)的催化下 构化转变成异柠檬酸(isocitrate) 顺乌头酸(cis (isocitrate)。 (cis构化转变成异柠檬酸(isocitrate)。顺乌头酸(cisaconitate)是这一转变反应的中间物 是这一转变反应的中间物。 aconitate)是这一转变反应的中间物。该步反应是可 逆的， Go'＝ kJ/mol，反应有利于柠檬酸。 逆的，△Go'＝﹢6.3 kJ/mol，反应有利于柠檬酸。 因此，在平衡时，异柠檬酸大约只占10% 10%。 因此，在平衡时，异柠檬酸大约只占10%。
第二节
柠 檬 酸 循 环
柠檬酸循环( cycle)是乙酰基二碳单位进 柠檬酸循环(citric acid cycle)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。 CO2和还原型辅酶的代谢途径 一步氧化降解产生CO2和还原型辅酶的代谢途径。由于该反应顺 序是乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始的 乙酰CoA 缩合成柠檬酸开始的， 序是乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始的，且草酰乙酸经多 步反应之后重新生成，构成了一个循环反应途径，因此， 步反应之后重新生成，构成了一个循环反应途径，因此，该循环 反应称为柠檬酸循环。 反应称为柠约4600kD, 外形 大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合物分子量约4600kD, 4600 呈球形，其直径约为30nm。该复合物的核心由24 E2构成 30nm 24个 构成， 呈球形，其直径约为30nm。该复合物的核心由24个E2构成， 24个E1和12个E3环绕E2排列 环绕E2排列。 24个E1和12个E3环绕E2排列。真核生物丙酮酸脱氢酶复合 物比大肠杆菌的酶更为复杂。 物比大肠杆菌的酶更为复杂。
生物化学课件-柠檬酸循环
抑制該酶複合物的活性 反應物（NAD+、FAD、GDP、ADP、丙酮酸）啟動該
酶複合物的活性 Ca2+、胰島素啟動
Chapter23 檸檬酸迴圈
三、TCA迴圈
（二）檸檬酸迴圈概貌（98頁）
是乙醯CoA與草醯 乙酸結合進入迴圈經 一系列反應再回到草 醯乙酸的過程。在這 個過程中乙醯CoA被 氧化成H2O和CO2並 產生大量的能。其反 應途徑可表示如圖
Chapter23 檸檬酸迴圈
Tricarboxylic acid cycle
Chapter23 檸檬酸迴圈
三羧酸迴圈(tricarboxylic acid cycle, TCA 迴圈or Krebs迴圈)
一、TCA迴圈的發現
●德國科學家Hans Krebs 1937年提出，1953年獲得諾 貝爾獎，並被稱為ATP迴圈 （檸檬酸迴圈）之父。
NAD+
CoASH
+ NADH + H
(1)
CO 2
草醯乙酸
CH3CO~SCoA 乙醯 CoA
(4)(7)(8)(10)
• 產能步驟 • 2NAD(P)H • 1FADH2
OC COOH
(10) C COOH
H
H2
L-蘋果酸HOC COOH NADH+H+
(2)
C COOH
H2O
H 2O (9) H2
NADH CO 2
+
+ H
NAD+
CH2COOH COCOOH
CH 2
(5) 草醯琥珀酸
COCOOH CO2
(6)
CoASH α-酮戊二酸
(7) 琥珀醯CoA合成酶 (8) 琥珀酸脫氫酶 (9) 延胡索酸酶 (10)L-蘋果酸脫氫酶
酶複合物的活性 Ca2+、胰島素啟動
Chapter23 檸檬酸迴圈
三、TCA迴圈
（二）檸檬酸迴圈概貌（98頁）
是乙醯CoA與草醯 乙酸結合進入迴圈經 一系列反應再回到草 醯乙酸的過程。在這 個過程中乙醯CoA被 氧化成H2O和CO2並 產生大量的能。其反 應途徑可表示如圖
Chapter23 檸檬酸迴圈
Tricarboxylic acid cycle
Chapter23 檸檬酸迴圈
三羧酸迴圈(tricarboxylic acid cycle, TCA 迴圈or Krebs迴圈)
一、TCA迴圈的發現
●德國科學家Hans Krebs 1937年提出，1953年獲得諾 貝爾獎，並被稱為ATP迴圈 （檸檬酸迴圈）之父。
NAD+
CoASH
+ NADH + H
(1)
CO 2
草醯乙酸
CH3CO~SCoA 乙醯 CoA
(4)(7)(8)(10)
• 產能步驟 • 2NAD(P)H • 1FADH2
OC COOH
(10) C COOH
H
H2
L-蘋果酸HOC COOH NADH+H+
(2)
C COOH
H2O
H 2O (9) H2
NADH CO 2
+
+ H
NAD+
CH2COOH COCOOH
CH 2
(5) 草醯琥珀酸
COCOOH CO2
(6)
CoASH α-酮戊二酸
(7) 琥珀醯CoA合成酶 (8) 琥珀酸脫氫酶 (9) 延胡索酸酶 (10)L-蘋果酸脫氫酶
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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。
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
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。
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。
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
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
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。
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）
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
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
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。
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
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
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
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。
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∣