三羧酸循环体系说课讲解
合集下载
三羧酸循环的发展历程ppt课件
在这种情况下,克雷布斯把柠檬酸循环改 名为三羧酸循环,因为不管是异柠檬酸还是 顺乌头酸都是有三个羧基的有机酸。
精选ppt
14
1948年,立体化学家奥格斯坦通过精辟的理 论分析认为,在不对称酶的“攻击”下,对称 的柠檬酸也可能表现出不对称性,从而又为 柠檬酸循环“恢复了名誉”。这就是柠檬 酸循环和三羧酸循环两个名称的来历。
休。
1958年受封为骑士，1979年获剑桥大学荣 誉博士学位。1981年逝世于牛津。
精选ppt
4
总论
克雷布斯教授的研究主要涉及的中间代谢 的各个方面。他研究的对象之一是在肝脏 合成尿素，尿酸和鸟嘌呤的合成，食品的 氧化的中间阶段，对电解质的主动运输机 制和细胞呼吸和磷酸腺苷的生成之间的关 系。
他的许多著作中是生物能量转换的显著的 调查。另外，他与H. L.科恩伯格合作讨论 了复杂的化学过程，提供生物体与高能磷 酸通过所谓的克雷布斯或柠檬酸循环。
精选ppt
6
三羧酸循环的发现历程
人们早在十八世纪就已注意到食物在生物 体内要经过一个缓慢“燃烧”的过程—氧化。
但直到二十世纪三十年代,生物氧化还是一 个 “剪不断、理还乱”的谜团。1932年后,经过众 多科学家的努力,特别是德国科学家迈耶霍夫 (OrorMeyerhof,1884一1951)等人的杰出贡献, 搞清了生物发酵—无氧氧化的具体步骤,称为 糖酵解途径(EMP)
精选ppt
13
但是在草酰乙酸和丙酮酸合成产物上却和
克雷布斯有根本分歧,根据他们的分析,柠檬 酸是对称性分子,由它所得到的两种。α一酮 戊二酸中所标记的碳原子也应是对称分布 的,但实验结果相反,被标记的分子只在一种 α一酮戊二酸中分布。因此他们认为草酰乙 酸和丙酮酸的合成产物不是对称性的柠檬 酸,而是非对称的顺乌头酸或异柠檬酸。
精选ppt
14
1948年,立体化学家奥格斯坦通过精辟的理 论分析认为,在不对称酶的“攻击”下,对称 的柠檬酸也可能表现出不对称性,从而又为 柠檬酸循环“恢复了名誉”。这就是柠檬 酸循环和三羧酸循环两个名称的来历。
休。
1958年受封为骑士，1979年获剑桥大学荣 誉博士学位。1981年逝世于牛津。
精选ppt
4
总论
克雷布斯教授的研究主要涉及的中间代谢 的各个方面。他研究的对象之一是在肝脏 合成尿素，尿酸和鸟嘌呤的合成，食品的 氧化的中间阶段，对电解质的主动运输机 制和细胞呼吸和磷酸腺苷的生成之间的关 系。
他的许多著作中是生物能量转换的显著的 调查。另外，他与H. L.科恩伯格合作讨论 了复杂的化学过程，提供生物体与高能磷 酸通过所谓的克雷布斯或柠檬酸循环。
精选ppt
6
三羧酸循环的发现历程
人们早在十八世纪就已注意到食物在生物 体内要经过一个缓慢“燃烧”的过程—氧化。
但直到二十世纪三十年代,生物氧化还是一 个 “剪不断、理还乱”的谜团。1932年后,经过众 多科学家的努力,特别是德国科学家迈耶霍夫 (OrorMeyerhof,1884一1951)等人的杰出贡献, 搞清了生物发酵—无氧氧化的具体步骤,称为 糖酵解途径(EMP)
精选ppt
13
但是在草酰乙酸和丙酮酸合成产物上却和
克雷布斯有根本分歧,根据他们的分析,柠檬 酸是对称性分子,由它所得到的两种。α一酮 戊二酸中所标记的碳原子也应是对称分布 的,但实验结果相反,被标记的分子只在一种 α一酮戊二酸中分布。因此他们认为草酰乙 酸和丙酮酸的合成产物不是对称性的柠檬 酸,而是非对称的顺乌头酸或异柠檬酸。
三羧酸循环
三羧酸循环的回补反应
6、糖无氧酵解和有氧氧化的总结
糖分解方式 O2参与 最终产物 能量（ATP) 1mol 葡萄糖 反应部位 有氧氧化 有 H2O 和CO2
38ATP
无氧酵解 无 丙酮酸 2ATP 胞液
酵解： 酵解：胞液 其它： 其它：线粒体
asteur效应： Pasteur效应：
Pasteur效应： Pasteur效应： 效应 氧存在下酵解速度降低的现象， 氧存在下酵解速度降低的现象，即糖的有氧氧化对 糖无氧酵解的抑制作用 机理： 机理： 有氧时， 可进入线粒体内氧化， 有氧时，NADH + H+ 可进入线粒体内氧化，于是 丙酮酸就进行有氧氧化而不生成乳酸---丙酮酸就进行有氧氧化而不生成乳酸---有氧氧化可 抑制糖无氧酵解。 抑制糖无氧酵解。 缺氧时，氧化磷酸化受阻，ADP与Pi不能合成ATP， 不能合成ATP 缺氧时，氧化磷酸化受阻，ADP与Pi不能合成ATP， 致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途径的限速酶， ADP/ATP比值升高 致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途径的限速酶， 故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。 故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。
第二节、三羧酸循环 第二节、
三羧酸循环是由四碳原子的草酰乙酸与二碳原 子的乙酰辅酶A(丙酮酸氧化脱羧的产物)缩合 丙酮酸氧化脱羧的产物) 丙酮酸氧化脱羧的产物 生成具有三个羧基的柠檬酸开始，经过一系列 脱氢和脱羧反应后又以草酰乙酸的再生成结束， 在循环过程中，乙酰CoA CoA被氧化成 在循环过程中，乙酰CoA被氧化成 H2O 和CO2， 并释放出大量能量。 并释放出大量能量。 由于循环中首先生成含有三个羧基的柠檬酸， 并且循环中有三个三元羧酸（柠檬酸、异柠檬 柠檬酸、 柠檬酸 酸和草酰琥珀酸），故被称为三羧酸循环或柠 柠 酸和草酰琥珀酸 檬酸循环，简称TCA循环。 檬酸循环
生物化学三羧酸循环教学阐述
生物化学三羧酸循环教学阐述生物技术的专业基础课是生物化学，是讲述生命的化学的一门课程，主要研究内容为：生物体的基本物质组成、结构特点、性质和生物学功能以及这些物质在体内的合成、降解和相互转化等的代谢途径及其调控规律，但是学生认为这是一门抽象、难懂、结构复杂、内容多、难以记忆的学科。
其中，四大营养物质代谢和调节是难点之一，这部分内容由于知识点分散庞杂，化学反应式繁多，代谢通路长，循环多，受到各种酶的精细调节等特点，同时还存在着有限的教学课时等问题，因此，一直出现了学生难学，教师难教等现象。
生物化学双语课的开展不仅要通过丰富的多媒体教学手段，还要求教师具有广泛的知识水平，较强的讲解能力。
据笔者根据多年的生物化学的双语教学实践，以“糖代谢”一章中“三羧酸”一节为例进行说课设计。
1 教材分析（1）教学内容。
教材选用的是《Principle of biochemistry（4thEdition）》，作者为Robert A Horton等人。
“糖代谢”一章主要讲述糖类物质在体内的转化过程，涉及一系列的生化反应。
根据我院《生物化学教学大纲》的要求，本章的理论教学共安排24学时，本次课“三羧酸循环”共4课时（180min）。
教学内容包括三羧酸循环的定义、发生的部位、丙酮酸进入三羧酸循环的准备阶段、循环反应过程、循环的生理意义和循环的调控等。
（2）教学目标。
为了培养学生独立思考和主动学习的习惯，应在教学中，要求学生掌握糖代谢中三羧酸循环的反应过程；掌握三羧酸循环的特点和意义；了解三羧酸循环的调控和了解三羧酸循环的发现历史。
（3）教学重点和难点。
教学重点：丙酮酸进入三羧酸循环的准备阶段；三羧酸循环代谢过程，其中哪些步骤是关键步骤，哪些步骤是产能步骤。
教学难点：三羧酸循环代谢步骤之间额逻辑联系。
2 教学方法和手段（1）总体构思。
首先复习上节课内容，接着引出本次课内容，对章节中的难点和重点内容给以框架式勾勒，然后逐步细致讲解，在讲解过程中提出问题启发学生，最后总结提高，是学生清楚明白三羧酸循环的整体内容。
三羧酸循环讲课文档
作用。
(3). 异柠檬酸的转变有两条途径：一是当需要能量时，进行氧化
脱羧形成-酮戊二酸；二是在能量充足时，经异柠檬酸裂解
酶作用，生成琥珀酸和乙醛酸。
第二十七页，共48页。
4. α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰-CoA
4.1 反应方程式
第二十八页，共48页。
4.2 反应机制
α-酮戊二酸脱氢酶系催化的每步机制和丙酮酸脱 氢酶复合体相一致，需要TPP、硫辛酸、CoA、FAD、NAD+、Mg2 +6种辅助因子。
还原型乙酰 硫辛酰胺
乙酰辅酶A
还原型 硫辛酰胺
羟乙基-TPP
氧化型硫辛酰胺
第二步反应, 在二氢硫辛酰转乙酰基酶分子E2上结合着的乙酰基,由E2催化,将乙酰基转移 到CoA-SH分子上,形成游离的乙酰-CoA分子,从而使二氢硫辛酰转乙酰基酶E2由氧化型变成 还原型。
第十二页，共48页。
2.2.1 反应机制
氧化型硫辛酰胺
这一步反应是使氧化型硫辛酰胺再生的反应。
第十四页，共48页。
2.3.1反应机制
这一步反应使氧化型硫辛酰胺再生,在此反应中，催化此反应的酶为二 氢硫辛酸脱氢酶E3（其辅基为FAD），使二氢硫辛酰胺再氧化,从而使其完
成整个反应过程，重新形成氧化型二氢硫辛酰转乙酰基酶。
活泼
互換反应
氧化型二氢硫辛酸 还原型二氢硫辛酰
丙酮酸-TPP加成物脱羧,形成羟乙基-TPP，由于TPP环上带正电荷 的氮原子起电子“陷井”作用,使脱羧后形成的羟乙基上产生较稳定的
负碳离子。
起电子“陷井”作用
丙酮酸-TPP加成物‧E1
较稳定的负碳离子
羟乙基-TPP-E1 (暂时稳定的共振形式)
第十页，共48页。
(3). 异柠檬酸的转变有两条途径：一是当需要能量时，进行氧化
脱羧形成-酮戊二酸；二是在能量充足时，经异柠檬酸裂解
酶作用，生成琥珀酸和乙醛酸。
第二十七页，共48页。
4. α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰-CoA
4.1 反应方程式
第二十八页，共48页。
4.2 反应机制
α-酮戊二酸脱氢酶系催化的每步机制和丙酮酸脱 氢酶复合体相一致，需要TPP、硫辛酸、CoA、FAD、NAD+、Mg2 +6种辅助因子。
还原型乙酰 硫辛酰胺
乙酰辅酶A
还原型 硫辛酰胺
羟乙基-TPP
氧化型硫辛酰胺
第二步反应, 在二氢硫辛酰转乙酰基酶分子E2上结合着的乙酰基,由E2催化,将乙酰基转移 到CoA-SH分子上,形成游离的乙酰-CoA分子,从而使二氢硫辛酰转乙酰基酶E2由氧化型变成 还原型。
第十二页，共48页。
2.2.1 反应机制
氧化型硫辛酰胺
这一步反应是使氧化型硫辛酰胺再生的反应。
第十四页，共48页。
2.3.1反应机制
这一步反应使氧化型硫辛酰胺再生,在此反应中，催化此反应的酶为二 氢硫辛酸脱氢酶E3（其辅基为FAD），使二氢硫辛酰胺再氧化,从而使其完
成整个反应过程，重新形成氧化型二氢硫辛酰转乙酰基酶。
活泼
互換反应
氧化型二氢硫辛酸 还原型二氢硫辛酰
丙酮酸-TPP加成物脱羧,形成羟乙基-TPP，由于TPP环上带正电荷 的氮原子起电子“陷井”作用,使脱羧后形成的羟乙基上产生较稳定的
负碳离子。
起电子“陷井”作用
丙酮酸-TPP加成物‧E1
较稳定的负碳离子
羟乙基-TPP-E1 (暂时稳定的共振形式)
第十页，共48页。
临床八年制生物化学教案—三羧酸循环
临床八年制生物化学教案三羧酸循环教学要求：1．掌握三羧酸循环的概念、特点及其生理意义。
2．熟悉三羧酸循环的反应过程极其关键酶。
3．熟悉三羧酸循环的调节。
1．三羧酸循环的过程及其生理意义课时安排：总学时 3.0第一节三羧酸循环的概念及其发展史0.5第二节三羧酸循环的反应过程及其调控 2.0第三节三羧酸循环的生理意义 2.0重点：三羧酸循环的过程及其生理意义难点：三羧酸循环的过程及其关键酶教学内容：一、三羧酸循环的概念及其发展史1．三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应体系。
2．Hans Krebs创立了“TCA循环”学说。
二、三羧酸循环的反应过程及其调控1．TCA循环有八步反应组成2．一次TCA循环生成2分子CO23．TCA循环的中间产物本身并无量的变化4．TCA循环受底物、产物和关键酶活性调节5．TCA循环的多种酶以复合体形式存在于线粒体三、三羧酸循环的生理意义1．TCA循环是一条“两用代谢途径”2．TCA循环在三大营养物质代谢中具有重要生理意义中、英文专业词汇：citrate acid 柠檬酸citrate acid cycle 柠檬酸循环tricarboxylic acid cycle 三羧酸循环acetyl-CoA 乙酰CoAoxaloacetate 草酰乙酸citrate synthase 柠檬酸合酶isocitrate 异柠檬酸isocitrate dehydrogenase 异柠檬酸脱氢酶α-ketoglutatrate α-酮戊二酸succinyl CoA 琥珀酰CoAα-ketoglutatrate dehydrogenase complex α-酮戊二酸脱氢酶复合体succinyl CoA synthetase 琥珀酰CoA合成酶succinate dehydrogenase 琥珀酸脱氢酶fumarate hydratase 延胡索酸酶malate dehydrogense 苹果酸脱氢酶amphibolic pathway 两用代谢途径思考题：1．试小结三羧酸循环的主要过程及关键酶。
《羧酸循环》PPT课件
CoA（C4），同时生成两分子NADH和第二个分子CO2；
在琥珀酰CoA合成酶催化下琥珀酰CoA的硫酯键被切断形
成琥珀酸（C4）和CoASH，同时GDP经底物水平磷酸化生成 GTP；琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化下氧化形成延胡索酸
（C4），同时生成一分子FADH2，然后延胡索酸水化生成苹 果酸（C4），最后苹果酸在苹果酸脱氢酶催化下生成草酰乙 酸（C4），又生成一分子NAD精选Hp，pt 完成了一轮柠檬酸循环。41
精选ppt
11
三、糖的无氧细降胞解氧化及厌氧发酵
1.糖酵解途径(glycolysis) 2.（Embden Meyerhof Parnas EMP）
（一）定义：在无氧的条件下，葡萄糖或糖原分解 成丙酮酸，并释放少量能量的过程称为糖的无氧 分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似， 又称为糖酵解，简称EMP途径。
精选ppt
8
3 细胞呼吸的化学过程
概述
➢ 细胞呼吸是由一系列化 学反应组成的一个连续 完整的代谢过程
➢ 每一步化学反应都需要 特定的酶参与才能完成
➢ 细胞呼吸的3个阶段
精选ppt
9
Krebs循环
➢ 发生在线粒体中 ➢ 分解丙酮酸形成2分
子CO2、8个H，3分子 NADH和1分子FADH2， 及1分子ATP
TPP， FAD， 硫辛酸， Mg2+
精选ppt
细胞呼吸最早释放的C24O2
四、葡萄糖的有氧分解代谢
（一）定义：葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化 生成CO2、H2O和大量ATP的代谢过程，称 为糖的有氧氧化。 （二）反应部位：线粒体基质
反应从乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含有三 个羧基的柠檬酸开始，所以称为柠檬酸循环，又 称为TCA循环或Krebs循环。
在琥珀酰CoA合成酶催化下琥珀酰CoA的硫酯键被切断形
成琥珀酸（C4）和CoASH，同时GDP经底物水平磷酸化生成 GTP；琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化下氧化形成延胡索酸
（C4），同时生成一分子FADH2，然后延胡索酸水化生成苹 果酸（C4），最后苹果酸在苹果酸脱氢酶催化下生成草酰乙 酸（C4），又生成一分子NAD精选Hp，pt 完成了一轮柠檬酸循环。41
精选ppt
11
三、糖的无氧细降胞解氧化及厌氧发酵
1.糖酵解途径(glycolysis) 2.（Embden Meyerhof Parnas EMP）
（一）定义：在无氧的条件下，葡萄糖或糖原分解 成丙酮酸，并释放少量能量的过程称为糖的无氧 分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似， 又称为糖酵解，简称EMP途径。
精选ppt
8
3 细胞呼吸的化学过程
概述
➢ 细胞呼吸是由一系列化 学反应组成的一个连续 完整的代谢过程
➢ 每一步化学反应都需要 特定的酶参与才能完成
➢ 细胞呼吸的3个阶段
精选ppt
9
Krebs循环
➢ 发生在线粒体中 ➢ 分解丙酮酸形成2分
子CO2、8个H，3分子 NADH和1分子FADH2， 及1分子ATP
TPP， FAD， 硫辛酸， Mg2+
精选ppt
细胞呼吸最早释放的C24O2
四、葡萄糖的有氧分解代谢
（一）定义：葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化 生成CO2、H2O和大量ATP的代谢过程，称 为糖的有氧氧化。 （二）反应部位：线粒体基质
反应从乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含有三 个羧基的柠檬酸开始，所以称为柠檬酸循环，又 称为TCA循环或Krebs循环。
三羧酸循环.PPT
尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸 磷酸（NADP+） 黄素蛋白（辅基为 FAD
和 FMN） 铁硫蛋白（Fe-S） 辅酶Q 细胞色素类
作用 递氢体
递氢体 单电子传递体 递氢体 单电子传递体
6
三、呼吸链中各组分的排列顺序
（一）依还原电位大小排列 （二）呼吸链复合物重组 （三）利用光谱变化观察线 粒体各传递体的氧化顺序
一、概念 二、呼吸链的组分 三、呼吸链中各组分
的排列顺序 四、线粒体中两条重
要呼吸链 五、胞液中NADH和
NADPH的氧化
一、概 念
催化生物氧化电 子传递的酶及其辅酶 的连锁反应体系称为 电子传递链。
由于电子传递链 与细胞摄取氧的呼吸 过程有关，通常又称 为氧化呼吸链。
5
二、呼吸链的组分
组分
尼克酰胺腺嘌呤二核苷 酸 （NAD+）
7
四、线粒体內的两条重要呼吸链 （一）NADH 氧化呼吸链 （二 ）琥珀酸 氧化 呼吸链
8
9
五、胞液中NADH及NADPH的氧化 （一）-磷酸甘 油穿梭系统 （二）苹果酸穿 梭系统
10
11
（一）-磷酸甘油穿梭系统
胞液
线粒体 内膜
12
(二)苹果酸穿梭系统
胞液
内膜
线粒体
13
二、ATP的生成
（一）ATP生成的方式 （二）氧化磷酸化偶联部位 （三）氧化磷酸化偶联机理 （四）ATP合成的结构基础 （五）氧化磷酸化的调节 （六）氧化磷酸化抑制剂
14
（一）ATP生成的方式
1.底物水平磷酸化：底物的高能磷酸基团 直接转移给ADP生成ATP。
2.氧化磷酸化:是指在电子传递过程中,释放 的能量使ADP磷酸化成ATP的过程。又称 电子传递水平磷酸化
和 FMN） 铁硫蛋白（Fe-S） 辅酶Q 细胞色素类
作用 递氢体
递氢体 单电子传递体 递氢体 单电子传递体
6
三、呼吸链中各组分的排列顺序
（一）依还原电位大小排列 （二）呼吸链复合物重组 （三）利用光谱变化观察线 粒体各传递体的氧化顺序
一、概念 二、呼吸链的组分 三、呼吸链中各组分
的排列顺序 四、线粒体中两条重
要呼吸链 五、胞液中NADH和
NADPH的氧化
一、概 念
催化生物氧化电 子传递的酶及其辅酶 的连锁反应体系称为 电子传递链。
由于电子传递链 与细胞摄取氧的呼吸 过程有关，通常又称 为氧化呼吸链。
5
二、呼吸链的组分
组分
尼克酰胺腺嘌呤二核苷 酸 （NAD+）
7
四、线粒体內的两条重要呼吸链 （一）NADH 氧化呼吸链 （二 ）琥珀酸 氧化 呼吸链
8
9
五、胞液中NADH及NADPH的氧化 （一）-磷酸甘 油穿梭系统 （二）苹果酸穿 梭系统
10
11
（一）-磷酸甘油穿梭系统
胞液
线粒体 内膜
12
(二)苹果酸穿梭系统
胞液
内膜
线粒体
13
二、ATP的生成
（一）ATP生成的方式 （二）氧化磷酸化偶联部位 （三）氧化磷酸化偶联机理 （四）ATP合成的结构基础 （五）氧化磷酸化的调节 （六）氧化磷酸化抑制剂
14
（一）ATP生成的方式
1.底物水平磷酸化：底物的高能磷酸基团 直接转移给ADP生成ATP。
2.氧化磷酸化:是指在电子传递过程中,释放 的能量使ADP磷酸化成ATP的过程。又称 电子传递水平磷酸化
《三羧酸循环体系》课件
柠檬酸合成酶
促进乙酸与辅酶A的结合，形成柠檬酸。
异柠檬酸脱氢酶
催化异柠檬酸向α-酮戊二酸的转化，释放出CO2和 NADH。
琥珀酰辅酶A合成酶
促进琥珀酸与辅酶A结合，生成琥珀酸辅酶A。
苹果酸脱氢酶
催化苹果酸向草酰乙酸的转化，同时产生NADH。
三羧酸循环与能量产生的关系
ATP生产
三羧酸循环通过产生NADH和 FADH2，为细胞中的电子传 递链提供高能电子，最终生 成大量ATP。
《三羧酸循环体系》PPT 课件
探索生命的能量中心！了解三羧酸循环的定义、概述和反应步骤。探索其中 的重要酶和底物，以及与能量产生的密切关系。还将揭示三羧酸循环在生物 体内的意义与调控机制。最后，展望其应用前景。
三羧酸循环的定义和概述
三羧酸循环，又称柠檬酸循环或Krebs循环，是细胞呼吸中的中心代谢途径之一。通过一系列反应和步骤，将 营养物质中的化学能转化为细胞所需的ATP能量。
三羧酸循环的调控机制
1 反馈抑制
ATP和NADH作为终产物，在循环中反馈抑制酶的活性，调控循环速பைடு நூலகம்。
2 底物供应
依赖于细胞内酸性糖元解、脂肪酸氧化等相关途径提供三羧酸循环所需的底物。
3 酶和基因表达
循环中的关键酶和调控基因受内源性和外源性因素影响，以适应细胞能量需求和环境变 化。
三羧酸循环的应用与未来展望
氧化还原反应
NADH和FADH2在循环反应中 被氧化，释放出的电子用于 氧化磷酸化，产生能量。
能量感应
ATP和来自三羧酸循环的高能 电子给细胞提供能量感应信 号，调控代谢途径的活性和 细胞活动。
三羧酸循环在生物体内的作用 与意义
三羧酸循环是维持生物体内能量稳定的关键途径。它不仅提供ATP能量，还为 细胞生理过程中的合成反应、解毒和抗氧化防御提供底物和中间产物。
- 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)。
丙酮酸脱氢酶
E1
二氢硫辛酰转乙 E2 酰基酶
24 TPP 丙酮酸氧化脱羧 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
分步反应
①
O CH3 CCOOH+TPP E1
OH CH 3 C TPP + CO 2
H
E1：丙酮酸脱氢酶
羟乙基TPP
焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用
柠檬酸循环
无氧条件下:葡萄糖经分解代谢形成丙 酮酸，丙酮酸继续形成乳酸或乙醇。
有氧条件下:丙酮酸可继续进行有氧分 解，最后完全氧化，形成CO2和水。此 途径分为柠檬酸循环和氧化磷酸化两 个阶段。
柠檬酸循环的概念：
在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙 酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA，乙酰CoA经 一系列氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O 并产生能量的过程，称为柠檬酸循环。由 于柠檬酸含三个羧基，所以亦称为三羧酸 循环。(tricarboxylic acid cycle), 简称 TCA循环。由于它是由H.A.Krebs（德国） 正式提出的，所以又称Krebs循环。
环
顺乌头酸
的
过
苹果酸
程
及
延胡索酸
其
调
琥珀酸
控
NADH
琥珀酰CoA
(-)
(-)
α-
异柠檬酸
异柠檬酸
(-)
脱氢酶
(+) ADP
(+) Ca 2+
酮戊二酸
α- 酮戊二酸
脱氢酶复合体 (+) Ca 2+
GTP
ATP
六、三羧酸循环的生物学意义
➢ 与糖酵解一起构成糖的有氧代谢，为有机体提供大 量的能量
➢ 是糖、脂类和蛋白质代谢联络的枢纽
H
R-As=O
+
S H
有机砷化物 S
R
S
-OAs
S
+ 2H2 RO
S
RAs
S
+ H2O R
丙酮酸脱氢酶复合体的调控
由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处于代谢途 径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：
1.产物抑制：受乙酰CoA和NADH的控制。乙酰CoA抑制转乙 酰基 酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酰脱氢酶E3组分。抑制效 应被CoA和NAD+逆转。
＊
2
COOH
＊
异柠檬酸
CH COOH H+ CO2
草C＊H酰2琥＊C珀OO酸H
CH 2
a-C＊酮H戊2 二C＊O酸OH (a-KG)
高等动植物及大多数微生物中异柠檬酸脱氢 酶 有两类
NAD+为辅酶 （线粒体） NADP+为辅酶 （线粒体和细胞质）
异柠檬酸脱氢酶是一个变构酶 ADP变构激活 异柠檬酸
产生更多的草酰乙酸
乙酰-CoA 浓度增加
高水平的乙酰CoA激活
丙酮酸羧化酶
2.PEP羧化
（在植物、酵母、细菌）
❖反应在胞液中进行
3.苹果酸脱氢
COOH
COOH
COOH
苹 果 酸 酶 CHOH 苹 果 酸 脱C氢O 酶
CO
CH3
丙酮酸
NADPH CO2
NADP+ CH2 NAD+ COOH
NADHCH2 COOH
嘧啶环
VB 1
易形成C-离子
C-
噻唑环
丙酮酸
C-
CH3-C-COOH OH CO2
②
OH
S E2
CH3 C TPP + L
H
S
O
CH3 C～S L + TPP
HS
硫辛酸
乙酰硫辛酸
E2：转乙酰酶
硫辛酸：
SS
H2C CH (CH2)4 COOH C H2
O
CH3 ③
C～S L
+HS～CoA E2
HS
a－酮戊二酸
NAD+
NADH +CO2
乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O
2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+ 循环有以下特点：
➢乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，使两个C原子进入循环。在以后的两步 脱羧反应中，有两个C原子以CO2的形式离开循环，相当于乙酰CoA的2个C原 子形成CO2。
四、三羧酸循环的回补反应
三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它的中间产物也 是生物合成的前体，如
α-酮戊二酸 谷氨酸 草酰乙酸 天冬氨酸 琥珀酰CoA 卟啉环
上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环 的运转，因此必须不断补充才能维持其正常进行，这种补充 称为回补反应或填补反应(anaplerotic reaction)。
＊CH 2 COOH (a -KG)
a-KG脱氢酶
复合体
CO～ SCoA
CH 2
NAD+ NADH+H+ ＊CH 2 ＊COOH HSCoA CO2 琥珀酰CoA
该酶与丙酮酸脱氢酶复合体相似
5. 琥珀酰CoA转化成琥珀酸 （琥珀酰CoA合成酶催化）
CO～ SCoA
CH 2
CH
＊
2
COOH
＊
琥珀酰CoA
2.异柠檬酸脱氢酶
该酶受ATP和NADH变构抑制，受ADP变构促进和Ca2+激
3.α活-酮。戊二酸脱氢酶
该酶受产物琥珀酰CoA和NADH抑制，也受高能荷抑制。 Ca2+激活。
丙酮酸
(-)
丙酮酸脱氢酶复合体
三 羧
(-)
(+) Ca 2+
乙酰 CoA
（-）
酸
柠檬酸合成酶
(-) (-)
循
草酰乙酸
柠檬酸
(-)
＊＊
＊ CH3
＊
C～SCoA+ O
柠檬酸合酶
C COOH
HO
CH 2 COOH C COOH
O
CH2 COOHH2O HSCoA CH 2 COOH
乙酰CoA
草酰乙酸
柠檬酸
❖ 单向不可逆 ❖ 可调控的限速步骤 ❖ 氟乙酰CoA导致致死合H成O常-C作-C为OO杀- 虫药
柠檬酸合酶是柠檬酸循环的关键酶，活性受ATP、 NADH、琥珀酰-CoA、酯酰-CoA等的抑制。
＊＊
柠檬酸
顺乌头酸
异柠檬酸
90 : 4 : 6
3. 异N柠AD檬+ N酸AD氧H+化H+脱羧形成a-酮戊二酸 （异C柠O檬2 酸脱氢酶催化）
异柠檬酸
异柠檬酸
脱氢酶
HO CH COOH
脱氢酶
HO CH COOH
O C COOH
CH COOH NAD+ NADH+H+
(NADP+ NADPH+H+）
CH
❖ 该酶含FAD外，还有三种铁硫聚簇， 2Fe-2S， 3Fe-4S，4Fe-4S 开始四碳酸之间的转变
7.延胡索酸被水化生成L-苹果酸 （延胡索酸酶催化）
HOOCCH
延胡索酸酶
HC COOH
延胡索酸
H2O
HO CH COOH CH2 COOH
苹果酸
8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 （苹果酸脱氢酶催化）
相互协同M作g用2+ NAD+ ADP
变构抑制作用 NADH ATP
细菌中 异柠檬酸脱氢酶 磷酸化 失活
去磷酸化 活化
植物，微生物中
异柠檬酸脱氢酶 氧化脱羧
异柠檬酸裂解酶
琥珀酸+乙醛酸
a-酮戊二酸
4. a-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰CoA （a-酮戊二酸脱氢酶复合体催化）
O C COOH
CH 2
2化 磷.磷状酸酸态酶化无作和活 用去。性磷C，酸a反2化+之通作有过用活激的性活调。磷节其酸：磷酶丙酸，酮化使酸受丙脱E酮氢2上酸酶结脱组合氢分的酶E激1组的酶分磷和活酸 化。
激酶 磷酸酶
Ca2+激活
E 使E1磷酸化（无活性形式） ×
使磷酸化的E1去磷酸化（有活性形式） 1
O CH3-C-SCoA
➢在循环中有4对H原子通过4步氧化反应脱下，其中3对用以还原NAD+生成3 个NADH+H+,1对用以还原FAD,生成1个FADH2。
➢由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成1个GTP, 1GTP→1ATP。 ➢3NADH → 7.5 ATP ; 1FADH2 → 1.5ATP; 再加上1个GTP ➢单向进行 ➢整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。
FAD
HSCoA
O
C H 3 C～～S CoA
NAD+
NADH+H+
E1：丙酮酸脱氢酶 E2：转乙酰化酶 E3：二氢硫辛酸脱氢酶
砷化物对丙酮酸脱氢酶复合体E2中的辅基硫辛酰胺的 毒害作用。（由于a-酮戊二酸脱氢酶复合体也含硫辛 酰胺辅基，因此，砷化物也有毒害作用）
-OAs
O HO H
亚砷酸
H
+
S 二HS氢硫辛R酰胺
4. 氨基酸转化
天冬氨酸 α-酮戊二酸
谷氨酸 草酰乙酸
五、三羧酸循环的调控
三羧酸循环的速度主要取决于细胞对ATP的需求量， 另外也受细胞对于中间产物需求的影响。有3个调控 部位: 1.柠檬酸合成酶（限速酶）
ATP、NADH是该酶的变构抑制剂，高浓度的ATP 和 NADH抑制柠檬酸的合成，即抑制三羧酸循环地进行。高 浓度的琥珀酰-CoA抑制该酶的活性。