柠檬酸循环

丙酮酸脱氢 1.2 丙酮酸脱氢酶复合体(PDC)组成与功能
酶
丙酮酸脱氢（E1）
二氢硫辛酰转乙酰 基酶（E2） 二氢硫辛酸脱氢酶 （E3）
辅因子
功能
TPP, Mg2+ 丙酮酸氧化脱羧
硫辛酰胺 辅酶A FAD NAD+ 转乙酰基至CoA
E1激酶，E1磷酸酶
使二氢硫辛酰胺 再氧化
多酶复合体：是催化功能上有联系的几种酶通过非共 价键连接彼此嵌合形成的复合体。其中每一个酶都有 其特定的催化功能，且具有其催化活性必需的辅酶。 其中，E2是多功能酶，除合成乙酰CoA外，调控E1。
一.柠檬酸循环的准备过程 二.柠檬酸循环反应机制 三.柠檬酸循环的调控 四.柠檬酸循环的生物学意义
柠檬酸循环：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生 的丙酮酸跨越线粒体膜时氧化脱羧形成乙酰CoA， 在线粒体基质中乙酰CoA经一系列氧化、脱羧、水 合及脱氢等，最终生成CO2和H2O并产生能量的过程. 因为在循环的一系列反应中,关键的化合物是柠 檬酸,所以称为柠檬酸循环,又因为它有三个羧 基,所以亦称为三羧酸循环, 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。 葡萄糖有氧氧化总反应：
H2O
CO2
丙酮酸进入线粒体反应概况
C 架变化与递氢
跨线粒体膜 CO2
４C CO2
C5 C3
C2
NADH
进入循环
C6
NADH + H+
NADH + H+
C4
2次脱羧 4次脱氢
（2种递氢体）
CO2 …..ຫໍສະໝຸດ 1次直接产能ATP
FADH2 NADH + H+
一. 柠檬酸循环的准备过程 ——丙酮酸脱羧形成乙酰CoA
总化学反应方程：
丙酮酸+ CoA-SH+ NAD+ 乙酰CoA + CO2 + NADH+H+
△G0’ = -39.5kJ/mol
1. -羟乙基-TPP的生成 2A. 羟乙基脱氢、 与硫辛酰胺结合 5. NADH+H+的生成
2B.乙酰基传递
4. 硫辛酰胺的还原
3.乙酰CoA的生成
砷化物对E2辅基硫辛酰胺的毒害作用
•硫辛酸分子中的SH起酰基转运作用
•E2中Lys残基通过酰胺键连接硫辛酸 Lys 残基
E2 中硫辛酰赖氨酰长链结构
1.2.4 辅酶FAD（复习绪论）
通过氧化-还原变化，传递H+和电子，充当许多脱氢酶辅酶。
1.3 丙酮酸氧化脱羧反应机制
反应的动态过程与分子机制：
/chemistry_d/templates/student_ resources/shared_resources/animations/pdc/pdc.html 图解见后一页
(p96)
-O-As -（R-As）
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + 30/32 ATP
糖的有氧氧化代谢途径（三阶段）
• 葡萄糖酵解
G（Gn） 胞液 丙酮酸
线粒体膜
• 丙酮酸氧化脱羧 • 柠檬酸循环
氧化呼吸链 [O] ATP ADP
乙酰CoA 线粒体 TAC循环 3NADH+H+ 1FADH2 GTP
（ATP）
Born Died
25 August 1900) Hildesheim, Germany 22 November 1981 (aged 81) Oxford, England
Citizenship Nationality Fields Institutions
United Kingdom Dr. Hans Krebs Germany Internal medicine, biochemistry Kaiser Wilhelm Institute for Biology University of Hamburg Cambridge University University of Sheffield University of Oxford Known for discovery of the urea cycle and the citric acid cycle Notable awards Nobel Prize in Physiology or Medicine (1953)
E2: 8 个三聚体 E3: 6 个二聚体 E1: 8 个三聚体
1.2.2 TPP辅酶
形成活性负碳离 子，结合丙酮酸
O C-O` C-OH C-H3
TPP 催化脱羧的机制
E1-TPP-羟乙基
（2C单位活化形式）
1.2.3 硫辛酰胺辅酶
氧化态
还原态
硫辛酸
乙酰基结合态 •硫辛酸分子含2个SH，有氧-还变化
CryoEM images.
Zhou Z H et al. PNAS 2001;98:14802-14807
©2001 by The National Academy of Sciences
1.2.1 丙酮酸脱氢酶复合体立体结构模型 不同多亚基蛋白的三种酶镶嵌构成多酶复合体
硫辛酰转乙酰基酶 二氢硫辛酸脱氢酶 丙酮酸脱氢酶
早期发现柠檬酸和一些二羧酸如琥珀酸、延胡索酸等能 迅速被肝、肾切片氧化。而且这些二羧酸能增加鸽胸肌 悬液摄取氧，其程度远较本身氧化时所需氧为多，显然， 它们对鸽胸肌的氧化营养物起着催化作用。以后，在研 究柠檬酸和二羧酸之间的关系时，发现柠檬酸可经异柠 檬酸转变为α-酮戊二酸。还发现α-酮戊二酸可转变为 琥珀酸，而丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制物，使 琥珀酸不能脱氢氧化而成延胡索酸。在加有丙二酸的肌 肉匀浆中加入柠檬酸，可引起琥珀酸的堆积。这证实了 上述的转变过程在生物细胞内确实存在。最后Krebs发现 了三羧酸循环关键的一步，即草酰乙酸加入肌肉组织， 可迅速与来自丙酮酸或加入的乙酸合成柠檬酸，从而提 出了三羧酸循环的学说。三羧酸循环过程以后用同位素 技术完全证实。
1.1 生物转化总反应式
1.2 丙酮酸脱氢酶复合体
1.3 反应机制
1.4 丙酮酸脱氢酶的调控
1.1 生物转化总反应式
COOH C O CH3
丙酮酸
NAD+
NADH+H+
CO～SCoA
+ CoA-SH
辅酶A 丙酮酸
脱氢酶系
CH3
乙酰CoA
+ CO2
丙酮酸+ CoA-SH+
NAD+
丙酮酸 乙酰CoA + CO2 + NADH+H+ 脱氢酶系