酮戊二酸脱氢酶复合体

23.1 丙酮酸进入柠檬段循环的准备阶段 —形成乙酰—CoA
丙酮酸脱氢酶复合体催化
O H3C C COO+ + CoASH + NAD
丙酮酸
辅酶A
O H3C C SCoA
+ CO2
+ NADH
乙酰辅酶A
23.1.1 丙酮酸脱氢酶复合体：
三种酶：
E1 丙酮酸脱氢酶 E2 二氢硫辛酸转乙酰基酶 E3 二氢硫辛酸脱氢酶
COOCH2 CH2 COOCOO-
FAD
FADH2
CH HC COO-
琥珀酸脱氢酶
琥珀酸
延胡索酸
柠檬酸循环的反应机制
琥珀酸脱氢酶 （succinate dehydrogenase） ①琥珀酸脱氢酶与FAD以共价键相连 ②丙二酸是竞争性抑制剂 ③催化琥珀酸脱氢有严格的立体专一性 ④是柠檬酸循环中唯一嵌入到线粒体内膜的酶
23.2 柠檬酸循环概貌
C2乙酰---CoA
NADH
C4草酰乙酸
C6柠檬酸 C6顺乌头酸
C4苹果酸
C4延胡索酸
FADH2
C6异柠檬酸
NADH
C4琥珀酸
GTP
C6草酰琥珀酸
CO2
C5α-酮戊二酸 C4琥珀酰-CoA
CO2 NADH
Sir Hans Adolf Krebs The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953
COO-
C C CH2 COO-
H2O
-
OOC OOC
C C CH2 COO-
H2O
-
H OOC
C C CH2 COO-
OH H
OOC
-
柠檬酸
顺乌头酸
异柠檬酸
柠檬酸循环的反应机制
3) 异柠檬酸 + NAD →α--酮戊二酸 + NADH + CO2
COO CH2 H HO C C C O O
-
COO CH2 O C H O
柠檬酸循环的反应机制
8）延胡索酸 +H2O→ L--苹果酸
延胡索酸酶，催化的反应具有严格的立体专一性。
COO H C C
-
COO-
H2O
HO
CH2 C COOH
OOC
延胡索酸酶
H
延胡索酸
苹果酸
柠檬酸循环的反应机制
9） L-苹果酸+NAD → 草酰乙酸+NADH 苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase)
1）产物调控：NADH和乙酰—CoA的竞争性抑制。与 底物NAD+ 和CoA竞争酶的活性中心。 2）磷酸化和去磷酸化的调控：E1的磷酸化和去磷酸 化是使丙酮酸脱氢酶复合体失活和激活的重要方式。
丙酮酸脱氢酶的活化和抑制是根据荷的高低及生物合成相对 应中间物的需要，受到多种因素调节的。E2上有两种酶 ，激 酶和磷酸酶的活性,调节E1的活性。 Ca+通过激活磷酸酶的作用也使丙酮酸脱氢酶活化。
23.3 柠檬酸循环的反应机制
1） 草酰乙酸 + 乙酰-CoA → 柠檬酸 + CoASH
柠檬酸循环的反应机制
O O O C H2C COO COO
-
H2C CH3 CoA HO C H2C
C COO
-
SCoA
+
-
C S
COO-
草酰乙酸
乙酰—CoA
柠檬酰—CoA
H2C
COOCOOCOO-
H2O
HO
柠檬酸循环的反应机制
5） 琥珀酰—CoA+GDP+Pi → 琥珀酸+GTP+CoAH 琥珀酰—CoA合成酶（琥珀酰硫激酶）催化
COOCH2 CH2 C S O CoA COO-
GDP + Pi
GTP
CH2 CH2
CoASH
COO-
琥珀酰—CoA
琥珀酸
柠檬酸循环的反应机制
6）琥珀酸 +FAD→ 延胡索酸+FADH2
第 23 章 柠檬酸循环
Aerobic respiration - the Krebs cycle
内容提要
丙酮酸进入三羧酸循环的准备阶段 柠檬酸循环概貌 柠檬酸循环的反应机制 柠檬酸循环的化学总结算 柠檬酸循环的调控 柠檬酸循环的双重作用
柠檬酸循环的位置
23 柠檬酸循环
柠檬酸循环：三羧酸循环（tricarboxylic
六种辅助因子：
TPP FAD 硫辛酸 NAD CoA Mg++
23.1.2 丙酮酸脱氢酶复合体催化反应
O H3C C COOH
TPP
O H3C C S L SH
CoA SH O H3C C S C o A
丙酮酸 E1
S
乙酰二氢硫辛酸 E2
L H3C CHOH TPP S
CO2
LSH
SH
羟乙基-TPP
acid cycle TCA 循环），Krebs 循环(徳 Hans Krebs) 丙酮酸在有氧条件下继续进行有氧氧化，最后形成 CO2和水（柠檬酸循环，氧化磷酸化）。 柠檬酸循环在线粒体中进行。 柠檬酸循环不仅是丙酮酸氧化降解的途径，也是脂肪 酸、氨基酸等分子氧化分解所经历的共同途径。
C H2C
+
HS
CoA
+ H+
柠檬酸
辅酶A
柠檬酸循环的反应机制
柠檬酸合酶
柠檬酸合酶是调控酶，ATP 、NADH、琥珀 酸—CoA、酯酰—CoA等抑制其活性。
是柠檬酸循环中的限速酶。
柠檬酸循环的反应机制
2） 柠檬酸
→ 顺乌头酸 → 异柠檬酸 顺乌头酸酶催化
柠檬酸循环的反应机制
COOH
-
H H OH
-
-
O
+
NAD+
NADH + H+
H
C C
C O-
O
异柠檬酸脱氢酶
O
C O-
Mg2+
异柠檬酸
COO CH2
-
草酰琥珀酸
COO CH2
-
CO2
H
C C C O O
-
H+
O Mg
2+
H
C C C O
H O
O-
α —酮戊二酸
柠檬酸循环的反应机制
异柠檬酸脱氢酶 是变构调节酶： 受ADP变构激活 NADH、ATP变构抑制
柠檬酸循环的反应机制
4）α--酮戊二酸 + NAD + CoAH → 琥珀酰—Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA + NADH + CO2
COOCH2 CH2 C COO
-
COOCH2
+ NAD
O
+ CoASH
CH2 C S O CoA
+ NADH +
H+ + CO2
α —酮戊二酸
琥珀酰—CoA
柠檬酸循环的反应机制
α--酮戊二酸脱氢酶复合体： 三种酶：α--酮戊二酸脱氢酶 (E1) 二氢硫辛酰转琥珀酰酶(E2) 二氢硫辛酰脱氢酶(E3) 六因子：TPP 硫辛酸 CoA FAD NAD Mg++
硫辛酸 FADH2 E3
二氢硫辛酸 FAD
NAD+
NADH+H+
23.1.3 砷化物对硫辛酰胺的毒害作用
亚砷酸盐与二氢硫辛酸共价结合，使还原型硫辛酰胺 形成无催化能力的砷化物。
-O AS OH OH HS HS -O AS R S S
R
亚砷酸
HS R AS
O
HS
R' R
AS
S S
R
有机砷化合物
23.1.4 丙酮酸脱氢酶复合体的调控