生物化學(xué)-第23章-檸檬酸循環(huán)課件

第23章檸檬酸循環(huán)第23章檸檬酸循環(huán)1胞液線粒體GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++eO2H2OCO2糖的有氧氧化（aerobicoxidation）反應(yīng)過(guò)程：胞液線粒體GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++e2糖有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程分三個(gè)階段：糖酵解途徑：葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化糖有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程分三個(gè)階段：3檸檬酸循環(huán)（CitricAcidCycle)三羧酸循環(huán)（TricarboxylicAcidCycle）Krebs循環(huán)在好氧真核生物線粒體基質(zhì)或好氧原核生物細(xì)胞質(zhì)中，酵解產(chǎn)物丙酮酸脫羧、脫氫，徹底氧化為CO2、H2O并產(chǎn)生ATP的過(guò)程。檸檬酸循環(huán)（CitricAcidCycle)4原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)真核生物線粒體基質(zhì)（線粒體）原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)真核生物線粒體基質(zhì)5一、丙酮酸氧化脫羧形成乙酰-CoA

PyruvateIsOxidizedtoAcetyl-CoAandCO2

丙酮酸脫氫酶系一、丙酮酸氧化脫羧形成乙酰-CoA

PyruvateIs6丙酮酸進(jìn)入線粒體轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA,這是連接糖酵解和三羧酸循環(huán)的紐帶：丙酮酸+CoA+NAD+乙酰CoA+C2O+NADH+H+反應(yīng)不可逆，分5步進(jìn)行，由丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體是一個(gè)十分大的多酶復(fù)合體，包括丙酮酸脫氫酶E1、二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶E2、二氫硫辛酸脫氫酶E3三種不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，F(xiàn)AD,NAD+,CoA及Mg2+六種輔助因子組裝而成。丙酮酸進(jìn)入線粒體轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA,這是連接糖酵解和三羧酸循環(huán)7多酶復(fù)合體位于線粒體內(nèi)原核細(xì)胞在胞液中三種酶六種輔助因子E1-丙酮酸脫氫／羧酶（組分）E2-二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；窫3-二氫硫辛酸脫氫酶TPP、硫辛酸、CoA-SH、FAD、NAD+、Mg2+丙酮酸脫氫酶系多酶復(fù)合體位于線粒體內(nèi)三種酶六種輔助因子E1-丙酮酸脫氫／羧8丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2E3E1三種酶60條肽鏈形成的復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2E3E1三種酶9八聚體八聚體10乙酰CoAAMP泛酸β-巰基乙胺乙酰CoA222O2CH223OOHCH3-2OH--OCOCHCHNHCOCHCCHPOPOCHNHCHSCCH3CHOOOOONNNNNHOPOO乙酰CoAAMP泛酸β-巰基乙胺乙酰CoA222O2CH2211硫辛酸：硫辛酸：12硫辛酰胺輔基硫辛酰賴氨酰臂砷化物共價(jià)結(jié)合-毒害作用硫辛酰胺輔基13生物化學(xué)-第23章_檸檬酸循環(huán)課件14功能——

脫羧酶輔酶

將底物移入（出）脫羧酶的活性中心。+TPP的作用功能——

脫羧酶輔酶

將底物移入（出）脫羧酶的活性中心。+T15Ⅰ.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2E3E1三種酶60條肽鏈形成的復(fù)合體乙酰二氫硫辛酸硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶硫辛酸二氫硫辛酸丙酮酸脫羧酶二氫硫辛酸脫氫酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2～Ⅰ.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2E3E1三種酶乙酰二氫硫辛酸硫辛酸16生物化學(xué)-第23章_檸檬酸循環(huán)課件17形成酶復(fù)合體有什么好處呢？CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(CH2)4COSOCH3CS(CH2)4COSHSH(CH2)4COSHFADH2FADNADNADH+H++SCoACH3CSCoAOHH乙酰二氫硫辛酸硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶硫辛酸二氫硫辛酸丙酮酸脫羧酶二氫硫辛酸脫氫酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2多肽鏈中間產(chǎn)物在氨基酸臂作用下進(jìn)入酶活性中心快速準(zhǔn)確！形成酶復(fù)合體有什么好處呢？CO2CH3OCOOCTPPCH318CH3CCOOHO+TPPE1分步反應(yīng)①羥乙基TPPE1：丙酮酸脫氫酶CH3CCOOHO+TPPE1分步反應(yīng)①羥乙基TPPE1：丙19②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：轉(zhuǎn)乙酰酶硫辛酸：②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：轉(zhuǎn)乙20E2E3E3E3：二氫硫辛酸脫氫酶E2E3E3E3：二氫硫辛酸脫氫酶21丙酮酸氧化脫羧的調(diào)控

由丙酮酸到乙酰CoA是一個(gè)重要步驟，處于代謝途徑的分支點(diǎn)，所以此體系受到嚴(yán)密的調(diào)節(jié)控制：1、產(chǎn)物抑制：乙酰CoA抑制乙酰轉(zhuǎn)移酶E2組分，NADH抑制二氫硫辛酸脫氫酶E3組分。抑制效應(yīng)被CoA和NAD+逆轉(zhuǎn)。2、核苷酸反饋調(diào)節(jié)：丙酮酸脫氫酶E1受GTP抑制，被AMP活化。3、砷化物與E2中的輔基硫辛酰胺形成無(wú)催化能力的砷化物。4、可逆磷酸化作用的調(diào)節(jié)：丙酮酸脫氫酶E1的磷酸化狀態(tài)無(wú)活性，反之有活性。5、Ca2+激活丙酮酸氧化脫羧的調(diào)控由丙酮酸到乙酰CoA是一個(gè)重要步驟，處22二、檸檬酸循環(huán)概貌

CitricAcidCycle

二、檸檬酸循環(huán)概貌

CitricAcid23

(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NADH

+

H+CoASHCO2CH3CO~SCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH

+

H++CO~SCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHH2OCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2++CoASHH2OCoASHCO2丙酮酸乙酰CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10)(5)(6)(3)(4)檸檬酸異檸檬酸草酰琥珀酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸L-蘋(píng)果酸草酰乙酸HO2(1)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體(2)檸檬酸合成酶(3)順烏頭酸酶(4)(5)異檸檬酸脫氫酶(6)α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體(7)琥珀酰CoA合成酶(8)琥珀酸脫氫酶(9)延胡索酸酶(10)L-蘋(píng)果酸脫氫酶三羧酸循環(huán)概況產(chǎn)能步驟2NAD(P)H1FADH21GTP(1)(6)-產(chǎn)能脫碳2NADH+2CO2(5)-脫碳-1CO2→

3步不可逆反應(yīng)(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NA241、乙酰COA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸

單向不可逆

可調(diào)控的限速步驟

氟乙酰CoA導(dǎo)致致死常作為殺蟲(chóng)藥（與順烏頭酸酶結(jié)合）C=OCOO-CH2COO-C-CH3S-COAOCH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2檸檬酸合酶+COA三羧酸CH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OH2O+HS-COA+H+三、檸檬酸循環(huán)歷程

ReactionsoftheCitricAcidCycle1、乙酰COA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸

單向不可逆C=OC25檸檬酸合酶是變構(gòu)酶

變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH、

琥珀酰CoA、酯酰CoA

AMP可解除抑制FH2C

氟乙酰輔酶A：底物，形成氟檸檬酸，不能往下反應(yīng)，稱致死性合成

檸檬酸合酶是變構(gòu)酶

變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH、

26CH3CO

丙酮酰-CoA：競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑

CH3CO

丙酮酰-CoA：競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑

272、檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸

（順烏頭酸酶）在pH7.0，25C的平衡態(tài)時(shí)，檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：4：6CH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2CHCOO-C

-COO-COO-CH2CH2H2OH2O檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸COO-HO-CHCH-COO-COO-2、檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸

（順烏頭酸酶）在p28烏頭酸酶中的（Fe-S）蛋白烏頭酸酶中的（Fe-S）蛋白293、由異檸檬酸氧化脫羧生成

α-酮戊二酸（異檸檬酸脫氫酶）TCA中第一次氧化作用、脫羧過(guò)程異檸檬酸脫氫酶為第二個(gè)調(diào)節(jié)酶三羧酸到二羧酸的轉(zhuǎn)變NAD+NADH+H+H+CO2草酰琥珀酸Mg2+HO-CHCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOHCH2COOHCH2α-酮戊二酸△G0'=-20.9kJ/mol3、由異檸檬酸氧化脫羧生成

α-酮戊二酸（異檸檬酸脫氫酶）304、α-酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰COA（α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體）

TCA中第二次氧化作用、脫羧過(guò)程

α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似α-酮戊二酸脫氫酶E1琥珀酰轉(zhuǎn)移酶E2

二氫硫辛酸脫氫酶E3、TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2++COASH+NAD+COCOOHCH2COOHCH2COSCOACH2COOHCH2+NADH+H+

+CO2△G0'=-33.5kJ/mol高能硫酯化物NAD為輔酶，需Mg2+（線粒體）NADP為輔酶（胞質(zhì)也有）4、α-酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰COA（α-酮戊二酸脫315、琥珀酰COA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生GTP（琥珀酰COA合成酶）TCA中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸化合物的步驟GTP+ADPGDP+ATPCOSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOA哺乳動(dòng)物—GTP/ATP植物、微生物—ATP底物磷酸化5、琥珀酰COA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生GTP（琥珀酰COA合32GTP參與蛋白質(zhì)合成G蛋白活化（信號(hào)傳導(dǎo)）GTP+ADPGDP+ATP核苷二磷酸激酶GTP參與蛋白質(zhì)合成核苷二磷酸激酶336、琥珀酸脫氫生成延胡索酸COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2TCA中第三次氧化的步驟丙二酸為該酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑開(kāi)始四碳酸之間的轉(zhuǎn)變琥珀酸脫氫酶HC嵌入線粒體內(nèi)膜

6、琥珀酸脫氫生成延胡索酸COOH34琥珀酸脫氫酶位于線粒體內(nèi)膜具有立體專一性琥珀酸脫氫酶位于線粒體內(nèi)膜35COOHCHCOOHCH7、延胡索酸被水化生成蘋(píng)果酸（延胡索酸酶）COOHHO-CHCOOHH-C-H+H2O延胡索酸酶

COOHCHCOOHCH7、36COOHHO-CHCOOHH-C-H8、蘋(píng)果酸脫氫生成草酰乙酸（蘋(píng)果酸脫氫酶）+NAD+COOHC=OCOOHCH2+NADH+H+

TCA中第四次氧化的步驟，最后一步。被草酰乙酸與乙酰CoA縮合（高度放能）反應(yīng)所推動(dòng)COOHHO-CHCOOH378、L-蘋(píng)果酸脫氫形成草酰乙酸

OxidationofMalatetoOxaloacetate

被草酰乙酸與乙酰CoA縮合（高度放能）反應(yīng)所推動(dòng)

TCA中第四次氧化的步驟，最后一步。8、L-蘋(píng)果酸脫氫形成草酰乙酸

Oxidati38草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋(píng)果酸乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)的過(guò)程

TCA經(jīng)四次氧化，二次脫羧，通過(guò)一個(gè)循環(huán)，可以認(rèn)為乙酰COA2CO2草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸39生物化學(xué)-第23章_檸檬酸循環(huán)課件40四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)計(jì)量2丙酮酸2acetyl-CoA2NADH52異檸檬酸2α-酮戊二酸2NADH52α-酮戊二酸2琥珀酰-CoA2NADH522琥珀酰-CoA2琥珀酸2A/GTP22琥珀酸2延胡素酸2FADH232蘋(píng)果酸2草酰乙酸2NADH5Total25ATP底物磷酸化四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)計(jì)量2丙酮酸41丙酮酸只有4個(gè)氫，但徹底氧化所放出的氫？6個(gè)H加水加氫丙酮酸只有4個(gè)氫，加水加氫42糖酵解+三羧酸循環(huán)的效率糖酵解

1G→2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸

→7ATP三羧酸循環(huán)

2丙酮酸→25ATP———————————————————————

32ATP儲(chǔ)能效率=32×7.3/686=34.05%其余能量以熱量形式：一部分維持體溫，一部分散失。糖酵解+三羧酸循環(huán)的效率糖酵解43總反應(yīng)式總反應(yīng)式44注意：每次循環(huán)的CO2直接來(lái)自草酰乙酸而不是乙酰CoA但凈結(jié)果是氧化了1分子乙酰CoA注意：45補(bǔ)充：檸檬酸循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)三羧酸循環(huán)不僅是產(chǎn)生ATP的途徑，它的中間產(chǎn)物也是生物合成的前體，

α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸琥珀酰CoA卟啉環(huán)

上述過(guò)程均可導(dǎo)致草酰乙酸濃度下降，從而影響三羧酸循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此必須不斷補(bǔ)充才能維持其正常進(jìn)行，這種補(bǔ)充稱為回補(bǔ)反應(yīng)(anapleroticreaction)。補(bǔ)充：檸檬酸循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)三羧酸循環(huán)不僅是產(chǎn)生ATP的途徑，46

1、丙酮酸羧化(動(dòng)物體內(nèi)的主要回補(bǔ)反應(yīng))草酰乙酸或循環(huán)中任何一種中間產(chǎn)物不足TCA循環(huán)速度降低乙酰-CoA濃度增加高水平的乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶產(chǎn)生更多的草酰乙酸生物素Mg2+在線粒體內(nèi)進(jìn)行

1、丙酮酸羧化(動(dòng)物體內(nèi)的主要回補(bǔ)反應(yīng))草酰乙酸或循環(huán)47

2、PEP羧化（在植物、酵母、細(xì)菌）反應(yīng)在胞液中進(jìn)行

2、PEP羧化（在植物、酵母、細(xì)菌）反應(yīng)483、蘋(píng)果酸脫氫丙酮酸蘋(píng)果酸

3、蘋(píng)果酸脫氫丙酮酸蘋(píng)果酸494、氨基酸轉(zhuǎn)化α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸草酰乙酸4、氨基酸轉(zhuǎn)化α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨50草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋(píng)果酸乙酰輔酶A2CO21ATP、NADH琥珀酰-CoA抑制2ATP、NADH抑制ADP、Ca2+激活3ATP、NADH琥珀酰-CoA抑制ADP、Ca2+激活五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控速率受細(xì)胞能量狀態(tài)、生物合成需求調(diào)節(jié)草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸51限速酶：1.檸檬酸合酶

變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH、琥珀酰CoAAMP可解除抑制2.異檸檬酸脫氫酶變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH變構(gòu)激活劑：ADP3.α—酮戊二酸脫氫酶系

抑制劑：ATP、NADH、琥珀酰CoA

激活劑：AMP、ADP、Ca2+

限速酶：52乙酰CoA的主要來(lái)源和去路糖原G三脂酰甘油FA、甘油蛋白質(zhì)氨基酸三羧酸循環(huán)膽固醇、FA酮體乙酰CoA乙酰CoA的主要來(lái)源和去路糖原G三脂酰甘油FA、甘油蛋白質(zhì)氨53六、檸檬酸循環(huán)的生物意義（1）是好氧生物體內(nèi)最主要的產(chǎn)能途徑?。?）是脂類、蛋白質(zhì)徹底分解的共同途徑?。?）提供合成其他化合物的碳骨架如：草酰乙酸→Asp、Asnα-酮戊二酸→Glu→其他氨基酸琥珀酰CoA→血紅素兩用性六、檸檬酸循環(huán)的生物意義（1）是好氧生物體內(nèi)最主要的產(chǎn)能54檸檬酸循環(huán)—焚燒爐檸檬酸循環(huán)—焚燒爐55乙醛酸循環(huán)補(bǔ)充：乙醛酸循環(huán)——三羧酸循環(huán)支路三羧酸循環(huán)在異檸檬酸與蘋(píng)果酸間搭了一條捷徑。（省了6步）異檸檬酸檸檬酸琥珀酸蘋(píng)果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)乙酰CoA乙醛酸乙酰CoACoASH①②乙醛酸循環(huán)補(bǔ)充：乙醛酸循環(huán)——三羧酸循環(huán)支路三羧酸循環(huán)在異檸56只有一些植物（特別是油料植物種子）和微生物兼具有這樣的途徑異檸檬酸裂解酶異檸檬酸琥珀酸乙醛酸①②乙醛酸乙酰CoA蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸合成酶只有一些植物（特別是油料植物種子）和微生物兼具有這樣的途徑異57這種途徑對(duì)于植物和微生物意義重大！只保留三羧酸循環(huán)中的（10）脫氫（1NADH）產(chǎn)能，只相當(dāng)于2.5個(gè)ATP，意義不在于產(chǎn)能，在于生存。Ⅰ.種子發(fā)芽

油料種子在發(fā)芽過(guò)程中，細(xì)胞中出現(xiàn)許多乙醛酸體，貯藏脂肪首先水解為甘油和脂肪酸，然后脂肪酸在乙醛酸體內(nèi)氧化分解為乙酰CoA，并通過(guò)乙醛酸循環(huán)轉(zhuǎn)化為糖。這種途徑對(duì)于植物和微生物意義重大！只保留三羧酸循環(huán)中的（1058糖異生油類植物種子中的油脂代謝糖乙醛酸循環(huán)草酰乙酸乙酰CoA糖異生油類植物種子中的油脂代謝糖乙醛酸循環(huán)草酰乙酸乙酰CoA59Ⅱ原始細(xì)菌生存乙酸菌以乙酸為主要食物的細(xì)菌（物質(zhì)循環(huán)中的重要一環(huán)）乙酸NH3生存乙醛酸循環(huán)四碳、六碳化合物轉(zhuǎn)化乙酸+ATP+CoASH→

乙酰CoA+H2O+AMP+PPi乙酰CoA合成酶Ⅱ原始細(xì)菌生存乙酸菌乙酸NH3生存乙醛酸循環(huán)四碳、六碳化合物60第23章檸檬酸循環(huán)第23章檸檬酸循環(huán)61胞液線粒體GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++eO2H2OCO2糖的有氧氧化（aerobicoxidation）反應(yīng)過(guò)程：胞液線粒體GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++e62糖有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程分三個(gè)階段：糖酵解途徑：葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化糖有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程分三個(gè)階段：63檸檬酸循環(huán)（CitricAcidCycle)三羧酸循環(huán)（TricarboxylicAcidCycle）Krebs循環(huán)在好氧真核生物線粒體基質(zhì)或好氧原核生物細(xì)胞質(zhì)中，酵解產(chǎn)物丙酮酸脫羧、脫氫，徹底氧化為CO2、H2O并產(chǎn)生ATP的過(guò)程。檸檬酸循環(huán)（CitricAcidCycle)64原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)真核生物線粒體基質(zhì)（線粒體）原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)真核生物線粒體基質(zhì)65一、丙酮酸氧化脫羧形成乙酰-CoA

PyruvateIsOxidizedtoAcetyl-CoAandCO2

丙酮酸脫氫酶系一、丙酮酸氧化脫羧形成乙酰-CoA

PyruvateIs66丙酮酸進(jìn)入線粒體轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA,這是連接糖酵解和三羧酸循環(huán)的紐帶：丙酮酸+CoA+NAD+乙酰CoA+C2O+NADH+H+反應(yīng)不可逆，分5步進(jìn)行，由丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體是一個(gè)十分大的多酶復(fù)合體，包括丙酮酸脫氫酶E1、二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶E2、二氫硫辛酸脫氫酶E3三種不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，F(xiàn)AD,NAD+,CoA及Mg2+六種輔助因子組裝而成。丙酮酸進(jìn)入線粒體轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA,這是連接糖酵解和三羧酸循環(huán)67多酶復(fù)合體位于線粒體內(nèi)原核細(xì)胞在胞液中三種酶六種輔助因子E1-丙酮酸脫氫／羧酶（組分）E2-二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；窫3-二氫硫辛酸脫氫酶TPP、硫辛酸、CoA-SH、FAD、NAD+、Mg2+丙酮酸脫氫酶系多酶復(fù)合體位于線粒體內(nèi)三種酶六種輔助因子E1-丙酮酸脫氫／羧68丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2E3E1三種酶60條肽鏈形成的復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2E3E1三種酶69八聚體八聚體70乙酰CoAAMP泛酸β-巰基乙胺乙酰CoA222O2CH223OOHCH3-2OH--OCOCHCHNHCOCHCCHPOPOCHNHCHSCCH3CHOOOOONNNNNHOPOO乙酰CoAAMP泛酸β-巰基乙胺乙酰CoA222O2CH2271硫辛酸：硫辛酸：72硫辛酰胺輔基硫辛酰賴氨酰臂砷化物共價(jià)結(jié)合-毒害作用硫辛酰胺輔基73生物化學(xué)-第23章_檸檬酸循環(huán)課件74功能——

脫羧酶輔酶

將底物移入（出）脫羧酶的活性中心。+TPP的作用功能——

脫羧酶輔酶

將底物移入（出）脫羧酶的活性中心。+T75Ⅰ.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2E3E1三種酶60條肽鏈形成的復(fù)合體乙酰二氫硫辛酸硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶硫辛酸二氫硫辛酸丙酮酸脫羧酶二氫硫辛酸脫氫酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2～Ⅰ.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2E3E1三種酶乙酰二氫硫辛酸硫辛酸76生物化學(xué)-第23章_檸檬酸循環(huán)課件77形成酶復(fù)合體有什么好處呢？CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(CH2)4COSOCH3CS(CH2)4COSHSH(CH2)4COSHFADH2FADNADNADH+H++SCoACH3CSCoAOHH乙酰二氫硫辛酸硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶硫辛酸二氫硫辛酸丙酮酸脫羧酶二氫硫辛酸脫氫酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2多肽鏈中間產(chǎn)物在氨基酸臂作用下進(jìn)入酶活性中心快速準(zhǔn)確！形成酶復(fù)合體有什么好處呢？CO2CH3OCOOCTPPCH378CH3CCOOHO+TPPE1分步反應(yīng)①羥乙基TPPE1：丙酮酸脫氫酶CH3CCOOHO+TPPE1分步反應(yīng)①羥乙基TPPE1：丙79②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：轉(zhuǎn)乙酰酶硫辛酸：②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：轉(zhuǎn)乙80E2E3E3E3：二氫硫辛酸脫氫酶E2E3E3E3：二氫硫辛酸脫氫酶81丙酮酸氧化脫羧的調(diào)控

由丙酮酸到乙酰CoA是一個(gè)重要步驟，處于代謝途徑的分支點(diǎn)，所以此體系受到嚴(yán)密的調(diào)節(jié)控制：1、產(chǎn)物抑制：乙酰CoA抑制乙酰轉(zhuǎn)移酶E2組分，NADH抑制二氫硫辛酸脫氫酶E3組分。抑制效應(yīng)被CoA和NAD+逆轉(zhuǎn)。2、核苷酸反饋調(diào)節(jié)：丙酮酸脫氫酶E1受GTP抑制，被AMP活化。3、砷化物與E2中的輔基硫辛酰胺形成無(wú)催化能力的砷化物。4、可逆磷酸化作用的調(diào)節(jié)：丙酮酸脫氫酶E1的磷酸化狀態(tài)無(wú)活性，反之有活性。5、Ca2+激活丙酮酸氧化脫羧的調(diào)控由丙酮酸到乙酰CoA是一個(gè)重要步驟，處82二、檸檬酸循環(huán)概貌

CitricAcidCycle

二、檸檬酸循環(huán)概貌

CitricAcid83

(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NADH

+

H+CoASHCO2CH3CO~SCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH

+

H++CO~SCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHH2OCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2++CoASHH2OCoASHCO2丙酮酸乙酰CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10)(5)(6)(3)(4)檸檬酸異檸檬酸草酰琥珀酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸L-蘋(píng)果酸草酰乙酸HO2(1)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體(2)檸檬酸合成酶(3)順烏頭酸酶(4)(5)異檸檬酸脫氫酶(6)α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體(7)琥珀酰CoA合成酶(8)琥珀酸脫氫酶(9)延胡索酸酶(10)L-蘋(píng)果酸脫氫酶三羧酸循環(huán)概況產(chǎn)能步驟2NAD(P)H1FADH21GTP(1)(6)-產(chǎn)能脫碳2NADH+2CO2(5)-脫碳-1CO2→

3步不可逆反應(yīng)(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NA841、乙酰COA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸

單向不可逆

可調(diào)控的限速步驟

氟乙酰CoA導(dǎo)致致死常作為殺蟲(chóng)藥（與順烏頭酸酶結(jié)合）C=OCOO-CH2COO-C-CH3S-COAOCH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2檸檬酸合酶+COA三羧酸CH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OH2O+HS-COA+H+三、檸檬酸循環(huán)歷程

ReactionsoftheCitricAcidCycle1、乙酰COA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸

單向不可逆C=OC85檸檬酸合酶是變構(gòu)酶

變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH、

琥珀酰CoA、酯酰CoA

AMP可解除抑制FH2C

氟乙酰輔酶A：底物，形成氟檸檬酸，不能往下反應(yīng)，稱致死性合成

檸檬酸合酶是變構(gòu)酶

變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH、

86CH3CO

丙酮酰-CoA：競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑

CH3CO

丙酮酰-CoA：競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑

872、檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸

（順烏頭酸酶）在pH7.0，25C的平衡態(tài)時(shí)，檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：4：6CH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2CHCOO-C

-COO-COO-CH2CH2H2OH2O檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸COO-HO-CHCH-COO-COO-2、檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸

（順烏頭酸酶）在p88烏頭酸酶中的（Fe-S）蛋白烏頭酸酶中的（Fe-S）蛋白893、由異檸檬酸氧化脫羧生成

α-酮戊二酸（異檸檬酸脫氫酶）TCA中第一次氧化作用、脫羧過(guò)程異檸檬酸脫氫酶為第二個(gè)調(diào)節(jié)酶三羧酸到二羧酸的轉(zhuǎn)變NAD+NADH+H+H+CO2草酰琥珀酸Mg2+HO-CHCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOHCH2COOHCH2α-酮戊二酸△G0'=-20.9kJ/mol3、由異檸檬酸氧化脫羧生成

α-酮戊二酸（異檸檬酸脫氫酶）904、α-酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰COA（α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體）

TCA中第二次氧化作用、脫羧過(guò)程

α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似α-酮戊二酸脫氫酶E1琥珀酰轉(zhuǎn)移酶E2

二氫硫辛酸脫氫酶E3、TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2++COASH+NAD+COCOOHCH2COOHCH2COSCOACH2COOHCH2+NADH+H+

+CO2△G0'=-33.5kJ/mol高能硫酯化物NAD為輔酶，需Mg2+（線粒體）NADP為輔酶（胞質(zhì)也有）4、α-酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰COA（α-酮戊二酸脫915、琥珀酰COA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生GTP（琥珀酰COA合成酶）TCA中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸化合物的步驟GTP+ADPGDP+ATPCOSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOA哺乳動(dòng)物—GTP/ATP植物、微生物—ATP底物磷酸化5、琥珀酰COA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生GTP（琥珀酰COA合92GTP參與蛋白質(zhì)合成G蛋白活化（信號(hào)傳導(dǎo)）GTP+ADPGDP+ATP核苷二磷酸激酶GTP參與蛋白質(zhì)合成核苷二磷酸激酶936、琥珀酸脫氫生成延胡索酸COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2TCA中第三次氧化的步驟丙二酸為該酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑開(kāi)始四碳酸之間的轉(zhuǎn)變琥珀酸脫氫酶HC嵌入線粒體內(nèi)膜

6、琥珀酸脫氫生成延胡索酸COOH94琥珀酸脫氫酶位于線粒體內(nèi)膜具有立體專一性琥珀酸脫氫酶位于線粒體內(nèi)膜95COOHCHCOOHCH7、延胡索酸被水化生成蘋(píng)果酸（延胡索酸酶）COOHHO-CHCOOHH-C-H+H2O延胡索酸酶

COOHCHCOOHCH7、96COOHHO-CHCOOHH-C-H8、蘋(píng)果酸脫氫生成草酰乙酸（蘋(píng)果酸脫氫酶）+NAD+COOHC=OCOOHCH2+NADH+H+

TCA中第四次氧化的步驟，最后一步。被草酰乙酸與乙酰CoA縮合（高度放能）反應(yīng)所推動(dòng)COOHHO-CHCOOH978、L-蘋(píng)果酸脫氫形成草酰乙酸

OxidationofMalatetoOxaloacetate

被草酰乙酸與乙酰CoA縮合（高度放能）反應(yīng)所推動(dòng)

TCA中第四次氧化的步驟，最后一步。8、L-蘋(píng)果酸脫氫形成草酰乙酸

Oxidati98草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋(píng)果酸乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)的過(guò)程

TCA經(jīng)四次氧化，二次脫羧，通過(guò)一個(gè)循環(huán)，可以認(rèn)為乙酰COA2CO2草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸99生物化學(xué)-第23章_檸檬酸循環(huán)課件100四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)計(jì)量2丙酮酸2acetyl-CoA2NADH52異檸檬酸2α-酮戊二酸2NADH52α-酮戊二酸2琥珀酰-CoA2NADH522琥珀酰-CoA2琥珀酸2A/GTP22琥珀酸2延胡素酸2FADH232蘋(píng)果酸2草酰乙酸2NADH5Total25ATP底物磷酸化四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)計(jì)量2丙酮酸101丙酮酸只有4個(gè)氫，但徹底氧化所放出的氫？6個(gè)H加水加氫丙酮酸只有4個(gè)氫，加水加氫102糖酵解+三羧酸循環(huán)的效率糖酵解

1G→2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸

→7ATP三羧酸循環(huán)

2丙酮酸→25ATP———————————————————————

32ATP儲(chǔ)能效率=32×7.3/686=34.05%其余能量以熱量形式：一部分維持體溫，一部分散失。糖酵解+三羧酸循環(huán)的效率糖酵解103總反應(yīng)式總反應(yīng)式104注意：每次循環(huán)的CO2直接來(lái)自草酰乙酸而不是乙酰CoA但凈結(jié)果是氧化了1分子乙酰CoA注意：105補(bǔ)充：檸檬酸循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)三羧酸循環(huán)不僅是產(chǎn)生ATP的途徑，它的中間產(chǎn)物也是生物合成的前體，

α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸琥珀酰CoA卟啉環(huán)

上述過(guò)程均可導(dǎo)致草酰乙酸濃度下降，從而影響三羧酸循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此必須不斷補(bǔ)充才能維持其正常進(jìn)行，這種補(bǔ)充稱為回補(bǔ)反應(yīng)(anapleroticreaction)。補(bǔ)充：檸檬酸循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)三羧酸循環(huán)不僅是產(chǎn)生ATP的途徑，106

1、丙酮酸羧化(動(dòng)物體內(nèi)的主要回補(bǔ)反應(yīng))草酰乙酸或循環(huán)中任何一種中間產(chǎn)物不足TCA循環(huán)速度降低乙酰-CoA濃度增加高水平的乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶產(chǎn)生更多的草酰乙酸生物素Mg2+在線粒體內(nèi)進(jìn)行