2013-6-7-檸檬酸循環(huán)-2課件

三羧酸循環(huán)中的任何一種中間產(chǎn)物被抽走,都會(huì)影響三羧酸循環(huán)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),如果缺少草酰乙酸,乙酰CoA就不能形成檸檬酸而進(jìn)入三羧酸循環(huán),所以草酰乙酸必須不斷地得以補(bǔ)充.這種補(bǔ)充反應(yīng)就稱為回補(bǔ)反應(yīng).

反之,三羧酸循環(huán)中的任一中間產(chǎn)物得以補(bǔ)充,又可以使循環(huán)中其它中間產(chǎn)物得到補(bǔ)充.檸檬酸循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)表觀上看，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸（及其它中間代謝產(chǎn)物）在三羧酸循環(huán)中是不會(huì)消耗的，它可被反復(fù)利用。但實(shí)際上，例如：草酰乙酸天冬氨酸α-酮戊二酸

谷氨酸

檸檬酸脂肪酸

琥珀酰CoA

卟啉

I

機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，TCA中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，聯(lián)系糖和其他物質(zhì)代謝。II

機(jī)體糖供不足時(shí)，可能引起TCA運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，這時(shí)蘋果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進(jìn)一步生成乙酰CoA進(jìn)入TCA氧化分解。草酰乙酸

草酰乙酸脫羧酶丙酮酸CO2

蘋果酸蘋果酸脫氫酶丙酮酸

CO2

NAD+

NADH+H+

*所以，草酰乙酸等必須不斷被更新補(bǔ)充。

草酰乙酸

檸檬酸檸檬酸裂解酶乙酰CoA

丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2蘋果酸蘋果酸脫氫酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草轉(zhuǎn)氨酶α-酮戊二酸

谷氨酸其補(bǔ)充的來源如下：PEPPEP羧化酶GDPGTP高水平的乙酰CoA

激活回補(bǔ)反應(yīng)在線粒體內(nèi)進(jìn)行草酰乙酸或循環(huán)中任何一種中間產(chǎn)物不足TCA循環(huán)速度降低乙酰-CoA濃度增加丙酮酸羧化酶產(chǎn)生更多的草酰乙酸三.有氧氧化的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶①

酵解途徑：己糖激酶②丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體③

三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體(PDC)-P無活性PDC有活性

激酶

磷酸酶

(E2)3.1丙酮酸脫氫酶復(fù)合體共價(jià)修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)并存1-NADH，乙酰CoA

反饋抑制酶活；二者及ATP又可激活E1激酶，促進(jìn)E1-P化失活-----代謝抑制2NAD,丙酮酸促進(jìn)酶活；二者及ADP抑制E1激酶；Ca++激活E1磷酸酶-----代謝激活丙酮酸脫氫酶系乙酰CoA、ATPNADH+H+-+Ca++,AMP,ADP,NAD+,丙酮酸鈣離子和反應(yīng)底物、低能荷狀態(tài)，刺激酶活性；反應(yīng)產(chǎn)物和高能荷狀態(tài)抑制酶活性。*乙酰CoA/HSCoA

或NADH/NAD+

時(shí)，其活性受到抑制。（1）產(chǎn)物抑制：

丙酮酸氧化脫羧的二個(gè)產(chǎn)物乙酰CoA和NADH都抑制丙酮酸脫氫酶復(fù)合物。

（2）核苷酸的反饋調(diào)節(jié)：

丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性受細(xì)胞的能量負(fù)荷（能荷）控制

能量負(fù)荷=

一般來說高的能荷抑制產(chǎn)生ATP的途徑

ATP水平高時(shí)，丙酮酸脫氫酶復(fù)合物活性↓，丙酮酸氧化脫羧減慢，特別是E1（丙酮酸脫氫酶）受GTP抑制，被AMP活化。

（3）可逆磷酸化作用的共價(jià)調(diào)節(jié)

細(xì)胞內(nèi)、、的比值增高時(shí)，激活了位于E2上的E1激酶，丙酮酸脫氫酶活性↓，丙酮酸氧化脫羧↓。而丙酮酸則抑制激酶，使丙酮酸脫氫酶活性↑，丙酮酸氧化脫羧↑。丙酮酸脫氫酶＋3ATP

丙酮酸脫氫酶-3P＋3ADP

磷酸酶

（有活性）

（無活性）

激酶①②③限速酶：①檸檬酸合酶·代表激活×代表抑制…代表反饋抑制③α-酮戊二酸脫氫酶②異檸檬酸脫氫酶3.2檸檬酸循環(huán)的調(diào)節(jié)（1）草酰乙酸+乙酰CoA→檸檬酸，限速酶檸檬酸合酶受檸檬酸、琥珀酰CoA、NADH、ATP和脂酰CoA的抑制。

（2）異檸檬酸→α-KGA,限速酶異檸檬酸脫氫酶，ADP是別構(gòu)激活劑，ATP和NADH是抑制劑。

（3）α-KGA→琥珀酰CoA，α-KGA脫氫酶復(fù)合體被反應(yīng)產(chǎn)物琥珀酰CoA和NADH抑制，也被高的細(xì)胞能荷抑制。

3.2.1底物、產(chǎn)物及細(xì)胞能荷狀態(tài)的調(diào)節(jié)3.2.2

Ca2+對(duì)三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)

Ca2+在機(jī)體內(nèi)的生物功能是多方面的，除了許多其他生物功能外，它還在幾個(gè)重要位點(diǎn)上調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)。激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶，從而激活丙酮酸脫氫酶復(fù)合物，產(chǎn)生乙酰CoA。

激活異檸檬酸脫氫酶

激活α-酮戊二酸脫氫酶。因此Ca2+不僅是刺激肌肉收縮的信號(hào)，而且也促進(jìn)ATP的生成，以提供能量。

檸檬酸合酶citratesynthaseATP檸檬酸、琥珀酰CoANADH+H+-+ADP[NADH]/[NAD]比值反應(yīng)氧化呼吸鏈的代謝水平,[NADH]高,說明氧化呼吸鏈有堆積，強(qiáng)烈抑制檸檬酸合酶,降低TCA速度.檸檬酸是草酰乙酸的競爭性抑制劑;琥珀酰CoA是乙酰CoA的競爭性抑制劑.異檸檬酸脫氫酶isocitratedehydrogenaseATP-+AMP，ADP,Ca++

-酮戊二酸脫氫酶系

-ketoglutaratedehydrogenasecomplex琥珀酰CoANADH+H+-+Ca++

3.3有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn)⑴有氧氧化的調(diào)節(jié)通過對(duì)其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。⑵ATP/ADP或ATP/AMP比值全程調(diào)節(jié)。細(xì)胞能荷比值升高時(shí)，所有關(guān)鍵酶均被抑制。⑶氧化磷酸化速率即[NADH]/[NAD]也影響檸檬酸循環(huán)。前者速率降低，則后者速率也減慢。⑷檸檬酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調(diào)。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。（1）供能（為氧化磷酸化提供大量還原型遞氫體）

（2）TCACycle不僅是糖分解代謝的重要途徑，而且也是脂類化合物和蛋白質(zhì)最終徹底分解氧化的重要途徑。（通過形成共同中間代謝產(chǎn)物）（3）為生物合成提供中間物，具有生物合成意義。（4）TCA循環(huán)是CO2的重要來源之一。四.檸檬酸循環(huán)的生理意義生命物質(zhì)分解代謝最終共同途徑和實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化中樞檸檬酸循環(huán)的能量捕獲（ATP貯存）：

從乙酰CoA計(jì)

（7）1ATP（4），（6），（10）3NADH+H+2.5×3ATP（8）1FADH21.5ATP10ATP從丙酮酸計(jì)

1NADH+H+

12.5ATP從葡萄糖計(jì)（1NADH

1+12.5ATP）×2=32ATP(or30ATP)

*檸檬酸循環(huán)直接產(chǎn)生的ATP有限，但是產(chǎn)生大量的還原型高能遞氫體，為進(jìn)入氧化呼吸鏈生成ATP做好準(zhǔn)備工作。反應(yīng)步驟還原型遞氫體

生成ATP2種線粒體膜穿梭WheredoalltheNADH’sandFADH2’sGo26to28ATP30-32ATP檸檬酸循環(huán)是糖、脂、蛋白質(zhì)分解代謝的共同最終代謝途徑和相互轉(zhuǎn)化的聯(lián)系樞紐丙酮酸乙酰CoA檸檬酸

-酮戊二酸琥珀酸CoA草酰乙酸脂肪酸甾體嘌呤谷氨酸其它氨基酸卟啉天冬氨酸其它氨基酸嘌呤嘧啶檸檬酸循環(huán)提供多種生物合成前體檸檬酸循環(huán)的雙重作用：檸檬酸循環(huán)既是絕大多數(shù)生物體分解代謝途徑，是準(zhǔn)備提供大量能量的代謝系統(tǒng)，同時(shí)又為生物合成提供大量前體來源，因此具有分解與合成代謝的雙重作用。問題與思考1.檸檬酸循環(huán)的酶催化反應(yīng):碳架變化?遞氫?直接貯能?發(fā)生場所?關(guān)鍵步驟?阻斷劑?2.檸檬酸循環(huán)的生理意義?3.乙酰CoA與草酰乙酸在TCA中的作用?(P111)4.琥珀酸脫氫酶有何特殊性?5.丙酮酸進(jìn)入線粒體如何受到調(diào)控?6.脂