《柠檬酸循环》PPT课件 (2)

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,LW-1,柠檬酸循环,Citric Acid Cycle(TCA),乙酰,-,CoA,的生成,柠檬酸循环反应,柠檬酸循环的调节,乙醛酸循环,-,有氧代谢的枢纽,-,分解、合成两用途径,线粒体基质中发生的、将乙酰,-,CoA,的,2C,最终氧化生成,CO,2,的一系列反应,NP in Phys/Med 1953 for his discovery of the citric acid cycle,1,16-1,细胞呼吸的三个主要阶段,乙酰,-,CoA,生成,-,胞,液,/,线粒体,乙酰,-,CoA,氧化,(,柠檬酸循环,),-,线粒体基质,(,真核类,),-,胞液,(,原核类,),电子传递,&,氧化磷酸化,-,线,粒体内膜,(,真核类,),-,质,膜,(,原核类,),2,酵解产生的丙酮酸首先要被转运进线粒体内，然后才能被其脱氢酶系氧化脱羧而转换成,乙酰,-,CoA,(but not for those produced by FA or AA),qh9-3a,真核生物的柠檬酸循环,酶系分布在线粒体基质,3,16-2,1.,乙酰,-,CoA,的生成,总,反应,=,丙酮酸在线粒体内的,不可逆氧化脱羧,丙酮酸脱氢酶复合体,(PDH),4,16-4,-,硫辛酰基,的氧化态,-,还原态,互变可用作,H,或酰基载体,-,砷酸盐,有毒：与之共价结合,而阻断还原态,-,氧化态互变,丙,酮酸脱氢酶复合体,(,PDH=,3 enzymes,+,5 cofactors,),E,1,:,丙,酮酸脱氢酶,硫,胺素焦磷酸,(TPP),E,2,:,二,氢硫辛酰转乙酰基酶,硫,辛酸,辅,酶,A(,CoA,),E,3,:,二,氢硫辛酰脱氢酶,FAD,NAD,+,硫辛酸与,E,2,-Lys,共价结合,5,G18.17/18,硫胺素焦磷酸是维生素,B,1,衍生物,乙酰乳酸,丙酮酸,乙醛,-,裂解,-,缩合,噻唑环,嘧啶环,易失去而形成高反应活性的负碳离子,(,cf,.Fig.10-9),复习,6,巯基乙胺,(,酰化,/,去酰化部位,),泛酸,(B,3,),3-P-ADP,酯,CoA,是泛酸衍生物,G18.23,CoA,酰化形成的硫酯键为,高能键,，在亲核攻击下要比氧酯更容易将酰基转移,磷酸泛酰巯基乙胺,通常用作,酰基载体,参与反应,(,活化酰基,),(,pantos,=everywhere),*,Deficiencies are only for severe malnutrition,(,cf,.Fig.11-4),复习,7,16-5,PDH,结构,(,牛肾细胞,),60 E,2,=20,trimers,-,各酶拷贝数及复合体,大小随物种不同而异,E.coli,:,24 E,1,24 E,2,12 E,3,自学,8,16-6,PDH,作用机制,乙酰基,转酯生成,乙酰,-,CoA,和完全,还原态硫辛酰基,-,为下一轮反应再生出氧化态硫,辛酰基，并将底物的,2,e,传递给,NAD,+,羟乙基,氧化为,乙酰基,，由半还原态硫辛酰基携带，为活化态乙酰基硫酯,(,氧化能驱动高能乙酰硫酯的形成,),丙酮酸脱羧生成,羟乙基,-TPP,(,限速,),substrate channeling,(,cf,.Fig.11-1),9,TPPs,role in,pyruvate,decarboxylation,TPP,负碳离子,对丙酮酸的羰基,C,发动亲核攻击,(,羰基加成,),脱羧化形成的负离子可经由噻唑环共振稳定,质子化形成的,羟乙基,TPP,经由碱催化而断裂释出乙醛，随即经酸催化返回,TPP,去质子化成,TPP,负碳离子,B:,(,cf,.p304&,Fig.10-10),复习,10,小结：乙酰,-,CoA,生成,LW-2,-,在,丙酮酸脱氢酶复合体,的催化下，糖酵解产生的丙酮酸,被转化成乙酰,-,CoA,，是为柠檬酸循环的起始底物,-,PDH,复合体由,三种酶,的多份拷贝组成：,丙酮酸脱氢酶,E,1,(+TPP),，,二氢硫辛酰转乙酰基酶,E,2,(+,硫辛酸和,CoA,),，,以及,二氢硫辛酰脱氢酶,E,3,(+FAD,和,NAD,+,),-,E,1,先催化丙酮酸,脱羧,生成羟乙基,-TPP,，然后将羟乙基,氧化,成乙酰基，移除的,e,将结合在,E,2,上的硫辛酰,-S-S-,还原,，并将乙酰基在两个,-SH,之一上,酯化,成硫酯,-,E,2,催化乙酰基,转酯,给,CoA,而生成乙酰,-,CoA,-,E,3,催化硫辛酰氧化态二硫桥的,再生,，,e,则依次传递给,FAD,和,NAD,+,11,4C,缩,合,6C,2C,氧,化脱羧,5C,氧,化脱羧,4C,=,八步酶促反应,-,四,步,氧化反应,将能量高效,储存在,NADH,和,FADH,2,中,底,物水平磷酸化,P30-11,2.,柠檬酸循环,异构,(,脱水,-,水合,),脱氢,水合,脱氢,再生,草酰乙酸,在该酶系反应中,底物,(,被消耗,),辅助因子,(,可再生,),12,P30-12,反应 乙酰,-,CoA,与草酰乙酸缩合成柠檬酸,-,柠檬酸合酶,-,乙酰基,甲基,C,与草酰,乙酸,C,2,羰基,缩合,-,生成酶结合中间物,柠檬酰,-,CoA,反应机制,(,cf,.p309),其高能硫酯键水解使,反应不可逆,P,ro-C*,13,16-9,The mechanism for citrate,synthase,reaction,Essentially a,Claisen,condensation,involving,a,thioester,(acetyl-,CoA,)&a,ketone,(,oxaloacetate,),H,2,O,CoA,自学,(,cf,.Fig.11-6),14,P30-13,-,乌,头酸酶,(,乌,头酸水合酶,),-,反,应,=,脱,水,+,水合,-,净,效应,=,H,与,OH,互换,(for a new carbonyl group:,3,rd,2,nd,alcohol),反应 柠檬酸经由顺,-,乌头酸异构化成异柠檬酸,less than 10%at pH 7.4&25,因,异柠檬酸被快速消耗而使该反应能,正向进行,P,ro-C*,15,16-10,iron-sulfur center in,aconitase,Role=both in binding of substrate at active site&in catalytic addition or removal of H,2,O,*,prochiral,C,but,aconitase,can identify its two different,carboxymetheyl,groups,helpful for putting citrate in active site,自学,(,cf,.p311 for,KDHs,reaction&Fig.11-7),16,P30-14,反应 异柠檬酸氧化脱羧成,-,酮戊二酸,-,异柠檬酸脱氢酶,-,1,st,次,脱氢,(,NADH),-,1,st,次,(,氧化,),脱羧,反应机制,(,cf,.p311,as for 6-P-,葡糖酸,-D),草酰琥珀酸,为不稳定酮酸，容易脱羧,有助于稳定脱羧后短暂形成的,烯醇,中间物,氧化,脱羧,重排,NADP,依赖性酶,主要分布于胞液,17,P30-15,-,-,酮,戊二酸脱氢酶,(KDH,PDH in Fig.11-1),-,2,nd,次,脱氢,(,NADH,),-,2,nd,次,(,氧化,),脱羧,-,-,酮戊二酸,氧化的能量部分被储存于琥珀酰,-,CoA,的,硫酯键,中,反应,-,酮戊二酸氧化脱羧成琥珀酰,-,CoA,(KDH),18,P30-16,-,琥珀酰-CoA,合成酶,(,琥,珀酸硫激酶,),-,硫酯键,的断裂被用于驱动,GTP,(animal),或,ATP,中,磷酸酐键的形成,=,以,NTP,形式保存能量的,底物水平磷酸化,反应,琥珀酰,-,CoA,转化成琥珀酸,尽管其,-,磷酰基很容易转移给,ADP,以形成,ATP,，但其主要功能还是,用作蛋白质合成中的磷酰基供体,19,16-12,琥珀酰-CoA,合成酶,反应机制,A,phosphoryl,group replaces,CoA,in,succinyl-CoA,bound to enzyme,forming a high-energy,acyl,phosphate,Succinyl,phosphate donates its,phosphoryl,group to enzymes,His,246,forming a high-energy,phosphohistidyl,enzyme,The,phosphoryl,group is transferred from,His,246,to GDP/ADP,forming GTP/ATP.,琥珀酰,-P-E,磷酰,-His-E,自学,磷酸解,(,cf,.Fig.11-8),20,P30-17a,-,琥珀酸,脱氢酶,-,该循环中,惟一,(,共价,),结合在线粒体,内膜或质膜上的酶，具有,3,个,Fe-S,中心簇和,1,个,共价结合,的,FAD,-,3,rd,次脱氢,(,FADH,2,),反应,琥珀酸氧化成延胡索酸,强烈抑制,丙二酸,(with stronger oxidant FAD),21,p612b,反应,延胡索酸水合生成,L-,苹果酸,-,延胡索酸,(,水合,),酶,-,反式,双键水合,=,反式,添加,OH,和,H,+,马来酸,(,顺丁烯二酸,),负碳离子转化态,该酶具有高度立体特异性,22,Two possible mechanisms for the,fumarase,reaction,18,O exchange experiment proved this is the true story,G20.18,protonation,of double bond to form an intermediate,carbonium,ion,-,正碳离子机制,-,负碳离子机制,attacked by H,2,O or OH,to give a,carbanion,followed by,protonation,复习,23,P30-18,-,苹果酸,脱氢酶,-,虽然,平衡大大有利于逆行，但由于草酰乙酸持续被,高度放能的,柠檬酸合酶反应,所移除，,该,反应在完整细胞中仍为正向进行,-,4,th,次,脱氢,(,NADH),反应,L-,苹果酸氧化成草酰乙酸,OAA 10,6,M,24,16-13,柠檬酸循环结算,总,反应：,Acetyl,CoA,+3 NAD,+,+FAD+GDP+P,i,+2 H,2,O,2 CO,2,+3 NADH+3 H,+,+FADH,2,+GTP+,CoA,相当于,25,t16-1,葡萄糖有氧氧化全程中的辅酶还原及,ATP,生成总结算,(,cf,.Tab.11-2),26,H12.5,The plane of symmetry of succinate means that the 2 halves of the molecule are chemically equivalent;thus,carbon atoms from acetyl CoA,are uniformly distributed in the 4-C intermediates leading to oxaloacetate.Carbon atoms from acetyl CoA that enter in one