9糖代谢2-TCAcycle

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,*,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,*,糖代谢之,TCA,循环,三羧酸循环首先从乙酰,CoA,与草酰乙酸缩合成,柠檬酸,开始，经多步反应回到,草酰乙酸,，,消耗乙酰,CoA,产生,CO,2,、,NADH,、,FADH2,和,ATP,。此循环定义在,线粒体内膜,上，全部酶也在此内膜上，分,8,步,反应,。,草酰乙酸,TCA,循环,一,TCA,循环的化学途径,二,TCA,循环的生理意义,三 回补反应,四 三羧酸循环的调节,TCA,循环,是燃料物质氧化分解的中心途径,?,TCA,循环的三个名字,三羧酸循环,柠檬酸循环,Krebs,循环,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953,for his discovery,of the citric acid cycle,Hans Adolf Krebs,(1900-1981),United Kingdom,Krebs discovered,the urea cycle in 1932 before he elucidated,the citric acid cycle!,三羧酸循环的途径,柠檬酸,异柠檬酸,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,乙酰,CoA,8,步反应,（一）,TCA,循环的具体过程,1,强放能反应，不可逆，,第一个限速步骤,2,催化的酶为,柠檬酸（缩）合酶,3,柠檬酸合酶属于别构酶，活性受,ATP,、,NADH,、琥珀酰,CoA,、酯酰,CoA,等抑制，是,柠檬酸循环中的限速酶,乙酰,CoA,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸合酶,第一步：乙酰辅酶,A+,草酰乙酸柠檬酸（三羧基）,1,该反应可逆，中间物为顺乌头酸,2,催化的酶为,乌头酸酶,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,乌头酸酶,乌头酸酶,第二步：柠檬酸异柠檬酸（三羧基）,1,放能反应，,氧化还原反应之一，受氢体为,NAD,或,NADP,2,催化的酶为,异柠檬酸脱氢酶,3,异柠檬酸脱氢酶是一种,别构调节酶,。活性受,ADP,、,NAD+,激活，受,ATP,、,NADH,抑制,-,酮戊二酸,异柠檬酸,异柠檬酸脱氢酶,第三步：异柠檬酸,-,酮戊二酸（二羧基）,1,氧化还原反应之二，受氢体为,NAD,2,催化的酶为,-,酮戊二酸脱氢酶系，,此酶系与丙酮酸脱氢酶系非常类似。,3,第三个调控步骤，,产生能量用于推动反应向氧化方向进行，大部分能量保存于高能硫酯键,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,-,酮戊二酸脱氢酶系,第四步：,-,酮戊二酸琥珀酰辅酶,A,（一羧基）,1,琥珀酰,CoA,的高能硫酯键断裂与,GDP,的磷酸化偶联，在,哺乳动物中生成,GTP,，在植物和微生物中生成,ATP,，是,TCA,循环中唯一的,底物磷酸化,2,催化的酶为,琥珀酰合成酶,琥珀酰,CoA,琥珀酸,琥珀酰合成酶,H,2O,第五步：琥珀酰,CoA,琥珀酸（二羧基）,1,氧化还原反应之三，可逆，受氢体为,FAD,2,催化的酶为,琥珀酸脱氢酶,.,琥珀酸,延胡索酸,琥珀酸脱氢酶,第六步：琥珀酸延胡索酸（二羧基）,1,催化的酶是延胡索酸酶,2,延胡索酸具有,严格的立体专一性,延胡索酸,L-,苹果酸,延胡索酸酶,第七步：延胡索酸,L-,苹果酸（二羧基）,1,催化的酶是,苹果酸脱氢酶,2,氧化还原反应之四，受氢体为,NAD,3,尽管该反应从自由能看应逆向进行，但由于乙酰,CoA,和草酰乙酸是强放能反应，因此反应向草酰乙酸方向进行,L-,苹果酸,草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,第八步：,L-,苹果酸草酰乙酸（二羧基）,三羧酸循环的途径,柠檬酸,异柠檬酸,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,乙酰,CoA,Overview,Citric Acid Cycle,一次,TCA,循环的净结果是：,乙酰基,(,carried by CoA,),被氧化生成,2CO,2,，同时合成,1GTP,，,3NADH,和,1FADH,2,。,请思考，如果将柠檬酸和琥珀酸加到,TCA,循环中，当它们完全氧化成,CO,2,和,H,2,O,，需要经过几轮循环,?,（二）,TCA,循环的化学计量,通过,TCA,循环产生的,NADH,和,FADH,2,全部进入到线粒体内的电子传递链中，将所携带的,H,传递给,O,2,，而本身重新生成,NAD,和,FAD,每分子,NADH+H,通过电子传递链产生,2.5,个,ATP,，每分子,FADH2,通过电子传递链产生,1.5,个,ATP,请大家分别计算，经过一轮,TCA,循环，动植物分别产生多少,ATP?,哺乳动物,TCA,产生,ATP:,3NADH,1FADH,2,3X2.5+1.5=9,植物和微生物,TCA,产生,ATP,：,3NADH,1FADH,2,1ATP,3X2.5+1.5+1=10,计算一分子葡糖糖彻底氧化,分解所产生的,ATP,数量！,糖酵解：,2ATP,2NADH,2+5=7,2,丙酮酸,2,乙酰辅酶,A:2NADH,2.5x2=5,TCA,循环,9x2=18,或,10 x2=20,30,或,32,2,从,G,开始，有氧氧化中水分子的产生与消耗,3,从,G,开始，有氧氧化过程中,CO,2,的产生,（三）三羧酸循环的特点,1,从,和,开始，到,结束。每循环一周消耗一个,，进行,次脱羧，,次脱氢，,次底物磷酸化,，能量和,CO2,主要在三羧酸循环中产生。,2,三羧酸循环必须在,氧条件,下进行，若无氧，脱下的,H,无法进入呼吸链彻底氧化。,3,在,3,、,4,、,8,步反应，生成,NADH,，在,6,步中生成,FADH2,，在第,5,步进行一次底物水平磷酸化。,二,TCA,循环的生理意义,1,糖类代谢、脂类代谢以及氨基酸代谢的共同途径，即燃料物质氧化分解的,共同途径,2,为各种生物分子的合成,提供原料,3,通过,TCA,循环释放出,ATP,以及,NADH+H,，而,NADH+H,进入电子传递链将,H,传递给氧，同时释放出大量,ATP,的过程,Amino acids,氨基酸,Fatty acids,脂肪酸,Glucose,葡萄糖,Glycolysis,糖酵解,Pyruvate,丙酮酸,Acety1-CoA,乙酰,CoA,Citrate,柠檬酸,Oxaloacetate,草酰乙酸,Respiratory,呼吸链,1,糖类代谢、脂类代谢以及氨基酸代谢的共同途径，即燃料物质氧化分解的共同途径,2 TCA,循环为生物合成提供原料,-,酮戊二酸,柠檬酸,谷氨酸,嘌呤,脂肪酸,琥珀酰,CoA,卟啉,苹果酸,草酰乙酸,丙酮酸,乙酰,CoA,磷酸烯醇式丙酮酸,葡萄糖,天冬酰氨,天冬氨酸,嘧啶,各种氨基酸,三羧酸循环的途径,柠檬酸,异柠檬酸,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,乙酰,CoA,8,步反应,三 回补反应,当柠檬酸循环的中间物因用于其他物质合成时，尤其当蛋白质合成旺盛时，其中间物的浓度会减少，从而导致该循环的终端产物草酰乙酸不能重复生成影响,TCA,循环正常进行。在这种情况下，为确保,TCA,循环，必须有相应补充中间物的途径，即,回补途径,1.,丙酮酸羧化支路,2.,乙醛酸途径,3.,其他途径,回补反应,1.,丙酮酸羧化支路,植物和微生物,动物,2.,乙醛酸循环,The Glyoxylate Cycle,植物（,plants,）、藻类（,algae,）和某些细菌（,bacteria,）通过乙醛酸循环途径可以利用乙酸作为唯一碳源和能源,异柠檬酸裂解酶,（,Isocitrate lyase,）和,苹果酸合酶,（,malate synthase,）是乙醛酸循环特有的两种酶,动物组织没有乙醛酸循环,，不能通过该循环将脂肪酸转变为糖类,糖异生,油类植物种子中的油,脂代谢,糖,乙醛酸循环,草酰乙酸,乙酰,CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,乙醛酸,异柠檬酸,柠檬酸,草酰乙酸,苹果酸合酶,异柠檬酸裂解酶,3.,其他途径,某些氨基酸通过转氨基作用生成草酰乙酸或,-,酮戊二酸等,NH,2,NH,2,四 三羧酸循环的调节,1,柠檬酸合酶（,Citrate synthase,-,ATP,NADH and succinyl-CoA inhibit,）,第一步反应不可逆，这里有一个水解高能硫酯键的放能反应。,柠檬酸合酶受底物（乙酰,CoA,，草酰乙酸）控制，也受,NAD/NADH,比例影响，同时受琥珀酰,CoA,竞争抑制，还被,ATP,抑制。,四 三羧酸循环的调节,2,异柠檬酸脱氢酶（,Isocitrate dehydrogenase,-,ATP inhibits,ADP and NAD+activate,）,第三步在生理条件下不可逆，向,酮戊二酸方向进行，是三羧酸循环的限速酶。受,ADP,、,NAD,激活，受,ATP,、,NADH,抑制。,当,ATP,含量增加，异柠檬酸酶受抑制，三羧酸循环速率下降，柠檬酸积累到一定程度，将运出线粒体，进入胞质抑制糖酵解中的两个关键酶,磷酸果糖激酶,和,丙酮酸激酶,活性。,四 三羧酸循环的调节,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,（,-Ketoglutarate,dehydrogenase,）,该多酶复合体受,NADH,、琥珀酰,CoA,抑制。,FADH,2,NADH,葡萄糖,己糖磷酸,丙糖磷酸,丙 酮 酸,乙酰,CoA,无,O,2,乙醇,酒精发酵,乳酸,乳酸发酵,有,O,2,糖酵解,三羧酸循环,电子传递和,氧化磷酸化,总结与提示,CO,2,CO,2,ATP,H,2,O,