【】乙醛酸循环与TCA调PPT课件

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,乙醛酸循环,乙醛酸循环是三羧酸循环的无氧变形。,植物与动物细胞在代谢上有许多不同的方面。植物及许多微生物可以从脂肪合成糖。这种转换对种子的发育至关重要。在种子中，很多能量是以,三酰甘油,的形式贮存。当种子发芽时，三酰甘油断裂，转换成糖，提供植物生长所需要的能量和代谢中间物的前体。植物通过乙醛酸循环合成糖。,动物中不存在乙醛酸循环。,乙醛酸循环是一个环形途径，,把两个乙酰辅酶,A,的乙酰基转换成琥珀酸,。这条途径使用一些三羧酸循环中的酶，但绕过了两个丢失碳的反应。第二个乙酰辅酶,A,从旁路中进入循环。,1,.,乙醛酸循环的反应。,由,异柠檬酸裂解酶,和,苹果酸合成酶,催化的反应（红色）绕过了三羧酸循环中从异柠檬酸到苹果酸之间的,5,个反应。,+,乙醛酸,2,.,每一轮乙醛酸循环,引入,2,个,2,碳片段,，,合成一个,4,碳的琥珀酸,。这个循环发生在,乙醛酸循环体,上。生成乙酰辅酶,A,的脂肪酸,-,氧化也发生在乙醛酸循环体上。,在乙醛酸循环体产生的琥珀酸被运送到,线粒体,，转换成,草酰乙酸,。乙醛酸循环允许许多微生物进行二碳底物的代谢，如乙酸。大肠杆菌可以生长在以乙酸作为唯一碳源的培养基上。,3,.,与乙醛酸循环有关的细胞内的反应,脂质体,乙醛酸循环体,线粒体,胞浆,糖异生,琥珀酸,4,.,乙醛酸循环的反应：,1,）,乙酰辅酶,A,由,脂肪酸氧化,产生。,乙酸,也可以通过,乙酸硫激酶,转换成乙酰辅酶,A,。,乙酸,+CoASH+ATP ,乙酰辅酶,A+AMP+Pi,2,）乙酰辅酶,A,与草酰乙酸缩合产生柠檬酸。,3,）柠檬酸与顺乌头酸酶反应产生异柠檬酸。,5,.,4,）,异柠檬酸裂解酶,切割异柠檬酸产生,乙醛酸,和,琥珀酸,。,6,.,5,）乙醛酸经,苹果酸合成酶,催化，在水的存在下接受乙酰辅酶,A,的乙酸。,+,-,7,.,6,）苹果酸在苹果酸脱氢酶的催化下再,脱氢,生成,草酰乙酸,。,尽管这个反应，以及柠檬酸合成酶和顺乌头酸酶的反应，与三羧酸循环反应一样，但这三个在乙醛酸循环中的酶是三羧酸循环酶的,同工酶,。这些同工酶存在于植物的乙醛酸循环体中，只在乙醛酸循环中起作用。,乙醛酸循环的总反应：,2,乙酰,CoA+NAD,+,+2H,2,O ,琥珀酸,+2CoASH+NADH+2H,+,8,.,乙醛酸循环,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,a-,酮戊二酸,琥珀酸辅酶,A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,乙酰辅酶,A,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,a-,酮戊二酸脱氢酶系,琥珀酸硫激酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,柠檬酸合成酶,NAD,NADH+H,+,CO,2,乙醛酸,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,9,.,乙醛酸循环,2,乙酰,CoA,2H,2,O,NAD,+,琥珀酸,2CoA,NADH+H,+,10,.,有些微生物因具有,乙酰辅酶,A,合成酶,，能利用乙酸作为唯一碳源，使乙酸生成乙酰辅酶,A,，进入乙醛酸循环。,从乙酸开始的乙醛酸循环总反应：,2,乙酸,琥珀酸,NAD,+,NADH+H,+,ATP,AMP,11,.,可以二碳物为起始物合成三羧酸循环中的二羧酸与三羧酸，作为三羧酸循环上化合物的补充；,在植物和微生物内，脂肪转变为糖使通过乙醛酸循环途径进行的。两个乙酰辅酶,A,合成一个苹果酸，氧化变成草酰乙酸后，脱羧生成丙酮酸可合成糖。,乙醛酸循环的生物学意义：,12,.,三羧酸循环的代谢调节,三羧酸循环是生物合成的中间物的来源，又是产生代谢能量的通道。这个循环的调节在某种程度上比它作为能量产生的途径更复杂。,与酵解类似，调节在底物的进入和循环中关键反应的控制这两种水平上进行。进入循环的起始物质是乙酰辅酶,A,。乙酰辅酶,A,可来自糖酵解产物丙酮酸的氧化脱羧反应，也可来自脂类的脂肪酸,-,氧化和氨基酸的分解代谢。,13,.,丙酮酸氧化的控制,整个丙酮酸氧化脱羧反应过程只有,第一步脱羧反应是不可逆的,。由于从丙酮酸到乙酰,CoA,是一个处于代谢途径分枝点的重要步骤，丙酮酸脱氢酶反应体系受到严密的调控。,丙酮酸脱氢酶复合体活力的控制包括,变构抑制,和,共价修饰控制,变构抑制,(1,）产物抑制：,丙酮酸氧化脱羧的两个产物,乙酰,CoA,和,NADH,都抑制丙酮酸脱氢酶复合体。,二氢硫辛酸乙酰转移酶（,E2,）受,乙酰,CoA,的抑制，被,CoA-SH,激活。,二氢硫辛酸脱氢酶（,E3,）受,NADH,的抑制，被,NAD,+,激活。,（,2,）核苷酸反馈调节：,酶体系的活性由细胞的,能荷,所控制。,ATP,是酶复合体的变构抑制剂，,AMP,是活化剂。当细胞富有能量时，丙酮酸脱氢酶复合体活性降低。,ATP+ADP,ATP+ADP+AMP,能荷,=,1,2,14,.,共价修饰控制,通过丙酮酸脱羧酶,(E1),的磷酸化和脱磷酸化调节丙酮酸脱氢酶复合体的活力。,Mg,2+,15,.,共价修饰控制,共价修饰由细胞的能量状态控制。,在有,ATP,时，丙酮酸脱羧酶分子上,3,个特殊的,丝氨酸,残基被,丙酮酸脱羧酶激酶,磷酸化时，即失去活性。,细胞内,ATP/ADP,，乙酰,CoA/CoA,和,NADH/NAD,+,的比值增高时，酶的磷酸化作用增加。丙酮酸抑制磷酸化作用。,丙酮酸脱羧酶磷酸酶,可水解除去丙酮酸脱羧酶上的磷酸基团，使酶再活化。,丙酮酸脱羧酶磷酸酶受,Mg,2+,和,Ca,2+,的激活。胰岛素也可增加去磷酸化作用，增加丙酮酸氧化脱羧反应的速度。,ATP,和,ADP,与,Mg,2+,的亲和力不同，游离,Mg,2+,的浓度反映了线粒体中,ATP,和,ADP,的比例。当,ATP,浓度高时，丙酮酸脱氢酶活力关闭，因为不需要进一步产生能量。,ATP,浓度低时，发出需要产生更多,ATP,的信号，酶复合体激活。,丙酮酸脱羧酶激酶是丙酮酸脱氢酶复合体的内在组分。丙酮酸脱羧酶磷酸酶也是酶复合体的一个组分，但与复合体结合较松。,小结：丙酮酸脱氢酶复合体活性是由能荷，,NAD,+,/NADH,的比例，以及乙酰化的和自由的辅酶,A,比例来控制。,16,.,三羧酸循环的控制,三羧酸循环的主要调控步骤和调节因子,异柠檬酸脱氢酶,柠檬酸合成酶,-,酮戊二酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶,丙酮酸脱氢酶,17,.,三羧酸循环调节要点：,最重要的控制三羧酸循环的因子是线粒体内,NAD,+,与,NADH,的比例,。,NAD,+,是三个参与循环的脱氢酶的底物，也是丙酮酸脱氢酶的底物。在电子传递受到抑制时，,NAD,+,/NADH,的比值减小。低浓度的,NAD,+,抑制上述脱氢酶的活力。,在动物肝中，柠檬酸的量可有,10,倍的变化。柠檬酸浓度低时，,柠檬酸合成酶,催化的反应主要受,底物浓度,的控制。草酰乙酸的浓度在线粒体内很低，可以在底物水平上对柠檬酸合成酶的反应进行调节。,变构调节的主要位点是,异柠檬酸脱氢酶,和,-,酮戊二酸脱氢酶,催化的反应。,异柠檬酸脱氢酶被,ADP,激活，被,NADH,抑制。,-,酮戊二酸脱氢酶活力被琥珀酰辅酶,A,和,NADH,抑制。,18,.,小结：,通过,ADP,对异柠檬酸脱氢酶的变构激活，三羧酸循环流量与细胞的能量状态相适应。,通过线粒体内,NAD,+,浓度降低时引起的流速减低，三羧酸循环流量与细胞的氧化还原状态相适应。,通过乙酰辅酶,A,和琥珀酰辅酶,A,对有关酶的抑制，三羧酸循环流量与细胞内可利用富能化合物,(energy-rich compounds),的量相适应。,19,.,