chapter23 柠檬循环

第第23章章 柠檬酸循环柠檬酸循环一、丙酮酸进入柠檬酸循环的一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段准备阶段形成乙酰形成乙酰- CoAlipoamide硫辛酰胺硫辛酰胺丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成 1、酶：、酶：E1 丙酮酸脱氢酶，丙酮酸脱氢酶，E2 二氢硫辛二氢硫辛酰转乙酰基酶，酰转乙酰基酶，E3 二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶 2、辅助因子：辅酶、辅助因子：辅酶A，NAD+，TPP，FAD，硫辛酰胺，硫辛酰胺 *砷化物对硫辛酰胺具有毒害作用砷化物对硫辛酰胺具有毒害作用丙酮酸脱氢酶系催化的反应丙酮酸脱氢酶系催化的反应二、柠檬酸循环概述二、柠檬酸循环概述 1、三种名称：、三种名称： （1）柠檬酸循环）柠檬酸循环 （2）三羧酸循环）三羧酸循环(TCA循环循环） （3） Krebs循环循环 2、过程实质：、过程实质：1分子乙酰辅酶分子乙酰辅酶A通过和草酰乙酸结合通过和草酰乙酸结合进入循环，形成的一系列中间物质通过脱羧释放进入循环，形成的一系列中间物质通过脱羧释放CO2，通过脱氢产生通过脱氢产生NADH，FADH2和和ATP，进一步供能，进一步供能，并生成并生成H2O。 3、循环的作用：、循环的作用： （1）供能）供能 （2）提供新陈代谢的中间产物）提供新陈代谢的中间产物 （3）是糖，脂肪酸，氨基酸等氧化分解的共同途径）是糖，脂肪酸，氨基酸等氧化分解的共同途径三、柠檬酸三、柠檬酸(三羧酸三羧酸)循环反应机制循环反应机制 乙酰乙酰CoA经一系列的氧化、脱羧，经一系列的氧化、脱羧，最终生成最终生成CO2和和H2O，并产生能量的过程，并产生能量的过程，即乙酰即乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，再经一系列的氧化、脱羧，循环后再生再经一系列的氧化、脱羧，循环后再生草 酰 乙 酸 ， 其 中 生 成草 酰 乙 酸 ， 其 中 生 成 2 C O2， 3（NADH+H+），），1GTP(ATP)，1FADH2。TCA简图简图柠檬酸酸循环过程柠檬酸酸循环过程草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸a-a-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸辅酶辅酶A A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A柠檬酸循环过程柠檬酸循环过程（一）草酰乙酸与乙酰辅（一）草酰乙酸与乙酰辅酶酶A缩合形成柠檬酸缩合形成柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸（柠檬酸合酶）（柠檬酸合酶）柠檬酸合酶抑制剂：氟乙酰柠檬酸合酶抑制剂：氟乙酰-CoA,丙酮酰丙酮酰- CoA（二）柠檬酸异构化生成异柠檬酸（二）柠檬酸异构化生成异柠檬酸（乌头酸酶）（乌头酸酶）顺乌头酸顺乌头酸（三）异柠檬酸氧化脱羧生成（三）异柠檬酸氧化脱羧生成 -酮戊二酸酮戊二酸（异柠檬酸脱氢酶）（异柠檬酸脱氢酶）（四）（四） -酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA氧化释放的能量贮存于硫酯键中氧化释放的能量贮存于硫酯键中（ -酮戊二酸脱氢酶系）酮戊二酸脱氢酶系） -酮戊二酸脱氢酶复合酮戊二酸脱氢酶复合体体 与与Py dHE复合物的组成及作用非常相似，包复合物的组成及作用非常相似，包括三个酶组分：括三个酶组分： 1） -酮戊二酸酮戊二酸 dHE(E1) 2） 琥珀酰转移酶琥珀酰转移酶(E2) 3） 二氢硫辛酸二氢硫辛酸dHE(E3) 还有六种辅助因子：还有六种辅助因子：TPP, CoA, FAD, NAD+, 硫辛酸硫辛酸(Lipoamide)及及Mg2+。催化反应：。催化反应： -Ketoglutarate+CoA+NAD+ succinyl CoA+CO2+NADH+H+ 酶也是调节酶，受产物酶也是调节酶，受产物NADH, succinyl CoA和和Ca2+抑制；抑制；ATP、 GTP对酶有反馈抑制；不对酶有反馈抑制；不受磷酸化的共价调节。受磷酸化的共价调节。 （五）琥珀酰（五）琥珀酰-CoA转化生成琥珀转化生成琥珀酸并产生一个高能磷酸键酸并产生一个高能磷酸键（琥珀酰（琥珀酰-CoA合成酶）合成酶）（六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸（六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸（琥珀酸脱氢酶）（琥珀酸脱氢酶）（七）延胡索酸水合形成（七）延胡索酸水合形成L-苹果酸苹果酸H2O（延胡索酸酶）（延胡索酸酶）（八）苹果酸氧化再生草酰乙酸（八）苹果酸氧化再生草酰乙酸（苹果酸脱氢酶）（苹果酸脱氢酶）TCA小结小结 1）循环从）循环从C4物与乙酰物与乙酰CoA缩合生成缩合生成C6物物开始；开始； 2) 每一次循环经历两次脱羧，放出每一次循环经历两次脱羧，放出2CO2;3）每一循环经历四次脱氢，其中）每一循环经历四次脱氢，其中3次以次以NAD+为氢受体，为氢受体，1次以次以FAD为氢受体；为氢受体；4）每循环一次，底物水平磷酸化一次生）每循环一次，底物水平磷酸化一次生成成1GTP(相当于一个相当于一个ATP)；TCA小结（续）小结（续）5）循环一次结束以）循环一次结束以C4物（草酰乙酸）重新物（草酰乙酸）重新生成为标志；生成为标志；6） 总反应：总反应： 乙酰乙酰-CoA+2H2O+3NAD+FAD+GDP +Pi2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+GTP+CoASH TCA循环小结总图循环小结总图四、葡萄糖氧化的化学总结算四、葡萄糖氧化的化学总结算 Glucose（胞液）（胞液） -2ATP +4ATP, +2(NADH+H+)（需经（需经 穿梭系统进入线粒体）穿梭系统进入线粒体） 丙酮酸（线粒体）丙酮酸（线粒体） +2(NADH+H+)+2CO2 TCA +22CO2+3(NADH+H+) +FADH2+GTP 氧化磷酸化，总：氧化磷酸化，总：34 ATP 净：净：32ATPATP生成生成统计：统计：P142五、柠檬酸循环的调控五、柠檬酸循环的调控 （一）柠檬酸本身制约系统的调节（一）柠檬酸本身制约系统的调节 1、底物：乙酰辅酶、底物：乙酰辅酶A，草酰乙酸，草酰乙酸 2、产物：、产物：NADH，CO2 3、酶的别构调节：柠檬酸合酶，异柠檬、酶的别构调节：柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，酸脱氢酶， -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶TCA循环的调节循环的调节习题习题 影响柠檬酸循环中酶活性的因素是影响柠檬酸循环中酶活性的因素是 A、每个细胞中线粒体数目、每个细胞中线粒体数目 B、细胞内、细胞内ADP/ATP的比值的比值 C、细胞内核糖体的数目、细胞内核糖体的数目 D、细胞内、细胞内cAMP/cGMP的比值的比值 * 以以FAD为辅基的脱氢酶是：为辅基的脱氢酶是： A 3磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶 B 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 C 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 D 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 E 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 F 6磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 1、试计算在三羧酸循环中，由异柠檬酸转变为琥珀酸、试计算在三羧酸循环中，由异柠檬酸转变为琥珀酸过程中的过程中的P/O比值。比值。 2、计算在三羧酸循环中，由琥珀酸转变为草酰乙酸过、计算在三羧酸循环中，由琥珀酸转变为草酰乙酸过程中的程中的P/O比值。比值。 3、试计算、试计算1摩尔乳酸经三羧酸循环等途径彻底氧化成摩尔乳酸经三羧酸循环等途径彻底氧化成CO2和和H2O时共可生成多少时共可生成多少ATP? 习题习题 4、在生物细胞内，、在生物细胞内，1摩尔摩尔3磷酸甘油酸彻底氧化为磷酸甘油酸彻底氧化为CO2和和H2O，可生成多少，可生成多少ATP？ 5、用、用14C标记葡萄糖的第标记葡萄糖的第3号碳原子，将这种号碳原子，将这种14C标记标记的葡萄糖在无氧条件下与肝匀浆保温，那么，所产生的葡萄糖在无氧条件下与肝匀浆保温，那么，所产生的乳酸分子中哪个碳原子将是含的乳酸分子中哪个碳原子将是含14C标记的？如果将此标记的？如果将此肝匀浆通以氧气，则乳酸将继续被氧化，所含标记碳肝匀浆通以氧气，则乳酸将继续被氧化，所含标记碳原子在哪一步反应中脱下的原子在哪一步反应中脱下的CO2含含14C？ 6、有那些辅酶（或辅基）参加糖的有氧分解？这些辅、有那些辅酶（或辅基）参加糖的有氧分解？这些辅酶（或辅基）若含维生素和核苷酸，请分别写出。酶（或辅基）若含维生素和核苷酸，请分别写出。