第二十三章檸檬酸循環(huán)

糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸，在有氧條件下，進(jìn)入三羧酸循環(huán)進(jìn)行完全氧化，生成H2O和CO2，并釋放出大量能量。丙酮酸的有氧氧化包括兩個(gè)階段：準(zhǔn)備階段：丙酮酸的氧化脫羧（丙酮酸乙酰輔酶A，簡(jiǎn)寫為乙酰CoA）

第二階段：三羧酸循環(huán)（乙酰CoAH2O和CO2，產(chǎn)生一個(gè)GTP（即ATP）、3個(gè)NADH和1個(gè)FADH2）檸檬酸循環(huán)又稱三羧酸循環(huán)（Tricarboxylicacidcycle,TCA），或Krebs循環(huán)，是物質(zhì)代謝的樞紐?，F(xiàn)在是1頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四葡萄糖丙酮酸乙酰輔酶ACO2+H2O有氧分解乳酸酵解胞液線粒體內(nèi)線粒體膜現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四（1）、丙酮酸脫氫酶系的組成丙酮酸脫氫酶、硫辛酰轉(zhuǎn)乙酰基酶、二氫硫辛酸脫氫酶硫胺素、CoA、NAD+、硫辛酰氨、FAD、Mg2+一、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段:形成乙酰-CoA

丙酮酸脫氫酶系NAD++HSCoANADH+H++CO2*現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四2、催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴?CoA的反應(yīng)步驟

現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脫羧中的作用C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四硫辛酸的氫載體作用和?；d體作用

氧化型硫辛酰氨SSCCC(CH2)4COO-SHSCCC(CH2)4COO-乙酰二氫硫辛酰氨+2H-2H二氫硫辛酰氨HSHSCCC(CH2)4COO-現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四3、丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的結(jié)構(gòu)的討論

12個(gè)丙酮酸脫氫酶二聚體(PDH,E1,黃色)構(gòu)成立方體，8個(gè)二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰基酶三聚體(TA,E2,粉色)構(gòu)成另一個(gè)立方體，6個(gè)二氫硫辛酸脫氫酶二聚體(DLD,E3,藍(lán)色)與上述兩個(gè)立方體相互嵌合，構(gòu)成一個(gè)由60個(gè)亞基組成的復(fù)雜的復(fù)合體。現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)控

E1被磷酸化活力降低，脫磷酸活力增高，乙酰-CoA競(jìng)爭(zhēng)性抑制E2,NADH競(jìng)爭(zhēng)性抑制E3。

亞砷酸鹽及有機(jī)砷化合物抑制作用的機(jī)制之一是使還原型硫辛酰胺形成無(wú)催化能力的砷化物。同樣的機(jī)制還可抑制α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體。活力降低現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP二、檸檬酸循環(huán)概貌

草酰乙酸再生階段檸檬酸的生成階段氧化脫羧階段檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸蘋果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制(一)草酰乙酸(oxaloacetate)與乙酰-CoA縮合(condense)形成檸檬酸

反應(yīng)不可逆.檸檬酸合酶為二聚體，圖中所示為亞基的結(jié)構(gòu)。草酰乙酸為黃色，CoA為紅色。ATP，NADH，琥珀酰-CoA，酯酰-CoA抑制該酶的活性?，F(xiàn)在是10頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四(二)檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸

烏頭酸酶為二聚體，圖中所示為活性部位的結(jié)構(gòu)。鐵硫串為紅色，半胱氨酸為黃色，異檸檬酸為白色?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四*總結(jié)TCA第一階段：檸檬酸生成

H2O草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASHH2O檸檬酸合成酶順烏頭酸酶現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四(三)異檸檬酸氧化形成α-酮戊二酸

異檸檬酸脫氫酶為四聚體（α2βγ）,圖中所示的活性部位。異檸檬酸為綠色，NADP+為金色,Ca2+為紅色。ADP，NAD是該酶的別構(gòu)激活劑，ATP，NADH是該酶的別構(gòu)抑制劑?，F(xiàn)在是13頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四(四)α-酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰-CoA該酶的結(jié)構(gòu)，催化及調(diào)控機(jī)制與丙酮酸脫氫酶相似。(五)琥珀酰-CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸并產(chǎn)生一個(gè)高能磷酸鍵琥珀酰-CoA合成酶為αβ二聚體，反應(yīng)的G大約為0，反應(yīng)可逆。現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四*總結(jié)TCA第二階段：氧化脫羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫酶CO2－酮戊二酸脫氫酶琥珀酸硫激酶現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四(六)琥珀酸脫氫形成延胡索酸

琥珀酸脫氫酶為αβ二聚體，活性部位有鐵硫串。琥珀酸脫氫的抑制劑現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四(七)延胡索酸水合形成L-蘋果酸

延胡索酸酶為四聚體，有兩種可能的反應(yīng)機(jī)制。反應(yīng)的G大約為0，反應(yīng)可逆?，F(xiàn)在是17頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四(八)L-蘋果酸脫氫形成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶為二聚體，反應(yīng)的G大約為0，反應(yīng)可逆。L-蘋果酸脫氫酶的結(jié)構(gòu)蘋果酸為紅色，NAD+為藍(lán)色?，F(xiàn)在是18頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四*總結(jié)TCA第三階段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四四、三羧酸循環(huán)的總結(jié)①循環(huán)反應(yīng)在線粒體(mitochondrion)中進(jìn)行，為不可逆反應(yīng)。②每完成一次循環(huán)，氧化分解掉一分子乙?；缮?0分子ATP。③循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過此循環(huán)反應(yīng)生成，也不被此循環(huán)反應(yīng)所消耗。

現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四④三羧酸循環(huán)中有兩次脫羧反應(yīng)，生成兩分子CO2。⑤循環(huán)中有四次脫氫反應(yīng)，生成三分子NADH和一分子FADH2。⑥循環(huán)中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。⑦三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系。

現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四（8）三羧循環(huán)的生物學(xué)意義是有機(jī)體獲得生命活動(dòng)所需能量的主要途徑是糖、脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化的中心樞紐形成多種重要的中間產(chǎn)物

是發(fā)酵產(chǎn)物重新氧化的途徑現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四（9）檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總結(jié)算

檸檬酸循環(huán)有4個(gè)脫氫步驟,其中3對(duì)電子經(jīng)NADH傳遞給氧,每對(duì)電子產(chǎn)生2.5個(gè)ATP,一對(duì)電子經(jīng)FADH2傳遞給氧,產(chǎn)生1.5個(gè)ATP,檸檬酸循環(huán)本身產(chǎn)生1個(gè)ATP,每次循環(huán)產(chǎn)生7.5+1.5+1=10個(gè)ATP.過去的計(jì)算是9+2+1=12個(gè)ATP.

現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四2.5×252.5×22.5×22.5×25552.5×2531.5×232現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期四調(diào)節(jié)有氧氧化第三階段代謝流量的關(guān)鍵酶主要是異檸檬酸脫氫酶。AMP、ADP是其變構(gòu)激活劑，