1、是糖、氨基酸和脂肪酸最后共同的代谢途径是糖、氨基酸和脂肪酸最后共同的代谢途径也称为柠檬酸循环和也称为柠檬酸循环和Krebs循环循环 糖酵解产生的丙酮酸（实际上是乙酸）被降解成CO2 产生一些ATP产生更多的NADH NADH进入呼吸链，通过氧化磷酸化产生更多的ATP。第1页，共44页。完整的三羧酸循环完整的三羧酸循环第2页，共44页。乙酰乙酰CoA的形成的形成脂肪酸的氧化氨基酸的氧化分解丙酮酸的氧化脱羧由丙酮酸脱氢酶系催化 第3页，共44页。丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸如何进入线粒体？丙酮酸脱氢酶系的结构与组成丙酮酸脱氢酶系由丙酮酸脱氢酶（E1）、二氢硫辛酸转乙酰酶（E2）和二氢硫辛酸脱氢酶（E3
2、）通过非共价键结合在一起的稳定复合物 催化机制 亚砷酸和有机砷的作用对象氧化型硫辛酰胺的再生对于丙酮酸脱氢酶系的持续运转十分重要，砒霜的主要成分亚砷酸能够与还原型的硫辛酰胺形成共价的复合物而阻止它的再生。第4页，共44页。丙酮酸跨线粒体内膜的转运丙酮酸跨线粒体内膜的转运第5页，共44页。丙酮酸脱氢酶系的结构和组成丙酮酸脱氢酶系的结构和组成缩写酶活性亚基数目（个数）辅助因子维生素前体辅助因子类型催化的反应E1丙酮酸脱氢酶大肠杆菌24、酵母60、哺乳动物20或30TPPB1辅基丙酮酸氧化脱羧E2二氢硫辛酸转乙酰酶大肠杆菌24、酵母60、哺乳动物60硫辛酰胺CoA硫辛酸泛酸辅基辅酶将乙酰基转移到Co
3、AE3二氢硫辛酸脱氢酶大肠杆菌12、酵母12、哺乳动物6FADNAD+B2PP辅基辅酶氧化型硫辛胺的再生第6页，共44页。大肠杆菌内丙酮酸脱氢酶系的电镜照片大肠杆菌内丙酮酸脱氢酶系的电镜照片第7页，共44页。丙酮酸转变成乙酰丙酮酸转变成乙酰-CoA-CoA的四步反应的四步反应第8页，共44页。丙酮酸脱氢酶的催化机理丙酮酸脱氢酶的催化机理第9页，共44页。砒霜的毒性机理砒霜的毒性机理第10页，共44页。柠檬酸的合成柠檬酸的合成柠檬酸合酶由两个相同的亚基组成，它被视为酶“诱导契合”学说又一代表性的例子 在没有底物结合的情况下，酶的两个亚基的构象是开放型的；当结合底物以后，则被诱导为紧密型。反应动力
4、学为序列有序型，在反应中，OAA首先与酶活性中心结合，这种结合迅速诱导活性中心的构象发生变化，从而创造出乙酰-CoA的结合位点。随后，乙酰-CoA结合到酶的活性中心，并与OAA形成中间产物柠檬酰-CoA，这时，酶的构象再次发生变化，远离活性中心的一个关键的Asp残基被拉入到柠檬酰-CoA上的硫酯键，很快硫酯键被切开，终产物辅酶A和柠檬酸被依次释放。柠檬酸合酶在催化过程中所发生的由底物OAA和中间产物柠檬酰-CoA分别诱导的两次构象变化既防止了乙酰-CoA的提前释放，也大大降低了乙酰-CoA在活性中心被Asp残基水解成乙酸的可能性。第11页，共44页。柠檬酸合酶催化的反应柠檬酸合酶催化的反应第1
5、2页，共44页。氟代乙酸在细胞内的代谢转变及其对氟代乙酸在细胞内的代谢转变及其对TCATCA循环的影响循环的影响第13页，共44页。柠檬酸合酶的两种构象柠檬酸合酶的两种构象第14页，共44页。柠檬酸异构化成异柠檬酸柠檬酸异构化成异柠檬酸 柠檬酸不是氧化的好底物 S异柠檬酸却不一样，经过异构化，三级羟基变成了易氧化的二级羟基 在形成的异柠檬酸分子中，羟基只会与来源于草酰乙酸的-碳原子而绝对不会与来源于乙酰-CoA的-碳原子相连!顺乌头酸酶使用铁硫蛋白第15页，共44页。第16页，共44页。铁硫蛋白在顺乌头酸酶反应中的作用铁硫蛋白在顺乌头酸酶反应中的作用第17页，共44页。顺乌头酸酶催化反应中产物
6、的立体专一性顺乌头酸酶催化反应中产物的立体专一性第18页，共44页。异柠檬酸氧化脱羧产生异柠檬酸氧化脱羧产生-酮戊二酸酮戊二酸 先是脱氢，然后是-脱羧 有两种形式的异柠檬酸脱氢酶，分别使用辅酶I和辅酶II作为氢的受体第19页，共44页。第20页，共44页。第21页，共44页。第二次氧化脱羧反应第二次氧化脱羧反应 酶几乎等同于丙酮酸脱氢酶系结构上或者机制上5种辅酶TPP、CoASH、硫辛酸 NAD+、FAD 也是亚砷酸的作用对象第22页，共44页。第23页，共44页。TCATCA循环唯一的一步底物水平磷酸化反应循环唯一的一步底物水平磷酸化反应 ATP或GTP被合成 它的催化过程牵涉到一系列高能分
7、子的形成，因此能量的损失微乎其微 反应机制涉及一个磷酸组氨酸 第24页，共44页。第25页，共44页。琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA合成酶的反应机理合成酶的反应机理第26页，共44页。产生产生FADHFADH2 2 此酶实际上是呼吸链复合体II的主要成分 琥珀酸的类似物丙二酸是该酶的竞争性抑制剂第27页，共44页。第28页，共44页。双键的水合双键的水合 水分子加成反式的双键水分子加成反式的双键 反应机制还不清楚反应机制还不清楚第29页，共44页。第30页，共44页。依赖于依赖于NAD+-的氧化还原反应的氧化还原反应 这是三羧酸循环的最后一步反应，也是三羧酸循环中的第四次氧化还原反应 Go=+3
8、0 kJ/mol，意味着在热力学上极不利于正反应的进行，但是，在体内反应产物草酰乙酸可以迅速被下一步不可逆反应消耗，NADH则进入呼吸链被彻底氧化，因此，整个反应被“强行拉向”正反应。第31页，共44页。第32页，共44页。乙酰CoA的羰基C只有在第2轮循环转变成CO2 乙酰CoA的甲基C能完全留在两轮循环中，但是以后每一轮循环有一半离开。第33页，共44页。TCA 循环总结循环总结总反应：乙酰乙酰-CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H+CoA1个乙酰个乙酰-CoA通过三羧酸循环产生通过三羧酸循环产生2CO2,1 ATP,3NADH,1
9、FADH22H2O被使用作为底物被使用作为底物绝对需要绝对需要O2吵，吵，您顺意吵，（吵得）铜壶呼盐瓶！您顺意吵，（吵得）铜壶呼盐瓶！第34页，共44页。$产生更多的ATP$提供生物合成的原料$是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分解途径$某些代谢中间我作为其他代谢途径的别构效应物$产生CO2第35页，共44页。一分子葡萄糖彻底氧化过程中的一分子葡萄糖彻底氧化过程中的ATP ATP 收支情况收支情况与ATP合成相关的反应合成ATP的方式合成ATP的量糖酵解（包括氧化磷酸化）己糖激酶PFK-1磷酸甘油酸激酶丙酮酸激酶甘油醛-3-磷酸脱氢酶（NADH）消耗ATP消耗ATP底物水平磷酸化底物水平磷酸化氧化
10、磷酸化5或6或711223或4或5（取决于NADH通过何种途径进入呼吸链）丙酮酸脱氢酶系氧化磷氧化磷酸化酸化22.55三羧酸循环异柠檬酸脱氢酶（NADH）-酮戊二酸脱氢酶系（NADH）琥珀酰-CoA合成酶琥珀酸脱氢酶（FADH2）苹果酸脱氢酶（NADH）氧化磷酸化氧化磷酸化底物水平磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化192.5252.5251221.5232.525总ATP量30或31或32第36页，共44页。三羧酸循环中间物的去向三羧酸循环中间物的去向第37页，共44页。草酰乙酸的回补反应草酰乙酸的回补反应第38页，共44页。植物和微生物的三羧酸循环的变化形式在每一轮循环中，前者有两分子乙酰-CoA进入只产生NADH，但不产生FADH2无底物水平磷酸化反应，因此 不产生ATP不生成CO2，无碳单位的损失，净合成了糖异生的前体苹果酸第39页，共44页。乙醛酸循环与三羧酸循环的比较乙醛酸循环与三羧酸循环的比较第40页，共44页。植物细胞内的乙醛酸循环体及线粒体的亚显微结构植物细胞内的乙醛酸循环体及线粒体的亚显微结构第41页，共44页。植物细胞内乙醛酸循环的生理意义和草酰乙酸的再生植物细胞内乙醛酸循环的生理意义和草酰乙酸的再生第42页，共44页。乙醛酸循环的调节乙醛酸循环的调节第43页，共44页。三羧酸循环可能的三羧酸循环可能的“同化作用同化作用”第44页，共44页。
