第23章 柠檬酸循环

第二十三章 柠檬酸循环第一节 柠檬酸循环概要柠檬酸又称三羧酸循环（Tricarboxylic acid cycle，TCA ），或Krebs循环，是物质代谢的枢纽。第二节 丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段:形成乙酰-CoAE1：丙酮酸脱氢酶；E2：二氢硫辛酸转乙酰基酶；E3：二氢硫辛酸脱氢酶。有5种辅酶参与反应。催化丙酮酸转变为乙酰-CoA 的反应步骤丙酮酸脱氢酶复合体的结构12 个丙酮酸脱氢酶二聚体 （PDH，E1，黄色）构成立方体，8 个二氢硫辛酸转乙酰基酶三聚体（TA，E2，粉色）构成另一个立方体，6 个二氢硫辛酸脱氢酶二聚体 （DLD，E3，蓝色）与上述两个立方体相互嵌合，构成一个由60 个亚基组成的复杂的复合体。丙酮酸脱氢酶复合体的调控E1 被磷酸化活力降低，脱磷酸活力增高，乙酰-CoA 竞争性抑制E2，NADH 竞争性抑制E3。亚砷酸盐及有机砷化合物抑制作用的机制之一是使还原型硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物。同样的机制还可抑制-酮戊二酸脱氢酶复合体。第三节 柠檬酸循环的反应机制一、草酰乙酸（oxaloacetate）与乙酰-CoA 缩合（condense）形成柠檬酸反应不可逆柠檬酸合酶为二聚体，图中所示为亚基的结构。草酰乙酸为黄色，CoA 为红色。ATP，NADH，琥珀酰- CoA， 酯酰-CoA 抑制该酶的活性。二、柠檬酸异构化形成异柠檬酸乌头酸酶为二聚体，图中所示为活性部位的结构。铁硫串为红色，半胱氨酸为黄色，异柠檬酸为白色。乌头酸酶的铁-硫串在反应中的作用氟乙酸形成的氟柠檬酸对乌头酸酶有抑制作用三、异柠檬酸氧化形成-酮戊二酸异柠檬酸脱氢酶为四聚体（2），图中所示的活性部位。异柠檬酸为绿色，NADP+为金色，Ca2+为红色。ADP，NAD 是该酶的别构激活剂，ATP，NADH 是该酶的别构抑制剂。四、-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA该酶的结构，催化及调控机制与丙酮酸脱氢酶相似。五、琥珀酰-CoA 转化成琥珀酸并产生一个高能磷酸键琥珀酰-CoA 合成酶为二聚体，反应的G 大约为0，反应可逆。六、琥珀酸脱氢形成延胡索酸琥珀酸脱氢酶为二聚体，活性部位有铁硫串。七、延胡索酸水合形成L-苹果酸延胡索酸酶为四聚体，有两种可能的反应机制。反应的G 大约为0，反应可逆。八、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸苹果酸脱氢酶为二聚体，反应的G 大约为0，反应可逆。L-苹果酸脱氢酶的结构苹果酸为红色，NAD+为蓝色。脱氢酶的作用脱氢酶的活性中心乙酰-CoA 碳原子在柠檬酸循环中的命运第四节 柠檬酸循环的化学总结算柠檬酸循环有4 个脱氢步骤，其中3 对电子经NADH 传递给氧，每对电子产生2.5 个ATP，一对电子经FADH2 传递给氧，产生1.5 个ATP，柠檬酸循环本身产生1 个ATP，每次循环产生7.5+1.5+1=10 个ATP，过去的计算是9+2+1=12 个ATP。第五节 柠檬酸循环的调控第六节 乙醛酸途径苹果酸合成酶的反应第七节 柠檬酸循环的双重作用柠檬酸循环提供多种合成代谢的中间物此外乙醛酸途径和氨基酸脱氨基均可生成柠檬酸循环的中间产物。第八节 柠檬酸循环发现的历史1937 年（Hans Krebs）提出柠檬酸循环的反应机制，其主要的依据有：Krebs 于1932 年发现乙酸，琥珀酸，延胡索酸，苹果酸，柠檬酸，草酰乙酸可以促进组织匀浆或切片的氧化作用；Albert Szent-Gyoryi发现少量的四碳二羧酸可以加快糖类氧化反应的速度，提出可能存在一个酶促的系列反应。他还发现了丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用；Carl Martius 和Franz Knoop 发现柠檬酸可以转化为图示的其他有机酸；Krebs 发现草酰乙酸可以和活性乙酸反应生成柠檬酸，在反映体系中过量加入其中的任意一种有机酸可以很快转化为其他的有机酸，因而提出反应体系构成一个循环。基本要求1熟悉形成乙酰-CoA 的过程。（难点）2掌握柠檬酸循环的概况。（重点）3熟悉柠檬酸循环的反应机制。（难点）4掌握柠檬酸循环的能量计算。（重点）5熟悉柠檬酸循环的调控和双重作用。（难点）6熟悉柠檬酸循环的研究历史。_