糖的分解代谢幻灯片.ppt

7.3 柠檬酸循环柠檬酸循环（三羧酸循环）（三羧酸循环）1细胞呼吸细胞呼吸23一、丙酮酸氧化为乙酰一、丙酮酸氧化为乙酰CoA4丙酮酸脱氢酶复合物（丙酮酸脱氢酶复合物（PDC））（（E1+E2+E3））丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA硫辛酸硫辛酸丙酮酸丙酮酸 + CoA + NAD+ 乙酰乙酰CoA + CO2 + NADH + H+ 丙酮酸氧化丙酮酸氧化6TPP(TPP(焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素) )硫辛酸硫辛酸辅酶辅酶A A（（CoACoA））NADNAD+ +( (烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸) )FADFAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）五种辅酶五种辅酶丙酮酸脱氢酶复合物丙酮酸脱氢酶复合物三种酶三种酶丙酮酸脱氢酶（丙酮酸脱氢酶（E1E1））二氢硫辛酰转乙酰基酶（二氢硫辛酰转乙酰基酶（E2E2））二氢硫辛酰脱氢酶（二氢硫辛酰脱氢酶（E3E3））7噻唑环噻唑环与与E E1 1结合，使丙酮酸结合，使丙酮酸脱羧脱羧，产生，产生羟乙基羟乙基-TPP-TPP8羟乙基羟乙基9丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶α-α-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶转酮醇酶转酮醇酶乙酰乳酸合成酶乙酰乳酸合成酶乙醇发酵乙醇发酵乙酰乙酰CoA的合成的合成TCA光合作用光合作用C C的固定的固定缬氨酸、亮氨酸缬氨酸、亮氨酸的生物合成的生物合成10Coenzyme A (CoA)酶酶E E2 2的底物，从硫辛酰胺上接受的底物，从硫辛酰胺上接受乙酰基乙酰基泛酸泛酸2-2-巯基乙胺巯基乙胺11 硫辛酰胺是硫辛酸硫辛酰胺是硫辛酸与酶蛋白的一个与酶蛋白的一个LysLys残基的残基的ε-ε-氨基氨基共价共价连接连接硫辛酸硫辛酸还原性还原性二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺-E-E2 2乙酰型乙酰型乙酰乙酰- -二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺-E-E2 21213二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酰脱氢酶二氢硫辛酰脱氢酶细菌丙酮酸脱氢酶系的结构细菌丙酮酸脱氢酶系的结构15E1 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶E2 二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶E3 二氢硫辛酰脱氢酶二氢硫辛酰脱氢酶丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系16乙酰乙酰- -二氢二氢硫辛酰胺硫辛酰胺丙酮酸丙酮酸羟乙基羟乙基-TPP-TPP乙酰乙酰CoACoA硫辛硫辛酰胺酰胺二氢硫辛二氢硫辛酰脱氢酶酰脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酰二氢硫辛酰转乙酰基酶转乙酰基酶二氢硫二氢硫辛酰胺辛酰胺丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应E1E2E317丙酮酸氧化脱羧反应过程的调控丙酮酸氧化脱羧反应过程的调控p320p320共价调节共价调节别构调节别构调节ATPATP抑制抑制E1E1( (丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶) )乙酰乙酰CoACoA抑制抑制E2E2( (二氢硫辛酰转乙二氢硫辛酰转乙酰基酶酰基酶) )NADHNADH抑制抑制E3E3( (二氢硫辛酰脱氢酶二氢硫辛酰脱氢酶) )丙酮酸脱丙酮酸脱氢酶激酶氢酶激酶丙酮酸丙酮酸脱氢酶脱氢酶磷酸酶磷酸酶19二、柠檬酸循环二、柠檬酸循环（（TCATCA循环、三羧酸循循环、三羧酸循环、环、KrebsKrebs循环）循环）柠檬酸柠檬酸α-α-酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA异柠檬酸异柠檬酸琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸 柠檬酸循环柠檬酸循环是乙酰基二碳是乙酰基二碳单位进一步氧单位进一步氧化降解产生化降解产生COCO2 2和还原型辅酶和还原型辅酶的代谢途径。

的代谢途径2021C4+C2C6  C6  C6  C6  C5  C4  C4  C4  C4221. 1. 乙酰辅酶乙酰辅酶A A与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶限速酶限速酶23柠檬酸合成酶单体柠檬酸合成酶单体柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoACoA24柠檬酸合成酶结构（二聚体）柠檬酸合成酶结构（二聚体）Structure of citrate synthaseopen form of the enzyme aloneclosed form with bound oxaloacetate (yellow) and a stable analog of acetyl- CoA(carboxymethyl-CoA; red)25柠檬酸合成酶作用机制柠檬酸合成酶作用机制硫酯硫酯烯醇化物烯醇化物酸催化酸催化共轭碱共轭碱26柠檬酸合成酶作用机制柠檬酸合成酶作用机制烯醇化物烯醇化物 羰基碳羰基碳草酰草酰乙酸乙酸酸催化酸催化27柠檬酸合成酶作用机制柠檬酸合成酶作用机制柠檬酰柠檬酰-CoA-CoA28柠檬酸合成酶作用机制柠檬酸合成酶作用机制硫酯硫酯292. 2. 柠檬酸异构化生成异柠檬酸柠檬酸异构化生成异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸6 6顺乌头酸顺乌头酸4 4柠檬酸柠檬酸9090pro-S armpro-R armRS顺乌头酸酶顺乌头酸酶30顺乌头酸酶顺乌头酸酶（含（含[4Fe[4Fe－－4S]4S]的铁硫蛋的铁硫蛋白）白）异柠檬酸异柠檬酸isocitrate铁硫簇铁硫簇iron-sulfur cluster半胱氨酸半胱氨酸cysteines顺乌头酸酶的活性中心顺乌头酸酶的活性中心The active site of aconitase. 31铁硫中心的作用是底物结合和催化作用铁硫中心的作用是底物结合和催化作用 顺乌头酸酶是一种含顺乌头酸酶是一种含[4Fe-4S][4Fe-4S]的铁硫蛋白，的铁硫蛋白，Fe-SFe-S聚聚簇与柠檬酸结合，并参与底物的脱水和再水合。

簇与柠檬酸结合，并参与底物的脱水和再水合 铁硫蛋白：铁硫蛋白：与与Fe-SFe-S聚簇结合着的蛋白质称为聚簇结合着的蛋白质称为铁硫蛋铁硫蛋白白，或，或非血红素铁蛋白非血红素铁蛋白32柠檬酸：分子结构对称，反应不对称柠檬酸：分子结构对称，反应不对称Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts Asymmetrically途径途径2 2实际并不出现实际并不出现α-α-酮戊二酸酮戊二酸33易受影响的键易受影响的键柠檬酸：分子结构对称，柠檬酸：分子结构对称，反应不对称反应不对称Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts Asymmetrically343. 3. 异柠檬酸氧化脱羧生成异柠檬酸氧化脱羧生成α-α-酮戊二酸酮戊二酸α-α-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶Mg2+、、Mn2＋＋ 脱去的脱去的COCO2 2来自最初的草酰乙酸来自最初的草酰乙酸 哺乳动物中也存在依赖哺乳动物中也存在依赖NADPNADP+ +的异柠檬酸脱氢酶的异柠檬酸脱氢酶35异柠檬酸异柠檬酸NADP+ Ca2+ 异柠檬酸脱氢酶的活性中心异柠檬酸脱氢酶的活性中心The active site of isocitrate dehydrogenaseThe active site of isocitrate dehydrogenase364. α-4. α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoACoA琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶Aα-α-酮戊二酸酮戊二酸α-α-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 脱去的脱去的COCO2 2来自最初的草酰乙酸来自最初的草酰乙酸高能硫酯键高能硫酯键37385. 5. 琥珀酸的生成琥珀酸的生成琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA琥珀酸硫激酶琥珀酸硫激酶(琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶)底物水平磷酸化底物水平磷酸化核苷二核苷二磷酸激酶磷酸激酶哺乳动物：哺乳动物：GTPGTP植物和细菌：植物和细菌：ATPATP39磷酸基转移到磷酸基转移到GDPGDP，生成，生成GTPGTPCoACoA被磷酸基取代被磷酸基取代磷酸基转移到酶活磷酸基转移到酶活性部位性部位HisHis残基上残基上释放琥珀酸释放琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶反应机制合成酶反应机制40大肠杆菌琥珀酰大肠杆菌琥珀酰CoACoA合成酶合成酶Succinyl-CoA synthetase of Succinyl-CoA synthetase of E. coliE. coli活性部位包括：活性部位包括：Øα (蓝色蓝色)亚基亚基Øβ (褐色褐色)亚基亚基Coenzyme A磷酸磷酸416. 6. 延胡索酸的生成延胡索酸的生成延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 琥珀酸脱氢酶是琥珀酸脱氢酶是TCATCA中唯一的中唯一的线粒体内膜结合蛋线粒体内膜结合蛋白白，也是，也是琥珀酸琥珀酸-CoQ-CoQ氧化还原酶氧化还原酶的一部分，没有区的一部分，没有区别琥珀酸相同两端的能力。

别琥珀酸相同两端的能力427. 7. 苹果酸的生成苹果酸的生成苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸延胡索酸酶延胡索酸酶（延胡索酸水合酶）（延胡索酸水合酶）448. 8. 草酰乙酸的再生草酰乙酸的再生苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶热力学上不利于草酰乙酸的生成热力学上不利于草酰乙酸的生成46柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸异柠檬酸异柠檬酸α-α-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸硫激酶琥珀酸硫激酶α-α-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶48三、柠檬酸循环的总结三、柠檬酸循环的总结1、总反应、总反应492、乙酰、乙酰CoA碳原子去向碳原子去向50TCATCA中乙酰中乙酰CoACoA中中C C原子的命运原子的命运 羰基碳羰基碳在循环的在循环的第二轮的第第二轮的第3 3、、4 4步步分别脱去分别脱去 甲基碳甲基碳在第在第1 1轮随轮随机保留在琥珀酸的中机保留在琥珀酸的中间两个间两个C C上，第上，第2 2轮随轮随机保留在琥珀酸的机保留在琥珀酸的4 4个个C C上，此后每轮循上，此后每轮循环消去环消去5050％％51TCATCA中乙酰中乙酰CoACoA中中C C原子的命运原子的命运52异柠檬酸异柠檬酸α-α-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA3 3、柠檬酸循环中生成的产物（、柠檬酸循环中生成的产物（NADHNADH、、FADHFADH2 2、、COCO2 2、、GTP/ATPGTP/ATP））Products of one turn of the citric acid cycle53四、柠檬酸循环的生物学意义四、柠檬酸循环的生物学意义1 1、提供能量、提供能量54葡萄糖的有氧代谢葡萄糖的有氧代谢The aerobic metabolism of glucoseThe aerobic metabolism of glucose糖酵解糖酵解2乙酰乙酰CoA55572 2、、TCATCA是绝大多数生物体主要的分解代谢途径是绝大多数生物体主要的分解代谢途径583 3、双向（、双向（合成合成和分解）功能和分解）功能三羧酸循环是糖、脂和蛋白质等物质代谢和转化的枢纽三羧酸循环是糖、脂和蛋白质等物质代谢和转化的枢纽59TCA在合成代谢中的作用在合成代谢中的作用60柠檬酸柠檬酸α-α-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA丙酮酸丙酮酸谷氨酸谷氨酸嘌呤嘌呤卟啉，亚铁卟啉，亚铁血红素，三血红素，三氯硝基甲烷氯硝基甲烷天冬氨酸天冬氨酸其他氨基酸其他氨基酸嘌呤，嘧啶嘌呤，嘧啶脂肪酸、脂肪酸、固醇固醇其他氨基酸其他氨基酸61五、五、TCATCA中间物的回补中间物的回补PEPPEP羧激酶羧激酶丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶苹果苹果酸酶酸酶苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸和谷氨酸的转氨作用天冬氨酸和谷氨酸的转氨作用PEPPEP羧激酶羧激酶更适合催更适合催化化PEPPEP的生的生成成①①②②③③④④⑤⑤PEPPEP羧化酶羧化酶62柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱氢酶α-α-酮戊二酮戊二酸脱氢酶系酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系六、柠檬酸循环的调控关系六、柠檬酸循环的调控关系,AMP,NADH63The glyoxylate cycle七、乙醛酸途径七、乙醛酸途径乙醛酸乙醛酸64电子显微镜下发芽的黄瓜种子电子显微镜下发芽的黄瓜种子乙醛酸循环体乙醛酸循环体线粒体线粒体65Relationship between the glyoxylate and citric acid cycles66Coordinated regulation of glyoxylate and citric acidcyclesTCA、糖酵解、糖酵解中间产物中间产物AMP，，ADP异柠檬酸异柠檬酸裂解酶裂解酶异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱氢酶6768。