第23章三羧酸循环讲义教材
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第23章、柠檬酸循环(下册P92)这一章也是代谢中的重中之重。
学生通过学习要全面掌握本章的所有内容,特别是:1、TCA循环的部位,2、TCA循环的生物学意义,3、丙酮酸脱氢酶系,4、TCA循环重的调节步骤,调节酶,5、三羧酸循环和糖酵介、乳酸循环、氧化磷酸化、脂肪酸氧化、合成、氨基酸代谢等途径的关系,6、TCA中的底物磷酸化等。
本章的主要内容:酵解产生的丙酮酸在有氧条件下,继续进行有氧分解最后形成CO2和水,并产生ATP,经历途径分为两个阶段,分别为柠檬酸循环和氧化磷酸化。
柠檬酸循环又称三羧酸循环(TCA),又称Krebs循环,在细胞线粒体中进行。
TCA是糖、脂类和氨基酸代谢的最后共同途径,其中间体可作为许多生物合成的前体。
丙酮酸通过TCA进行脱羧和脱氢反应,羧基形成CO2,氢原子则随载体(NAD+、FAD)进入电子传递链,经过氧化磷酸化作用形成水分子,并将释放的能量用于合成ATP。
(一)准备阶段:丙酮酸形成乙酰CoA酶丙酮酸+ CoASH + NAD+乙酰CoA + CO2 + NADH + H+酶为丙酮酸脱氢酶复合体,进行氧化还原和脱羧反应。
该酶系实际为三种酶:丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰转乙酰基酶和二氢硫辛酸脱氢酶,催化4步反应,有5个辅助因子:CoA,NAD+,TPP,硫辛酰胺和FAD。
(二)柠檬酸循环概貌:见P97 图23-2(三)柠檬酸循环的8个步骤:见P99~P106(1)草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸。
柠檬酸合成酶草酰乙酸+ 乙酰CoA + H2O 柠檬酸+ HSCoA + H+为酯缩合反应,酶为调控酶,受A TP,NADH,琥珀酰CoA等抑制,此步为TCA中限速步骤。
氟乙酰胺、氟乙酸可形成氟柠檬酸,为致死性合成反应。
(2)柠檬酸异构化形成异柠檬酸。
―H2O +H2O柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸酶为乌头酸酶,反应可逆。
(3)异柠檬酸氧化形成α-酮戊二酸。
异柠檬酸脱氢酶―CO2异柠檬酸+ NAD+草酰琥珀酸α-酮戊二酸(NADP+)异柠檬酸脱氢酶为变构调节酶,有两种,分别以NAD+或NADP+为辅酶。
第十节:三羧酸循环三羧酸循环(包括乙醛酸循环),又称柠檬酸循环,KREB循环。
是糖、脂肪、氨基酸等化合物生物氧化的共同通路,也是各代谢途径连接的枢纽。
生物氧化可分三个阶段:Stage1:乙酰CoA的生成。
Stage2:乙酰CoA的彻底氧化。
(TCA cycle)Stage3:电子传递和氧化磷酸化。
生物氧化特点:逐步缓和地释放能量,能量储存在ATP中。
丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 反应部位:线粒体(严密调节的不可逆步骤)该复合酶体的组成:丙酮酸脱氢酶E1,二氢硫辛酰转乙酰基酶E2,二氢硫辛酸脱氢酶E3;5种辅酶包括TPP(硫胺素焦磷酸),硫辛酰胺,CoA,FAD,NAD+三羧酸循环的反应部位:真核细胞的线粒体和原核细胞的胞浆2C的乙酰基以乙酰CoA的形式加入循环,首先和草酰乙酸反应,经过8步反应,释放2CO2和能量,最后再生一个草酰乙酸。
柠檬酸——顺乌头酸——异柠檬酸——×α酮戊二酸+CO2——×琥珀酰辅酶A+CO2——×琥珀酸——×延胡索酸——L苹果酸——×草酰乙酸通过氧化磷酸化,1分子NADH产生2.5ATP,1分子FADH2产生1.5ATP。
1分子葡萄糖彻底氧化产生30~32ATP。
P96-97关于TCA循环中能量的产生。
➢生理意义:TCA补充,才能维持TCA的正常进行。
一些厌氧细菌缺乏α-酮戊二酸脱氢酶,它们通过不完整的TCA获得生物合成的前体。
这种不完整的TCA可能是TCA早期进化的一个阶段➢①②共价修饰丙酮酸脱氢酶复合体中还有两个调节蛋白,一个是磷酸激酶,另一个是磷酸酶。
磷酸①三羧酸循环中三步不可逆的放能反应是其调节位点。
②催化这三步反应的酶受到产物反馈抑制(如柠檬酸、琥珀酰CoA等),也受到高能荷物质抑制(如ATP、NADH等)。
③催化这三步反应的酶受到低能荷物质(如ADP等)或能量需求信号(如Ca2+)激活。
④由于三羧酸循环的中间物可作为前体用于生物合成,因此底物的浓度对于调节也是比较重要的。