丙酮酸氧化为乙酰CoA丙酮酸脱氢酶复合物

半胱氨酸 cysteines
顺乌头酸酶的活性中心 The active site of aconitase.
异柠檬酸 isocitrate
顺乌头酸酶 （含[4Fe－ 4S]的铁硫蛋
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[4Fe-4S]的铁硫蛋白，Fe-S聚 簇与柠檬酸结合，并参与底物的脱水和再水合。
琥珀酸
哺乳动物：GTP 植物和细菌：ATP
核苷二 磷酸激酶
底物水平磷酸化
6. 延胡索酸的生成
琥珀酸脱氢酶
琥珀酸
延胡索酸（反丁烯二酸）
琥珀酸脱氢酶是TCA中唯一的线粒体内膜结合蛋白，也是琥珀 酸-CoQ氧化还原酶的一部分，没有区别琥珀酸相同两端的能力。
FAD作为该酶的辅基， 共价结合在酶的一个 His残基上(FAD的C-8 与His的N-3共价连接)。
CoA(carboxymethyl-CoA; red)
柠檬酸合成酶结构（二聚体） Structure of citrate synthase
2. 柠檬酸异构化生成异柠檬酸
pro-S arm
R
pro-R arm
S
柠檬酸 90
顺乌头酸酶
顺乌头酸 4
异柠檬酸 6
铁硫簇 iron-sulfur
cluster
乙酰型
二氢硫辛酰胺-E2 乙酰-二氢硫辛酰胺-E2
硫辛酰胺是硫辛酸 与酶蛋白的一个Lys 残基的ε-氨基共价连 接
细菌丙酮酸脱氢酶复合物的结构
E2
二氢硫辛酰转乙酰基酶 丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酰脱氢酶
E1 丙酮酸脱氢酶 E2 二氢硫辛酰转乙酰基酶 E3 二氢硫辛酰脱氢酶
丙酮酸脱氢酶系
丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应
噻唑环 与E1结合，使丙酮酸脱羧，产生羟乙基-TPP
羟乙基
丙酮酸脱羧酶
乙醇发酵
丙酮酸脱氢酶
乙酰CoA的合成
α-酮戊二酸脱氢酶
TCA
转酮醇酶
光合作用C的固定
乙酰乳酸合成酶
缬氨酸、亮氨酸 的生物合成
Coenzyme A (CoA)
2-巯基乙胺
泛酸
酶E2的底物，从硫辛酰胺上接受乙酰基
硫辛酸
还原性
铁硫蛋白：与Fe-S聚簇结合着的蛋白质称为铁硫蛋白， 或非血红素铁蛋白。
柠檬酸：分子结构对称，反应不对称 Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts Asymmetrically
α-酮戊二酸
途径2实际并不出现
易受影响的键
柠檬酸：分子结构对称， 反应不对称
1. 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸
乙酰CoA
柠檬酸檬酸
柠檬酸合成酶单体
乙酰 CoA
open form of the enzyme alone
closed form with bound oxaloacetate (yellow) and a stable analog of acetyl-
7.2 柠檬酸循环 （三羧酸循环）
细胞呼吸
在有氧条件下，葡萄糖经 糖酵解产生的丙酮酸不是 被还原为乳酸或者乙醇， 而是进入到多步有序的代 谢反应中，最终被氧化成 CO2和H2O的代谢过程。
一、丙酮酸氧化为乙酰CoA
丙酮酸氧化
硫辛酸
丙酮酸
丙酮酸脱氢酶复合物 （PDC）（E1+E2+E3）
乙酰CoA
乙酰-二氢 硫辛酰胺
E2
乙酰 CoA
丙酮酸
E1
二氢硫 辛酰胺
硫辛
酰胺
E3
羟乙基-
TPP
丙酮酸脱氢酶
二氢硫辛酰 转乙酰基酶
二氢硫辛 酰脱氢酶
丙酮酸氧化脱羧反应过程的调控 p331
别构调节 共价调节
丙酮酸脱 氢酶激酶
有活性
ATP抑制E1(丙酮酸脱氢酶)
乙酰CoA抑制E2(二氢硫辛酰转 乙酰基酶)
NADH抑制E3(二氢硫辛酰脱氢 酶)
丙酮酸 + CoA + NAD+ 乙酰CoA + CO2 + NADH + H+
丙酮酸脱氢酶复合物
丙酮酸脱氢酶（E1） 三种酶 二氢硫辛酰转乙酰基酶（E2）
二氢硫辛酰脱氢酶（E3）
五种辅酶
TPP(焦磷酸硫胺素) 硫辛酸 辅酶A（CoA） NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸) FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）
乙酰CoA
草酰乙酸
柠檬酸合成酶
柠檬酸
苹果酸
苹果酸脱氢酶
顺乌头酸酶
顺乌头酸
延胡索酸酶
顺乌头酸酶
异柠檬酸
延胡索酸 琥珀酸脱氢酶
琥珀酸
异柠檬酸脱氢酶 α-酮戊二酸
二氢硫辛酰转琥珀酰
硫辛酸, CoASH 1,700,000 24 基酶（E2）
70,000
二氢硫辛酰脱氢酶 （E3）
FAD, NAD+
112,000 2 56,000
Number of Subunits per Complex
24
24
12
5. 琥珀酸的生成
琥珀酰CoA
琥珀酰CoA合成酶 （琥珀酸硫激酶）
Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts
Asymmetrically
顺乌头酸酶
3. 异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸
异柠檬酸
异柠檬酸脱氢酶 Mn2＋ /Mg2+
α-酮戊二酸
脱去的CO2来自最初的草酰乙酸
哺乳动物中也存在依赖NADP+的异柠檬酸脱氢 酶
丙酮酸 脱氢酶 磷酸酶
无活性
二、柠檬酸循环
（三羧酸循环、TCA循 环、 Krebs循环）
乙酰CoA
草酰乙酸
柠檬酸
柠檬酸循环 是乙酰基二碳 单位进一步氧 化降解产生 CO2和还原型 辅酶的代谢途 径。
苹果酸 延胡索酸
异柠檬酸
琥珀酸
琥珀酰-
α-酮戊二酸
C4+C2C6 C6 C6 C6 C5 C4 C4 C4 C4
The Fe2S2 cluster of succinate dehydrogenase
7. 苹果酸的生成
延胡索酸
延胡索酸酶 （延胡索酸水合酶）
苹果酸
延胡索酸酶具有很高的立体专一性，该酶只作用于延胡索 酸，不能催化顺丁烯二酸加水转化成D-苹果酸。
8. 草酰乙酸的再生
苹果酸
苹果酸脱氢酶
草酰乙酸
热力学上不利于草酰乙酸的生成，但该反应被TCA循环的第一步 反应（放能反应）所推动，向有利于草酰乙酸生成的方向进行。
4. α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA
α-酮戊二酸脱氢酶复合物
高能硫酯键
α-酮戊二酸
琥珀酰辅酶A
脱去的CO2来自最初的草酰乙酸
酶
-酮戊二酸脱氢酶 （E1）
大肠杆菌-酮戊二酸脱氢酶复合物的组成
辅酶
Enzyme Mr
Number of
Subunits
Subunit Mr
TPP
192,000 2 96,000