细胞呼吸——柠檬酸循环课件

丙酮酸脱氢酶系的调控(快速调节)
Regulation of Pyruvate Dehydrogenase
1). 产物控制 （变构调节）
NADH （抑制E3）和乙酰-CoA （抑制E2）作为产物 与酶底物的竟争性抑制， ATP抑制，AMP激活
2). 磷酸化和去磷酸化的调控（共价修饰）
激酶
丙酮酸脱氢酶系 （失活）
GDP, Pi
NADH
CO2
苹果酸 延胡索酸
乙酰 CoA
柠檬酸
异柠檬酸
α-酮戊 二酸
琥珀酸
琥珀酰 CoA
3、三羧酸循环中还原力的产生
乙酰-CoA CoASH
还 原 力 经 呼 吸 链 氧 化
TCA 循环产生的ATP数目
3 NADH
3 NAD+
ETS 3*2.5=7.5 ATP
FADH2
FAD ETS
OO H3C C C
pyruvate
HSCo A
O
O
H3C C S Co A
NAD+ NADH acetyl-CoA
+ CO2
Pyruvate + CoA + NAD+ acetylCoA + CO2 + NADH + H+
☆存在于线粒体中 ☆组成：E1（丙酮酸脱氢酶）
E2（二氢硫辛酰胺转乙酰酶） E3（二氢硫辛酸脱氢酶） ☆辅酶：TPP（硫胺素焦磷酸酯） 硫辛酸
E1
P
磷酸化酶
丙酮酸脱氢酶系 （激活）
E1
砷化物：剧毒物
• 砷酸盐（AsO43-）抑制糖酵解： 代替磷酸盐攻击硫酯中间产物的高能键，形成迅速自
发水解的酰基磷酸酯（1-砷酸-3-磷酸甘油酸），使氧化作 用解偶联。

3.3 细胞呼吸——能量的转 化和利用（第1课时）
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积极思维
空气泵
A
B
氢氧化钾溶液
石灰水
小白鼠
C 石灰水
【思考】在上图实验装置中，设计A瓶、B瓶、C瓶的目的分别是什么？
A.__除__去__空__气__中__的__C_O_2 ___、B.检__测__空__气__中__的__C_O_2是__否__完__全__去__除_________
（2）生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生 的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些 36006 产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。
拓展：细胞呼吸方式的判断(以真核生物为例)
36006
新知讲授
四、细胞呼吸反应式中各物质间物质的量的比例关系
CO2＋H2O
热能（主） ＋储存在ATP中的化学能
不彻底氧化分解
乳酸（酒精＋CO2） 乳酸/酒精中的化学能（主） ＋热能＋储存在ATP中的化学能
第一、第二、第三阶段
第一阶段
第一阶段完全相同，反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量
拓展：有氧呼吸中的电子传递链
36006
拓展：有氧呼吸中的电子传递链
(2)无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二 阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗，没有积累。
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新知讲授
呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
场所
线粒体（主）和细胞质基质
细胞质基质
氧气参与
需要
不需要
不 分解程度 同 产物 点
能量
ATP 生成阶段
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4C延胡索酸 4C琥珀酰CoA 4C琥珀酸
TCA循环阶段
1、草酰乙酸与乙酰辅酶A形成柠檬酸
S-CoA
intermediate
—催化此反应的酶为柠檬酸合酶； —反应的中间产物为柠檬酰辅酶A；
—柠檬酸合酶属于调控酶，其活性受ATP、NADH、琥珀酰 CoA、酯酰CoA等的抑制；另一种抑制剂是丙酮酰CoA。
• 顺乌头酸酶催化柠檬酸异构化为柠檬酸，反应分两步 进行，经历一个顺乌头酸中间体。 • 反应具有严格的空间特异性。
TCA循环阶段
• 顺乌头酸酶活性位点的铁硫聚簇。
TCA循环阶段
• 氟乙酸到氟柠檬酸的转化
TCA循环阶段
３、异柠檬酸氧化生成－酮戌二酸
-脱羧反应
—催化此反应的酶为异柠檬酸脱氢酶； —反应为TCA二次氧化脱羧中的第一个反应；
TCA循环阶段
苹果酸脱氢酶的结构
TCA循环阶段
乙酰草酰成柠檬，柠檬易成α-酮 琥酰琥酸延胡索，苹果落在草丛中。
TCA Cycle
TCA能量计算
1、总反应
Acetyl CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H + + CoA
TCA背景知识
2、细胞呼吸（cell respiration） 要经历三个阶段：糖酵解阶 段、柠檬酸循环阶段、氧化 磷酸化阶段。 3、糖酵解的产物丙酮酸进入 TCA之前有一准备过程，即 形成乙酰CoA。
TCA准备阶段
丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下氧化脱羧形 成乙酰辅酶A。
IRREVERSIBLE

还原型三羧酸循环三羧酸循环，又称为柠檬酸循环或Krebs循环，是生物体内重要的能量产生途径之一。

它是细胞呼吸的关键步骤，通过将有机物氧化分解，产生能量并生成二氧化碳。

本文将以还原型三羧酸循环为主题，详细介绍其各个环节的反应过程和作用。

还原型三羧酸循环是三羧酸循环的一个变种，它和常规三羧酸循环的区别在于它主要发生在缺氧环境下。

在氧气供应不足的情况下，细胞无法进行正常的呼吸作用，而还原型三羧酸循环则是一种代谢途径，能够在缺氧条件下继续产生能量。

还原型三羧酸循环的起始物质是丙酮酸，经过一系列的酶催化反应，最终生成柠檬酸。

这个过程中，丙酮酸被氧化为柠檬酸，同时产生一分子的二氧化碳和一分子的NADH。

接下来，柠檬酸被酶催化分解为顺式-异柠檬酸，再经过水合反应生成酒石酸。

在这两步反应中，分别释放出一分子的二氧化碳和一分子的NADH。

酒石酸经过酶的作用被氧化为α-酮戊二酸，同时产生一分子的二氧化碳和一分子的NADH。

接下来，α-酮戊二酸经过酶的作用被氧化为琥珀酸，同时产生一分子的二氧化碳和一分子的NADH。

琥珀酸进一步被氧化为丙酮酸，同时生成一分子的二氧化碳和一分子的ATP。

这个ATP是产生在磷酸肌酸酶催化的反应中，琥珀酸被磷酸肌酸酶催化生成磷酸琥珀酸，然后磷酸琥珀酸再经过酶的作用生成丙酮酸和ATP。

总结起来，还原型三羧酸循环的反应过程如下：丙酮酸+ NAD+ → 柠檬酸 + NADH + H+ + CO2柠檬酸→ 顺式-异柠檬酸 + H2O顺式-异柠檬酸→ 酒石酸 + CO2 + NADH + H+酒石酸→ α-酮戊二酸 + CO2 + NADH + H+α-酮戊二酸→ 琥珀酸 + NADH + H+琥珀酸→ 丙酮酸 + CO2 + ATP通过还原型三羧酸循环，细胞在缺氧的环境下仍然能够产生能量，并将有机物完全氧化为二氧化碳。

这个循环不仅为细胞提供了能量，同时也帮助维持细胞内的代谢平衡。

此外，还原型三羧酸循环中产生的NADH和ATP在细胞的其他代谢过程中也发挥着重要的作用。