氧戊二酸脱氢酶
植物生理学 呼吸作用
（三）氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂
2.3 磷酸戊糖途径（PPP）
作用： 1.提供还原力NADPH2, 2.提供中间产物, 3.也能产生能量。 R-5-P→dR5P……nuclear acid. E4P + PEP→C7……莽草酸途径→芳香族氨 基酸、 植物激素。酚、醌类
油料种子形成，病虫害，开花等PPP增加。 判断： 最初脱下的CO2中C6/ C1比值。 全为PPP时C6/ C1为0；EMP-TCAC6/ C1 为 1。 如比值在0-1之间，说明两条途径都有。
重要中间产物： Pyr(丙酮酸)→Ala PEP→OAA PEP+E4P→C7…… 莽草酸途径……芳 香族氨基酸、植物 激素。
2.2
TCA cycle (Tricarboxylic acid cycle)
• 丙酮酸,在有 氧条件下, 逐 步氧化分解, 最终形成水和 CO2的过程。 Krebs cycle。
2）Alternate oxidase(Cyanide-resistant oxidase) -- 对氰化物不敏感的氧化酶。 不受CN-和N3-及CO等呼吸抑制剂所抑制的呼 吸被称为抗氰呼吸。
在氰化物存在条件下仍运行的呼吸作用称为抗氰呼吸，也即 是对氰化物不敏感的那一部分呼吸。 抗氰呼吸可以在某些条件下与细胞色素电子传递主路(CP)交 替运行，抑制正常电子传递途径就可促进抗氰呼吸的发生， 因此，抗氰呼吸又称为交替途径(alternative pathway AP)，
有氧呼吸与无氧呼吸共有的道路(阶段)
是什么?
Section 2. 呼吸作用途径
2.1 糖酵解Glycolysis--- EMP pathway
糖酵解指在细胞质中己糖降解成丙酮酸过程
生物化学下-第23章 柠檬酸循环
乳酸或乙醇
③
柠檬酸循环 (线粒体基质)
糖酵解
( 胞液 )
有氧氧化 (aerobic oxidation)分四阶段，第一阶段
④
电子传递链 氧化磷酸化 (线粒体内膜)
在胞液(同糖酵解)，后三个阶段在线粒体中进行。
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O + 能量
H2O + ATP
CO2
第23章 柠檬酸循环(The Citric Acid Cycle)
第23章 柠檬酸循环(The Citric Acid Cycle)
三、柠檬酸循环的反应机制
草酰乙酸
乙酰CoA 柠檬酸合酶
⑧ 脱氢反应
苹果酸
苹果酸脱氢酶
① 缩合反应
柠檬酸
②a 脱水反应
顺乌头酸酶
顺乌头酸
⑦ 水化反应
延胡索酸酶
顺乌头酸酶
②b 加水反应
异柠檬酸
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953
for his discovery of the citric acid cycle
for his discovery of co-enzyme A and its importance for intermediary metabolism
氧化形式 还原形式 乙酰化形式
β-巯基乙醇 硫酯
泛酸
乙酰CoA
TPP
3'-磷酸腺苷二磷酸
硫辛酸 (lipoate)
E2(二氢硫辛 酸乙酰转移酶) 的多肽链
第23章 柠檬酸循环(The Citric Acid Cycle)
一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段
关键酶
糖酵解的关键酶——己糖激酶Hexokinase ，磷酸果糖激酶-1 PFK-1，丙酮酸激酶regulative factor：Insulin promotes the synthesis of three key enzymes磷酸果糖激酶-1 PFK-1：1)6- 磷酸果糖、1,6-二磷酸果糖、2,6-二磷酸果糖、ADP、AMP是变构激活剂。
2)ATP、柠檬酸及长链脂肪酸是变构抑制剂。
丙酮酸激酶：1)1,6-二磷酸果糖、ADP是变构激活剂2)ATP，乙酰CoA及长链脂肪酸是变构抑制剂。
丙酮酸氧化脱酸的关键酶——丙酮酸脱氢酶复合体E1 TPP VitaminB1E2 硫辛酸硫辛酸coenzyme A 泛酸E3 FAD Vitamin B2NAD+ Vitamin PPRegulation：受催化产物ATP、乙酰CoA的抑制。
AMP 、CoA 、NAD+增加乙酰CoA减少，酶激活三羧酸循环的关键酶——1)柠檬酸合酶2)异柠檬酸脱氢酶（高能状态-ATP多-的情况下受抑制，and vice verse ），3)α-酮戊二酸脱氢酶（类似丙酮酸脱氢酶复合体，3，5形式）产物堆积抑制TCA，主要是ADP 、ATP 的变化。
Ca+ 可促进TCA磷酸戊糖的关键酶——6-磷酸葡萄糖脱氢酶受NADPH 的反馈抑制性调节糖异生的关键酶——G-6-P酶，果糖二磷酸酶，磷酸烯醇式丙酮酸激酶(草酰乙酸磷酸烯醇丙酮酸)、丙酮酸羧化酶（丙酮酸草酰乙酸）途径Ⅰ：果糖二磷酸酶（1，6二磷酸果糖G-6-P）G-6-P酶（G-6-P Glucose ）2,6-二磷酸果糖和AMP激活G-6-P酶，而抑制果糖二磷酸酶的活性而抑制糖异生途径Ⅱ：丙酮酸激酶（磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸）1，6二磷酸果糖是丙酮酸激酶的变构激活剂增强糖异生，必要抑制糖酵解。
原料增加可促进糖异生，乙酰CoA可加强糖异生丙酮酸羧化酶，辅基：生物素。
需要Mg2+ 和Mn2+磷酸烯醇式丙酮酸有能量最高的高能磷酸键糖原合成的关键酶——糖原合酶激活剂：ATP，G-6-P(6-磷酸葡萄糖)抑制剂:AMP, cAMP无磷酸化，活性高糖原分解（非逆反应）的关键酶——糖原磷酸化酶激活剂：AMP, cAMP，ADP抑制剂: ATP，G-6-P(6-磷酸葡萄糖)磷酸化，活性高G-6-P酶可分解糖原，但只在肝脏和肾脏，肌肉无。
三羧酸循环
糖有氧氧化：三羧酸循环：（乙酰COA—CO2+H2O+ATP）1.此循环是以乙酰COA和草酰乙酸缩合生成柠檬酸（三羧基化合物）故称TAC也可称柠檬酸循环，或Krebs循环。
2.在柠檬酸合酶催化下，乙酰COA中的乙酰基与草酰乙酰缩合生成柠檬酸并释放出HS-COA。
3.在顺乌头酸酶的催化下，柠檬酸先脱水成顺乌头酸，再加水，异构化生成异柠檬酸。
4.在异柠檬酸脱氢酶催化下，异柠檬酸发生氧化（脱氢）脱羧反应转变生成a-酮戊二酸，脱下的氢由NAD+接受生成NADH+H+脱羧产生CO2。
5.在a-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下，发生氧化（脱氢）脱羧反应转变生成琥珀酰COA，脱下的氢由NAD+接受生成NADH+H+脱羧产生CO2。
6.在琥珀酸硫激酶催化下可将其分子中的高能硫脂键的能量转移给GDP生成GTP，本身则转变为琥珀酸。
7.在琥珀酸脱氢酶催化下，琥珀酸脱氢氧化成为延胡索酸，脱下的氢由辅酶FAD接受生成FADH2。
8.在延胡索酸酶催化下，延胡索酸加水生成苹果酸。
9.在苹果酸脱氢酶催化下，苹果酸脱氢生成草酰乙酸，脱下的氢由其辅酶NAD+接受生成NADH+H+。
所生成的草酰乙酸可在次和另一个乙酰COA缩合形成柠檬酸，进入新一轮的TAC反应。
乙酰草酰成柠檬，柠檬又成a-酮，琥酰琥酸延胡索，苹果落在草丛中。
进行一次循环共生成10分子ATP。
TAC（三羧酸循环）反应的特点：1.TAC是在线粒体内进行的单向不可逆的循环反应，必须在有氧条件下方可进行。
2.TAC是由草酰乙酸和乙酰CoA缩合成柠檬酸开始反应每循环一周消耗一个乙酰基。
反应过程中有两次脱羧（生成2CO2）四次脱氢（生成3NADH+H+，1FADH2）一次底物磷酸化反应生成GTP共生成10分子的ATP。
糖代谢《生物化学》复习提要
糖代谢第一节概述一、糖的生理功能：1. 氧化供能。
是糖类最主要的生理功能。
2. 提供合成体内其他物质的原料。
如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。
3. 作为机体组织细胞的组成成分。
如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。
二、糖的消化吸收消化部位：主要在小肠，少量在口腔唾液和胰液中都有α-淀粉酶，可水解淀粉分子内的α-1，4糖苷键。
淀粉消化主要在小肠内进行。
在胰液内的α-淀粉酶作用下，淀粉被水解为麦芽糖和麦芽三糖，及含分支的异麦芽糖和α-临界糊精。
寡糖的进一步消化在小肠粘膜刷状缘进行。
α-葡萄糖苷酶水解没有分支的麦芽糖和麦芽三糖；α-临界糊精酶则可水解α-1，4糖苷键和α-1，6糖苷键，将α-糊精和异麦芽糖水解成葡萄糖。
肠粘膜细胞还存在有蔗糖酶和乳糖酶等，分别水解蔗糖和乳糖。
糖被消化成单糖后才能在小肠被吸收，再经门静脉进入肝。
小肠粘膜细胞对葡萄糖的摄人是一个依赖于特定载体转运的、主动耗能的过程，在吸收过程中同时伴有Na+的转运。
三、糖代谢的概况在供氧充足时，葡萄糖进行有氧氧化彻底氧化成C02和H20；在缺氧时，则进行糖酵解生成乳酸。
此外，葡萄糖也可进入磷酸戊糖途径等进行代谢，以发挥不同的生理作用。
葡萄糖也可经合成代谢聚合成糖原，储存于肝或肌组织。
有些非糖物质如乳酸、丙氨酸等还可经糖异生途径转变成葡萄糖或糖原。
以下将介绍糖的主要代谢途径、生理意义及其调控机制。
三、糖代谢的概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧无氧ATP H 2O CO 2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径核糖NADPH+H+淀粉消化吸收第二节 糖的无氧分解一、糖酵解的反应过程在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程称之为糖酵解。
糖酵解的全部反应在胞浆中进行。
(一) 葡萄糖分解成丙酮酸（糖酵解途径）1.葡萄糖磷酸化成为6-磷酸葡萄糖： 葡萄糖进入细胞后首先的反应是磷酸化。
磷酸化后葡萄糖即不能自由通过细胞膜而逸出细胞。
生物化学柠檬酸循环
⑧L-苹果酸生成草酰乙酸
第四个氧化还原反应
柠檬酸循环
柠檬酸合酶
三羧酸循环
NAD+
NADH+ H+
N
A
D
H
H
G
D
P
+
P
i
GTP
F
A
D
H
2
F
A
D
+
N
A
D
CO2
H 2 O
CO2
乙酰-CoA
(1)
(5)
(6)
(7)
(8)
(3)
(4)
(2)
柠檬酸
异柠檬酸
顺乌头酸
α-酮戊二酸
琥珀酰-CoA
柠檬酸循环
01.
柠檬酸循环:（citrate cycle，三羧酸循环tricarboxylic acid cycle，TCA循环，Krebs循环）
在有氧条件下，丙酮酸通过柠檬酸循环被氧化分解为CO2和水，同时释放能量。 由英国生化学家Hans Krebs发现
一、柠檬酸循环简介
柠檬酸循环的全貌
b.共价修饰调节：丙酮酸脱氢酶激酶
线粒体基质
由8种酶催化完成。
由乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合开始，经过一连串反应使一分子乙酰基完全氧化,再生成草酰乙酸而完成一个循环。 每循环一次，经历两次脱羧，使乙酰辅酶A氧化生成CO2和水。
三、柠檬酸循环的各个反应步骤
柠檬酸合酶
柠檬酸合酶
柠檬酸的合成 反应不可逆,第一个调节酶。
2
三大营养物质的最终代谢通路。
3
是CO2的重要来源之一。 两用代谢途径
4
六、柠檬酸循环的双重作用
三羧酸循环(TCA)
二,生化历程 (一)不可逆的氧化阶段(1-----3) 不可逆的氧化阶段( -----3 1,6—P—G , 6—P葡萄糖酸内酯 葡萄糖酸内酯 可逆
2,6—P葡萄糖酸内酯水解生成 , 葡萄糖酸内酯水解生成6—P葡萄糖酸 葡萄糖酸内酯水解生成 葡萄糖酸 不可逆
3,6—P葡萄糖酸脱氢脱羧 , 葡萄糖酸脱氢脱羧 生成5—P 核酮糖(5—P—Ru) 不可逆 核酮糖( 生成 )
异构化反应 —H2O 可逆
通过2——3步,将柠檬酸异构化为 异柠檬酸.实质是将前者的—OH从C2 变到了后者的C3,成为仲醇(由叔醇变 为仲醇),更易氧化.
4—5,异柠檬酸氧化脱羧生成α—酮戊二酸 5 异柠檬酸氧化脱羧生成α 酮戊二酸
第一次脱氢脱羧
可逆
消耗1NAD+,生成 生成1NADH+H+,1CO2 消耗 +
因此:第一阶段:净生成8molATP 第二阶段:净生成6molATP,2 molCO2 第三阶段:净生成24molATP,4 molCO2 共净生成38molATP, 共净生成38molATP,6molCO2 38molATP 真核生物中,共净生成 真核生物中,共净生成36molATP,6molCO2 ,
3,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化PEP生成草酰乙酸 ,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化 生成草酰乙酸
心脏,骨骼肌中, 心脏,骨骼肌中,PEP羧激酶催化 羧激酶催化 PEP+CO2+GDPO=CCOOH +GTP
CH2COOH
ห้องสมุดไป่ตู้,由苹果酸酶,苹果酸脱氢酶催化使 ,由苹果酸酶, 丙酮酸生成草酰乙酸
原核, 原核,真核中广泛存在的苹果酸酶催化
不可逆
消耗1 生成1NADH+ 消耗1NAD+,生成1NADH+H+,1CO2
糖的有氧氧化
20 ～20 学年度第学期教师课时授课教案教研室主任签字：学科系系办主任签字：年月日年月日第六章糖代谢第二节糖的有氧氧化葡萄糖或糖原在有氧条件下彻底氧化成CO2 和H2O 并释放大量能量的过程称为糖的有氧氧化( aerobic oxidation)。
有氧氧化是糖分解代谢的主要方式。
一、有氧氧化的反应过程糖的有氧氧化可分为三个阶段：第一阶段为葡萄糖或糖原在胞质中，经糖酵解途径转变成丙酮酸；第二阶段是丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧生成乙酰CoA；第三阶段是乙酰CoA 进入三羧酸循环，彻底氧化为CO2和H2O。
1. 糖酵解途径此阶段与糖酵解生成丙酸的反应过程基本相同。
所不同的是，在有氧条件下，3-磷酸甘油醛氧化产生的NADH+H +不再用于将丙酸还原成乳酸，而是进人线粒体，氧化生成H2O，并释放能量。
2. 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 糖酵解途径生成的丙酮酸由胞质进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶复合体的催化下，进行氧化脱羧反应，并与辅酶A 结合生成乙酰CoA。
此为不可逆反应。
丙酮酸脱氢酶复合体由三种酶蛋白和五种辅助因子组成(表6-1)该复合体的五种辅助因子均含有维生素，当这些维生素缺乏时可导致糖代谢障碍。
3. 乙酰CoA 进入三羧酸循环三羧酸循环( tricarboxylic acid cyel，e TCA 循环)亦称柠檬酸循环，是指由乙酰CoA 与草酰乙酸缩合成含有3 个羧基的柠橡酸开始，经过一系列的反应，重新生成草酰乙酸的循环过程。
由于三羧酸循环的学说是由Krebs 正式提出，故此环又称Krebs 循环。
反应过程如下：(1) 乙酰CoA 与草酰乙酸缩合成柠檬酸：在柠檬酸合酶催化下，1分子乙酰CoA与1分子草酰乙酸缩合成柠檬酸，释放出1分子轴酶A缩合反应所需能量来自乙酰CoA 的高能硫酯键，此为不可逆反应(2) 异柠檬酸的生成:在顺乌头酸的催化下，柠檬酸脱水生成顺乌头酸，后者再加水生成异柠檬酸(3) 异柠檬酸氧化脱羧生成α -酮戊二酸：在异柠檬酸脱氢酶催化下，异柠檬酸脱氢、脱羧生成α -酮戊二酸，脱下的氢由NAD +接受，生成NADH+H +，反应不可逆。
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氧戊二酸脱氢酶
1. 什么是氧戊二酸脱氢酶？
氧戊二酸脱氢酶（α-酮戊二酸脱氢酶）是一种重要的酶类生物催化剂，属于细胞色素P450酶家族。
它负责催化氧戊二酸到苹果酸的转化反应，将NAD+或NADP+还原成NADH或NADPH，同时产生CO2。
2. 氧戊二酸脱氢酶的结构
氧戊二酸脱氢酶的晶体结构已经通过X射线衍射技术分析得出。
该酶为单个多肽链分子，具有460个氨基酸残基。
其分子图样呈现出一条弯曲的结构，外部包裹有类似于甲烷氧化酶和硝酸还原酶等氧化还原酶的四个α螺旋。
3. 氧戊二酸脱氢酶的催化机制
氧戊二酸脱氢酶的催化机制涉及十字路口结构、非常规的反应中间体形成、高级配体识别，以及其催化活性受到电子传递和质子迁移的影响等。
该酶的催化机制包括以下步骤：
（1）氧戊二酸与FMN结合，形成酰-氧戊二酸中间体。
（2）酰-氧戊二酸中间体经过单质子化反应，形成具有双羧基的高级中间体。
（3）高级中间体经过乙醇胺和FWO脱附反应，形成苹果酸产物。
在上述过程中，氧戊二酸脱氢酶需要不同的辅助因子，包括
NAD(P)H、FAD和FMN等。
此外，该酶的催化活性还受到其环境中的温度、pH值、金属离子和底物浓度的影响。
4. 氧戊二酸脱氢酶的应用
氧戊二酸脱氢酶是生物技术研究领域的一种重要酶类催化剂。
它
广泛应用于医药、化学、食品和环保领域，如：
（1）药物合成：该酶可以用于药物生产中，如用于制造金属络合
物抗癌药物和维生素C等。
（2）有机合成：氧戊二酸脱氢酶通过其高效的催化活性和不同的
催化选择性，可在有机合成中作为一种重要催化剂。
（3）食品加工：可以用氧戊二酸脱氢酶来修饰、改善食品质量，
例如用于酸奶发酵等。
（4）环保领域：这个酶类催化剂可用于废水、有毒物质等的降解
和处理，包括化学工业和造纸业等的废水处理。
5. 氧戊二酸脱氢酶的未来
氧戊二酸脱氢酶作为一种重要的酶类催化剂，其研究和应用前景
非常广阔。
未来的研究将着重于：
（1）研究其异质性和功能多样性，提升其酶学特性和反应选择性。
（2）发现新型的氧戊二酸脱氢酶，通过低成本的转基因技术来表
达和提高其催化活性。
（3）研究氧戊二酸脱氢酶的分子结构和动力学性质，从而建立分子模型来预测其反应性能和抗菌特性。
总之，氧戊二酸脱氢酶的研究已成为一个热门领域，并有望在许多领域的工业和生物技术应用中发挥越来越重要的作用。