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
生成一个高能键" 生成一个高能键 " ~ " , 此步 类似于丙酮酸的氧化脱羧. 类似于丙酮酸的氧化脱羧. 酮戊二酸脱氢酶系包括: α—酮戊二酸脱氢酶系包括: 酮戊二酸脱氢酶系包括 α—酮戊二酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶 二氢硫辛酸转琥珀酰基酶 二氢硫辛酸脱氢酶
8,琥珀酸氧化生成延胡索酸 第三次脱氢(FAD脱氢) 可逆 生成1FADH2 生成1 该酶结合在线粒体内膜上, 该酶结合在线粒体内膜上 , 丙二 酸是竞争性抑制剂
9,延胡索酸水化生成苹果酸 水化作用 可逆 消耗1 消耗1H2O
10, 10,苹果酸脱氢氧化生成草酰乙酸 第四次脱氢 可逆
消耗1NAD+,生成 生成1NADH+H+ 消耗 +
一,丙酮酸的氧化脱羧
丙酮酸脱氢酶系是一个多酶复合体,组 成如下: 调控酶:丙酮酸脱氢酶PDH,二氢硫辛酸转 调控酶 乙酰基酶DLT,二氢硫辛酸脱氢酶DLDH 辅助因子:硫胺素焦磷酸酯TPP,硫辛酸, 辅助因子 HS—CoA,NAD+,Mg2+,FAD.
丙酮酸氧化脱羧的调控: 丙酮酸氧化脱羧的调控: 调控 1,当细胞内ATP,乙酰CoA,NADH含量同时 增加时,PDH磷酸化作用加强,阻碍丙酮酸 氧化脱羧.反之则反. 2,乙酰CoA和NADH可分别抑制DLT和DLDH的 活性,阻止氧化脱羧. 丙酮酸的氧化脱羧是连接EMP和TCA 和 丙酮酸的氧化脱羧是连接 的纽带,其反应本身并未进入TCA,但是是 的纽带,其反应本身并未进入 , 所有糖进入TCA的必由之路. 的必由之路. 所有糖进入 的必由之路
TCA 简 图
三,生化历程 1,乙酰CoA与草酰乙酸及 2O缩合生 ,乙酰 与草酰乙酸及H 缩合生 与草酰乙酸及 成柠檬酸,放出HS—CoA. 成柠檬酸,放出 . —H2O 不可逆
2,柠檬酸脱水生成顺乌头酸 , +H2O 可逆
3,顺乌头酸与H2O加成,生成异柠檬酸 ,顺乌头酸与 加成, 加成
1——3步
(二)可逆的非氧化阶段 (4——8) 戊糖互变 8 4,5—P 核酮糖(5—P—Ru)异构化为 , 核酮糖( ) 5—P核糖(5—P—R) 核糖( 核糖 ) 官能团异构
5,5—P 核酮糖(5—P—Ru)异构化为 , 核酮糖( ) 5—P木酮糖(5—P—Xu) 木酮糖( 木酮糖 ) 差向异构
O=CCOOH = | CH3COCOOH+CO2+ATP+H2O → CH2COOH +ADP+Pi
Mg2+,生物素 生物素
2,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化PEP生成草酰乙酸 ,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化 生成草酰乙酸
植物,细菌等, 植物,细菌等,PEP羧化酶催化 羧化酶催化
CH2=CCOOH + H2O+ CO2→O=CCOOH +Pi | O~P CH2COOH
一,磷酸戊糖途径概要
以6—P—G为起始物,经过两个阶段共8 步反应,最后重新生成6—P—G的过程.
HMP概要
特点:G直接脱氢或脱羧,不经过三 碳糖阶段. HMP属于有氧分解还是无氧分解? HMP属于有氧分解还是无氧分解? 属于有氧分解还是无氧分解 O2不参加HMP,但认为HMP是需 氧的代谢途径,因为可以肯定的是: HMP是需氧生物的某些组织,器官中较 旺盛的代谢途径,而且与EMP,TCA相 联系.
TCA的运转必须通过O2 条件下才能运转, 实际上O2并不直接参加TCA,那么O2在何处参 加反应呢? TCA除了产生1个GTP外,另外的能量 均潜在3NADH和1FADH2中,为了TCA的运 转,NAD+和FAD必须再生.NAD+和FAD 的再生则是通过DADH和FADH2进入电子传 递链,将H交给O2,释放潜能生成ATP而实 现.所以,TCA的运转必须有O2.
第一阶段:G
2mol丙酮酸 EMP阶段
净生成2molATP,2mol(NADH+H+) 第二阶段:2mol丙酮酸 2mol乙酰CoA
净生成2mol(NADH+H+),2 molCO2 第三阶段:2mol乙酰CoA经TCA彻底氧化分解 净 生 成 2 × 1 ATP,2×3mol(NADH+H+),2×1 molFADH2,2×2 molCO2 由于氧化磷酸化,1mol(NADH+H+)可生成3molATP, 1 molFADH2可生成2molATP.
六,三羧酸循环的调控
三个调控位点:柠檬酸合成酶,异柠檬酸脱 氢酶,α—酮戊二酸脱氢酶所催化的三个反应. 1,NAD+/NADH的比值 高:TCA循环生成的产物不能满足细胞自身 的需要,三种酶被激活,酶发挥催化功能,速度 加快. 低:大量的NADH抑制酶的活性,使TCA循环 减速.
2,ATP,琥珀酰CoA抑制柠檬酸合成酶,α—酮戊 二酸脱氢酶的活性,使TCA循环减速. 异柠檬脱氢酶受ATP抑制,被ADP激活. 3,丙酮酸脱氢酶系的调节见前
二,三羧酸循环概要
TCA循环一轮分10步完成.来自丙酮酸 脱氢脱羧后的乙酰基(C2单位)由CoA带着 进入TCA,第一步是C2与一个C4化合物(草 酰乙酸)结合成C6化合物(柠檬酸),然后 经过2次脱羧(生成2个CO2)和4次脱氢(生 成3NADH+1FADH2),还产生1个GTP(高 能化合物),最终回到C4化合物(草酰乙 酸),结束一轮循环. 1个C2单位被分解为2CO2. 个 单位被分解为
细胞中ATP 浓度越高时, TCA速度下降 ; 细胞中 ATP浓度越高时 , TCA 速度下降; ATP 浓度越高时 速度下降 NAD+/NADH的比值越高时,TCA速 的比值越高时, 的比值越高时 速 度越快. 度越快.
七,三羧酸循环的回补效应 产生草酰乙酸的途径主要有:
1,丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化生成草酰乙酸 , 位于动物肝脏和肾脏的线粒体中 动物肝脏和肾脏的线粒体中
第四节
三羧酸循环( 三羧酸循环(TCA) )
三羧酸循环的概念: 三羧酸循环的概念: 1937年德国生物学家Krebs (克雷布斯, 1953年因此获诺贝尔奖)阐明:乙酰CoA的继续 分解是一个环式反应体系,起点是乙酰CoA与草 酰乙酸结合为具有三个羧基的柠檬酸,故称为三 羧酸循环(tricarboxylic acid),又叫TCA循环, Krebs循环,由于该循环的第一个产物是柠檬酸, 又叫柠檬酸循环. 它不仅是糖代谢的主要途径,也是蛋白质, 脂肪分解代谢的最终途径. 三羧酸循环的细胞定位 三羧酸循环的细胞定位:线粒体内 细胞定位
该酶是别构酶,激活剂是ADP,抑 制剂是NADH,ATP. 有两种同工酶: 以NAD+为电子受体,存在于线粒体 中,需Mg2+. 以NADP+为电子受体,存在于胞 液中,需Mn2+.
酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 6,α—酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰
第二次脱氢脱羧
4——5步
6-----8步,基团移位反应 -----8 通过转酮酶和转醛酶的催化作用,将一酮糖分 子的酮醇基转移给另一醛糖分子上,形成新的醛糖 和酮糖. 转酮酶专门催化乙酮醇基转移 转醛酶专门催化二羟丙酮基转移 通过C 通过 5,C4,C7,C3,C6只见的基团转移反 实现了糖分子之间的转变,最终生成6—P—F 应,实现了糖分子之间的转变,最终生成
总反应式: 总反应式:
乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O + 乙酰 + + + 2CO2+3NADH+3H++FADH2+GTP + +HS—CoA
四,化学量计算
(一)物质量计算 1mol乙酰CoA (二)能量计算 1,计算1mol乙酰CoA彻底氧化分解产生的ATP的数目 1+3×3+1×2=12molATP 2,计算1molG彻底氧化分解产生的ATP的数目(原核生物) G EMP 丙酮酸 乙酰CoA TCA CO2+ H2O 2 molCO2+1molCoA