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高中生物奥赛辅导生化——三羧酸循环

高中生物奥赛辅导生化——三羧酸循环
葡萄糖有氧分解途径的能量计算
1. Acetyl in acetyl-S-CoA was oxydized: 化学氧化释放的自由能:874.9 kJ/mol 生物氧化释放的自由能:520.9 kJ/mol 用于ATP合成的自由能:354 kJ/mol
354 40.5% 874.9
3.4 The energetic of the aerobic decomposition of glucose
丙二酸
琥珀酸(丁二酸)
3.3.1.7 Fumarate is hydrated to L-malate (苹果酸) 延胡索酸酶
延胡索酸
苹果酸
Hydration(水合)
3.3.1.8 Oxaloacetate (草酰乙酸) is regenerated by the oxidation of L-malate (苹果酸) 苹果酸脱氢酶
3.3.1.6 Succinate is oxidized to fumarate (延胡索酸)
1. The enzyme catalyzes stereospecific dehydrogenation 2. Malonate (丙二酸) is the inhibitor of the reaction
3.4 The energetic of the aerobic decomposition of glucose
3. Dehydrogenations in oxydation of glucose:
In EMP: C6H12O6
In formation of 2×pyruvate
acetyl-CoA:
331reactionprocesstricarboxylicacidcycle三羧酸循环柠檬酸循环33tricarboxylicacidcycle乙酰coa柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸琥珀酰coa琥珀酸苹果酸延胡索酸草酰乙酸乙酰coa柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸琥珀酰coa琥珀酸苹果酸延胡索酸草酰乙酸3311cyclebeginsacetylecoaformcitrate草酰乙酸柠檬酸柠檬酸合酶highenergythioester硫酯drives84kjmol21kjmol9046fluoridecitrate氟柠檬酸isspecialinhbitor3312citrateisomerizesisocitrate异柠檬酸viacisaconitate顺乌头酸aconitase乌头酸酶3312citrateisomerizesisocitrateviacisaconitate酶活性中心的只能结合底物的一部分底物的部分具有手性分子局部的手性即分子的前手性

三羧酸

三羧酸

,而且会引起硫酯键水解的天门冬氨酸残基,只有在形成柠檬酰CoA后才会
接近活性中心。
柠檬酸合成酶是一个调控酶。酶活性在体外受ATP, NADH,
琥珀酰CoA和长链脂肪酸的抑制。它催化的反应是可调控的限
速步骤。
氟乙酰CoA可与柠檬酸合成酶反应形成氟柠檬酸,因它可抑制 酶的下一步反应,所以称这步反应为致死合成。
GDP+Pi
氧化脱羧
CO2, [2H]
丁二酸 琥珀酸
GTP CO2, [2H]
2H
α- 酮戊二酸 α-酮戊二酸 琥珀酰辅酶A 琥珀酰辅酶A 氧化脱羧 氧化脱羧
底物水平磷酸化
底物水平磷酸化
图3-3. 三羧酸循环的反应
丙酮酸到乙酰辅酶A的总反应
0’
总反应是高度放能的,在细胞中是不可逆的。 丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA的反应是在真核细胞的线粒体基质中进行的, 这是一个连接酵解和三羧酸循环的中心环节。 这个反应由丙酮酸脱氢酶复合体催化。丙酮酸脱氢酶复合体包括3个不同的 酶和5种不同的辅酶,包括焦磷酸硫胺素(TPP),硫辛酸,FAD,NAD+ 和 CoA。
三种不同的酶。
dihydrolipoyl transacetylase(E2) dihydrolipoyl dehydrogenase(E3)
丙酮酸脱氢酶的作用方式:
1.丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP 丙酮酸与 丙酮酸脱羧酶(E1) 上的TPP连接,TPP的噻唑环中氮 和硫原子之间的碳原子的氢比大多数有=CH-基的氢更容易解 离,使该碳原子形成反应性很强的负碳离子,因而可亲核攻 击丙酮酸的羰基碳原子形成加成物。TPP的噻唑环上的N带有
释是丙酮酸氧化需消耗草酰乙酸,合成柠檬酸,若加入丙二 酸,由于不能再生成草酰乙酸,所以丙酮酸氧化被抑制。

三羧酸循环及其生理意义

三羧酸循环及其生理意义
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1、三羧酸循环的关键步骤、关键 酶及其作用。
2、三羧酸循环的特点。 3、三羧酸循环的生理意义。
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三羧酸循环又称为柠檬酸循环, 是物质代谢和能量代谢的关键环节。循 环由草酰乙酸与乙酰COA缩合成含有3个 羧基的柠檬酸开始,经过一系列的脱氢 和脱羧反应后,又以草酰乙酸的再生成 结束。每次循环相当于一乙个酰基 被氧 化。
E、采用多媒体课件教学有助于突出重点内容和关
键步骤,而且更加生动形象,起到化难为易的作
用。
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4、点到为止,留有余味。“三羧酸循环” 是多种物质代谢和能量代谢的中心环节,在 氨基酸和脂代谢没讲之前,需留有余味,点 到为止。
5、物质的分子结构对医学生不要求掌握,只 要求对个别重要物质的分子结构有一些了解 及印象,以便对一些重要的反应步骤及其生 理意义有更进一步的认识和理解。这样可以 使学生集中精力学习和理解在医学和临床实 践中更加有用的知识,因此没作更多的要求。
脂肪
氨基酸 α -酮戊二酸
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又如:
三羧酸循环中的琥珀酸、延胡索酸、 草酰乙酸等都有象α-酮戊二酸这样的联 系和沟通作用。
(这在第八章的第四节中还将作详 细介绍。)
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上面就是我们这堂课学习的全部内容。 现在让我们简要回顾一下我们这堂课的重点 内容:
1、三羧酸循环的关键反应及关键酶有:
柠檬酸合成酶 异柠檬酸脱氢酶
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请思考: 三羧酸循环障碍常发生在哪些 环节?对物质和能量代谢会产生什么样的 影响?
引导、提示:
从以下几个方面考虑:
关键步骤(或关键酶)、能量代谢、某些 代谢物(中间产物)堆积、引起哪些疾病等。
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1、生物化学是医学基础课中比较难学的一门重要 课程。而“三羧酸循环”是物质代谢和能量代 谢的核心,是《生物化学》的重中之重,同时 也是生物化学中学生感到很难学的内容(即难 中之难)。因此,讲好这一重点,突破这一难 点,是讲好这门课程的关键。有助于学生认识 和理解物质代谢和能量代谢的关键所在,理顺 物质

三羧酸循环(TCA)

三羧酸循环(TCA)
331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o?ccooh?ch3cocoohco2atph2o?ch2coohadppimg2生物素342磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化pep生成草酰乙酸植物细菌等pep羧化酶催化ch2?c?coohh2oco2?occoohpi?ch2coohop353磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化pep生成草酰乙酸心脏骨骼肌中pep羧激酶催化pepco2gdp?occooh?ch2coohgtp364由苹果酸酶苹果酸脱氢酶催化使丙酮酸生成草酰乙酸原核真核中广泛存在的苹果酸酶催化ch3cocoohco2nadphh?hochcooh?ch2coohnadp再由苹果酸脱氢酶催化
二磷酸果糖酯酶
1,6-二 磷酸果糖
6-磷酸果糖
总反应式为: A式:6 6—P—G+12NADP++6H2O 6CO2+12(NADPH+H+) 然后:2 3—P—G 6—P—F 4 6—P—F+2 3—P—G+
1,6—DPG+H2O 6—P—G
6—P—F+Pi
因此得到B式 :
6—P—G+12NADP++7H2O 6CO2+12(NADPH+H+)+Pi
第二次脱氢脱羧
不可逆
消耗1NAD+,生成1NADH+H+,1CO2
生成一个高能键“ ~ ”,此步 类似于丙酮酸的氧化脱羧。 α —酮戊二酸脱氢酶系包括:
α —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
7、琥珀酸的生成
底物磷酸化 生成1ATP 可逆
是 TCA 中唯一直接产生 ATP 的反应,属 于底物磷酸化。 区别:
第四节
三羧酸循环(TCA)
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:线粒体内

生物化学 - 第09章 三羧酸循环(07级)-文档资料

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二、Hans Krebs创立了“TCA循环”学 说
Krebs 正式提出了三羧酸 循环的学说,故此循环又称 为Krebs循环。
目录
1905年, 英国的Harden 和 Young开始研究糖酵解;
1933年,德国Gustave Embden (7月去世)生前
最后一次报告提出糖酵解途径;
1938年,确定最后一步反应,
3-磷酸甘油醛 → 3-磷酸甘油酸 解决:6C的葡萄糖 → 3C 的丙酮酸 未解决: 3C 的丙酮酸 → CO2+H2O
目录
1911-1920年,40种有机物参与肌肉组织的氧化; 1935年,Albert Szent-Gyorgyi 等发现动物肌肉组
织中 4碳二羧酸(琥珀酸、延胡索酸、苹果酸和草
酰乙酸)能刺激氧的消耗。
柠檬酸→异柠檬酸→α-酮戊二酸→琥珀酰CoA 乙酰CoA ↑ ↓ 草酰乙酸 ← 苹果酸 ← 延胡羧酸 ← 琥珀酸
2H+ 2H+FAD
2H+CO2
2H+CO2
目录
1. 乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸的合成


乙酰辅酶A(acetyl CoA)与草酰乙酸 (oxaloacetate)缩合成柠檬酸(citrate); 反应由柠檬酸合酶(citrate synthase)催化。
目录
目录

第二项重大发现: 丙二酸对丙酮酸有氧氧化的抑制作用, 丙二酸抑制丙酮酸有氧氧化时,会有柠檬 酸、α-酮戊二酸和琥珀酸的积累。 丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂, 这表明柠檬酸和 α- 酮戊二酸通常为琥珀酸 的前体。
目录

根据上述实验观察和一些其它的证据,
1937年,Hans Krebs首次提出符合化学逻辑的序列 排列的,丙酮酸氧化途径的假说:

TCA

TCA
2. 循环中的中间物为生物合成提供原料; 如草酰乙酸、a-酮戊二酸可转变为氨基酸,琥珀酰CoA
可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。
3. 是生物中的燃料分子氧化放能的最终的共同途径。 生物中的燃料分子(如糖、脂肪酸、氨基酸)大多以乙
酰CoA进入此循环而被氧化。
六. 三羧酸循环的回补反应
三羧酸循环的一个重要作用是它的中间物可 以为生物合成提供原料,但这些中间物必须得到 补充,以保证TCA循环运转。尤其是起始物草酰乙 酸,缺乏它乙酰CoA就不能进入循环。
六个阶段 4. a-酮戊二酸氧化脱羧二. Fra bibliotek羧酸循环的过程
这阶段又放出了1分子CO2,由 C5 → C4 ; 又产生1分子NADH;形成1个高能硫酯键。
六个阶段 5. 由琥珀酰CoA生成高能磷酸键
二. 三羧酸循环的过程
这阶段合成了1分子高能磷酸化合物GTP。 底物水平磷酸化
六个阶段 6. 琥珀酸氧化使草酰乙酸再生
P219
1. TCA循环的总反应
四. 三羧酸循环的化学计量
产物NADH和FADH2的去路:
由TCA循环产生的NADH和FADH2必须经呼吸 链将电子交给O2,才能回复成氧化态,再去接受 TCA循环脱下的氢。
∴ TCA循环需要在有氧的条件下进行 。否则 NADH 和 FADH2 携 带 的 H 无 法 交 给 氧 , NAD+ 及 FAD不能被再生,使TCA循环中的脱氢反应因缺乏 氢的受体而无法进行。
四. 三羧酸循环的化学计量
2. 乙酰CoA氧化的化学计量
乙酰CoA通过TCA循环脱下的氢由NADH及FADH2 经呼吸链传递给O2,由此而形成大量ATP。
碳源 能量
乙酰CoA → 2CO2 1GTP → 1ATP

【生物化学】第十四章 三羧酸循环

⒈结构 包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺3种化合物,为吡啶衍生物, 在体内以磷酸吡哆醛(PLP)和磷酸吡哆胺形式存在 PLP在生理条件下存在两种互变异构形式。
CHO
HO CH2 5 4 3 OH
H
6
1
+
2
N
CH3
H
吡哆醛
CH2OH
HO CH2 5 4 3 OH
H
6
1
+
2
N
CH3
H
吡哆醇
CH2NH2
HO CH2 5 4 3 OH
H
6
1
+
2
N
CH3
H
吡哆胺
( PLP )
( PMP )
㈤维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺
2、来源 分布较广,酵母、肝脏、肉、谷粒、鱼、蛋、豆类
及花生中含量都较多。人肠道细菌可以合成VB6,动 物组织中以吡哆醛和吡哆胺形式存在。植物组织多以 吡哆醛形式存在。
3、缺乏症 人体缺乏可导致眼、鼻与口腔周围皮肤脂溢性皮炎,
丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase complex, PDH complex)是糖有氧氧化途径的关 键酶之一, 反应不可逆。
丙酮酸脱氢酶系由三种酶单体构成:
硫辛酰
该多酶复合体还需两种底物: CoA-SH和NAD+
丙酮酸脱氢酶复合体的组成
丙酮酸脱氢酶复合体立体结构
E1:丙酮酸脱氢酶 E3:二氢硫辛酸脱氢酶 E2:硫辛酰转乙酰基酶
(九)叶酸和四氢叶酸
⒊功能 叶酸是除CO2以外所有氧化水平碳原子一碳单位载体,重要供体和受体。 四氢叶酸(THF)是其活性形式。主要携带甲醛,甲酸。
⒋缺乏症 巨幼红细胞贫血;孕妇缺乏引起胎儿异常和先天疾病;引起高同型半胱氨酸症

简述三羧酸循环中的脱氢及脱羧反应

简述三羧酸循环中的脱氢及脱羧反应三羧酸循环中的脱氢及脱羧反应三羧酸循环脱氢及脱羧反应目录1、三羧酸循环脱氢及脱羧反应2、三羧酸循环脱氮反应3、三羧酸循环产物主要来源和去路4、三羧酸循环过程中不稳定化合物生成的途径5、其他含有个别三羧酸循环反应。

三羧酸循环中的脱氢及脱羧反应2、三羧酸循环脱氮反应三羧酸循环脱氮反应是一种自发性的脱氮反应,它的特点是脱氮产物生成的速度很快,氮的去除率高。

反应方程式: Me 3H2+2 H3 Cl+FeCl4(加热)=Fe2O3+3 H2+3 Cl2其中: Me2++Fe2++3H2→3FeCl3↓Fe2++3H2→3FeCl2↑,由于反应物和生成物均为无色的气体,因此实验时常用CO2来鉴定二氧化氮,产物是黑色固体,从而证明反应完全。

反应的注意事项: 1、加热时应先通入CO2,这样可以使反应变为不完全氧化还原反应。

2、要严格控制反应温度,不能过高。

3、催化剂能够抑制还原剂的氧化。

3、三羧酸循环产物主要来源和去路4、三羧酸循环过程中不稳定化合物生成的途径5、其他含有个别三羧酸循环反应。

6、草酰乙酸产量太低是怎么回事呢?通过增加反应底物中α-酮戊二酸的含量来提高草酰乙酸的产量。

1、三羧酸循环脱氢及脱羧反应3、三羧酸循环脱碳反应4、三羧酸循环过程中不稳定化合物生成的途径5、其他含有个别三羧酸循环反应。

6、草酰乙酸产量太低是怎么回事呢?通过增加反应底物中α-酮戊二酸的含量来提高草酰乙酸的产量。

7、乙酸乙酯同一水平的生产实验中为什么草酰乙酸产量偏低? 8、操作方法对草酰乙酸产量的影响是什么?操作上的误差会造成测定的误差,一般规律如下: x%=重量份数--------称取量的准确性称量用天平精密称量操作时,由于水的电离和盐的水解对氢离子和钠离子有吸引作用,使之集中到容器的一角,故称量物放置位置不恰当。

配制溶液时,溶液太稀,反应速度慢,故需要反复进行多次实验。

9、分光光度法测定草酰乙酸的含量对环境的要求是什么?。

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