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第23章 柠檬酸循环 柠檬酸循环 一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段——形成乙酰CoA 丙酮酸脱氢酶复合体的组成 丙酮酸到乙酰CoA的总反应式 丙酮酸转变为乙酰CoA的反应步骤 丙酮酸转变为乙酰CoA的反应步骤 丙酮酸转变为乙酰CoA的反应步骤 丙酮酸转变为乙酰CoA的反应步骤 丙酮酸脱氢酶复合体结构 丙酮酸脱氢酶复合体 硫辛酰赖氨酰臂 丙酮酸转变为乙酰CoA的总图 砷化物对硫辛酰胺的毒害作用 丙酮酸脱氢酶复合体的调控 二、柠檬酸循环概貌 柠檬酸循环总图 三、柠檬酸循环的反应 草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸 柠檬酸异构化形成异柠檬酸 异柠檬酸氧化形成α∣酮戊二酸 琥珀酸脱氢形成延胡索酸 α-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰CoA 琥珀酰CoA转化成琥珀酸 FAD与琥珀酸脱氢酶的共价结合 线粒体结构示意图 琥珀酸脱氢形成延胡索酸 延胡索酸水合形成L-苹果酸 L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸 四、柠檬酸循环的化学总结算 柠檬酸循环的总反应式 ATP的产量 五、柠檬酸循环的调控 柠檬酸循环本身制约系统的调节 ATP、ADP和Ca2+对柠檬酸循环的调节 乙酰CoA形成和柠檬酸循环中的激活和抑制部位示意图 六、柠檬酸循环的双重作用 柠檬酸循环双重作用示意图 从丙酮酸开始,柠檬酸循环中循环一圈,共产生4个NADH,1个FADH2,1个GTP(ATP),按每个NADH可以产生2.5个ATP、每个FADH2可以产生1.5个ATP计算,共产生 2.5×4 + 1×1.5 + 1 = 12.5 个ATP 每个葡萄糖分子(2个丙酮酸)在进入柠檬酸循环后可以产生25个ATP。 每个葡萄糖分子在糖酵解中可以产生2个ATP和2个NADH,共产生 2 + 2×2.5 = 7个ATP 每个葡萄糖分子彻底氧化后共产生32个ATP。 在柠檬酸循环中,虽然有8种酶参加反应,但在调节循环速度中起关键作用的有3种酶:柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体。其调控可以分为两个方面: ①柠檬酸循环本身各种物质对酶活性的调控; ②ADP、ATP和Ca2+的调控。 1.乙酰CoA和草酰乙酸的供应情况。乙酰CoA来源于丙酮酸,受到丙酮酸脱氢酶复合体活性的控制;草酰乙酸的供应取决于循环是否运行畅通,以及中间产物离开循环的速率和补充的速率。 2.[NADH]/[NAD+]的比值。柠檬酸合酶和异柠檬酸脱氢酶都受到NADH的抑制,但异柠檬酸脱氢酶对NADH更为敏感。α-酮戊二酸脱氢酶复合体也受NADH的抑制。 3.产物的反馈抑制。柠檬酸合酶受高浓度柠檬酸的抑制;α-酮戊二酸脱氢酶复合体受琥珀酰CoA的抑制。 1.[ATP]/[ADP]的比值。 [ATP]/[ADP]的比值对柠檬酸循环中的酶有调节作用,ADP是异柠檬酸脱氢酶的别构促进剂,可降低该酶的Km值,促进酶与底物的结合;而ATP抑制该酶。 2.Ca2+浓度。 Ca2+可激活丙酮酸脱氢酶的磷酸酶,使丙酮酸脱氢酶去磷酸化而活化,从而增加乙酰CoA的供应。同时Ca2+也能激活异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶。 · 激活 × 抑制 ····→反馈抑制 * (Citric acid cycle) 一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段 ——形成乙酰CoA 二、柠檬酸循环概貌 三、柠檬酸循环的反应机制 四、柠檬酸循环的化学总结算 五、柠檬酸循环的调控 六、柠檬酸循环的双重作用 七、柠檬酸循环的发现历史 柠檬酸循环也叫三羧酸循环,因为德国科学家Hans Krebs在阐明柠檬酸循环中作出了突出贡献,又将此途径称为Krebs循环。 在有氧条件下,糖酵解途径产生的丙酮酸进入线粒体,先转变成乙酰CoA,乙酰CoA再进入柠檬酸循环彻底氧化成CO2。在真核细胞中,柠檬酸循环是在线粒体中进行的。 将还原型硫辛酰胺转变为氧化型 FAD 12 E3 二氢硫辛酸脱氢酶 将乙酰基转移到CoA 硫辛酰胺 24 E2 二氢硫辛酰转乙酰基酶 丙酮酸氧化脱羧 TPP 24 E1 丙酮酸脱氢酶组分 催化的反应 辅基 肽链数 缩写 组分 CH3COCOO- + HS-CoA + NAD+ → CH3CO-SCoA + CO2 + NADH (丙酮酸脱羧反应) E1 丙酮酸 TPP 丙酮酸TPP加成化合物 丙酮酸TPP加成化合物 羟乙基-TPP共振形式 (丙酮酸脱羧反应) E2的硫辛酰胺辅基 羟乙基-TPP 乙酰二氢硫辛酰胺 TPP-E1 E
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