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1、 第三节第三节 柠檬酸循环柠檬酸循环掌握一些基本概念：掌握一些基本概念：柠檬酸循环柠檬酸循环, 致死合成，致死合成， 填补反应，乙醛酸循环填补反应，乙醛酸循环熟悉熟悉柠檬酸循檬酸循环途径的定位、各步途径的定位、各步酶促反促反应、限速限速酶、酶的作用特点以及的作用特点以及总反反应式。式。会分析和会分析和计算算柠檬酸循檬酸循环中中产生的能量，以及生的能量，以及底物分子中底物分子中标记碳的去向。碳的去向。学习目标学习目标一一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段 形成乙酰形成乙酰-CoA二、柠檬酸循环的反应历程二、柠檬酸循环的反应历程三、柠檬酸循环的化学总结算三、柠檬酸循环
2、的化学总结算四、柠檬酸循环的调控四、柠檬酸循环的调控五、柠檬酸循环的生物学意义五、柠檬酸循环的生物学意义六、六、乙醛酸循环乙醛酸循环主要内容主要内容 第三节第三节 柠檬酸循环柠檬酸循环糖的有氧氧化糖的有氧氧化: 糖糖在在有有氧氧条条件件下下，彻彻底底氧氧化化成成CO2和和H2O并并产产生生大大量量能能量量的的过过程程，称为糖的有氧氧化称为糖的有氧氧化.区域：区域：胞液胞液 、线粒体、线粒体第三节第三节 柠檬酸循环柠檬酸循环(THE CITRIC ACID CYCLE)(THE CITRIC ACID CYCLE) 有氧条件下丙酮酸的去向有氧条件下丙酮酸的去向有氧条件下丙酮酸的去向有氧条件下丙酮
3、酸的去向 三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环( (t tri ric carboxylicarboxylic a acid cycle, TCA cycle)cid cycle, TCA cycle) = = TCATCA循环循环循环循环 = = 柠檬酸循环柠檬酸循环柠檬酸循环柠檬酸循环 = = KrebsKrebs循环循环循环循环 三三三三羧羧羧羧酸循酸循酸循酸循环环环环: : : :在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰酮酸氧化脱羧形成乙酰酮酸氧化脱羧形成乙酰酮酸氧化
4、脱羧形成乙酰CoACoA。乙酰。乙酰。乙酰。乙酰CoACoA经一系列氧经一系列氧经一系列氧经一系列氧化、脱羧反应，最终生成化、脱羧反应，最终生成化、脱羧反应，最终生成化、脱羧反应，最终生成COCO2 2和和和和HH2 2OO并产生能量的并产生能量的并产生能量的并产生能量的过程过程过程过程, ,即乙酰即乙酰即乙酰即乙酰CoACoA通通通通过过过过一个包括三一个包括三一个包括三一个包括三羧羧羧羧酸和二酸和二酸和二酸和二羧羧羧羧酸的循酸的循酸的循酸的循环环环环而逐步氧化分解生成而逐步氧化分解生成而逐步氧化分解生成而逐步氧化分解生成COCOCOCO2 2 2 2的的的的过过过过程。又称程。又称程。又称
5、程。又称为为为为柠柠柠柠檬酸循檬酸循檬酸循檬酸循环环环环或或或或 KrebsKrebsKrebsKrebs循循循循环环环环，简简简简称称称称TCATCATCATCA循循循循环环环环。在在在在真核生物的真核生物的真核生物的真核生物的线粒体的基质线粒体的基质线粒体的基质线粒体的基质和和和和在在在在原核生物的原核生物的原核生物的原核生物的细胞溶细胞溶细胞溶细胞溶胶胶胶胶中进行。中进行。中进行。中进行。TCA循环循环是糖、是糖、脂肪以及氨基脂肪以及氨基酸有氧代谢的酸有氧代谢的最终途径。最终途径。 代代谢枢纽。谢枢纽。外外 内膜内膜 内内丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸糖酵解糖酵解三羧酸循环三羧酸循环柠檬酸循环
6、柠檬酸循环Krebs循环循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环-线粒体线粒体线粒体线粒体( ( ( (mitmitmitmit) ) ) )mitmitmitmit丙酮酸转运酶丙酮酸转运酶(一元羧酸转运酶一元羧酸转运酶) 乙酰乙酰乙酰乙酰 - - CoACoA一一 准备阶段：丙酮酸准备阶段：丙酮酸 乙酰乙酰 - CoA细胞溶胶细胞溶胶细胞溶胶细胞溶胶准备阶段：丙酮酸准备阶段：丙酮酸 乙酰乙酰 - CoA - -巯基乙胺巯基乙胺巯基乙胺巯基乙胺- -泛酸泛酸泛酸泛酸- -ADP-ADP-3-3-P P 特点特点:-氧化脱羧氧化脱羧线粒体基质线粒体基质线粒体基质线粒体基质 （一）丙酮酸脱氢酶
7、系（一）丙酮酸脱氢酶系(复合体复合体) （pyruvate dehydrogenase complex）：）： E. coli E. coli 丙酮酸脱氢酶复合体组成丙酮酸脱氢酶复合体组成丙酮酸脱氢酶复合体组成丙酮酸脱氢酶复合体组成 辅基辅基辅基辅基 催化反应催化反应催化反应催化反应E E1 1：丙酮酸脱氢酶组分：丙酮酸脱氢酶组分：丙酮酸脱氢酶组分：丙酮酸脱氢酶组分 TPP TPP 丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧E E2 2：二氢硫辛酰转乙酰基酶：二氢硫辛酰转乙酰基酶：二氢硫辛酰转乙酰基酶：二氢硫辛酰转乙酰基酶 硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸 转移乙酰基给转移乙酰基给转移乙
8、酰基给转移乙酰基给CoACoAE E3 3：二氢硫辛酸：二氢硫辛酸：二氢硫辛酸：二氢硫辛酸( (酰胺酰胺酰胺酰胺) )脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶 FAD FAD 硫辛酰胺的氧化硫辛酰胺的氧化硫辛酰胺的氧化硫辛酰胺的氧化硫辛酰赖氨酰臂硫辛酰赖氨酰臂(lipoyl lysyl arm)伸展后的长伸展后的长度度E E2 2：二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系( (丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶复合体复合体复合体复合体) )： 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶( (pyruvatepyruvate dehyd
9、rogenasedehydrogenase) ) 二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶( (dihydrolipoyldihydrolipoyl transacetylasetransacetylase) ) 二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶( (dihydrolipoyldihydrolipoyl dehydrogenasedehydrogenase， dihydrolipoamidedihydrolipoamide dehydrogenasedehydrogenase, , 二氢硫辛酰二氢硫辛酰二氢硫辛酰二氢硫辛酰
10、胺胺脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶) )6 6种辅助因子种辅助因子种辅助因子种辅助因子: : TPP, TPP, 硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸 ( ), ( ), CoACoA-SH , FAD, NAD-SH , FAD, NAD+ +, Mg, Mg2+2+砷化物砷化物-氧化脱羧氧化脱羧二氢硫辛酰二氢硫辛酰转乙酰基酶转乙酰基酶硫辛酰赖氨酰摇摆臂及其在丙酮酸脱氢酶复合体中的作用课外阅读课外阅读课外阅读课外阅读1 1 丙酮酸脱羧反应丙酮酸脱羧反应丙酮酸脱羧反应丙酮酸脱羧反应： COO COO- - COCO2 2 O = C + TPP O = C + TPP- - E E1 1 羟乙基羟乙基羟乙基羟乙
11、基- -TPPTPP乙酰二氢硫辛酰胺乙酰二氢硫辛酰胺乙酰二氢硫辛酰胺乙酰二氢硫辛酰胺 E E2 2 CHCH3 32 2 乙酰基与乙酰基与乙酰基与乙酰基与CoACoA结合形成乙酰结合形成乙酰结合形成乙酰结合形成乙酰 CoACoA： 乙酰二氢硫辛酰胺乙酰二氢硫辛酰胺乙酰二氢硫辛酰胺乙酰二氢硫辛酰胺 E E2 2 + + HSCoAHSCoA E E2 2 OO CoACoA - S C-CH- S C-CH3 3 + + 二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺 E E2 2（二）丙酮酸转变为乙酰（二）丙酮酸转变为乙酰 CoA的步骤的步骤S-CH CH2S-CH CH2- CH2- 3
12、3 还原型二氢硫辛酰胺的氧化：还原型二氢硫辛酰胺的氧化：还原型二氢硫辛酰胺的氧化：还原型二氢硫辛酰胺的氧化： FAD FADFAD FAD E E2 2 SH SH + + E E3 3 S S E E3 3 E E2 2 S S + + E E3 3 SH SH SH S S SH SH S S SH4 4 二氢硫辛酸（酰胺）脱氢酶氧化及二氢硫辛酸（酰胺）脱氢酶氧化及二氢硫辛酸（酰胺）脱氢酶氧化及二氢硫辛酸（酰胺）脱氢酶氧化及NADHNADH合成：合成：合成：合成： FAD FADHFAD FADH2 2 NADNAD+ + NADH+H NADH+H+ + FADFAD E E3 3 SH
13、 SH E E3 3 S S E E3 3 S S SH S S SH S S来自来自Glc的的 C3或或C4E. coli 丙酮酸脱氢酶复合体反应体系涉及：丙酮酸脱氢酶复合体反应体系涉及： 3种酶：种酶：E1、E2、E3 3种辅基：种辅基： TPP 、二氢硫辛酸、二氢硫辛酸、FAD 2种辅酶：种辅酶：CoASH、NAD+ Mg 2 +6，MgMg2+2+MgMg2+2+课外阅读课外阅读课外阅读课外阅读（三）丙酮酸脱氢酶系（三）丙酮酸脱氢酶系(复合体复合体)的调控的调控 1 1 产物抑制：产物抑制：产物抑制：产物抑制：NADHNADH、乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶A A竞争抑制竞争抑制竞争
14、抑制竞争抑制E E3 3和和和和E E2 2 2 2 磷酸化和去磷酸化的调控：磷酸化和去磷酸化的调控：磷酸化和去磷酸化的调控：磷酸化和去磷酸化的调控： 激酶：使激酶：使激酶：使激酶：使E E1 1磷酸化磷酸化磷酸化磷酸化 失活失活失活失活 E2上结合上结合 磷酸酶：使磷酸酶：使E1去磷酸化去磷酸化 活化活化丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶3ATP丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶-3P3ADP磷酸酶磷酸酶（有活性）（有活性）（无活性）（无活性）激酶激酶 丙酮酸脱氢酶系最重要的调节组分是丙酮酸脱氢酶系最重要的调节组分是丙酮酸脱氢酶系最重要的调节组分是丙酮酸脱氢酶系最重要的调节组分是: : 丙酮酸脱氢酶（丙酮酸脱氢
15、酶（丙酮酸脱氢酶（丙酮酸脱氢酶（E1E1） 细胞内细胞内 、 、 的比值增的比值增高时，激活了激酶，丙酮酸脱氢酶活性高时，激活了激酶，丙酮酸脱氢酶活性，丙酮酸，丙酮酸氧化脱羧氧化脱羧。激酶和磷酸酶的活力受能荷、生物合成需要等影响激酶和磷酸酶的活力受能荷、生物合成需要等影响激酶和磷酸酶的活力受能荷、生物合成需要等影响激酶和磷酸酶的活力受能荷、生物合成需要等影响(一一)： 乙酰乙酰CoA、NADH、ATP、PDH激酶激酶()： AMP、Ca2+ 、胰岛素、胰岛素、PDH磷酸酶磷酸酶一般来说一般来说,高的能荷抑制产生高的能荷抑制产生ATP的途径的途径(一元羧酸转运酶一元羧酸转运酶) 三羧酸循环总图三
16、羧酸循环总图二二 柠柠檬檬酸酸循循环环的的反反应应历历程程课外阅读课外阅读课外阅读课外阅读TCA TCA 循循循循环环的八步反的八步反的八步反的八步反应应: :(一一) 柠檬酸合檬酸合酶催化乙催化乙酰CoA与草与草酰乙酸乙酸缩合形合形成成柠檬酸檬酸(二二)顺乌头酸酶催化前手性分子柠檬酸转化成手顺乌头酸酶催化前手性分子柠檬酸转化成手性分子异柠檬酸性分子异柠檬酸(三三)异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化生成异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化生成 -酮酮戊二酸和戊二酸和CO2(四四) -酮戊二酸脱氢酶复合物催化酮戊二酸脱氢酶复合物催化 -酮戊二酸氧酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰化脱羧生成琥珀酰CoA(五五)琥珀
17、酰琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化合成酶催化底物水平磷酸化(六六)琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢生成延胡索酸(七七)延胡索酸酶催化延胡索酸水化生成延胡索酸酶催化延胡索酸水化生成L-苹果酸苹果酸(八八)苹果酸脱氢酶催化苹果酸氧化重新形成草酰苹果酸脱氢酶催化苹果酸氧化重新形成草酰乙酸，完成一轮柠檬酸循环乙酸，完成一轮柠檬酸循环限速酶限速酶(一一) 乙酰乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸与草酰乙酸缩合形成柠檬酸（OAA）前前-S方向方向(pro-S arm)Si面面反应机制见第一章反应机制见第一章 柠檬酸合酶（二聚体）柠檬酸合酶（二聚体）柠檬酸合酶（二聚体）柠檬
18、酸合酶（二聚体）+ +草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸活性中心构象大活性中心构象大活性中心构象大活性中心构象大 幅度的变化幅度的变化幅度的变化幅度的变化诱导出诱导出诱导出诱导出乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA 结合位结合位结合位结合位柠檬酸合酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶( (citrate citrate synthasesynthase) ) ：限速酶限速酶限速酶限速酶变构变构变构变构 I (-):I (-): ATP ATP、NADHNADH、琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA和脂酰和脂酰和脂酰和脂酰CoACoA； (+):(+): AMP AMP致死性合成反应致死性合成反应致死性合成反
19、应致死性合成反应：氟乙酸（有毒植物叶）氟乙酸（有毒植物叶）氟乙酸（有毒植物叶）氟乙酸（有毒植物叶）氟乙酰氟乙酰氟乙酰氟乙酰CoACoA 致死性致死性致死性致死性合成合成合成合成氟柠檬酸氟柠檬酸氟柠檬酸氟柠檬酸 抑制后一步反应的酶抑制后一步反应的酶抑制后一步反应的酶抑制后一步反应的酶- -顺顺顺顺- -乌头酸酶乌头酸酶乌头酸酶乌头酸酶( (cis-cis-aconitaseaconitase) ) 氟乙酸会终止经氟乙酸会终止经氟乙酸会终止经氟乙酸会终止经TCATCA循环的有氧代谢。杀虫剂，灭鼠循环的有氧代谢。杀虫剂，灭鼠循环的有氧代谢。杀虫剂，灭鼠循环的有氧代谢。杀虫剂，灭鼠药药药药丙酮酰丙酮酰
20、丙酮酰丙酮酰- -CoACoA: :柠檬酸合酶的竞争性抑制剂柠檬酸合酶的竞争性抑制剂柠檬酸合酶的竞争性抑制剂柠檬酸合酶的竞争性抑制剂CH3CO前前-S方向方向(pro-S arm)(二二)顺乌头酸酶催化前手性分子柠檬酸异构成手性分子异柠檬酸顺乌头酸酶催化前手性分子柠檬酸异构成手性分子异柠檬酸 脱水、水合反应脱水、水合反应（dehydration、hydration）, H和和-OH互换位置互换位置 顺乌头酸酶顺乌头酸酶可识别柠檬酸的前手性可识别柠檬酸的前手性 羟基移位方向：远离新进入的两个羧甲基碳羟基移位方向：远离新进入的两个羧甲基碳可逆可逆Fe-S聚簇聚簇: 4Fe-4S铁铁铁铁- -硫蛋白
21、硫蛋白硫蛋白硫蛋白( (iron-sulfur proteins)iron-sulfur proteins)：与与与与Fe-SFe-S聚簇结合着的蛋白质。聚簇结合着的蛋白质。聚簇结合着的蛋白质。聚簇结合着的蛋白质。 非血红素铁蛋白非血红素铁蛋白非血红素铁蛋白非血红素铁蛋白( (nonhemenonheme iron proteins) iron proteins)顺乌头酸酶顺乌头酸酶前前-R方向方向(pro-R arm) 2 ( (三三三三) )异柠檬酸氧化生成异柠檬酸氧化生成异柠檬酸氧化生成异柠檬酸氧化生成 - -酮戊二酸和酮戊二酸和酮戊二酸和酮戊二酸和COCO2 2来自草酰乙酸来自草酰乙酸
22、来自草酰乙酸来自草酰乙酸的的的的 羧基羧基羧基羧基不可逆不可逆（-KGA）草酰琥珀酸草酰琥珀酸Mg2+反应机制：反应机制：反应机制：反应机制：碳碳碳碳- -碳键的形成与断裂反应：碳键的形成与断裂反应：碳键的形成与断裂反应：碳键的形成与断裂反应： - -酮酸的氧化脱羧酮酸的氧化脱羧酮酸的氧化脱羧酮酸的氧化脱羧( (oxidative oxidative decarboxylationdecarboxylation) )反应反应反应反应, , - -裂解裂解裂解裂解异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶脂肪酸合酶脂肪酸合酶课后复习课后复习不可逆不可逆 以以以以NADPNADP+ +为辅酶为辅酶为辅酶为辅酶：
23、线粒体、：线粒体、：线粒体、：线粒体、细胞溶胶细胞溶胶 以以以以NADNAD+ +为辅酶为辅酶为辅酶为辅酶：只存在于线粒体：只存在于线粒体：只存在于线粒体：只存在于线粒体 需要需要需要需要Mg Mg 2+2+ 、MnMn2+2+激活激活激活激活异柠檬酸脱氢酶活性的调节：异柠檬酸脱氢酶活性的调节：异柠檬酸脱氢酶活性的调节：异柠檬酸脱氢酶活性的调节： 别构调节别构调节别构调节别构调节： ADP(+) ADP(+)；ATPATP、NADH(-)NADH(-) 共价修饰调节共价修饰调节共价修饰调节共价修饰调节：磷酸化：磷酸化：磷酸化：磷酸化(-)(-)。 异柠檬酸脱氢酶激酶异柠檬酸脱氢酶激酶异柠檬酸脱
24、氢酶激酶异柠檬酸脱氢酶激酶 异柠檬酸脱氢酶磷酸酶异柠檬酸脱氢酶磷酸酶异柠檬酸脱氢酶磷酸酶异柠檬酸脱氢酶磷酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶双功能酶双功能酶双功能酶双功能酶MgMg2+2+六种六种六种六种( (四四四四) ) - - 酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoACoA - -酮戊酮戊酮戊酮戊二酸脱氢酶系二酸脱氢酶系二酸脱氢酶系二酸脱氢酶系( (复合物复合物复合物复合物): ): 多酶复合体，反应不可逆。多酶复合体，反应不可逆。多酶复合体，反应不可逆。多酶复合体，反应不可逆。 （ - -ke
25、toglutarateketoglutarate dehydrogenasedehydrogenase complex complex） E1 E1： -酮戊二酸脱氢酶（酮戊二酸脱氢酶（ -ketoglutarate dehydrogenase）: 含含TPP E2 E2：二氢硫辛酰转琥珀酰酶（二氢硫辛酰转琥珀酰酶（dihydrolipoyl transsuccinylase）: 含硫辛酸含硫辛酸 E3E3：二氢硫辛酰脱氢酶（二氢硫辛酰脱氢酶（dihydrolipoyl dehydrogenase）: 含含FAD6 6种辅助因子：种辅助因子：种辅助因子：种辅助因子：TPPTPP, 硫辛酸硫辛酸
26、 , CoA-SH , FAD, NAD +, Mg2+释放的能量储存在琥珀酰释放的能量储存在琥珀酰CoA的高能硫酯键中。的高能硫酯键中。产物产物NADH、琥珀酰琥珀酰CoA (-)；ATP，GTP (-)不可逆不可逆 TCATCA循环循环循环循环第二次脱羧第二次脱羧第二次脱羧第二次脱羧( (羧基碳原子羧基碳原子羧基碳原子羧基碳原子) )；产生第二个；产生第二个；产生第二个；产生第二个NADHNADH分子分子分子分子( (五五五五) ) 琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA转化成琥珀酸转化成琥珀酸转化成琥珀酸转化成琥珀酸 由由由由琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰- -CoACoA合成酶合成酶合成酶合成
27、酶（即琥珀酸硫激酶）催化：（即琥珀酸硫激酶）催化：（即琥珀酸硫激酶）催化：（即琥珀酸硫激酶）催化： 是是是是TCATCA循环循环循环循环唯一唯一唯一唯一的的的的底物水平磷酸化部位底物水平磷酸化部位底物水平磷酸化部位底物水平磷酸化部位（substrate level substrate level phosphorylationphosphorylation） 。 驱动驱动驱动驱动GTPGTP( (哺乳动物中哺乳动物中哺乳动物中哺乳动物中) )或或或或ATPATP( (植物和一些细菌中植物和一些细菌中植物和一些细菌中植物和一些细菌中) )的合成的合成的合成的合成 一分子一分子一分子一分子GTPG
28、TP储存的能量相当于一分子储存的能量相当于一分子储存的能量相当于一分子储存的能量相当于一分子ATPATP。 GG = - 33.6 kJ/mol = - 8.0 kcal /mol= - 33.6 kJ/mol = - 8.0 kcal /mol(Suc)磷酸甘油酸激酶，丙酮酸激酶磷酸甘油酸激酶，丙酮酸激酶 第三次氧化（脱氢）反应：产物为第三次氧化（脱氢）反应：产物为第三次氧化（脱氢）反应：产物为第三次氧化（脱氢）反应：产物为FADHFADH2 2 和延胡索酸和延胡索酸和延胡索酸和延胡索酸（反式）反式）反式）反式）。 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶( (succinatesu
29、ccinate dehydrogenasedehydrogenase) )是是是是TCATCA循环循环循环循环中中中中唯一镶嵌到唯一镶嵌到唯一镶嵌到唯一镶嵌到线粒体内膜的酶。线粒体内膜的酶。线粒体内膜的酶。线粒体内膜的酶。 辅基为辅基为辅基为辅基为FADFAD；含；含；含；含 丙二酸丙二酸丙二酸丙二酸: : 竞争性抑制剂竞争性抑制剂竞争性抑制剂竞争性抑制剂( (六六六六) ) 琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸三种铁三种铁-硫聚簇：硫聚簇：2Fe-2S3Fe-4S4Fe-4S丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制
30、剂丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂水合反应水合反应水合反应水合反应（hydrationhydration）延胡索酸酶（延胡索酸酶（延胡索酸酶（延胡索酸酶（fumarasefumarase）具有严格的立体专一性，具有严格的立体专一性，具有严格的立体专一性，具有严格的立体专一性，只作用于反式结构。只作用于反式结构。只作用于反式结构。只作用于反式结构。 产物苹果酸只能是产物苹果酸只能是产物苹果酸只能是产物苹果酸只能是L - L - 型型型型，但羟基的位置是随机的但羟基的位置是随机的但羟基的位置是随机的但羟基的位置是随机的( (七七七七) ) 延胡索酸水化生成延胡索
31、酸水化生成延胡索酸水化生成延胡索酸水化生成L-L-苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸L-L-苹果酸（苹果酸（苹果酸（苹果酸（S-S-苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸）顺丁烯二酸顺丁烯二酸( (八八八八) ) 苹果酸氧化重新形成草酰乙酸，完成一轮循环苹果酸氧化重新形成草酰乙酸，完成一轮循环苹果酸氧化重新形成草酰乙酸，完成一轮循环苹果酸氧化重新形成草酰乙酸，完成一轮循环苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶, , 第四个氧化反应（第四个氧化反应（第四个氧化反应（第四个氧化反应（oxidationoxidation）形成形成形成形成TCATCA循环的循环的循环的循环的第三个第三个第三个第三个NADHNADH
32、三羧酸循环三羧酸循环草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸a-a-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰辅酶辅酶A A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A课外阅读课外阅读H2OTCA循环循环三三 柠柠檬檬酸酸循循环环总总结结算算：H2O课外阅读课外阅读课外阅读课外阅读三羧酸循环过程总结三羧酸循环过程总结三羧酸循环过程总结三羧酸循环过程总结( (一次循环一次循环一次循环一次循环): ): 8 8种酶催化种酶催化种酶催化种酶催化 10 10 步反应步反应步反应步反应 反应类型反应类型反应类型反应类型缩合缩合缩合缩合1 1、脱水、脱水、脱水、脱水1 1、水化、水化、水化、水化2
33、 2、氧化、氧化、氧化、氧化4 4、底物水平磷酸化、底物水平磷酸化、底物水平磷酸化、底物水平磷酸化1 1 生成生成生成生成3 3分子还原型分子还原型分子还原型分子还原型CoCo 生成生成生成生成1 1分子分子分子分子FADHFADH2 2 生成生成生成生成1 1分子分子分子分子ATP(GTP)ATP(GTP)三羧酸循环中有三步反应是不可逆的三羧酸循环中有三步反应是不可逆的三羧酸循环中有三步反应是不可逆的三羧酸循环中有三步反应是不可逆的 （1 1）CitCit合酶合酶合酶合酶 （2 2） 异异异异柠柠檬酸脱檬酸脱檬酸脱檬酸脱氢酶氢酶（2 2）-KGA-KGA脱脱脱脱氢酶氢酶系系系系 所以所以所以
34、所以TCA Cycle TCA Cycle 是单方向进行，不能逆转。是单方向进行，不能逆转。是单方向进行，不能逆转。是单方向进行，不能逆转。 31. 1. 总反应式：总反应式：总反应式：总反应式： 乙酰乙酰乙酰乙酰 - - CoACoA + 3NAD + 3NAD+ + + FAD+ FAD+ + + GDP +Pi + GDP +Pi 2H2H2 2OO 2CO 2CO2 2+ 3NADH + 3NADH + 3H3H+ + + FADH+ FADH2 2 + GTP + + GTP + CoASHCoASH2. 2. 生成生成生成生成ATPATP数量：数量：数量：数量： 1 1分子乙酰分子
35、乙酰分子乙酰分子乙酰CoACoA ：GTP ATPGTP ATP 3NADH 3 3NADH 3 2.5 2.5 = 7.5 = 7.5 ATP ATP 10 ATP10 ATP FADH FADH2 2 1 1 1.5 1.5 = 1.5 = 1.5 ATPATP 1 1分子丙酮酸分子丙酮酸分子丙酮酸分子丙酮酸：丙酮酸脱羧产生：丙酮酸脱羧产生：丙酮酸脱羧产生：丙酮酸脱羧产生1 1个个个个NADH NADH 2.52.5 ATP ATP 12.5 ATP12.5 ATP 1 1分子葡萄糖分子葡萄糖分子葡萄糖分子葡萄糖 EMPEMP 2 2丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 + 2 + 2ATP + 2N
36、ADH ATP + 2NADH 2 2 12. 5 12. 5 + + 2 2 + 2 + 2 2.5 (1.5) = 2.5 (1.5) = 32( 30 ) ATP32( 30 ) ATP柠檬酸循环柠檬酸循环柠檬酸循环柠檬酸循环TCA+TCA+氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化每个乙酰每个乙酰每个乙酰每个乙酰CoACoA都可以产生都可以产生都可以产生都可以产生3 3分子分子分子分子NADHNADH、1 1分子分子分子分子FADHFADH2 2和和和和1 1分子的分子的分子的分子的GTPGTP或或或或ATPATP。每一分子的每一分子的每一分子的每一分子的NADHNADH被氧化为被氧化为
37、被氧化为被氧化为NADNAD时可以生成时可以生成时可以生成时可以生成2.52.5分子分子分子分子ATPATP；1 1分子分子分子分子FADHFADH2 2被氧化为被氧化为被氧化为被氧化为FADFAD时可以产生时可以产生时可以产生时可以产生1.51.5分子分子分子分子ATPATP，因此因此因此因此1 1分子乙酰分子乙酰分子乙酰分子乙酰CoACoA通过柠檬酸循环和氧化磷酸化通过柠檬酸循环和氧化磷酸化通过柠檬酸循环和氧化磷酸化通过柠檬酸循环和氧化磷酸化可以产生可以产生可以产生可以产生1010分子分子分子分子ATPATP。经经经经TCATCA循环和氧化磷酸化所生成的循环和氧化磷酸化所生成的循环和氧化磷
38、酸化所生成的循环和氧化磷酸化所生成的ATP:ATP: 1 1分子乙酰分子乙酰分子乙酰分子乙酰CoACoA：1010分子分子分子分子ATPATP 1 1分子丙酮酸：分子丙酮酸：分子丙酮酸：分子丙酮酸：12.512.5分子分子分子分子ATPATP 1 1分子葡萄糖：分子葡萄糖：分子葡萄糖：分子葡萄糖：30323032分子分子分子分子ATPATP柠檬酸循环的柠檬酸循环的化学总结算化学总结算复习资料复习资料复习资料复习资料课外阅读课外阅读一分子葡萄糖降解产能的总结一分子葡萄糖降解产能的总结反应反应 产能的产物产能的产物等价的等价的ATP数数酵解酵解己糖激酶 ATP1果糖磷酸激酶 ATP1磷酸甘油醛脱氢
39、酶2NADH5或3磷酸甘油酸激酶 2ATP 2丙酮酸激酶2ATP2丙酮酸转化为乙酰丙酮酸转化为乙酰CoA 丙酮酸脱氢酶复合物NADH2.5柠檬酸循环柠檬酸循环异柠檬酸脱氢酶NADH2.5a-酮戊二酸脱氢酶复合物 NADH 2.5琥珀酰CoA合成酶 GTP（或ATP)1琥珀酸脱氢酶复合物QH2 1.5苹果酸脱氢酶 NADH2.5合合 计计 30或或32复习资料复习资料四四 TCA循环的调控循环的调控 催化速度随催化速度随催化速度随催化速度随着底物着底物着底物着底物(+)(+)和产物和产物和产物和产物(-)(-)浓度的变化浓度的变化浓度的变化浓度的变化而受到调节而受到调节而受到调节而受到调节 乙酰
40、乙酰乙酰乙酰- -CoACoA、草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸NADH NADH ATPATP、ADPADP和和和和CaCa2+2+对对对对TCATCA循环起循环起循环起循环起调节作用调节作用调节作用调节作用柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系TCATCA循环的调控循环的调控循环的调控循环的调控（一）柠檬酸循环本身制约系统的调节（一）柠檬酸循环本身制约系统的调节（一）柠檬酸循环本身制约系统的调节（一）柠檬酸循环本身制约系统的调节三个调控酶：三个调控酶：三个调控酶：三个调控酶：1 1 柠檬酸合酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶( (citrate
41、citrate synthasesynthase) ) ：限速酶限速酶限速酶限速酶。 乙酰乙酰乙酰乙酰- -CoACoA、草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸(+) (+) ； 琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA、脂酰脂酰CoA、NADHNADH 、柠檬酸柠檬酸(-)(-)； 2 2异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶（isocitrateisocitrate dehydrogenasedehydrogenase）：）：）：）： 别构酶别构酶别构酶别构酶: : 受受受受 ADPADP别构激活别构激活别构激活别构激活 、CaCa2+ 2+ (+) (+) ； NADH NADH
42、、ATP ATP (-)(-) 共价修饰调节：共价修饰调节：共价修饰调节：共价修饰调节：PiPi化化化化(-)(-)3 3 - -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 ( ( - -ketoglutarateketoglutarate dehydrogenasedehydrogenase complex complex ) ) ： 受产物受产物受产物受产物NADHNADH、琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA (-)(-)； ATP ATP，GTP GTP (-) (-) ； Ca Ca2+ 2+ (+)(+)酶活性受底物提供情况的推动，受产物浓度的抑制酶活性受底物
43、提供情况的推动，受产物浓度的抑制关键底物：乙酰关键底物：乙酰- CoA、草酰乙酸草酰乙酸;关键产物关键产物:NADH（二）二）二）二）ATPATP、ADPADP和和和和CaCa2+2+对柠檬酸循环的调节对柠檬酸循环的调节对柠檬酸循环的调节对柠檬酸循环的调节 ADP (+) 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 ATP ATP (-) (-) 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 丙酮酸脱氢酶（的）磷酸酶丙酮酸脱氢酶（的）磷酸酶 Ca2+ (+) 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系课外阅读课外阅读五五 三羧酸循环的生物学意义三羧酸循环的生物学意义1 产生大量能
44、量产生大量能量(ATP);2 中间产物可供生物合成之用中间产物可供生物合成之用;3TCA Cycle是是CO2的重要来源之一的重要来源之一; 4是糖代谢、脂代谢和氨基酸分解代谢最是糖代谢、脂代谢和氨基酸分解代谢最终氧化成终氧化成CO2和和H2O的重要途径，是代的重要途径，是代谢的枢纽谢的枢纽. 而且具有合成及分解代谢两而且具有合成及分解代谢两用性用性(ammphiblic)。课外阅读课外阅读奇数脂肪酸奇数脂肪酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸糖异生糖异生尿素尿素尿素尿素脂肪脂肪甘油甘油糖糖丙氨酸丙氨酸TCA循环：两用代谢途径循环：两用代谢途径课外阅读课外阅读课外阅读课外阅读回补回补
45、回补回补( (填补填补填补填补) )反应反应反应反应( (anapleroticanaplerotic reaction): reaction):对柠檬酸循环中对柠檬酸循环中对柠檬酸循环中对柠檬酸循环中间产物有补充作用的反应间产物有补充作用的反应间产物有补充作用的反应间产物有补充作用的反应哺乳动物中最主要的回补反应哺乳动物中最主要的回补反应哺乳动物中最主要的回补反应哺乳动物中最主要的回补反应( (丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路) )： 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸COCO2 2ATPATPH H2 2O O 草酰乙酸草酰乙酸
46、草酰乙酸草酰乙酸ADPADPP Pi i六六六六 TCATCA循环的回补反应：循环的回补反应：循环的回补反应：循环的回补反应：被乙酰被乙酰CoA激活激活 草酰乙酸的回补：草酰乙酸的回补：草酰乙酸的回补：草酰乙酸的回补：Asp Asp 转氨转氨转氨转氨草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸, brain 苹果酸的回补：苹果酸的回补：苹果酸的回补：苹果酸的回补： - -酮戊二酮戊二酮戊二酮戊二酸的回补：酸的回补：酸的回补：酸的回补： GluGlu 转氨转氨转氨转氨 - -酮戊二酮戊二酮戊二酮戊二酸酸酸酸琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA的回补：的回补：的回补：的回补： IleIle、ValVal、Me
47、tMet、ThrThr 等转氨等转氨等转氨等转氨 琥珀酰琥珀酰CoA 奇数脂肪酸奇数脂肪酸奇数脂肪酸奇数脂肪酸六、乙醛酸循环六、乙醛酸循环六、乙醛酸循环六、乙醛酸循环 P159P159乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环（glyoxylateglyoxylate cycle cycle）（又称（又称（又称（又称TCATCA循环支路循环支路循环支路循环支路 ） 乙醛酸途径乙醛酸途径乙醛酸途径乙醛酸途径( (glyoxylateglyoxylate pathway) pathway) 在在在在植物植物植物植物和和和和微生物微生物微生物微生物中存在的一个可以由二碳化合物生中存在的一个可以由二碳化
48、合物生中存在的一个可以由二碳化合物生中存在的一个可以由二碳化合物生成糖的生物合成途径成糖的生物合成途径成糖的生物合成途径成糖的生物合成途径。 在动物体内，乙酰在动物体内，乙酰在动物体内，乙酰在动物体内，乙酰CoACoA不能净合成丙酮酸或者草酰不能净合成丙酮酸或者草酰不能净合成丙酮酸或者草酰不能净合成丙酮酸或者草酰乙酸，所以乙酸，所以乙酸，所以乙酸，所以乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA不能作为净合成葡萄糖的碳源不能作为净合成葡萄糖的碳源不能作为净合成葡萄糖的碳源不能作为净合成葡萄糖的碳源。乙醛酸循环中涉及动物细胞中不存在的两个酶：乙醛酸循环中涉及动物细胞中不存在的两个酶：乙醛酸循环中涉及动物细胞中不
49、存在的两个酶：乙醛酸循环中涉及动物细胞中不存在的两个酶： 异柠檬酸裂解异柠檬酸裂解异柠檬酸裂解异柠檬酸裂解( (合合合合) )酶酶酶酶和和和和苹果酸合酶苹果酸合酶苹果酸合酶苹果酸合酶。在在在在乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环体体体体( (glyoxysomeglyoxysome) )中进行。中进行。中进行。中进行。乙醛乙醛乙醛乙醛酸酸酸酸循环循环循环循环体体体体TCATCA循环支路循环支路循环支路循环支路课外阅读课外阅读复习资料复习资料乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环的的的的全部反应全部反应全部反应全部反应可表示为可表示为可表示为可表示为：P160P160 2 2乙酰乙酰乙酰乙
50、酰- -CoACoA + 2 NAD + 2 NAD+ + + FAD + + FAD + 3 3 H H2 2O O 草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸 + 2 + 2 CoASHCoASH + 2 NADH + FADH + 2 NADH + FADH2 2 + 2 H + 2 H+ + 植物种子萌发：三酰甘油植物种子萌发：三酰甘油植物种子萌发：三酰甘油植物种子萌发：三酰甘油乙酰乙酰乙酰乙酰- -CoACoA 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖脂肪代谢和糖类代谢的关系脂肪代谢和糖类代谢的关系 乙醛酸循环的生理意义：乙醛酸循环的生理意义：（1 1）乙醛酸循环提高了生物体利用乙酰）乙醛酸循环提高了生物体利
51、用乙酰）乙醛酸循环提高了生物体利用乙酰）乙醛酸循环提高了生物体利用乙酰CoACoA的能力，的能力，的能力，的能力， 只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰CoACoA就可以就可以就可以就可以 无限制地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此无限制地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此无限制地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此无限制地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此 某些微生物某些微生物某些微生物某些微生物能以乙酸等二碳化合物作唯一的碳源能以乙酸等二碳化合物作唯一的碳源能以乙酸等二碳化合物作唯一的碳源能以乙酸等二
52、碳化合物作唯一的碳源 和能源。和能源。和能源。和能源。 （2 2）乙醛酸循环开辟了一条从）乙醛酸循环开辟了一条从）乙醛酸循环开辟了一条从）乙醛酸循环开辟了一条从脂肪转变成糖脂肪转变成糖脂肪转变成糖脂肪转变成糖的途径。的途径。的途径。的途径。 糖酵解和柠檬酸循环之间的桥梁是丙酮酸脱氢酶复糖酵解和柠檬酸循环之间的桥梁是丙酮酸脱氢酶复合物。在细胞质中酵解产生的丙酮酸被转运到线粒合物。在细胞质中酵解产生的丙酮酸被转运到线粒体基质中，在线粒体中丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体基质中，在线粒体中丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合物催化下氧化生成乙酰物催化下氧化生成乙酰CoA和和CO2。丙酮酸脱氢酶复丙酮酸脱氢酶复合物是由
53、丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰转乙酰基酶和合物是由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰转乙酰基酶和二氢硫辛酸脱氢酶组成的，同时还需要硫胺素焦磷二氢硫辛酸脱氢酶组成的，同时还需要硫胺素焦磷酸、硫辛酸、酸、硫辛酸、CoASH、Mg2+、FAD和和NAD等辅助等辅助因子。因子。 小结小结 第四节第四节 柠檬酸循环柠檬酸循环 柠檬酸循环是发生在线粒体中的一系列反应，柠檬酸循环柠檬酸循环是发生在线粒体中的一系列反应，柠檬酸循环由由8步酶促反应组成。柠檬酸合酶催化乙酰步酶促反应组成。柠檬酸合酶催化乙酰CoA与草酰乙与草酰乙酸缩合形成三羧酸柠檬酸；顺乌头酸酶催化柠檬酸中的三酸缩合形成三羧酸柠檬酸；顺乌头酸酶催化柠檬酸中的三级
54、醇转化为二级醇，导致异柠檬酸的生成；然后在异柠檬级醇转化为二级醇，导致异柠檬酸的生成；然后在异柠檬酸脱氢酶和酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶复合物催化下连续进行氧化酮戊二酸脱氢酶复合物催化下连续进行氧化脱羧反应形成琥珀酰脱羧反应形成琥珀酰CoA，同时生成两分子同时生成两分子NADH和两分和两分子子CO2；当琥珀酰当琥珀酰CoA的硫酯键被切断形成琥珀酸和的硫酯键被切断形成琥珀酸和CoASH时，琥珀酰时，琥珀酰CoA合成酶同时催化合成酶同时催化GDP底物水平磷底物水平磷酸化生成酸化生成GTP；琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化形成延胡索琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化形成延胡索酸，同时生成一分子酸，同时生成一分子FA
55、DH2；然后延胡索酸水化生成苹果然后延胡索酸水化生成苹果酸，最后苹果酸在苹果酸脱氢酶催化下生成草酰乙酸，又酸，最后苹果酸在苹果酸脱氢酶催化下生成草酰乙酸，又生成一分子生成一分子NADH，完成了一轮柠檬酸循环。完成了一轮柠檬酸循环。 小结小结 一分子乙酰一分子乙酰一分子乙酰一分子乙酰CoACoA经柠檬酸循环氧化，使得经柠檬酸循环氧化，使得经柠檬酸循环氧化，使得经柠檬酸循环氧化，使得3 3分子分子分子分子NADNAD还原为还原为还原为还原为NADHNADH，1 1分子分子分子分子FADFAD还原为还原为还原为还原为FADHFADH2 2，同时由同时由同时由同时由GDPGDP和和和和P Pi i生成
56、了一分子的生成了一分子的生成了一分子的生成了一分子的GTPGTP。所以每所以每所以每所以每一分子乙酰一分子乙酰一分子乙酰一分子乙酰CoACoA经一轮柠檬酸循环产生的还原型辅酶经一轮柠檬酸循环产生的还原型辅酶经一轮柠檬酸循环产生的还原型辅酶经一轮柠檬酸循环产生的还原型辅酶NADHNADH和和和和FADHFADH2 2经电子传递和氧化磷酸化可以生成经电子传递和氧化磷酸化可以生成经电子传递和氧化磷酸化可以生成经电子传递和氧化磷酸化可以生成1010分子分子分子分子ATPATP。一分子的葡萄糖一分子的葡萄糖一分子的葡萄糖一分子的葡萄糖经酵解、丙酮酸脱氢酶复合经酵解、丙酮酸脱氢酶复合经酵解、丙酮酸脱氢酶复
57、合经酵解、丙酮酸脱氢酶复合物，柠檬酸循环以及电子传递和氧化磷酸化可以产物，柠檬酸循环以及电子传递和氧化磷酸化可以产物，柠檬酸循环以及电子传递和氧化磷酸化可以产物，柠檬酸循环以及电子传递和氧化磷酸化可以产生生生生3030分子或分子或分子或分子或3232分子分子分子分子ATPATP。 柠檬酸循环中存在几个调节部位。丙酮酸脱氢酶复合柠檬酸循环中存在几个调节部位。丙酮酸脱氢酶复合物受到产物乙酰物受到产物乙酰CoA和和NADH 的抑制和受到的抑制和受到CoASH和和NAD的激活，同时该酶复合物还受到共价修饰的激活，同时该酶复合物还受到共价修饰调节。柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和调节。柠檬酸合酶、异柠檬酸脱
58、氢酶和-酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合物受到别构调节。脱氢酶复合物受到别构调节。乙醛酸循环是一个与柠檬酸循环密切相关的途径，乙醛酸循环是一个与柠檬酸循环密切相关的途径，乙醛酸循环是一个与柠檬酸循环密切相关的途径，乙醛酸循环是一个与柠檬酸循环密切相关的途径，这一途径使得植物和某些微生物可以这一途径使得植物和某些微生物可以这一途径使得植物和某些微生物可以这一途径使得植物和某些微生物可以利用乙酰利用乙酰利用乙酰利用乙酰CoACoA生成用于糖异生和其它生物合成途径中的四碳中间生成用于糖异生和其它生物合成途径中的四碳中间生成用于糖异生和其它生物合成途径中的四碳中间生成用于糖异生和其它生物合成途径中的四碳中间
59、产物产物产物产物。乙醛酸循环中涉及动物细胞中不存在的两个。乙醛酸循环中涉及动物细胞中不存在的两个。乙醛酸循环中涉及动物细胞中不存在的两个。乙醛酸循环中涉及动物细胞中不存在的两个酶：酶：酶：酶：异柠檬酸裂解酶和苹果酸合酶异柠檬酸裂解酶和苹果酸合酶异柠檬酸裂解酶和苹果酸合酶异柠檬酸裂解酶和苹果酸合酶。异柠檬酸裂解。异柠檬酸裂解。异柠檬酸裂解。异柠檬酸裂解酶催化异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸，琥珀酸进酶催化异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸，琥珀酸进酶催化异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸，琥珀酸进酶催化异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸，琥珀酸进入柠檬酸循环，而乙醛酸在苹果酸合酶的催化下与入柠檬酸循环，而乙醛酸在苹果
60、酸合酶的催化下与入柠檬酸循环，而乙醛酸在苹果酸合酶的催化下与入柠檬酸循环，而乙醛酸在苹果酸合酶的催化下与乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA缩合形成苹果酸，苹果酸可以作为葡萄糖缩合形成苹果酸，苹果酸可以作为葡萄糖缩合形成苹果酸，苹果酸可以作为葡萄糖缩合形成苹果酸，苹果酸可以作为葡萄糖合成的前体。合成的前体。合成的前体。合成的前体。 小结小结作业题：作业题：P112，4（请写出详细的结构式）请写出详细的结构式）,运转两周和运转两周和三周后，标记碳的命运如何？三周后，标记碳的命运如何？ 复习题复习题1. P112,2,3,4,5,6,7,8,92 底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate phos
61、phorylation)：3 柠檬酸循环（柠檬酸循环（citric acid cycle）4 回补反应（回补反应（anaplerotic reaction）：）：酶催化的补充柠檬酸循环中间代谢物的供给的反酶催化的补充柠檬酸循环中间代谢物的供给的反应，例如由丙酮酸羧化生成草酰乙酸的反应。应，例如由丙酮酸羧化生成草酰乙酸的反应。5 乙醛酸循环（乙醛酸循环（glyoxylate cycle）:6 通过将乙酰通过将乙酰CoA加入到只含有酶、辅酶和柠檬酸循加入到只含有酶、辅酶和柠檬酸循环中间产物的无细胞体系中，能否净合成草酰乙酸？环中间产物的无细胞体系中，能否净合成草酰乙酸？7 柠檬酸循环共涉及八种酶使
62、乙酰基氧化，它们是柠檬柠檬酸循环共涉及八种酶使乙酰基氧化，它们是柠檬酸合成酶，顺乌头酸酶，异柠檬酸脱氢酶，酸合成酶，顺乌头酸酶，异柠檬酸脱氢酶，-酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶，琥珀酰辅酶脱氢酶，琥珀酰辅酶A合成酶，琥珀酸脱氢酶，延胡索合成酶，琥珀酸脱氢酶，延胡索酸酶和苹果酸脱氢酶。写出每一种酶所催化的反应平衡酸酶和苹果酸脱氢酶。写出每一种酶所催化的反应平衡方程式以及每一酶促反应需要的辅助因子。方程式以及每一酶促反应需要的辅助因子。8 利用分离出的线粒体可以研究细胞呼吸，可测定各种利用分离出的线粒体可以研究细胞呼吸，可测定各种不同状况下氧的消耗，如果将不同状况下氧的消耗，如果将 0.01M的丙二酸钠添
63、加正的丙二酸钠添加正在进行细胞呼吸的线粒体（以丙酮酸为燃料来源）中，在进行细胞呼吸的线粒体（以丙酮酸为燃料来源）中，呼吸作用很快就会停止，并造成代谢中间产物的堆积。呼吸作用很快就会停止，并造成代谢中间产物的堆积。（a）堆积的中间代谢物是什么？堆积的中间代谢物是什么？（b）解释为什么会堆积？解释为什么会堆积？（c）解释氧消耗为什么会停止？解释氧消耗为什么会停止？（d）除了除去丙二酸解除抑制以外，还有什么方法可除了除去丙二酸解除抑制以外，还有什么方法可以克服丙二酸的抑制？以克服丙二酸的抑制？6 答案：不能。因为该循环存在一物质平衡。两个答案：不能。因为该循环存在一物质平衡。两个C以以乙酰乙酰CoA
64、中乙酰基的形式加入该循环，且这两个中乙酰基的形式加入该循环，且这两个C又以又以两个两个CO2的形式被释放出来。同时，在循环中没有净的形式被释放出来。同时，在循环中没有净C原子的滞留，也就不可能有中间产物的净合成。而乙酰原子的滞留，也就不可能有中间产物的净合成。而乙酰CoA中的中的CoA部分是以部分是以CoA形式释放出来的。形式释放出来的。8 答案：（答案：（a）琥珀酸琥珀酸 （b）丙二酸是琥珀酸脱氢酶的丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。竞争性抑制剂。 （c）阻断柠檬酸循环就阻断了阻断柠檬酸循环就阻断了NADH的合成从而阻断了电子传递和呼吸。（的合成从而阻断了电子传递和呼吸。（d）琥珀酸浓度琥珀酸浓度大大过量。大大过量。
