生物化学课件ppt（生物工程类）之第十章柠檬酸循环（citric acid cycle）

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1、10柠檬酸循环(CitricacidCycle)10.1丙酮酸脱氢酶复合物催化丙酮酸脱羧形成乙酰CoA10.2柠檬酸循环包括八步酶促反应10.3柠檬酸循环产生的还原型辅酶通过氧化磷酸化可以生成ATP10.4柠檬酸循环受到严密的调控10.5柠檬酸循环中存在着几处代谢物进出口10.6植物中乙醛酸循环是柠檬酸循环的支路柠檬酸循环又称为三羧酸循环（TCA循环），因为循环中存在三羧酸中间产物。该循环是由H.A.Krebs提出的，又叫做Krebs循环。柠檬酸循环既是分解代谢途径，又是合成代谢途径，可以说是分解、合成两用途径。柠檬酸循环中的酶分布在线粒体中。在真核生物中，丙酮酸首先

2、要转运到线粒体内，然后才能进行转换成乙酰CoA的反应。嵌在内膜中的丙酮酸转运酶可以特异地将丙酮酸从膜间质转运到线粒体的基质中，进入基质的丙酮酸脱羧生成乙酰CoA，经柠檬酸循环进一步被氧化。10.1丙酮酸脱氢酶复合物将丙酮酸转化为乙酰CoA丙酮酸脱氢酶复合物是个多酶集合体，复合物中的酶分子通过非共价键联系在一起，催化一个连续反应，即酶复合物中一个酶反应中形成的产物立刻被复合物中下一个酶作用。丙酮酸脱氢酶复合物位于线粒体膜上，是由丙酮酸脱氢酶（E1）、二氢硫辛酰胺乙酰转移酶和二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）三种酶，以及TPP（焦磷酸硫胺素）、CoASH、硫辛酸、FAD、NAD＋

3、和Mg2+6种辅助因子组成的。羟乙基硫胺素焦磷酸（见P82和94）（1）E1催化丙酮酸脱羧，并将剩下的二碳片段转移到E2的组成成分硫辛酰胺上。（2）辅酶A与乙酰-二氢硫辛酰胺中的乙酰基反应生成乙酰CoA，并释放出二氢硫辛酰胺。至此丙酮酸转换为乙酰CoA的反应已经完成，为了能够进行下一轮的丙酮酸转换为乙酰CoA的反应，必须要将二氢硫辛酰胺转换为硫辛酰胺。（3）E3催化E2的二氢硫辛酰胺氧化重新形成硫辛酰胺，带有硫辛酰胺的E2再参与下一轮反应。E3的辅基黄素腺苷二核苷酸（E3-FAD）使二氢硫辛酰胺氧化，同时辅基本身被还原生成E3-FADH2，然后E3-FADH2再使NA

4、D＋还原，生成NADH和起始的全酶E3-FAD。丙酮酸转化为乙酰CoA的反应实际上不是柠檬酸循环中的反应，而是酵解和柠檬酸循环之间的桥梁，真正进入柠檬酸循环的是丙酮酸脱羧生成的乙酰CoA。丙酮酸脱氢酶复合体的电镜照片该酶：质量为4.6×106，由60条肽链组成的多面体，直径约30nm。复合体的组成和结构为：硫辛酸乙酰转移酶（E2）位于核心有24条肽链；丙酮酸脱羧酶（E1）有24条肽链，二氢硫辛酰脱氢酶（E3）有12条肽链。结构如下图所示：24－E2(二氢硫辛酸乙酰转移酶)复合体此酶位于三个酶的核心，由24条多肽链组成。由丙酮酸形成的乙酰CoA或者是其它代谢途径（如脂肪

5、酸或氨基酸的分解代谢途径）产生的乙酰CoA可以通过柠檬酸循环氧化，柠檬酸循环涉及八步酶促反应。10.2柠檬酸循环包括八步酶促反应1缩合2a脱水2b水化3氧化脱羧4氧化脱羧5底物水平磷酸化脱氢7水化8脱氢乙酰CoA中乙酰基与草酰乙酸缩合形成6碳的柠檬酸，经过2次氧化脱羧释放出两分子CO2后，形成4碳酸－琥珀酸，琥珀酸经过几步反应后又重新转换为草酰乙酸。由于草酰乙酸可以再生，所以柠檬酸循环可以看作是一个催化多步反应的催化剂，使得乙酰CoA中的二碳单位乙酰基氧化成2分子CO2。进入柠檬酸循环中的2个碳原子的去向这是柠檬酸循环的第一个反应，乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸和

6、CoASH，反应是由柠檬酸合成酶（也称为柠檬酸缩合酶）催化的。1、柠檬酸合酶催化乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸****##⑴乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸TCA循环柠檬酸合酶草酰乙酸CH3CO～SCoA乙酰辅酶A(acetylCoA)柠檬酸(citrate)HSCoA乙酰CoA+草酰乙酸柠檬酸+CoA-SH关键酶组HOCH3COOH组HOOCCH3OHL（-）乳酸D（+）乳酸（与LDH契合）（不能在LDH中的三点结合）精精“三点附着理论”解释:L-乳酸脱氢酶的催化作用特异性例L-glu脱氨酶识别L-glu不识别D-glu2)顺反专一性(几何）能识别顺反异物体多

7、数脱H酶对NAD+，NAD(P)+上的尼克酰胺环C上二个H加以识别，作用于a(左边)脱氢或加氢A型专一性(A)HH(b)B型专一性CONH2N2、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柠檬酸是个三级醇，不能被氧化为酮酸，顺乌头酸酶把柠檬酸转化为可氧化的二级醇异柠檬酸，酶的名称来自与酶结合的反应中间产物顺乌头酸。柠檬酸由顺乌头酸酶催化脱水，形成C＝C双键，然后还是在顺乌头酸酶催化下，通过水的立体特异性添加，生成异柠檬酸。****异柠檬酸(isocitrate)H2O⑵柠檬酸异构化生成异柠檬酸TCA循环柠檬酸(citrate)顺乌头酸乌头酸