生物化学--柠檬酸循环

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1、第4章柠檬酸循环柠檬酸循环的别称柠檬酸循环三羧酸循环TCA循环（tricarboxylicacidcycle）Krebs循环汉斯·阿道夫·克雷伯HansAdolfKrebs本章主要内容第4章柠檬酸循一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段——乙酰CoA的形成■二、柠檬酸循环的概貌■三、柠檬酸循环的反应机制■四、柠檬酸循环的调控■五、柠檬酸循环的双重作用■Maincontents一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段——乙酰CoA的形成总反应式丙酮酸脱氢酶E1二氢硫辛酸转乙酰基酶E2二氢硫辛酸脱氢酶E3辅酶ANAD+硫胺素焦磷

2、酸，TPP硫辛酰胺黄素腺嘌呤二核苷酸，FAD1.多酶复合体丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰转乙酰基酶和二氢硫辛酸脱氢酶，相互结合，形成一个有秩序的整体，使反应能有序进行，避免产生不必要的副反应。2.丙酮酸脱氢酶复合体催化反应E2E1E3E2（24条多肽链）是核心，E1（24）和E3（12）结合在E2上面。丙酮酸硫胺素焦磷酸羟乙基硫胺素焦磷酸乙酰二氢硫辛酰胺乙酰辅酶A二氢硫辛酰胺硫辛酰胺黄素腺嘌呤二核苷酸辅酶ⅠNADH3.丙酮酸脱氢酶复合体结构LesterReed详细研究了大肠杆菌的丙酮酸脱氢酶复合体，证明其分子量是50，0

3、00，000由60条球形多肽组成。其中E1有24条，E2有24条，E3有12条。E1和E3构成整个复合体的外面。4.丙酮酸脱氢酶复合体的调控1.产物控制。NADH和乙酰-CoA和底物NAD+和CoA竞争酶的活性部位，前者抑制E3，后者抑制E2。2.磷酸化和去磷酸化调控。E2上结合一种激酶和一种磷酸酶，激酶使E1磷酸化失活，磷酸酶则使E1去磷酸化而激活。3.Ca2+。Ca2+通过激活磷酸酶也使E1活化。4.其他因素。如细胞能荷、生物合成对相应中间物的需要都可以灵活地对该复合体进行调控。5.砷化物对硫辛酰胺的毒害作用亚

4、砷酸盐和有机砷化物可以和E2的辅基硫辛酰胺的巯基发生共价结合，从而失去催化能力。同样的情形也发生在α-酮戊二酸脱氢酶复合体上，因为它上面也有二氢硫辛酰胺辅基。砷化物是人类很早就认识到的一种剧毒物质。比如（砒霜）。但是微生物中的许多酶对有机砷化物的毒害比人更敏感。砷化物因此20实际初期砷化物被用作抗生药物治疗锥虫病，一种原生动物寄生于人体的疾病，临床症状是贫血、发烧并出现红斑。砷化物也可用来治疗梅毒等症。副作用有湿疹、头晕、头痛、关节炎、痛风、心悸和恶心等。柠檬酸顺乌头酸草酰乙酸苹果酸延胡索酸琥珀酸琥珀酰-CoAα-

5、酮戊二酸异柠檬酸NADHGTPFADH2乙酰-CoANADHNADH一次循环形成一个高能磷酸键（GTP），使NAD+和FAD+还原成NADH和FADH2（一）草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸草酰乙酸乙酰-CoA柠檬酸辅酶A（二）柠檬酸异构化形成异柠檬酸（三）异柠檬酸氧化形成α-酮戊二酸异柠檬酸的另外一种转变在许多植物和有些细菌体内，能量充裕时柠檬酸顺乌头酸草酰乙酸苹果酸延胡索酸琥珀酸琥珀酰-CoAα-酮戊二酸异柠檬酸NADHGTPFADH2乙酰-CoANADHNADH乙醛酸苹果酸合酶乙醛酸循环详见第六课（四）α

6、-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoAα-酮戊二酸脱氢酶E1二氢硫辛酰转琥珀酰酶E2二氢硫辛酰脱氢酶E3硫胺素焦磷酸，TPP硫辛酸CoAFADNAD+Mg2+α-酮戊二酸脱氢酶系（五）琥珀酰-CoA转化成琥珀酸（六）琥珀酸脱氢形成延胡索酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶是柠檬酸循环中唯一嵌入到线粒体内膜的酶，其他的酶大多存在于线粒体基质。后面还会提到（七）延胡索酸水合形成L-苹果酸（八）L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸四、柠檬酸循环的调控柠檬酸循环本身所具有的内部调节ADP、ATP和Ca2+对柠檬酸循环的调节柠檬酸循环本身的调节

7、机制1.柠檬酸合酶。其活性受到ATP、NADH、琥珀酰-CoA、酯酰-CoA、氟乙酰-CoA、丙酮酰-CoA等的抑制2.异柠檬酸脱氢酶。其活性受到ADP、NAD+和Mg2+的激活，在细菌中受到磷酸化的抑制。3.α-酮戊二酸脱氢酶。受到产物琥珀酰-CoA、NADH和ATP的抑制。ADP、ATP和Ca2+对柠檬酸循环的调节柠檬酸为食用酸类，可增强体内正常代谢，适当的剂量对人体无害。在某些食品中加入柠檬酸后口感好，并可促进食欲，在我国允许果酱、饮料、罐头和糖果中使用柠檬酸。虽然柠檬酸对人体无直接危害，但它可以促进体内钙的

8、排泄和沉积，如长期食用含柠檬酸的食品，有可能导致低钙血症。儿童表现有神经系统不稳定、易兴奋、植物神经紊乱；大人则为手足抽搐、肌肉痉挛，感觉异常，瘙痒及消化道症状等。柠檬酸对身体的作用五、柠檬酸循环的双重作用1.柠檬酸循环确确实实是新陈代谢的中心环节。许多合成代谢都利用柠檬酸循环的中间产物作为生物合成的前体。从这一角度讲，柠檬酸循环具有分解代谢和合成代谢双重性