[工学]TCA循环.ppt

第23章 柠檬酸循环 主要内容 葡萄糖的主要分解代谢途径 丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解 TCA背景知识 为什么称为柠檬酸循环、三羧酸循环（Tricarboxylic acid cycle, TCA） 、Krebs循环？ 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CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成C2O和H2O并产生能量的过程，称为柠檬酸循环，亦称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle), 简称TCA循环。由于它是由H.A.Krebs（德国）正式提出的，所以又称Krebs循环。 “It is convenient to use a brief term for the kind of scheme. Its essential feature is the periodic formation of a number of di- and tricarboxylic acids. As there is no term which would serve as a common denominator for all the various acids, it seemed reasonable to name the cycle 柠檬酸循环是糖、脂肪、蛋白质和氨基酸等氧化所共同经历的途径。此外，柠檬酸循环生成的中间物质也是许多生物合成的前体。因次柠檬酸循环是两用代谢途径。 糖的有氧氧化：葡萄糖或糖原在有氧的条件下，彻底氧化成CO2和水的过程。 有氧氧化的反应过程 第一阶段：葡萄糖→→→丙酮酸 （细胞液） 第二阶段：丙酮酸→乙酰CoA （线粒体） 第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化 （线粒体） 三羧酸循环 （TCA） TCA准备阶段 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。 TCA准备阶段 丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下氧化脱羧形成乙酰辅酶A。 TCA准备阶段 TCA准备阶段 TCA准备阶段 TCA准备阶段 砷化物对硫辛酰胺的毒害作用 有机砷化物和亚砷酸能与丙酮酸脱氢酶系中的E2辅基硫辛酰胺共价结合，使还原型的硫辛酰胺形成失去催化能力的砷化物。这类砷化物同样表现在对酮戌二酸脱氢酶系的抑制上。 TCA概貌 TCA第一阶段：柠檬酸生成 TCA循环阶段 1、草酰乙酸与乙酰辅酶A形成柠檬酸 —催化此反应的酶为柠檬酸合酶； —反应的中间产物为柠檬酰辅酶A； —柠檬酸合酶属于调控酶，其活性受ATP、NADH、琥珀酰CoA、酯酰CoA等的抑制；另一种抑制剂是丙酮酰CoA。 —它是TCA循环的限速酶，由氟乙酸形成的氟乙酰CoA可被该酶催化形成氟柠檬酸，从而抑制下一步的顺乌头酸酶催化的反应。此称为致死性合成反应。 TCA循环阶段 哺乳动物体内柠檬酸合成酶以二聚体形式存在。 与草酰乙酸的结合使酶发生有利于和乙酰CoA结合的形变。 柠檬酸形成机制 柠檬酸合酶与乙酰辅酶A的甲基作用，形成负碳离子。 负碳离子攻击草酰乙酸的羰基碳，形成柠檬酰辅酶A。 柠檬酰辅酶A水解为辅酶A和柠檬酸。 进入柠檬酸循环中的2个碳原子的去向 TCA循环阶段 ２、柠檬酸异构形成异柠檬酸 —催化此反应的酶为乌头酸酶； —反应的中间产物为顺乌头酸； —反应为先脱水后水化； —由于反应生成的异柠檬酸在下一步反应中迅速被氧化而使反应向生成异柠檬酸的方向进行。 顺乌头酸酶催化柠檬酸异构化为柠檬酸，反应分两步进行，经历一个顺乌头酸中间体。 反应具有严格的空间特异性。 顺乌头酸酶活性位点的铁硫聚簇。 氟乙酸到氟柠檬酸的转化 TCA第二阶段：氧化脱羧 TCA循环阶段 ３、异柠檬酸氧化生成?－酮戌二酸 —催化此反应的酶为异柠檬酸脱氢酶； —反应为TCA二次氧化脱羧中的第一个反应； —反应中间产物为不稳定的草酰琥珀酸； —既有以NAD+为辅酶的异柠檬酸脱氢酶，也有以NADP+为辅酶的异柠檬酸脱氢酶。 —异柠檬酸脱氢酶是变构调节酶，其活性受ADP和NAD+的变构激活，受ATP和NADH的变构抑制。 异柠檬酸的转变有两条途径：一是当需要能量时，进行氧化脱羧形成?-酮戊二酸，二是在能量充足时，经异柠檬酸裂解酶作用，生成琥珀酸和乙醛酸 TCA循环阶段 4、?－酮戌二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA —催化此反应的酶为?－酮戌二酸脱氢酶复合体，该酶由?－酮戌二酸脱氢酶E1、二氢硫辛酰转琥珀酰酶E2