三羧酸循环讲座课件.ppt

第 三 节三羧酸循环的调控Regulation of Tricarboxylic Acid Cycle 一、丙酮酸脱氢酶复合体 别构调节：AMP变构激活； 化学修饰调节：丙酮酸脱氢酶（E1）磷酸化失活； 二、TCA循环受底物、产物和调节酶活性调节 底物的供应量 催化循环最初几步反应的酶的反馈别构抑制 产物堆积的抑制作用 三羧酸循环讲座 第 一 节 三羧酸循环的发现 Discovery of the Citric Acid Cycle 糖原 三酯酰甘油 蛋白质 葡萄糖 脂酸 + 甘油 氨基酸 乙酰CoA TCA循环 2H 呼吸链 H2O ADP+Pi ATP CO2 * 营养物在生物体内氧化的一般过程 一、三羧酸循环是三类营养物质氧化分解的（共同）第二阶段 在真核生物，TCA循环在线粒体中进行，与呼吸链在功能和结构上相偶联。 三羧酸循环亦称柠檬酸循环（citric acid cycle），这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环。 二、Krebs发现三羧酸循环 1937年，Hans Krebs利用鸽子胸肌（这块肌肉在飞行中有相当高的呼吸频率，因此特别适合于氧化过程的研究）的组织悬液，测定了在不同的有机酸作用下，丙酮酸氧化过程中的耗氧率，首次提出在动物组织中丙酮酸氧化途径的假说。 Albert Szent-Gyorgyi等已经发现动物肌肉组织中某些4碳二羧酸（琥珀酸、延胡索酸、苹果酸和草酰乙酸）能刺激氧的消耗。 Krebs证实了这项发现，并且发现它们也可刺激丙酮酸的氧化过程。而且他还发现肌肉中丙酮酸的氧化还可被6碳三羧酸，如柠檬酸、顺乌头酸和异柠檬酸及5碳的α-酮戊二酸激活。上述有机酸的激活效应是显著的，任何一种这些有机酸的增加，甚至是很少量的增加都能大大激活丙酮酸的氧化过程。 Krebs的第二项重大发现是观察到丙二酸对丙酮酸有氧氧化的抑制作用。 丙二酸是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，在肌肉悬浮液中，无论加入上述哪一种有机酸，只要丙二酸存在，丙酮酸的有氧氧化过程就会被抑制。这表明在涉及丙酮酸氧化的酶促反应中，琥珀酸和琥珀酸脱氢酶必定是很关键的成分。 Krebs进一步发现，当用丙二酸抑制肌肉组织悬液中的丙酮酸的有氧氧化时，在这个悬液介质中就会有柠檬酸、α-酮戊二酸和琥珀酸的积累，这表明柠檬酸和α-酮戊二酸通常为琥珀酸的前体。 Krebs得出一个结论：有机三羧酸和二羧酸可以以一个符合化学逻辑的序列排列。因为用丙酮酸和草酰乙酸与肌组织共同孵育，可导致溶液介质中柠檬酸的堆积，所以Krebs推理这一系列反应是以循环的方式而不是以线性的方式存在，即以首尾相连在一起的。 现在TCA循环已被公认为是营养物分解代谢的必经途径。 第 二 节三羧酸循环的反应过程Reactions of Tricarboxylic Acid Cycle Reactions TCA循环是一个由一系列酶促反应构成的循环反应系统，在该反应过程中，首先由乙酰CoA（主要来自于三大营养物质的分解代谢）与草酰乙酸缩合生成含3个羧基的柠檬酸（citric acid），再经过4次脱氢、2次脱羧，生成4分子还原当量（reducing equivalent）和2分子CO2，重新生成草酰乙酸的这一循环反应过程称为三羧酸循环。 还原当量（reducing equivalent ） 一般是指以氢原子或氢离子形式存在的一个电子或一个电子当量。 一、TCA循环由八步反应组成循环反应途径 （一）乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸 乙酰辅酶A（acetyl CoA）与草酰乙酸（oxaloacetate）缩合成柠檬酸（citrate）； 反应由柠檬酸合酶（citrate synthase）催化。 （二）柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 此反应是由顺乌头酸酶催化的异构化反应。 由两步反应构成，(1) 脱水反应；(2) 水合反应。 （三）异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸 异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脱羧而转变成 ?-酮戊二酸（ ?- Ketoglutarate）。 （四）α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 在?-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下?-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)； 该脱氢酶复合体的组成及催化机制与丙酮酸脱氢酶复合体类似。 （五）琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应 在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯键水解与GDP磷酸化偶联，生成琥珀酸、GTP和辅酶A。 三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的