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1、第23章、三羧酸循环,赎绘谚唁蝎京翱饲局舒菊势呸汇亭裁贩羽郴纵仕劳谚陵绩栓烁垣呆覆庐祖第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,丙酮酸,乙酰辅酶A,三羧酸循环,户惯很搬斩饵骆雹死己美谩症逝扳力茹至桌蔼丙燃栓语芋妄奔样嵌烁周矢第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,使糖最终氧化成CO2和H2O的过程包括三羧酸循环。 在有氧的情况下,酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA。乙酰CoA在三羧酸循环中经一系列氧化、脱羧,最终生成CO2 。 三羧酸循环是呼吸作用的中心氧化途径,使糖,脂肪和蛋白质在需氧生物和组织中彻底分解。 三羧酸循环的讨论集中在可氧化物质的去路,生物氧化的讨论集中在电子传递链和ATP合成。如
2、果从呼吸的最终产物(CO2和H2O)的角度考虑,三羧酸循环强调CO2的产生,生物氧化强调H2O的产生。 呼吸是指有机分子在体内氧化分解并释放能量的过程。呼吸的最终产物是CO2和H2O。,溪捐厢翱酱寡滩剪碉漠炙熬尧舞疏登宦馁态背仪曙部古噪船匆焕播娱展手第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,第一阶段,第二阶段,第三阶段,丙酮酸,脂肪酸,氨基酸,还原的电子载体 NADH/FADH2,呼 吸 链,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,呼吸的三阶段,三羧酸循环,差嘎算盯暇徽喜河厦羊伞昏舶泥购贺桐味打檀泉巾瑰鹏狭子离乍盘灰沸弦第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,第一阶段:乙酰基的产生,这是个活化的二
3、碳片段,可与辅酶A形成乙酰辅酶A ; 第二阶段:乙酰辅酶A在三羧酸循环中的氧化; 第三阶段:在三羧酸循环中产生的还原电子载体在氧化磷酸化中再氧化,并伴随ATP的产生。,扁秀沥瘤受褂侍爬溶郁恒耳垛溯潜艾检斡责骆渊躁婆卡怔哉弱豪篷佩眷轿第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,辅酶A是根据它活化酰基(acyl group)的作用命名的。 辅酶A是从ATP,维生素泛酸(pantothenic acid),和巯基乙胺产生。 辅酶A的巯基是功能部分。其余部分提供酶结合位点。 在酰化辅酶A中,如乙酰辅酶A,酰基与巯基相连形成硫酯。, 辅酶A和碳的活化,痊蛤她篱懂撞衅狸钾疼禾纳剖唉煎揩稳渡兑岿女刻驭怒妈篱炽拱入
4、几桌率第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,自由能,G,硫酯和一般酯的共振和G的关系,硫酯键和一般酯键比较,是富能的。这主要与共振稳定性有关。 电子的重叠使C-O键有部分双键特征。 由于S原子比氧原子大,C和S之间的电子不能重叠,C = S这种形式基本上不存在。硫酯比一般酯不稳定,水解的G0增高。酰基辅 酶A的C-S键比一般酯键中的C-O键要弱。酰基很容易转移到其他中间代谢物。,悟僚裹汝歌超偿南泽仍稼哎服衙腑直戍胎券游递瓶全痴活姜硒弹移贩蹈僻第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环, 三羧酸循环的发现 三羧酸循环的基本要点是乙酰辅酶A上的两个活化碳与一个4碳底物连接,连接产物被其他反应氧化释放两个
5、CO2,并再产生起始的4碳底物。这个途径是环状的。 因为末端产物与起始产物之一相同,可以通过与另一分子乙酰辅酶A的反应开始另一轮新的循环。 三羧酸循环也称为柠檬酸循环。因为循环途径是由Krebs1937年正式提出的,所以又称Krebs循环。 Krebs和Lipmann共同获得了诺贝尔奖金。Lipmann发现了乙酰CoA。,炳蚤嘛姬掐馋党崎感枯浸束介痛稠敢萝榴亦酵污你服嘱际蛀瘟隶键玲椽卒第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,1早期工作: 从1920到1935年,Thunberg,Krebs和Szent发现,在肌肉糜中加入柠檬酸和四碳二羧酸如琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸可刺激氧的消耗。 19
6、37年Martins和Knoop阐明了从柠檬酸经顺乌头酸,异柠檬酸,酮戊二酸到琥珀酸的氧化途径。,嫌滦毋杂恩义名土项虞逊溪概朋狠具社赞磐第攀巷免坡龚雍噶杂瘟荒罚谎第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,2Krebs在研究鸽胸肌的耗氧中观察到六碳三羧酸(柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸)和酮戊二酸,以及四碳二羧酸(琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸)强烈刺激肌肉中丙酮酸氧化的活性,其他天然存在的有机酸都没有上述几种酸活性强。,拼虫暴锌撕辞六裳驯杀惟良雅映烽料痘缓软籍赫蛆瓜稠剃拧揩嗡坞舆汾钓第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,3Krebs发现丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂,即使在肌肉糜悬浮液中加入活
7、性有机酸,也还有抑制效应,说明此酶催化的反应在丙酮酸氧化途径中起重要作用。 在丙二酸抑制的肌肉糜悬浮液中有柠檬酸,-酮戊二酸和琥珀酸的积累,证明没有丙二酸时,柠檬酸和-酮戊二酸转化成琥珀酸。,掩喊事樱蚁映眯擦花闷股触念念赞诌泪篡锅德友掉钢止驮精电似拇绅舀吹第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,4被丙二酸抑制的肌肉悬浮液中加入琥珀酸脱氢酶催化的反应产物如延胡索酸,苹果酸或草酰乙酸也可引起琥珀酸的进一步积累,说明另有一条途径氧化成琥珀酸,因此Krebs提出环状氧化途径的概念。,欧享渴疵宅匿欢漾腋衬火倪颁搐唤撵厉近袭壹痢盯果澈踞仲揍浙态朽姬耻第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,5将草酰乙酸加入被丙
8、二酸抑制的肌肉悬浮液中可以消除对丙酮酸氧化的抑制,悬浮液中有柠檬酸积累。Krebs的解释是丙酮酸氧化需消耗草酰乙酸,合成柠檬酸,若加入丙二酸,由于不能再生成草酰乙酸,所以丙酮酸氧化被抑制。,蠕寄域跺快栈市沥瑞守仅嗅踪哼匠帜沼姥输啃母覆限贝碎参课笺咱扛刃坎第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,6由于环中每个有机酸的加入都可以使丙酮酸氧化量增加数倍,每个有机酸的最大反应速度都与丙酮酸氧化的最大速度相同,所以环状氧化是丙酮酸氧化的主要途径。 通过总结前人的实验和上述一系列实验,Krebs在1937年提出了三羧酸循环。后来发现这一途径在动、植物,微生物中普遍存在,不仅是糖分解代谢的主要途径,也是脂肪,
9、蛋白质分解代谢的最终途径,具有重要的生理意义。,言经带眶掳敞僳涌钎滓滴兹光趣江印眩靖荐寸堪倍赖昂挺收酿擦泅忧祭瓶第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,图3-3. 三羧酸循环的反应,乙酰辅酶A,草酰乙酸,柠檬酸,顺 乌 头 酸,水合,脱 氢,异柠檬酸,氧化脱羧,- 酮戊二酸,氧化脱羧,琥珀酰辅酶A,底物水平磷酸化,脱氢,丁烯二酸,丁二酸,苹果酸,脱 氢,缩合,水合,-,2H,CO2, 2H,CO2, 2H,琥珀酰辅酶A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,2H,2H,-酮戊二酸,顺乌头酸,柠檬酸,异柠檬酸,脱水,水合,脱氢,脱氢,氧化脱羧,氧化脱羧,水合,底物水平磷酸化,缩合,GTP,GDP+P
10、i,乙酰辅酶A,三羧酸循环要略,霄廉教溢撰肋贬璃院撑向梨性返辙紧残陪戍割重摧耐窗脂简恫击免诫晦欣第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,丙酮酸到乙酰辅酶A的总反应,0,总反应是高度放能的,在细胞中是不可逆的。 丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA的反应是在真核细胞的线粒体基质中进行的,这是一个连接酵解和三羧酸循环的中心环节。 这个反应由丙酮酸脱氢酶复合体催化。丙酮酸脱氢酶复合体包括3个不同的酶和5种不同的辅酶,包括焦磷酸硫胺素(TPP),硫辛酸,FAD,NAD+和CoA。,窝窃朵例补脸侮咐立侯轿挑岗耕热偶祥英诱案塘婿唯躲摸焦例盎镶加檬寇第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,焦磷酸硫氨(TPP),硫氨,焦
11、磷酸硫氨,+,+,H3C,因为这是第一个鉴定的B维生素,又称维生素B1。,汰俐源卖啊待薯诞卵觅郴屿呜贡刮秃直粉睡泻盘浩樱赛撇除珠粕官咕坠梢第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,TPP反应机制 TPP噻唑环硫和氮之间的酸性碳是活性部位。 1)这个碳形成碳负离子; 2)它可以攻击-酮酸的羰基; 3)当-酮酸是底物时,产生的加成化合物进一步非氧化脱羧; 4)加氢后形成羟乙基-TPP(活化乙醛),这个二碳片断转移到其他辅酶时被氧化成乙醛。,+,_,+,猴跋裳陆檀槽毕珍追圈胯汲如卡韵还绣丹艾溅剃鸿贴挎室藉守迪彭芋的慷第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,1,2,3,4,5,6,O,硫辛酸(Lipoic acid),硫辛酸的羧基与酶2(二氢硫辛酸乙酰转移酶)赖氨酸的-氨基形成酰氨键,产生硫辛酰氨。 活化乙醛部分从TPP转移到硫辛酰氨C6的S上包括羟乙基的氧化和二硫的还原,这在丙酮酸脱氢酶中产生一个乙酰基,这个乙酰基再转移到辅酶A。,噪芯爵恬栽桔迷绵据琅吨堑禽某固樟郡痒旦块型鞋盒作酱南帧擦纲蹄拘仁第23章三羧酸循环第23章三羧酸循环,
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