糖类代谢三柠檬酸循环课件.ppt

关于糖类代谢三柠檬酸循环现在学习的是第1页，共68页胞液胞液线粒体线粒体GG-6-PPAPA乙酰乙酰CoAO2O2O2H+eO2H2OCO2糖的有氧氧化（aerobic oxidation）反应过程反应过程：现在学习的是第2页，共68页糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA TCA循环循环 2H 2H 呼呼吸吸链链 H H2 2O O ADP+Pi ATP COCO2 2 *营养物在生物体内氧化的一般过程现在学习的是第3页，共68页糖有氧氧化概况糖有氧氧化概况葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoACO2+H2O+ATP三羧酸循环三羧酸循环糖的有氧氧化糖的有氧氧化乳酸乳酸糖酵解糖酵解线粒体内线粒体内胞浆胞浆现在学习的是第4页，共68页糖的有氧氧化糖的有氧氧化与与糖酵解糖酵解细胞细胞胞浆胞浆线粒体线粒体葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸(糖酵解糖酵解)葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）糖的有氧氧化）丙酮酸丙酮酸现在学习的是第5页，共68页柠檬酸循环柠檬酸循环（Citric Acid Cycle)在好氧真核生物在好氧真核生物线粒体基质线粒体基质或好氧原核生或好氧原核生物物细胞质细胞质中，酵解产物中，酵解产物丙酮酸丙酮酸脱羧、脱氢，脱羧、脱氢，彻底氧化为彻底氧化为CO2、H2O并产生并产生ATP的过程。的过程。现在学习的是第6页，共68页一一一一 丙酮酸的生成（胞浆）丙酮酸的生成（胞浆）丙酮酸的生成（胞浆）丙酮酸的生成（胞浆）葡萄糖葡萄糖 +NAD+NAD+2ADP+2Pi+2ADP+2Pi 2 2（丙酮酸丙酮酸+ATP+ATP +NADH+HNADH+H+）2 2丙酮酸丙酮酸进入线粒体进一步氧化进入线粒体进一步氧化2(NADH+H2(NADH+H+)2H2O+3/5 ATP线粒体内膜上特异载体线粒体内膜上特异载体穿梭系统穿梭系统氧化呼吸链氧化呼吸链现在学习的是第7页，共68页丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶ANAD+NADH+H+丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA+CoA-SH辅酶辅酶A+C O2丙酮酸丙酮酸脱氢酶系脱氢酶系丙酮酸丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰乙酰CoA+C O2 +NADH+H+现在学习的是第8页，共68页丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系3 3 种种 酶酶：E1:丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)E2:二氢硫辛酸乙酰基转移酶二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶硫辛酸、辅酶A)E3:二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)6 6种辅助因子种辅助因子：TPP、Mg2+、硫辛酸硫辛酸、辅酶辅酶A、FAD、NAD+（含（含B1、泛酸、泛酸、B2、PP四种维生素）四种维生素）现在学习的是第9页，共68页FADFADH2丙酮酸氧化脱羧反应丙酮酸氧化脱羧反应TPPTPPCO2HSCoACH3COSCoANAD+NADH+H+丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶Mg2+硫辛酸乙酰硫辛酸乙酰转移酶转移酶二氢硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶脱氢酶丙酮酸丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰乙酰CoA+C O2+NADH+H+现在学习的是第10页，共68页丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系催化的反应催化的反应FADFADH2NAD+NADH+H+HSCoACH3COSCoATPPCO2丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶Mg2+二氢硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶脱氢酶硫辛酸乙酰硫辛酸乙酰转移酶转移酶现在学习的是第11页，共68页三三羧羧酸酸循循环环也也称称为为柠柠檬檬酸酸循循环环，这这是是因因为为循循环环反反应应中中的的第第一一个个中中间间产产物物是是一一个个含含三三个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸。由由于于KrebsKrebs正正式式提提出出了了三三羧羧酸酸循循环环的的学学说说，故故此此循循环环又称为又称为KrebsKrebs循环。循环。二、二、Hans Krebs创立了创立了“TCA循环循环”学说学说现在学习的是第12页，共68页现在学习的是第13页，共68页二、柠檬酸循环概貌二、柠檬酸循环概貌 Citric Acid Cycle现在学习的是第14页，共68页草酰乙酸草酰乙酸PCH2COSoA(乙乙酰辅酶酰辅酶A)苹果酸苹果酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸延胡索酸三羧酸循环总图2H2H现在学习的是第15页，共68页三、柠檬酸循环历程三、柠檬酸循环历程 Reactions of the Citric Acid Cycle1、草酰乙酸与乙酰、草酰乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸缩合成柠檬酸 现在学习的是第16页，共68页乙酰乙酰CoACoA与草酰乙酸与草酰乙酸 缩合形成柠檬酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合酶柠檬酸合酶草酰乙酸草酰乙酸CH3COSCoA乙酰辅酶乙酰辅酶A(acetyl CoA)柠檬酸柠檬酸(citrate)HSCoA乙酰乙酰CoA+CoA+草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸+CoA-+CoA-SHSH关键酶关键酶现在学习的是第17页，共68页柠檬酸合酶是变构酶柠檬酸合酶是变构酶变构抑制剂：变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰琥珀酰CoA、酯酰、酯酰CoA AMP可解除抑制可解除抑制FH2C氟乙酰辅酶氟乙酰辅酶A：底物，形成：底物，形成氟柠檬酸，不能往下反应，氟柠檬酸，不能往下反应，称致死性合成称致死性合成现在学习的是第18页，共68页2、经顺乌头酸生成异柠檬酸、经顺乌头酸生成异柠檬酸 Formation o f Isocitrate via cis-Aconitate 乌头酸酶乌头酸酶现在学习的是第19页，共68页异柠檬酸异柠檬酸(isocitrate)H2O柠檬酸柠檬酸异构化生成异构化生成异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸(citrate)顺乌头酸顺乌头酸乌头酸酶乌头酸酶柠檬酸柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸现在学习的是第20页，共68页乌头酸酶中的（Fe-S）蛋白现在学习的是第21页，共68页3、异柠檬酸氧化形成异柠檬酸氧化形成酮戊二酸酮戊二酸Oxidation of Isocitrate to-Ketoglutarate and CO2 氧化脱羧氧化脱羧G0=-20.9 kJ/mol异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶NADNAD为辅酶，需为辅酶，需MgMg2+2+（线粒体）（线粒体）NADPNADP为辅酶（胞质也有）为辅酶（胞质也有）现在学习的是第22页，共68页CO2NAD+异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸氧化脱羧氧化脱羧 生成生成-酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸酮戊二酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸异柠檬酸+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸+CO2+NADH+H+关键酶关键酶现在学习的是第23页，共68页4 4、酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA-CoA Oxidation of-Ketoglutarate to Succinyl-CoA酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体G0=-33.5 kJ/mol高能硫酯化物高能硫酯化物现在学习的是第24页，共68页C O2-酮戊二酸酮戊二酸氧化脱羧氧化脱羧 生成生成琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰琥珀酰CoA(succinyl CoA)-酮戊二酸酮戊二酸(-ketoglutarate)-酮戊二酸酮戊二酸+CoA-SH+NAD+琥珀酰琥珀酰CoA+C O2+NADH+H+关键酶关键酶现在学习的是第25页，共68页5、琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA转化为琥珀酸转化为琥珀酸 Conversion of Succinyl-CoA to Succinate 琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA合成酶合成酶（琥珀酰硫激酶）（琥珀酰硫激酶）哺乳动物哺乳动物GTPGTP/ATP/ATP植物、微生物植物、微生物ATPATP（唯一）直接产生高能磷酸键（唯一）直接产生高能磷酸键底物磷酸化底物磷酸化现在学习的是第26页，共68页琥珀酰琥珀酰CoA转变为琥珀酸转变为琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酰琥珀酰CoA(succinyl CoA)GDP+PiGTPATPADP琥珀酸琥珀酸(succinate)HSCoA琥珀酰琥珀酰CoA+GDP +Pi 琥珀酸琥珀酸+GTP+CoA-SH现在学习的是第27页，共68页6 6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸、琥珀酸脱氢形成延胡索酸 Oxidation of Succinate to Fumarate FADFAD与酶共价连接与酶共价连接丙二酸丙二酸为竞争性抑制剂为竞争性抑制剂抑制细胞呼吸抑制细胞呼吸 （KrebsKrebs）现在学习的是第28页，共68页FAD琥珀酸琥珀酸氧化脱氢生成氧化脱氢生成延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸(succinate)琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸延胡索酸(fumarate)FADH2琥珀酸琥珀酸+FAD 延胡索酸延胡索酸+FADH2现在学习的是第29页，共68页琥珀酸脱氢酶位于琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜线粒体内膜具有立体专一性具有立体专一性现在学习的是第30页，共68页7、延胡索酸水合生成、延胡索酸水合生成 L-苹果酸苹果酸 Hydration of Fumarate to Produce Malate 现在学习的是第31页，共68页延胡索延胡索酸酸水化水化生成生成苹果苹果酸酸延胡索酸延胡索酸(fumarate)延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸(malate)H2O延胡索酸延胡索酸+H2O 苹果酸苹果酸现在学习的是第32页，共68页8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸苹果酸脱氢形成草酰乙酸 Oxidation of Malate to Oxaloacetate 被草酰乙酸与乙酰被草酰乙酸与乙酰CoACoA缩合（高度放能）反应所推动缩合（高度放能）反应所推动现在学习的是第33页，共68页苹果酸苹果酸脱氢生成脱氢生成草酰乙草酰乙酸酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 草酰乙酸草酰乙酸(oxaloacetate)苹果酸苹果酸(malate)NAD+NADH+H+苹果酸苹果酸 +NAD NAD+草酰乙酸草酰乙酸+NADH+H+NADH+H+现在学习的是第34页，共68页柠檬柠檬 酸酸草酰乙酸草酰乙酸 乙酰CoACoAH2O顺乌头酸顺乌头酸 琥珀酰琥珀酰CoA 异柠檬酸异柠檬酸 H2OH2ONAD+NADH+H+CO2延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸 FADFADH2H2O草酰琥珀酸草酰琥珀酸 CO2NAD+NADH+H+三羧酸循环三羧酸循环琥珀酸琥珀酸 GDPGTPATPNADH+H+NAD+-酮戊二酮戊二 酸酸CO2CO2H HH HH2H HNAD+NAD+NAD+FADATP现在学习的是第35页，共68页-酮戊二酸酮戊二酸氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系草酰乙酸草酰乙酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoACoA柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甘油三酯甘油三酯葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原磷酸丙糖磷酸丙糖乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸酮体酮体磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoAGlu Leu、Met、Ser、Thr、ValArgGlnHisPro Leu、Lys、Phe、Tyr、TrpIleLeuTrpAsp、AsnPhe、TyrAla、CysGly、SerThr、Trp蛋白质蛋白质现在学习的是第36页，共68页三大物质代谢之间的关系三大物质代谢之间的关系草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA-酮戊酮戊 二二 酸酸柠檬柠檬 酸酸葡萄糖葡萄糖草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA天冬氨酸天冬氨酸血红素血红素谷氨酸谷氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸乙酰乙酰CoA天天冬冬氨氨酸酸苯苯丙丙氨氨酸酸酪酪氨氨酸酸奇数脂肪酸奇数脂肪酸TCA循环循环现在学习的是第37页，共68页葡萄糖彻底氧化能量变化 经氧化磷酸化过程后葡萄糖完全氧化经氧化磷酸化过程后葡萄糖完全氧化的能量变化，的能量变化，目前有不少错误。目前有不少错误。三羧酸循环是葡萄糖完全三羧酸循环是葡萄糖完全 氧化的前奏氧化的前奏现在学习的是第38页，共68页能量变化(1)葡萄糖葡萄糖2 2丙酮酸丙酮酸C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2CH3COCOOH+2H2O+2NADH2NADH+2H+2ATP糖酵解途径（胞浆）糖酵解途径（胞浆）现在学习的是第39页，共68页能量变化(2)2 2丙酮酸丙酮酸2 2乙酰乙酰CoACoA（线粒体基质）（线粒体基质）2CH3COCOOH+2CoA-SH+2NAD+2CH3COSCoA+2CO2+2NADH+2H+现在学习的是第40页，共68页能量变化(3)三羧酸循环：三羧酸循环：2 2乙酰乙酰CoA4COCoA4CO2 2 2 2（线粒体基质）（线粒体基质）（线粒体基质）（线粒体基质）2CH3COSCoA+4H2O+6NAD+2FAD+2GDP+2Pi4CO2+2CoA-SH6NADH+6H6NADH+6H+2FADH2 2+2GTP 有氧氧化能量变化有氧氧化能量变化2 2分子分子分子分子ATPATP和和2 2分子分子分子分子GTPGTPGTPGTP(底物水平磷酸化反应形成底物水平磷酸化反应形成)胞浆中胞浆中2 2 2 2（NADH+HNADH+H+）线粒体中线粒体中8 8 8 8（NADH+HNADH+H+）和和2 FADH2 FADH2 FADH2 FADH2 2 2 2中中还原型辅酶或辅基必须通过电子传递系统和氧化磷酸化还原型辅酶或辅基必须通过电子传递系统和氧化磷酸化系统被分子氧氧化成水系统被分子氧氧化成水 现在学习的是第41页，共68页能量变化(4)NADH+H+2.5个个ATP(氧化氧化)P/O比值指每消耗一原子O，掺入有机物的无机P的摩尔数，常作为氧化磷酸化的指标。当电子进入呼吸链的复合物I，1/2O2还原为H2O时，ATP合成的比率（P/O）为2.5，所以：现在学习的是第42页，共68页能量变化(5)FADH21.5个个ATP(氧化氧化氧化氧化)当电子进入呼吸链的CoQ，1/2O2还原为H2O时，ATP合成的比率（P/O）为1.5，所以：现在学习的是第43页，共68页能量变化(6)其反应方程式为：其反应方程式为：其反应方程式为：其反应方程式为：GTP+GTP+ADPADPGDP+ATPGDP+ATPGTPATP现在学习的是第44页，共68页 每分子葡萄糖氧化成CO2+H2O时合成的ATP底物水平磷酸化：底物水平磷酸化：4ATP8NADH+10H+氧化：氧化：20ATP2FADH2氧化：氧化：3ATP+=30或或32ATP+胞浆胞浆2NADH+2H+氧化：氧化：3或或5ATP现在学习的是第45页，共68页为什么数目不定为什么数目不定胞浆胞浆2NADH 2NADH 氧化产能氧化产能3/5?3/5?现在学习的是第46页，共68页NADH被氧化的位置被氧化的位置现在学习的是第47页，共68页胞浆胞浆2NADH2NADH如何进入线粒体？如何进入线粒体？现在学习的是第48页，共68页磷酸甘油穿梭系统磷酸甘油穿梭系统 主要存在于肌肉和神经组织主要存在于肌肉和神经组织主要存在于肌肉和神经组织主要存在于肌肉和神经组织 现在学习的是第49页，共68页苹果酸穿梭系统苹果酸穿梭系统 现在学习的是第50页，共68页 每分子葡萄糖氧化成CO2+H2O时合成的ATP现在学习的是第51页，共68页总反应式现在学习的是第52页，共68页CO2来自草酰乙酸而不是乙酰来自草酰乙酸而不是乙酰CoA但净结果是氧化了但净结果是氧化了1分子乙酰分子乙酰CoA现在学习的是第53页，共68页五、柠檬酸循环的调控五、柠檬酸循环的调控速率受细胞能量状态、生物合成需求调节速率受细胞能量状态、生物合成需求调节现在学习的是第54页，共68页限速酶：限速酶：1.柠檬酸合酶柠檬酸合酶 变构抑制剂：变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰、琥珀酰CoA AMP可解除抑制可解除抑制2.异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 变构抑制剂：变构抑制剂：ATP、NADH 变构激活剂变构激活剂：ADP3.酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 抑制剂：抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰、琥珀酰CoA 激活剂：激活剂：AMP、ADP、Ca2+现在学习的是第55页，共68页乙酰CoA的主要来源和去路糖原糖原G三脂酰甘油三脂酰甘油FA、甘油蛋白质蛋白质氨基酸三羧酸循环三羧酸循环胆固醇、胆固醇、FA酮体酮体乙酰乙酰CoA现在学习的是第56页，共68页六、柠檬酸循环的生物意义六、柠檬酸循环的生物意义（1）是是好氧生物体好氧生物体内最主要的内最主要的产能途径产能途径！（2）是是脂类、蛋白质脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！彻底分解的共同途径！（3）提供合成其他化合物的碳骨架提供合成其他化合物的碳骨架如：如：草酰乙酸草酰乙酸 Asp、Asn -酮戊二酸酮戊二酸 Glu 其他氨基酸其他氨基酸 琥珀酰琥珀酰CoA 血红素血红素两用性两用性现在学习的是第57页，共68页柠檬酸循环柠檬酸循环焚烧炉焚烧炉现在学习的是第58页，共68页巴斯德效应（Pasteur)概念概念：指有氧氧化抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象。或生物细胞和组织中的糖发酵为氧所抑制生物细胞和组织中的糖发酵为氧所抑制生物细胞和组织中的糖发酵为氧所抑制生物细胞和组织中的糖发酵为氧所抑制,这种现象巴斯德(L.Pasteur)在研究酵母的酒精发酵量和氧分压之间的关系中发现的,故称巴斯德效应巴斯德效应巴斯德效应巴斯德效应。现在学习的是第59页，共68页TCA填补反应填补反应（anaplerotic reaction）1 1、丙酮酸羧化、丙酮酸羧化乙酰乙酰CoACoA激活激活现在学习的是第60页，共68页2、PEPPEP羧化羧化（大脑和心脏）（大脑和心脏）3、AspAsp和和GluGlu脱氨脱氨 Asp 草酰乙酸 Glu 酮戊二酸PEPPEP羧激酶羧激酶现在学习的是第61页，共68页乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环三羧酸循环支路三羧酸循环支路在异柠檬在异柠檬酸与苹果酸与苹果酸间搭了酸间搭了一条捷径一条捷径异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环乙酰乙酰CoA乙乙醛醛酸酸乙酰乙酰CoACoASH现在学习的是第62页，共68页植物和微生物植物和微生物兼具兼具有这样的途径有这样的途径异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶异柠檬酸异柠檬酸 琥珀酸琥珀酸 乙醛酸乙醛酸乙醛酸乙醛酸 乙酰乙酰CoA 苹果酸苹果酸 苹果酸合成酶现在学习的是第63页，共68页现在学习的是第64页，共68页糖异生糖异生油类植物油类植物种子发芽种子发芽脂脂代代谢谢糖糖乙醛酸循环乙醛酸循环草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA意义不在于产能意义不在于产能动物和人类细胞中没有乙醛酸体动物和人类细胞中没有乙醛酸体动物和人类细胞中没有乙醛酸体动物和人类细胞中没有乙醛酸体 乙醛酸体乙醛酸体乙醛酸体乙醛酸体 现在学习的是第65页，共68页原始细菌生存原始细菌生存乙酸菌乙酸菌以乙酸为主要食物的细菌以乙酸为主要食物的细菌乙酸乙酸NH3生存生存生存生存乙醛酸循环乙醛酸循环四碳、四碳、六碳化六碳化合物合物转化转化乙酸乙酸乙酸乙酸+ATP+CoASH 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA+H2O+AMP+PPi乙酰乙酰CoA合成酶合成酶现在学习的是第66页，共68页糖醛酸循环糖醛酸循环糖醛酸途径是指葡萄糖经过葡糖醛酸衍生物转变为糖醛酸途径是指葡萄糖经过葡糖醛酸衍生物转变为戊戊戊戊酮糖酮糖酮糖酮糖-5-5-5-5-磷酸磷酸磷酸磷酸的代谢途径。的代谢途径。现在学习的是第67页，共68页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第68页，共68页