《糖的分解代謝》PPT課件.ppt

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1、7.3 檸檬酸循環(huán) （三羧酸循環(huán)）,細(xì)胞呼吸,一、丙酮酸氧化為乙酰CoA,丙酮酸脫氫酶復(fù)合物（PDC）（E1+E2+E3）,丙酮酸,乙酰CoA,硫辛酸,,丙酮酸 + CoA + NAD+ 乙酰CoA + CO2 + NADH + H+,丙酮酸氧化,TPP(焦磷酸硫胺素) 硫辛酸 輔酶A（CoA） NAD+(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸) FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）,五種輔酶,,丙酮酸脫氫酶復(fù)合物,三種酶,,丙酮酸脫氫酶（E1） 二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；福‥2） 二氫硫辛酰脫氫酶（E3）,噻唑環(huán),與E1結(jié)合，使丙酮酸脫羧，產(chǎn)生羥乙基-TPP,羥乙基,丙酮酸脫羧酶,丙酮酸脫氫酶,-酮戊二酸脫氫酶,轉(zhuǎn)酮醇酶,

2、乙酰乳酸合成酶,乙醇發(fā)酵,乙酰CoA的合成,TCA,光合作用C的固定,纈氨酸、亮氨酸的生物合成,Coenzyme A (CoA),酶E2的底物，從硫辛酰胺上接受乙?；?泛酸,2-巰基乙胺,硫辛酰胺是硫辛酸與酶蛋白的一個(gè)Lys殘基的-氨基共價(jià)連接,硫辛酸,還原性 二氫硫辛酰胺-E2,乙酰型 乙酰-二氫硫辛酰胺-E2,(c) E2 consists of three types of domains linked by short polypeptide linkers: a catalytic acyltransferase domain; a binding domain, involved

3、in the binding of E2 to E1 and E3; and one or more (depending on the species) lipoyl domains.,E1 丙酮酸脫氫酶 E2 二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；?E3 二氫硫辛酰脫氫酶,丙酮酸脫氫酶系,乙酰-二氫硫辛酰胺,丙酮酸,羥乙基-TPP,乙酰CoA,硫辛酰胺,二氫硫辛酰脫氫酶,丙酮酸脫氫酶,二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；?二氫硫辛酰胺,丙酮酸脫氫酶復(fù)合物催化的反應(yīng),E1,E2,E3,(c) The mechanistic details of the first three steps of the pyruvate de

4、hydrogenase complex reaction. A Deeper Look Steric Preferences in NAD+-Dependent Dehydrogenases, the enzymes that require nicotinamide coenzymes are stereospecific and transfer hydride to either the pro-R or the pro-S positions selectively. The table (facing page) lists the preferences of several de

5、hydrogenases.,丙酮酸氧化脫羧反應(yīng)過程的調(diào)控p320,共價(jià)調(diào)節(jié),,別構(gòu)調(diào)節(jié),ATP抑制E1(丙酮酸脫氫酶) 乙酰CoA抑制E2(二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；? NADH抑制E3(二氫硫辛酰脫氫酶),丙酮酸脫氫酶激酶,丙酮酸脫氫酶磷酸酶,二、檸檬酸循環(huán) （TCA循環(huán)、三羧酸循環(huán)、Krebs循環(huán)）,檸檬酸,-酮戊二酸,草酰乙酸,乙酰CoA,異檸檬酸,琥珀酰-CoA,琥珀酸,延胡索酸,蘋果酸,檸檬酸循環(huán)是乙?；紗挝贿M(jìn)一步氧化降解產(chǎn)生CO2和還原型輔酶的代謝途徑。,C4+C2C6 C6 C6 C6 C5 C4 C4 C4 C4,1. 乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成檸檬酸,檸檬酸,草酰乙酸,乙酰Co

6、A,檸檬酸合成酶 限速酶,檸檬酸合成酶單體,檸檬酸,乙酰CoA,,,檸檬酸合成酶結(jié)構(gòu)（二聚體） Structure of citrate synthase,open form of the enzyme alone,closed form with bound oxaloacetate (yellow) and a stable analog of acetyl- CoA(carboxymethyl-CoA; red),檸檬酸合成酶作用機(jī)制,硫酯,烯醇化物,酸催化,共軛堿,檸檬酸合成酶作用機(jī)制,烯醇化物,羰基碳,草酰乙酸,酸催化,檸檬酸合成酶作用機(jī)制,檸檬酰-CoA,檸檬酸合成酶作用機(jī)制,硫酯

7、,2. 檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸,異檸檬酸 6,順烏頭酸 4,檸檬酸 90,pro-S arm,pro-R arm,R,S,順烏頭酸酶,順烏頭酸酶 （含4Fe4S的鐵硫蛋白）,異檸檬酸 isocitrate,鐵硫簇 iron-sulfur cluster,半胱氨酸 cysteines,,,,順烏頭酸酶的活性中心 The active site of aconitase.,鐵硫中心的作用是底物結(jié)合和催化作用,順烏頭酸酶是一種含4Fe-4S的鐵硫蛋白，F(xiàn)e-S聚簇與檸檬酸結(jié)合，并參與底物的脫水和再水合。 鐵硫蛋白：與Fe-S聚簇結(jié)合著的蛋白質(zhì)稱為鐵硫蛋白，或非血紅素鐵蛋白。,檸檬酸：分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，

8、反應(yīng)不對(duì)稱 Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts Asymmetrically,途徑2實(shí)際并不出現(xiàn),-酮戊二酸,易受影響的鍵,檸檬酸：分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，反應(yīng)不對(duì)稱 Citrate: A Symmetrical Molecule That Reacts Asymmetrically,3. 異檸檬酸氧化脫羧生成-酮戊二酸,-酮戊二酸,異檸檬酸,異檸檬酸脫氫酶,Mg2+、Mn2,脫去的CO2來自最初的草酰乙酸 哺乳動(dòng)物中也存在依賴NADP+的異檸檬酸脫氫酶,異檸檬酸,NADP+,Ca2+,,,,異檸檬酸脫氫酶的活性中心 The active site o

9、f isocitrate dehydrogenase,4. -酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA,琥珀酰輔酶A,-酮戊二酸,-酮戊二酸脫氫酶系,脫去的CO2來自最初的草酰乙酸,高能硫酯鍵,,5. 琥珀酸的生成,琥珀酸,琥珀酰CoA,琥珀酸硫激酶 (琥珀酰CoA合成酶),底物水平磷酸化,核苷二 磷酸激酶,磷酸基轉(zhuǎn)移到GDP，生成GTP,CoA被磷酸基取代,磷酸基轉(zhuǎn)移到酶活性部位His殘基上,釋放琥珀酸,琥珀酰CoA合成酶反應(yīng)機(jī)制,大腸桿菌琥珀酰CoA合成酶 Succinyl-CoA synthetase of E. coli,活性部位包括： (藍(lán)色)亞基 (褐色)亞基,Coenzyme A,,磷酸

10、,,6. 延胡索酸的生成,延胡索酸,琥珀酸,琥珀酸脫氫酶,琥珀酸脫氫酶是TCA中唯一的線粒體內(nèi)膜結(jié)合蛋白，也是琥珀酸-CoQ氧化還原酶的一部分，沒有區(qū)別琥珀酸相同兩端的能力。,FAD作為該酶的輔基，共價(jià)結(jié)合在酶的一個(gè)His殘基上.(FAD的C-8酶的N-3),The Fe2S2 cluster of succinate dehydrogenase,7. 蘋果酸的生成,蘋果酸,延胡索酸,延胡索酸酶 （延胡索酸水合酶）,延胡索酸酶催化反應(yīng)可能的兩種機(jī)制 Two possible mechanisms for the fumarase reaction,碳負(fù)離子,8. 草酰乙酸的再生,蘋果酸,草酰乙

11、酸,蘋果酸脫氫酶,熱力學(xué)上不利于草酰乙酸的生成,三、檸檬酸循環(huán)的總結(jié),1、總反應(yīng),2、乙酰CoA碳原子去向,TCA中乙酰CoA中C原子的命運(yùn),羰基碳在循環(huán)的第二輪的第3、4步分別脫去,甲基碳在第1輪隨機(jī)保留在琥珀酸的中間兩個(gè)C上，第2輪隨機(jī)保留在琥珀酸的4個(gè)C上，此后每輪循環(huán)消去50,TCA中乙酰CoA中C原子的命運(yùn),,異檸檬酸,-酮戊二酸,檸檬酸,琥珀酸,琥珀酰-CoA,延胡索酸,蘋果酸,草酰乙酸,乙酰CoA,3、檸檬酸循環(huán)中生成的產(chǎn)物（NADH、FADH2、CO2、GTP/ATP）,Products of one turn of the citric acid cycle,四、檸檬酸循環(huán)的

12、生物學(xué)意義,1、提供能量,葡萄糖的有氧代謝 The aerobic metabolism of glucose,糖酵解,2乙酰CoA,,2、TCA是絕大多數(shù)生物體主要的分解代謝途徑,3、雙向（合成和分解）功能,三羧酸循環(huán)是糖、脂和蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化的樞紐,TCA在合成代謝中的作用,檸檬酸,-酮戊二酸,琥珀酰-CoA,草酰乙酸,乙酰CoA,丙酮酸,谷氨酸,嘌呤,卟啉，亞鐵血紅素，三氯硝基甲烷,天冬氨酸,其他氨基酸 嘌呤，嘧啶,脂肪酸、 固醇,其他氨基酸,五、TCA中間物的回補(bǔ),PEP羧激酶,丙酮酸羧化酶,蘋果酸酶,蘋果酸,丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸和谷氨酸的轉(zhuǎn)氨作用,PEP羧激酶更適合催化PEP的生成,,,,,,PEP羧化酶,檸檬酸合成酶,異檸檬酸脫氫酶,-酮戊二酸脫氫酶系,丙酮酸脫氫酶系,六、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控關(guān)系,,AMP,,NADH,The glyoxylate cycle,七、乙醛酸途徑,乙醛酸,電子顯微鏡下發(fā)芽的黃瓜種子,乙醛酸循環(huán)體,線粒體,Relationship between the glyoxylate and citric acid cycles,Coordinated regulation of glyoxylate and citric acid cycles,TCA、糖酵解中間產(chǎn)物 AMP，ADP,異檸檬酸裂解酶,異檸檬酸脫氫酶,