3好氧呼吸( Aerobic Respiration) Glycolysis Fermentation 真核生物 Glucose Glycolysis Pyruvate Glucose Cellular respiration (Pyruvate I Cytosol 基质 Lactic acid Matrix Citric or ethanol 线粒体) acid cycle Cytos 细胞质 Mitochondrion_Y___- Prokaryotic ce川 线粒体 原核细胞
• ⑴三羧酸循环（Citric Acid Cycle) • 在好氧真核生物线粒体基质中或好氧原 核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、 脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP 的过程。 3.好氧呼吸( Aerobic Respiration ) 原核细胞 细胞质 真 核 生 物 线粒体 基质 （线粒体）
线粒体膜 三羧酸?两瞬俱::分解 循环? 质中 第一个碳以 co2形式失去 每个分子具有4 个碳的草酰乙 酸库(基质中) 六碳三羧酸 第二个碳以 co2形式失去 第三个 碳以CO2 重新加入到 五碳二羧酸 形式失 草酰乙酸库 三种羧酸! Q四碳二羧酸 草酰乙酸扛循环!
线粒体膜 第三个 碳以CO2 形式失 去 四碳二羧酸 第二个碳以 CO2形式失去 三羧酸？ 循环？ 五碳二羧酸 每个分子具有4 个碳的草酰乙 酸库（基质中） 丙酮酸 每个分子具有3个 碳的丙酮酸库（基 质中） 六碳三羧酸 三种羧酸！ 草酰乙酸打循环！ 第一个碳以 CO2形式失去 重新加入到 草酰乙酸库
丙酮酸 HjC-CO-COOH 羧酸循环 (4)(7)(8(10) NAD CoASH 产能步骤 NADH +H 2NAD(P)H 草酰酸 CH, CO-SCoA乙酰CoA 1FADH C -COoH 1GTP (10)F-C-CooH H (1)(6)-产能脱碳 L苹果酸Hoq- COoH NADH+H -COOH H20 CH COOH 2NADH 2 CO2 NAD COASH C(OH)COOH柠檬酸 HC -CO 延胡索酸 CH COoH (5)-脱碳-1cO2 -COOH cH2cooH异柠檬酸 3步不可逆反应 FADH CHCOOH IFAI CH(OHCOOH (1)丙酮酸脱氢酶复合体 H. -COOH NAD(P (2)柠檬酸合成酶 琥珀酸 C -COOH IGTP (4 (3)顺乌头酸酶 NAD(P)H+H COASH CH COOH 4)(5)异柠檬酸脱氢酶 >GDP+P CHCOOH 6)α-酮戊二酸脱氢酶复合体 CH COOH CO-SCoA NADH+H NAD CH2 COCOON ⑦)琥珀酰GoA合成酶 ocx(s草酰琥珀酸8)琥珀酸脱氢酶」 琥( OOH CO2 CoAS计a酮成二酸 CH (6) (9)延胡索酸酶 (10)L-苹果酸脱氢酶
• (4)(7)(8)(10) H3C CO COOH NAD + NADH + H + CoASH CO2 CH3CO~SCoA OC COOH C H2 COOH CH2COOH C(OH)COOH CH2COOH CH2COOH CHCOOH CH(OH)COOH NAD(P) NAD(P)H+H CH2COOH CHCOOH COCOOH CH2COOH CH2 COCOOH NADH+H NADH + H NAD + + CO~SCoA CH2 CH2 COOH GDP+Pi GTP CoASH H 2 O H2C COOH C H2 COOH FADH2 FAD HC COOH C H COOH HOC COOH C H2 COOH H + NAD + CO2 + + CoASH H 2 O CoASH CO2 丙酮酸 乙酰 CoA (2) (1) (7) (8) (9) (10) (5) (6) (3) (4) 柠檬酸 异柠檬酸 草酰琥珀酸 琥珀酰 CoA α-酮戊二酸 琥珀酸 延胡索酸 L-苹果酸 草酰乙酸 H O2 (1) 丙酮酸脱氢酶复合体 (2) 柠檬酸合成酶 (3) 顺乌头酸酶 (4)(5)异柠檬酸脱氢酶 (6) α-酮戊二酸脱氢酶复合体 (7) 琥珀酰CoA合成酶 (8) 琥珀酸脱氢酶 (9) 延胡索酸酶 (10)L-苹果酸脱氢酶 三羧酸循环 • 产能步骤 • 2NAD(P)H • 1FADH2 • 1GTP • (1)(6)-产能脱碳 • 2NADH + 2 CO2 •(5)-脱碳-1CO2 → 3步不可逆反应
三种酶 60条肽链形 I丙酮酸脱氢酝复合体 E 成的复合体 丙酮酸脱羧酶 二氢硫辛酸脱氢酶 CO HC-OHY (ch,)coo - FADh NAD s TPP CH E s 辛酸 NAdH+H 丙酮酸 FAD TPP COOH E 2 (CH2)cOo (ch2)coo CH3 二氢硫辛酸 HS 乙酰二氢硫辛酸 硫辛酸乙酰转移酶 HSCOA CH 3c SCOA 乙酰CoA
Ⅰ.丙酮酸脱氢酶复合体 E2 E3 E1 三种酶 60条肽链形 成的复合体 CO2 CH3 O COO C TPP CH3 HC OH TPP S (CH2 ) 4 COO S O CH3 C S (CH2 ) 4 COO HS - - HS (CH2 ) 4 COO HS - FADH2 FAD NAD NADH+H + + SCoA CH3 C SCoA O H H 乙酰二氢硫辛酸 硫辛酸乙酰转移酶 硫辛酸 二氢硫辛酸 丙酮酸脱羧酶 二氢硫辛酸脱氢酶 丙酮酸 乙酰CoA E1 E3 E2 E2 ～
形成酶复合体有什么好处呢? 丙酮酸脱羧酶 二氢硫辛酸脱氢酶 CH cO2 SHC -OH s TPP s CH3 SNADH+H 丙酮酸 FAD TPP COOH ImINA P PcH2CeNH ICHCO CH C-S HS 氢硫辛酸 多肽链 HS 乙酰二氢硫辛酸 硫辛酸乙酰转移醇 中间产物在氨基酸臂作用下进入酶活性 中心快速准确!
形成酶复合体有什么好处呢？ CO2 CH3 O COO C TPP CH3 HC OH TPP S (CH2 ) 4CO S O CH3C S (CH2 ) 4CO HS HS (CH2 ) 4CO HS FADH2 FAD NAD NADH+H + + SCoA CH3C SCoA O H H 乙酰二氢硫辛酸 硫辛酸乙酰转移酶 硫辛酸 二氢硫辛酸 丙酮酸脱羧酶 二氢硫辛酸脱氢酶 丙酮酸 乙酰CoA E1 E3 E2 E2 NH NH NH 多肽链 中间产物在氨基酸臂作用下进入酶活性 中心快速准确！
Enzyme First committed step 相当于酶复合体 End product 少厘 Negative feedback 提问:有哪些物质可以调节该酶复合物的活性? 答案:产物(NAD(P)H、FADH2、GTP、ATP、乙酰 coA)抑制 反应物(NAD、FAD、GDP、ADP、丙酮酸) 激活 Ca2、胰岛素激活
相当于酶复合体 •由于第一步为不可逆反应，直接决定整个循环反应的速 度，而且是许多其它反应体系的分支点，因而该酶复合 物受到严密的调节控制； • 提问：有哪些物质可以调节该酶复合物的活性？ • 答案：产物（NAD(P)H、FADH2、GTP、ATP、乙酰 CoA ）抑制 • 反应物（NAD+ 、FAD、GDP、ADP、丙酮酸） 激活 • Ca2+、胰岛素激活
Cellular respiration 2 Mitochon dr rion 6 6( CO2 T总反应方程式 Citric acid ycle 22 2 ATP COOH c=o 4NAD(P* +FAD+GDP+Pi+3H20 CH 3CO2 +4NAD(P)H +4H++FADH2+GTP 3 4 NAD(P)H+4H)氧化磷酸化作用12ATP4H2O FADH 2 2ATP 1HO 2 ADP ATP 3H2O GTP. GDP 1ATP 1H2O 15ATP2H20
Ⅱ.总反应方程式 • + 4NAD(P)+ +FAD+GDP+Pi+3H2O • 3CO2 +4NAD(P)H +4H+ +FADH2+GTP • 4NAD(P)H +4H+ 12ATP 4H2O • FADH2 2ATP 1H2O • ADP ATP - 3H2O • GTP GDP 1ATP 1H2O • ————————————————————————— • 15ATP 2H2O 氧化磷酸化作用 O2 COOH C O CH3
Ⅲ糖酵解+三羧酸循环的效率 糖酵解 1G→2ATP+2NADH+2H+2丙酮酸 =2+2×3=8ATP 三羧酸循环2丙酮酸→30ATP+6CO2+4H2O 38ATP 储能效率=38×7.3686=42% 比世界上任何一部热机的效率都高! 提问:其余能量何处去? 答案:以热量形式。一部分维持体温,一部分散失
Ⅲ.糖酵解+三羧酸循环的效率 • 糖酵解 1G → 2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸 • =2+2×3=8ATP • 三羧酸循环 2丙酮酸 → 30ATP+6CO2+4H2O • ——————————————————————— • 38ATP • 储能效率=38 ×7.3/686= 42% • 比世界上任何一部热机的效率都高！ • 提问：其余能量何处去？ • 答案：以热量形式。一部分维持体温，一部分散失
丙氨酸 苏氨酸 三羧酸循环焚烧炉 精氨酸 组氨酸 甘氨酸 COASH 谷氨酰胺 丝氨酸 脯氨酸 半胱氨酸 柠檬酸 meL ○中间酸是合成其他化合物的碳骨架一百宝库 例如 酸 草酰乙酸→天冬氨酸、天冬酰胺等等 酸 俊 α-酮戊二酸→谷氨酸→其他氨基酸 琥珀酰coA→→血红素 ·既是“焚烧炉又是百宝库
Ⅳ.生物意义 • ㈠三羧酸循环是各种好氧生物体内最主要的产能 途径！ 也是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！ 异柠檬酸 柠檬酸 延胡索酸 苹果酸 草酰乙酸 CoASH 三羧酸循环 乙酰CoA α-酮戊二酸 琥珀酰CoA 乙酰乙酰CoA 苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸 丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸 丙酮酸 精氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸 谷氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 三羧酸循环—焚烧炉 • ㈡中间酸是合成其他化合物的碳骨架—百宝库。 • 例如 • 草酰乙酸 → 天冬氨酸、天冬酰胺等等 • α-酮戊二酸 → 谷氨酸 → 其他氨基酸 • 琥珀酰CoA → 血红素 • 既是“焚烧炉又是百宝库
(2)乙醛酸循环——一三羧酸循环支路 COASH 乙醛酸循环·三羧酸循 环在异拧 乙酰CoA 柠檬酸 檬酸与苹 草酰乙酸 COASH 果酸间搭 乙酰C0A 了一条捷 醛酸 异柠檬酸径。(省 了6步) 苹果酸 琥珀酸 三羧酸循环
（2）乙醛酸循环——三羧酸循环支路 • 三羧酸循 环在异柠 檬酸与苹 果酸间搭 了一条捷 径。（省 了6步） 异柠檬酸 柠檬酸 琥珀酸 苹果酸 草酰乙酸 CoASH 三羧酸循环 乙酰CoA 乙 醛 酸 乙酰CoA CoASH ① ②