為什么要克隆rht-b1c基因-生物探索-探索生物科技價值的

1、丙酮酸氧化脫羧與三羧酸循環(huán),The pyruvate oxidization and Citric Acid Cycle,在有氧條件下，丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA，后者可進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。,一、丙酮酸氧化脫羧,The oxidative decarboxylation of pyruvate in mitochondria: the overall chemical transformation, involving five

2、 cofactors and three enzymes.,一、丙酮酸氧化脫羧,E1 —— 丙酮酸脫氫酶(pyruvate dehydrogenase PDH)。催化丙酮酸的脫羧及脫氫，形成二碳單位乙?；?。具有輔基TPP。E2 —— 二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；?dihydrolipoyl transacetylase TA)。催化二碳單位乙?；霓D(zhuǎn)移。具有輔基硫辛酸。E3 —— 二氫硫辛酸脫氫酶(dihydrolipoyl dehydro

3、genase DLD)。催化還原型硫辛酸→氧化型。具有輔基FAD。,催化此過程的是丙酮酸脫氫酶復(fù)合體，它由3種酶有機地組合在一起：,,一、丙酮酸氧化脫羧,整個過程涉及到的6個輔因子：TPP(焦磷酸硫胺素)、SSL(硫辛酸)、FAD、NAD+、CoA、Mg2+等。,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體呈圓球形，每個復(fù)合體含有：6個PDH、24個TA、6個DLD其中TA為復(fù)合物的核心，它的一條硫辛酸臂可以旋轉(zhuǎn)。,一、丙酮酸氧化脫羧,一、丙酮酸氧化脫羧,一

4、、丙酮酸氧化脫羧,三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle)，又叫做TCA循環(huán)，是由于該循環(huán)的第一個產(chǎn)物是檸檬酸，它含有三個羧基，故此得名。,二、三羧酸循環(huán),該循環(huán)的提出的主要貢獻者是英國生化學(xué)家Krebs，所以又稱Krebs循環(huán)。,該循環(huán)還叫做檸檬酸循環(huán)。,1. 化學(xué)反應(yīng)過程,a. 乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,a. 乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸,這步反應(yīng)由 C4 → C

5、6 。,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,Citrate synthase. Citrate is shown in green and CoA pink,a. 乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸,反應(yīng)的能量由乙酰CoA的高能硫酯鍵提供，所以使反應(yīng)不可逆。此為醇醛縮合反應(yīng)，先縮合成檸檬酰CoA，然后水解。,這步反應(yīng)由 C4 → C6 。,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,2. 檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程

6、,Iron-sulfur (red), cysteines (yellow) and isocitreate (white),3. 異檸檬酸氧化脫羧,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,這階段放出了1分子CO2，由 C6 → C5 ；產(chǎn)生1分子NADH,3. 異檸檬酸氧化脫羧,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,NADP+(gold); Ca2+(red)),a-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體非常相似，也包含三種酶、五六種輔因

7、子。,4. a-酮戊二酸氧化脫羧,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,4. a-酮戊二酸氧化脫羧,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,這階段又放出了1分子CO2，由 C5 → C4 ；又產(chǎn)生1分子NADH；形成1個高能硫酯鍵。,這階段合成了1分子高能磷酸化合物GTP,5. 由琥珀酰CoA生成高能磷酸鍵,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,GDP + Pi GTP,這階段合成了1分子高能磷酸化合物GTP,5. 由琥珀酰CoA生

8、成高能磷酸鍵,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,這階段需要經(jīng)歷三步反應(yīng) —— 脫氫、加水、脫氫,6. 琥珀酸氧化使草酰乙酸再生,這一階段的反應(yīng)為C4的變化；產(chǎn)生1分子FADH2、1分子NADH。,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,這階段需要經(jīng)歷三步反應(yīng) —— 脫氫、加水、脫氫,6. 琥珀酸氧化使草酰乙酸再生,這一階段的反應(yīng)為C4的變化；產(chǎn)生1分子FADH2、1分子NADH。,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,這階段需要經(jīng)歷三步

9、反應(yīng) —— 脫氫、加水、脫氫,6. 琥珀酸氧化使草酰乙酸再生,這一階段的反應(yīng)為C4的變化；產(chǎn)生1分子FADH2、1分子NADH。,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,這階段需要經(jīng)歷三步反應(yīng) —— 脫氫、加水、脫氫,6. 琥珀酸氧化使草酰乙酸再生,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,The active site of malate dehydrogenase. Malate is shown in red; NAD+ blue.,6.

10、 琥珀酸氧化使草酰乙酸再生,二、三羧酸循環(huán),1. 化學(xué)反應(yīng)過程,2. TCA循環(huán)的總反應(yīng),二、三羧酸循環(huán),2. TCA循環(huán)的總反應(yīng),二、三羧酸循環(huán),每經(jīng)歷一次TCA循環(huán) 有2個碳原子通過乙酰CoA進入循環(huán)，以后有2個碳原子通過脫羧反應(yīng)離開循環(huán)。 有4對氫原子通過脫氫反應(yīng)離開循環(huán)，其中3對由NADH攜帶，1對由FADH2攜帶。 產(chǎn)生1分子高能磷酸化合物GTP，通過它可生成1分子ATP。 消耗2分子水，分別用

11、于合成檸檬酸（水解檸檬酰CoA）和延胡索酸的加水。,二、三羧酸循環(huán),2. TCA循環(huán)的總反應(yīng),由TCA循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2必須經(jīng)呼吸鏈將電子交給O2，才能回復(fù)成氧化態(tài)，再去接受TCA循環(huán)脫下的氫。,產(chǎn)物NADH和FADH2的去路:,∴ TCA循環(huán)需要在有氧的條件下進行。否則NADH和FADH2攜帶的H無法交給氧，即呼吸鏈氧化磷酸化無法進行，NAD+及FAD不能被再生，使TCA循環(huán)中的脫氫反應(yīng)因缺乏氫的受體而無法進行。,二、三羧

12、酸循環(huán),2. TCA循環(huán)的總反應(yīng),乙酰CoA通過TCA循環(huán)脫下的氫由NADH及FADH2經(jīng)呼吸鏈傳遞給O2，由此而形成大量ATP。,由乙酰CoA氧化產(chǎn)生的ATP中，只有1/12來自底物水平的磷酸化，其余都是由氧化磷酸化間接產(chǎn)生。,3.能量的化學(xué)計量,二、三羧酸循環(huán),3.能量的化學(xué)計量,二、三羧酸循環(huán),葡萄糖徹底氧化經(jīng)由的途徑：EMP途徑、丙酮酸氧化脫羧、TCA循環(huán)、呼吸鏈氧化磷酸化。,對于原核生物：,3.能量的化學(xué)計量,二、三羧酸循環(huán)

13、,對于原核生物：,由于在EMP途徑中生成的NADH在線粒體外，其磷氧比為2，所以1分子葡萄糖徹底氧化只能合成 36 ATP。,對于真核生物（高等植物、真菌、動物的肌細(xì)胞）:,3.能量的化學(xué)計量,二、三羧酸循環(huán),1. 定位：線粒體,A 檸檬酸合酶:該酶有負(fù)變構(gòu)劑ATP，它使酶與底物的親和力下降，從而Km值增大。B 異檸檬脫氫酶:該酶有正變構(gòu)劑ADP，它使酶與底物的親和力增加。此外，NAD+、底物異檸檬酸使酶活升高；NADH、ATP使酶活

14、下降。C ?-酮二酸脫氫酶: ATP、NADH及產(chǎn)物琥珀酰CoA抑制酶的活性。,2. 不可逆反應(yīng)與調(diào)節(jié)：,4. 注意點,二、三羧酸循環(huán),1. 為生物體提供能量，是體內(nèi)主要產(chǎn)生ATP的途徑 ；,2. 循環(huán)中的中間物為生物合成提供原料； 如草酰乙酸、a-酮戊二酸可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?，琥珀酰CoA可用于合成葉綠素及血紅素分子中的卟啉。,3. 糖類、蛋白質(zhì)、脂類、核酸等代謝的樞紐。,5. TCA循環(huán)的生物學(xué)意義,二、三羧酸循環(huán),三、

15、TCA的回補反應(yīng),三羧酸循環(huán)的一個重要作用是它的中間物可以為生物合成提供原料，但這些中間物必須得到補充，以保證TCA循環(huán)運轉(zhuǎn)。尤其是起始物草酰乙酸，缺乏它乙酰CoA就不能進入循環(huán)。,生物體中存在著及時補充草酰乙酸的反應(yīng)，稱為回補反應(yīng)。,1.回補反應(yīng)含義：,1. 丙酮酸羧化,2. 回補反應(yīng)的途徑：,丙酮酸羧化酶需要生物素作為其輔酶。,這是動物中最重要的回補反應(yīng)，在線粒體中進行。,三、TCA的回補反應(yīng),2. PEP羧化酶（細(xì)胞質(zhì)）,2. 回