9三羧酸循环

细胞内氧化还原反应细胞呼吸获得电子——还原反应；失去电子——氧化反应氧化还原反应——细胞中氢及其电子从一个化合物向另一个化合物转移氧化还原反应是呼吸作用和光合作用等代谢中最基本的反应氧化还原反应被转移的氢原子所携带的能量储藏在新化学键中氧化还原反应XH2(还原型底物)＋NAD+→X(氧化型底物)＋NADH＋H+XH2(还原型底物)＋NADP+→X(氧化型底物)＋NADPH＋H+XH2(还原型底物)＋FAD+→X(氧化型底物)＋FADH2还原态的NADH、NADPH和FADH2等还可将所接受的电子和氢传递给其他传递体如细胞色素、辅酶Q等细胞氧化的基本过程乙酰辅酶A生成:线粒体基质或内膜上进行。三羧酸循环:在线粒体基质内进行。电子传递和氧化磷酸化:在线粒体内膜上进行。葡萄糖（C6H12O6）糖酵解酶系2C3H4O3+2辅酶A(CoA)+2NAD丙酮酸脱氢酶系+Mg2+2乙酰-CoA+2NADH+2H+CO2酵解：在细胞质内进行，反应过程不需要氧——无氧酵解。细胞氧化2C3H4O3+2ATP+2NADH+2H•糖酵解代谢途径可将一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸，净生成两分子ATP。•总反应式:C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi2C3H4O3+2NADH+2H++2ATP+2H2O•糖酵解代谢途径有三个关键酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶。发生在细胞质中的9步反应参与化合物：①葡萄糖，②ADP和磷酸，③NAD+。起始阶段还需要消耗2分子ATP来启动，但后期共产出4分子ATP，还形成高能化合物NADH。最终产物是丙酮酸糖酵解将六碳的葡萄糖分解成2个三碳的丙酮酸，净产生2个ATP，生成1分子NADH，糖酵解不需要氧参与糖酵解•2.三羧酸循环的特点：①循环反应在线粒体(mitochondrion)中进行，为不可逆反应。②每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成10分子ATP,故此阶段可生成2×10=20分子ATP。③三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。④循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。⑤循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。⑥三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系。总反应式:CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTP细胞呼吸是由一系列化学反应组成的一个连续完整的代谢过程每一步化学反应都需要特定的酶参与才能完成细胞呼吸的3个阶段3细胞呼吸的化学过程概述发生在线粒体中分解丙酮酸形成2分子CO2、8个H，3分子NADH和1分子FADH2，及1分子ATPKrebs循环也是放能反应过程Krebs循环•㈡NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2ee•则——？CoQ在b前•㈢NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2氰化物COec→aa3→O2则——aa3→O2氰化物、CO——窒息剂（剧毒！）抗霉素A-分离自霉菌三、糖的无氧降解及厌氧发酵1.糖酵解途径(glycolysis)（EmbdenMeyerhofParnasEMP）（一）定义：在无氧的条件下，葡萄糖或糖原分解成丙酮酸，并释放少量能量的过程称为糖的无氧分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似，又称为糖酵解，简称EMP途径。（二）反应部位：细胞液（胞浆）细胞氧化（三）EMP途径的生化历程—三个阶段1、葡萄糖的磷酸化第一阶段：葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATPATPATPADPADPPP己糖激酶是糖酵解途径的第一个关键酶P3、1,6-二磷酸果糖的生成磷酸果糖激酶是糖酵解途径的第二个关键酶,并且是限速酶ATPATPADPP7、高能磷酸基团的转移糖酵解中第一次底物水平磷酸化，1分子葡萄糖产生2分子ATP。+ADP+ATPATP10、丙酮酸的生成糖酵解中第二次底物水平磷酸化，丙酮酸激酶是第三个关键酶，1分子葡萄糖产生2分子ATP。ADPATPATP~糖酵解分为三个阶段第一阶段：葡萄糖的磷酸化葡萄糖3步1，6－二磷酸果糖第二阶段：糖的裂解阶段1，6－二磷酸果糖两分子的磷酸丙糖2步第三阶段：产能阶段两分子的3－磷酸甘油醛两分子丙酮酸5步（四）糖酵解的反应特点1、整个过程无氧参加；2、三个关键酶；3、从葡萄糖开始净生成2分子ATP，从糖原开始净生成3分子ATP；4、一次脱氢，辅酶为NAD＋，生成NADH＋H＋。总反应式:G+2NAD+2ADP+2Pi2丙酮酸+2NADH+2H+2ATP+2H2O2.丙酮酸的去路葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循环（有氧或无氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA糖酵解途径三羧酸循环（有氧或无氧）（有氧）（无氧）（1）乳酸发酵（lacticfermation）动物，藻类、乳酸菌G+2ADP+2Pi2乳酸+2H2O＋2ATPNAD（一）丙酮酸的无氧还原（2）酒精发酵（alcoholicfermation）酵母菌焦磷酸硫胺素（TPP）HO糖的无氧降解及厌氧发酵总图（二）丙酮酸的氧化脱羧—乙酰CoA的生成基本反应：糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线粒体基质，在丙酮酸脱氢酶系的催化下，生成乙酰辅酶A。TPP，FAD，硫辛酸，Mg2+细胞呼吸最早释放的CO2四、葡萄糖的有氧分解代谢（一）定义：葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化生成CO2、H2O和大量ATP的代谢过程，称为糖的有氧氧化。（二）反应部位：线粒体基质反应从乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含有三个羧基的柠檬酸开始，所以称为柠檬酸循环，又称为TCA循环或Krebs循环。OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP三羧酸循环（TCA）草酰乙酸再生阶段柠檬酸的生成阶段氧化脱羧阶段柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸苹果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+（三）三羧酸循环的反应过程（1）缩合反应（2）柠檬酸异构化生成异柠檬酸（3）异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸（4）α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA（5）琥珀酰CoA生成琥珀酸（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸（7）延胡索酸加水生成苹果酸（8）草酰乙酸的再生CH3—C～SCoA+OOC—COOHCH2COOH柠檬酸合成酶HO—C—COOHCH2COOHCH2COOHHSCoAH2O柠檬酸合成酶乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸（1）缩合反应柠檬酸合成酶是三羧酸循环的第一个限速酶H2OHOH（3）异柠檬酸氧化生成α-酮戊二酸CHCOOHCHCOOHCH2COOHCCOOHCHCOOHCH2COOHHO异柠檬酸HOCH2CHCOOHCH2COOHOHCOONAD+NADH+H+异柠檬酸脱氢酶CO2CO2草酰琥珀酸α-酮戊二酸这是三羧酸循环的第一次氧化脱羧反应，异柠檬酸脱氢酶是第二个限速酶。异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶HH（4）α-酮戊二酸氧化脱羧反应CH2CCOOHCH2COOHOα-酮戊二酸CH2CH2COOH+HSCoACO～SCoA琥珀酰CoANAD+NADH+H+CO2α-酮戊二酸脱氢酶复合体α-酮戊二酸脱氢酶复合体这是三羧酸循环的第二次氧化脱羧反应，α-酮戊二酸脱氢酶复合体是第三个限速酶。COOCO2HHHH（5）琥珀酸的生成CH2CH2COOHCO～SCoA琥珀酰CoAGDP+Pi+GTPCoASHCH2COOHCH2COOH琥珀酸琥珀酰CoA合成酶这是三羧酸循环的唯一一次底物水平磷酸化。～GTP+ADPATPGTPTCA第三阶段：草酰乙酸再生FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶柠檬酸草酰乙酸乙酰CoACoAH2O琥珀酰CoA异柠檬酸NAD+NADH+H+CO2延胡索酸苹果酸FADFADH2H2OCO2NAD+NADH+H+三羧酸循环琥珀酸GDPGTPATPNADH+H+NAD+α-酮戊二酸CO2CO2HHHHH2HHATP三羧酸循环过程总结(一次循环)–8步反应–8种酶催化–反应类型缩合1、脱水1、氧化4、底物水平磷酸化1、水化3–生成3分子还原型NADH–生成1分子FADH2–生成1分子ATP三羧循环的化学计量和能量计量a、总反应式:CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTP能量“现金”:1GTP能量“支票”:3NADH1FADH2兑换率1：39ATP兑换率1：22ATP1ATP12ATPb、三羧酸循环的能量计量（四）反应特点1、需氧2、不可逆：三个限速酶3、两次脱羧、四次脱氢（三次受体是NAD，一次是FAD）、一次底物水平磷酸化4、共产生12molATP葡萄糖完全氧化产生的ATP酵解阶段：2ATP21NADH兑换率1：3(或2)2ATP2(3ATP或2ATP)三羧酸循环：21GTP23NADH21FADH221ATP29ATP22ATP兑换率1：3兑换率1：2丙酮酸氧化：21NADH兑换率1：323ATP总计：38ATP或36ATP4.天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可以形成草酰乙酸和α-酮戊二酸。异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸也会形成琥珀酰CoA。其反应将在氨基酸代谢中讲述。三羧酸循环不仅是各种有机物质氧化分解的共同途径、释放能量最多的氧化分解阶段，而且架起了三大类物质相互转化、相互联系的桥梁。写出三羧酸循环的反应过程，标出脱羧、脱氢、产能部位，指出限速酶。小结：OCH3-C-SCoACoASH四、三羧酸循环的调节柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸调节位点柠檬酸合成酶（限速酶）异柠檬酸脱氢酶－酮戊二酸脱氢酶ADP+NADHATP-琥珀酰CoANADH-琥珀酰CoANADHATP-苹果酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰CoA+3.柠檬酸循环发生在线粒体，循环由8步酶促反应组成。柠檬酸合成酶催化乙酰CoA（C2）与草酰乙酸（C4）缩合形成三羧酸柠檬酸（C6）；顺乌头酸酶催化柠檬酸转化为异柠檬酸（C6），然后异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶催化下氧化脱羧形成α-酮戊二酸（C6）和释放出第一个分子CO2，α-酮戊二酸在α-酮戊二酸脱氢酶复合物催化下氧化脱羧形成琥珀酰CoA（C4），同时生成两分子NADH和第二个分子CO2；在琥珀酰CoA合成酶催化下琥珀酰CoA的硫酯键被切断形成琥珀酸（C4）和CoASH，同时GDP经底物水平磷酸化生成GTP；琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化下氧化形成延胡索酸（C4），同时生成一分子FADH2，然后延胡索酸水化生成苹果酸（C4），最后苹果酸在苹果酸脱氢酶催化下生成草酰乙酸（C4），又生成一分子NADH，完成了一轮柠檬酸循环。OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP2、三羧酸循环（TCA）草酰乙酸再生阶段柠檬酸生成阶段氧化脱羧阶段柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸苹果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+电子传递链就是通过一系列的氧化还原反应，将高能电子从NADH和FADH2最终传递给分子氧，同时随着电子能量水平的逐步下降，高能电子所释放的化学能就通过磷酸化途径贮存到ATP分子中电子传递链和氧化磷酸化电子传递链又称呼吸链，主要成分是线粒体内膜上的蛋白复合物，这些复合物包含了一系列的电子传递体电子传递链和氧化磷酸化呼吸链抑制剂阿米妥、异戊巴比妥鱼藤酮、粉蝶霉素ACO、H2SCN-、N3-抗霉素A、二巯基丙醇（BAL）偶联磷酸化的关键装置————基粒（ATP酶复合体）质子的通道合成ATP柄部调节质子通道2、P/O比P/O比：指在生物氧化中，每消耗一个氧原子所生成的ATP分子数，或每消耗一摩尔原子氧生成的ATP摩尔数。由1可知：NADH链的P/O=3FAD链的P/O=2实质上，P/O比相应代表了1molNADH＋H＋或FADH2经ETC氧化后，放能生成ATP的mol数。所以:1mol