柠檬酸循环
第15章 柠檬酸循环
（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸
—催化此反应的酶为琥珀脱氢酶；它以FAD为辅基； —该酶具有严格的立体专一性，即只生成反式延胡索酸； —与琥珀酸结构类似的化合物如丙二酸、戌二酸等是该酶的竞 争性抑制剂。 —第三次氧化还原反应
琥珀酸脱氢酶
1、酶和辅基的关系：共价键相连 2、唯一嵌入到线粒体内膜的酶，TCA循环中的其 它酶存在于线粒体的基质中
五 柠檬酸循环的调控 1、柠檬酸本身制约系统的调节 起关键作用的三种酶 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 α-酮戊二酸脱H酶系 酶活性受到底物的推动和产物（NADH） 的抑制
2、ATP、ADP+对TCA循环的调节 ADP是异柠檬酸脱氢酶的别构激活剂 ATP对该酶产生别构抑制 3、Ca2+对TCA循环的调节 Ca2+在机体内的生物功能是多方面的，除 了许多其他生物功能外，它还在几个位 点上调节三羧酸循环。
P 辅酶I
NADP+ 辅酶II
10
2015/1/5
海洋生命学院
反应中心
电子受体 接受氢负离子
海洋生命学院 11
电子供体 给出氢负离子
2015/1/5
NAD和NADP参加两个电子的转移反应
维生素B2和黄素辅酶
1、结构 由异咯嗪与核糖醇所组成， 分子结构如下： 体内的核黄素是以黄素单核 苷酸 FMN 和黄素腺嘌呤二核 苷酸FAD的形式存在
它激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，从而激活丙酮酸脱氢酶复合 物，产生乙酰CoA。 Ca2+还激活异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊 二酸脱氢酶。 因此，Ca2+ 不仅是刺激肌肉收缩的信号，而且也促进ATP 的生成，以提供能量。
丙酮酸脱氢酶复合体： 抑制：ATP，乙酰 CoA，NADH，脂肪酸 激活：AMP，CoA，NAD+，Ca2+ 柠檬酸合酶： 抑制：ATP 琥珀酰CoA NADH 柠檬酸 激活：ADP 异柠檬酸脱氢酶： 抑制：ATP，NADH 激活：ADP Ca2+ α-酮戊二酸脱氢酶复合体： 抑制： 琥珀酰CoA NADH，ATP 激活： ADP Ca2+
生物化学 第23章 柠檬酸循环
第23章柠檬酸循环三羧酸循环——糖的最后氧化途径三羧酸循环（tricarboxylic acid circle),又称柠檬酸循环，Krebs循环，简又称柠檬酸循环Krebs循环简写为TCA循环；是在有氧条件下，将酵解产生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰C A再经系生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰CoA，再经一系列氧化，脱羧，最终生成二氧化碳和水并产生能量的过程。
三羧酸循环•三羧酸循环的发现历史及实验依据1.发现历史2.实验依据•丙酮酸(C3)氧化脱羧生成乙酰CoA(C2)1.场所及酶2.不可逆的关键步骤。
•三羧酸循环的过程1.生成六碳三羧酸阶段(TCA1.mov)2.生成四碳二羧酸阶段(TCA2.mov)3.草酰乙酸的再生阶段(TCA3.mov)•丙酮酸经三羧酸循环化学物质变化的结算•葡萄糖完全氧化时能量变化的结算(TCA4.mov)羧酸循环的意义•三羧酸循环的生理意义三羧酸循环发现的历史(1)Albert Szent Gyorgyi观察用丙酮()酸与肌肉组织一起在有氧条件下保温，丙酮酸可以被彻底氧化，生成二氧化碳和水。
因此认为葡萄糖或糖原的有氧分解也循着糖酵解途径,有氧分解可以说是无氧分解的继续。
(2) H.Krebs通过总结大量的实验结果，认为糖的氧化过程不是直线进行的，而是以认为糖的氧化过程不是直线进行的而是以循环方式进行。
于是他1937年提出了三羧酸循环假设并用实验证明了三羧酸循环的存在。
循环假设并用实验证明了三羧酸循环的存在三羧酸循环的实验依据•1)Krebs首先证实六碳三羧酸(柠檬酸、顺乌头酸、异柠檬酸)和α-酮戊二酸，以及四碳二羧酸(琥珀酸、延胡索酸、苹)果酸、草酰乙酸)都能强烈刺激肌肉中丙酮酸氧化的活性，氧的消耗。
说明这些化合物都是丙酮酸氧化途径中的中间产合物是酸氧途中的中间产物。
•2)Krebs还发现在肌肉糜悬浮液加入丙二)酸，有抑制丙酮酸氧化的作用，而且在肌肉糜悬浮液有琥珀酸的积累。
说明丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。
生物化学柠檬酸循环
⑧L-苹果酸生成草酰乙酸
第四个氧化还原反应
柠檬酸循环
柠檬酸合酶
三羧酸循环
NAD+
NADH+ H+
N
A
D
H
H
G
D
P
+
P
i
GTP
F
A
D
H
2
F
A
D
+
N
A
D
CO2
H 2 O
CO2
乙酰-CoA
(1)
(5)
(6)
(7)
(8)
(3)
(4)
(2)
柠檬酸
异柠檬酸
顺乌头酸
α-酮戊二酸
琥珀酰-CoA
柠檬酸循环
01.
柠檬酸循环:（citrate cycle，三羧酸循环tricarboxylic acid cycle，TCA循环，Krebs循环）
在有氧条件下，丙酮酸通过柠檬酸循环被氧化分解为CO2和水，同时释放能量。 由英国生化学家Hans Krebs发现
一、柠檬酸循环简介
柠檬酸循环的全貌
b.共价修饰调节：丙酮酸脱氢酶激酶
线粒体基质
由8种酶催化完成。
由乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合开始，经过一连串反应使一分子乙酰基完全氧化,再生成草酰乙酸而完成一个循环。 每循环一次，经历两次脱羧，使乙酰辅酶A氧化生成CO2和水。
三、柠檬酸循环的各个反应步骤
柠檬酸合酶
柠檬酸合酶
柠檬酸的合成 反应不可逆,第一个调节酶。
2
三大营养物质的最终代谢通路。
3
是CO2的重要来源之一。 两用代谢途径
4
六、柠檬酸循环的双重作用
生物化学第23章柠檬酸循环
丙酮酸TPP加成化合物
羟乙基-TPP共振形式
（丙酮酸脱羧反应）
E2
E2的硫辛酰胺辅基 羟乙基-TPP
丙 酮 酸 的 转 反 变 应 为 步 乙 骤 酰
CoA
乙酰二氢硫辛酰胺
TPP-E1
丙酮酸转变为乙酰CoA 的反应步骤
（乙酰基转移到CoA分子上形成乙酰CoA）
乙酰二氢硫辛酰胺
乙酰CoA
二氢硫辛酰胺
1．[ATP]/[ADP]的比值。 [ATP]/[ADP]的比值对柠 檬酸循环中的酶有调节作用，ADP是异柠檬酸脱氢 酶的别构促进剂，可降低该酶的Km值，促进酶与
二、柠檬酸循环概貌
柠 檬 酸 循 环 总 图
return
三、柠檬酸循环的反应
草酰乙酸与乙酰CoA缩合 形成柠檬酸
1 2 2 柠檬酸合酶 1
①
草酰乙酸 乙酰CoA 柠檬酰CoA
2 1
CoA
柠檬酸
柠檬酸异构化形成异柠檬酸
2
乌头酸酶
1
②
柠檬酸
2
乌头酸酶
2
1
1
顺-乌头酸
异柠檬酸
乌头酸酶中的Fe-S聚簇（中心）
在 E2 的外面。 E2 有一个由赖氨酸残基与硫辛酰 胺相连的长链，这个长臂伸长后可达1.4nm，它
具有极大的转动灵活性，可将底物从一个酶转送
到另一个酶。
丙酮酸脱氢酶复合体
硫辛酰赖氨酰臂
丙酮酸转变为乙酰CoA的总图
砷化物对硫辛酰胺的毒害作用
丙酮酸脱氢酶复合体的调控
丙酮酸脱氢酶复合体催化的这个反应是哺乳动物 体内使丙酮酸转变为乙酰 CoA 的唯一途径。乙酰 CoA 既是柠檬酸循环的入口，又是脂类生物合成的起始物 质。 1．产物控制 产物NADH抑制E3，乙酰CoA抑制E2。 2．磷酸化和去磷酸化的调控 E2分子上结合着两种特殊的酶，一种是激酶，另 一种是磷酸酶，它们分别使 E1磷酸化和去磷酸化，去 磷酸化形式是 E1 的活性形式。 Ca2+通过激活磷酸酶的 作用，也能使E1活化。
第九讲 柠檬酸循环
第九讲柠檬酸循环柠檬酸循环是指在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA。
乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O并产生能量的过程.它是糖、脂类和氨基酸代谢的最后共同途径，简称TCA循环。
丙酮酸的氧化脱羧是放能反应，不可逆，在真核细胞的线粒体基质中进行。
它的催化酶——丙酮酸脱氢酶系是一个多酶复合体，包括三种酶和五种辅助因子，分别是：丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶、硫胺素焦磷酸酯TPP、硫辛酸、HS—CoA、NAD＋、FAD。
生成的乙酰CoA进入TCA循环，参与TCA循环的酶共有九种，该循环主要可分为八个步骤：（1）柠檬酸合成酶催化乙酰CoA与草酰乙酸结合，生成六碳的柠檬酸，放出CoA。
（2）顺乌头酸酶催化柠檬酸先失去一个H2O而成顺乌头酸，再结合一个H2O转化为异柠檬酸。
（3）异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸发生脱氢、脱羧反应，生成5碳的a-酮戊二酸，放出一个CO2，生成一个NADH+H+。
（4）a-酮戊二酸脱氢酶系催化a-酮戊二酸发生脱氢、脱羧反应，并和CoA结合，生成含高能硫键的4碳琥珀酰CoA，放出一个CO2，生成一个NADH+H+。
（5）琥珀酰辅酶A合成酶催化碳琥珀酰CoA脱去CoA和高能硫键，放出的能通过GTP转入ATP（6）琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢生成延胡索酸，生成1分子FADH2。
（7）延胡索酸酶催化延胡索酸和水化合而成苹果酸。
（8）苹果酸脱氢酶催化苹果酸氧化脱氢，生成草酸乙酸，生成1分子NADH+H+。
柠檬酸循环的总反应方程式为：乙酰CoA＋3NAD+＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O→2CO2＋3NADH＋3H+＋FADH2＋GTP＋HS—CoA 循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。
有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP，每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成12分子ATP。
TCA循环生物学意义：它是机体获得能量的最有效方式；是联系糖类、脂类、蛋白质三大物质代谢的纽带；循环中所产生的多种中间产物是生物体内重要物质；发酵工业上利用微生物三羧酸循环生产各种代谢产物。
柠檬酸循环
柠檬酸循环柠檬酸循环是生物体内一种重要的代谢途径，也被称为三羧酸循环或克雷布循环。
它是在细胞内进行的一系列反应，主要负责将食物中的营养成分转化为细胞能量。
柠檬酸循环作为细胞内氧化还原反应的主要途径之一，发挥着至关重要的作用。
循环过程柠檬酸循环共包含八个不同的反应步骤，涉及七种不同的酶。
整个循环过程如下：1.乳酸脱氢酶反应：将乳酸转化为丙酮酸。
2.乙醛脱氢酶反应：将乙醛转化为乙酰辅酶A。
3.异戊二烯辅酶A合成酶反应：将乙酰辅酶A转化为柠檬酸。
4.柠檬酸合成酶反应：将柠檬酸转化为顺丁烯二酸。
5.异戊二烯辅酶A合成酶反应：将异戊二烯辅酶A转化为异丁酰辅酶A。
6.丁二酸合成酶反应：将异丁酰辅酶A转化为丙二酸。
7.丙二酸合成酶反应：将丙二酸转化为丙酮酸。
8.加氢酶反应：将丙酮酸转化为草酰辅酶A，同时还释放出二氧化碳。
生物学意义柠檬酸循环是细胞内产生三羧酸的关键途径之一，也是呼吸链中的前体。
通过柠檬酸循环，生物体将葡萄糖、脂肪酸和氨基酸等营养物质转化为能量。
此外，柠檬酸循环还与胆固醇、叶酸等生物合成过程密切相关。
另外，柠檬酸循环还与体内的氧化还原反应联系紧密。
细胞在进行柠檬酸循环时，共同参与了一系反应，这些反应将有机物氧化为能量，同时还合成了ATP分子。
柠檬酸循环还参与了许多生理过程，例如体内酸碱平衡的调节，以及代谢的调控等。
总结柠檬酸循环是生物体内非常重要的代谢途径之一，它在细胞内转化食物成分为细胞能量的过程中扮演了重要作用。
通过这个循环，生物体增加了ATP的合成量，提高了能量利用效率，并参与了很多重要的生理过程。
柠檬酸循环的研究也有助于人们更深入地了解生物体细胞内代谢的复杂机制。
生物化学第九章柠檬酸循环分析解析
作 业
• 1、P112 T2 • 2、 P112 T4 • 3、写出TCA cycle的代谢流程（文字 和箭头），注明参与反应的酶、辅助因子以及
能量和还原力的变化
• 4、列出葡萄糖完全氧化分解为CO2和 水的总反应式，统计ATP生成的总数 并计算能量的得率。
动所需的能量,在有氧情况下与无氧下相比,只
消耗少量的糖即足。生物体根据氧的有无,来调
节糖的分解量,而使能量得到节制
TCA填补反应（anaplerotic reaction）
1、丙酮酸羧化
乙酰CoA激活
2、PEP羧化（大脑和心脏）
PEP羧激酶
3、Asp和Glu脱氨
Asp Glu 草酰乙酸 α酮戊二酸
六种辅助因子
丙酮酸脱氢酶复合体
E3 E1 E2
三种酶 60条肽链形成
的复合体
乙酰CoA
N CH3 O O N
NH2 N N
CO CH2 CH2 NH CO CH C CH2O P O P O CH2 O NH OH CH3 O OCH2 O CH2 O- P O OH S OO C CH3 β -巯基乙胺 泛酸 乙酰CoA AMP
•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
二、柠檬酸循环概貌
Citric Acid Cycle
TCA概貌
TCA概貌
TCA概貌
三、柠檬酸循环历程
Reactions of the Citric Acid Cycle
• 葡萄糖进行酵解或有氧氧化时净得的 ATP 数之比为 A、 1 ： 9 B、1：15 C、1：18 D、1：19
乙醛酸循环——三羧酸循环支路
柠檬酸循环的名词解释
柠檬酸循环的名词解释介绍柠檬酸循环（Krebs cycle），也称为三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle）或卡尔文循环（Calvin cycle），是生物体内进行细胞呼吸的关键代谢途径之一。
它在有氧条件下通过氧化葡萄糖产生能量，并生成二氧化碳、水和能量富集的还原辅酶。
循环过程柠檬酸循环是一系列复杂的生化反应，涉及多个底物和酶的参与。
以下是柠檬酸循环的主要步骤：1.乳酸脱氢酶反应–乳酸通过乳酸脱氢酶转化为丙酮酸，同时产生NADH。
2.丙酮酸变羧化反应–丙酮酸通过丙酮酸脱羧酶的作用，变羧化为柠檬酸，并释放出二氧化碳。
3.柠檬酸异构反应–柠檬酸经过柠檬酸异构酶的作用，转化为异柠檬酸。
4.异柠檬酸变羧化反应–异柠檬酸通过异柠檬酸脱羧酶的作用，变羧化为α-酮戊二酸，并释放出二氧化碳。
5.α-酮戊二酸脱氢反应–α-酮戊二酸通过α-酮戊二酸脱氢酶的作用，产生NADH和脱羧产物。
6.脱羧产物再生–脱羧产物在多次反应中生成辅酶A，再经过复杂的反应路径得到柠檬酸。
7.总反应方程式–以上反应综合在一起，得到柠檬酸循环的总反应方程式：乳酸 + NAD+ + CoA-SH + ADP + Pi → Acetyl-CoA + NADH + H+ + ATP +H2O + CO2。
循环中的产物柠檬酸循环在每一次循环过程中产生以下重要的产物：1.ATP：通过底物级磷酸化反应（substrate-level phosphorylation），柠檬酸循环每循环一次可以产生1个ATP。
2.NADH和FADH2：在柠檬酸循环中，通过NAD+和FAD接受氢原子的转移，产生NADH和FADH2，这些将在后续的细胞呼吸过程中发挥重要的作用。
3.CO2：柠檬酸循环中产生的二氧化碳是细胞释放掉的废物，它将在呼吸过程中通过肺部排出体外。
循环调控柠檬酸循环的调控对于维持正常的细胞呼吸过程至关重要。
以下是柠檬酸循环的调控机制：1.NADH和ATP浓度：高浓度的NADH和ATP会抑制柠檬酸循环的进行，这是因为细胞内能源和氧气供应充足，不需要继续产生更多的能量。
生物化学第11章柠檬酸循环
琥珀酰CoA合酶催化的反应涉及到CoA被磷酸基取代， 在该酶的活性部位形成琥珀酰基磷酸(succinyl phosphate)。然后，磷酸基转移到酶活性部位的His残基 上，形成磷酸组氨酸，并释放出琥珀酸；随后磷酸基被 转移到GDP上，生成GTP。
琥珀酰CoA合酶催化的反应
（六）
琥珀酸氧化形成延胡索酸
（四）
α-酮戊二酸氧化脱羧产生琥珀酰CoA
α-酮戊二酸在α-酮戊二酸脱氢酶复合物的催化 下，氧化脱羧，产生琥珀酰CoA，同时释放出CO2和NADH。 这里，释放出CO2同样来自原初的草酰乙酸部分而不是 来自乙酰CoA的乙酰基。 如果说，顺乌头酸酶对柠檬酸的两个相同的基团没 有选择性，α-酮戊二酸脱羧反应释放出CO2应有一半含 有放射性标记，但是，实际结果没有。这证实了顺乌头 酸酶具有选择性。
E1:丙酮酸脱氢酶 E2:二硫辛酸转乙酰基酶 E3:二氢硫辛酸转乙酰基酶
丙酮酸脱氢酶系 多酶体系，位于线粒体膜上。 E.coli的丙酮酸脱氢酶系 分子量：4.5×106，直径45nm，比核糖体稍大。 酶 丙酮酸脱氢酶（E1） 二氢硫辛酰转乙酰酶（E2） 二氢硫辛酰脱氢酶（E3） 辅酶 TPP 硫辛酸 FAD 亚基数 24 24 12
柠檬酸合酶反应的机制
（二）异柠檬酸的形成 柠檬酸在顺乌头酸酶(aconitase)的催化下，异 构化转变成异柠檬酸(isocitrate)。顺乌头酸(cisaconitate)是这一转变反应的中间物。该步反应是可 逆的，△Go'＝﹢6.3 kJ/mol，反应有利于柠檬酸。 因此，在平衡时，异柠檬酸大约只占10%。
第一节
丙 酮 酸 氧 化
在有氧的条件下，糖酵解产生的丙酮酸或乳酸氧化 产生的丙酮酸或者某些氨基酸分解产生的丙酮酸经特 殊的载体蛋白转运到线粒体内，首先经氧化脱羧反应 转变成乙酰CoA。
生物化学：11-柠檬酸循环
1
本章提纲
第一节 柠檬酸循环概述
第第第二节一二节节丙酮第第酸概 单一二进述 糖入节 节柠檬概 单酸述 糖循环的准备阶段 第第三节三节柠檬第酸寡三循糖环节的反寡应糖机制 第第四节四节柠檬第酸多四循糖环节的能多量糖计算 第第五节五节柠第檬酸五结循节合环糖中的结调合节糖部位
乙酰CoA都可以
产生3分子NADH、
1分子FADH2和1 分子的GTP
28
第四节 柠檬酸循环的能量计算
p107
29
第四节 柠檬酸循环的能量计算
TCA循环中NAD+和FAD的再生：
TCA循环虽然没有氧分子直接参加，但只能在有氧条 件下进行，因为NADH和FADH2需要通过电子传递链 和氧分子才能够被氧化。 通过位于线粒体内膜的电子传递链，NADH和FADH2 被氧化，伴随着氧化过程可以进行氧化磷酸化生成 ATP。
线粒体15草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸琥珀酰辅酶a琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶a第三节柠檬酸循环的反应机制概貌16第三节柠檬酸循环的反应机制1柠檬酸合酶催化乙酰coa与草酰乙酸缩合形成柠檬酸不可逆反应硫酯键断裂放出大量能量17第三节柠檬酸循环的反应机制18第三节柠檬酸循环的反应机制2乌头酸酶催化前手性分子柠檬酸转化成手性分子异柠19第三节柠檬酸循环的反应机制3异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化生成a酮戊二酸和co第一个氧化还原反应共4个产生还原力nadh第一个氧化脱羧反应共2个20第三节柠檬酸循环的反应机制4a酮戊二酸脱氢酶复合物催化a酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰coa不可逆反应第二个氧化还原反应共4个产生还原力nadh第二个氧化脱羧反应共2个21第三节柠檬酸循环的反应机制22第三节柠檬酸循环的反应机制5琥珀酰coa合成酶催化底物水平磷酸化柠檬酸循环中唯一的一步底物水平磷酸化反应23第三节柠檬酸循环的反应机制6琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢生成延胡索酸该酶具有严格立体专一性第三个氧化还原反应共4个24第三节柠檬酸循环的反应机制琥珀酸脱氢酶是tca循环中唯一一个嵌入线粒体内膜的酶其余酶位于线粒体的基质中25第三节柠檬酸循环的反应机制7延胡索酸酶催化延胡索酸水化生成l苹果酸该酶具有严格立体专一性可逆反应26第三节柠檬酸循环的反应机制8苹果酸脱氢酶催化苹果酸氧化重新形成草酰乙酸完成一轮柠檬酸循环第四个氧化还原反应共4个产生还原力nadh该酶具有严格立体专一性可逆反应27第三节柠檬酸循环的反应机制琥珀酰coa异柠檬酸28第四节柠檬酸循环的能量计算p107在柠檬酸循环的总反应中对于进入循环的每个乙酰coa都可以产生3分子nadh1分子fadh分子的gtpp9729第四节柠檬酸循环的能量计算p10730第四节柠檬酸循环的能量计算tca循环中nad和fad的再生
7.2柠檬酸循环
乙酰辅酶A 柠檬酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸2C:乙酰CoA-SH 4C:草酰乙酸6c:柠檬酸不可逆反应２Ｃ＋4Ｃ＝６Ｃ柠檬酸合成酶乙酰辅酶Ａ草酰乙酸柠檬酸限速酶不可逆反应草酰乙酸乙酰–CoA 柠檬酰-CoA Asp OAAanalog acetyl-CoA酸柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸顺乌头酸酶顺乌头酸酶Prochiral C 前手性* 顺乌头酸酶能识别这两个羧甲基基团有助于柠檬酸结合活性位点柠檬酸的结构柠檬酸的立体结构该键没有固定不容易被攻击该键被固定容易被攻击完全激活位点柠檬酸的异构问题草酰乙酸L-柠檬酸异柠檬酸只有这种产物产生能够形成L-α-酮戊二酸但自然界不存在6Ｃ-１Ｃ＝５Ｃ异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸α－酮戊二酸不可逆反应异柠檬酸脱氢酶草酰琥珀酸异柠檬酸α－酮戊二酸５Ｃ-１Ｃ＝４Ｃα-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰 - CoAα－酮戊二酸脱氢酶复合体α－酮戊二酸琥珀酰-CoA不可逆反应琥珀酰-CoA 琥珀酸琥珀酰-CoA合成酶GDP + Pi GTP CoA-SH琥珀酰合成酶结构琥珀酰CoA合成酶琥珀酰CoA琥珀酸合酶琥珀酸磷酸化酶琥珀酸脱氢形成延胡索酸琥珀酸延胡索酸琥珀酸脱氢酶FAD FAD H2延胡索酸水合成苹果酸延胡索酸 苹果酸延胡索酸酶H2O酸L-苹果酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶NAD+NAD H + H +2C柠檬酸循环carbon atoms from acetyl CoAonly 柠檬酸循环柠檬酸异柠檬酸α－酮戊二酸琥珀酰CoA 琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸乙酰CoA葡萄糖６-磷酸果糖3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酰-CoA琥珀酸苹果酸６`磷酸葡萄糖1,６二磷酸果糖3-磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸丙酮酸乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰-CoA琥珀酸延胡索酸草酰乙酸中心异化途径酶系八步连续反应乙酰-CoA草酰乙酸柠檬酸2CO23 NADH 1 FADH2 1 ATP/GTP异化/同化两用丙酮酸羧化酶填补反应。
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琥珀酸H2C COOH
C H2
COOHGTP
+ NAD(P)
+ (4)
NAD(P)H+H
(2) 柠檬酸合成酶 (3) 顺乌头酸酶 (4)(5)异柠檬酸脱氢酶
CoASH
(7) GDP+Pi
CH 2COOH CHCOOH
(6) α-酮戊二酸脱氢酶复合体
琥珀酰
H
2
O
CO~SCoA CH 2
CoACCOHO2 H
三、TCA循环 （三）柠檬酸循环的化学途径 （98页）
4．由琥珀酸→草酰乙酸
抑制该酶复合物的活性 反应物（NAD+、FAD、GDP、ADP、丙酮酸）激活该
酶复合物的活性 Ca2+、胰岛素激活
Chapter23 柠檬酸循环
三、TCA循环
（二）柠檬酸循环概貌（98页）
是乙酰CoA与草酰 乙酸结合进入循环经 一系列反应再回到草 酰乙酸的过程。在这 个过程中乙酰CoA被 氧化成H2O和CO2并 产生大量的能。其反 应途径可表示如图
1．草酰乙酸→α -酮戊二酸
三、TCA循环
（三）柠檬酸循环的化学途径 （98页）
2．α -酮戊二酸→琥珀酰CoA 需要α -酮戊二酸脱氢酶系的3种酶和它们的辅助因子如 NAD+、CoA、TPP、硫辛酰胺、FAD和Mg2+等 。
三、TCA循环
（三）柠檬酸循环的化学途径 （98页）
3．由琥珀酰-CoA→琥珀酸 琥珀酰CoA与二磷酸鸟苷（GDP）及磷酸作用迅速分解 成琥珀酸，在此反应中产生一个ATP分子。催化这一反应的 酶为琥珀酰CoA合成酶
二氢硫辛酸
HS
硫辛酸乙酰转移酶
HSCoA
O
CH3C ～ SCoA
乙酰CoA
形成酶复合体有什么好处呢？
丙酮酸
CO 2
CH 3 CO COO H
丙酮酸脱羧酶
CH 3 HC OH
TPP
E1
(CH 2)4CO S
NH
S
硫辛酸
TPP
E2
O
(CH 2)4CO NH
CH 3C S
HS
多肽链
HS
乙酰二氢硫辛酸
HS
●2、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰COA （线粒体基质中进行） （丙酮酸 乙酰辅酶A，简写为乙酰CoA）
●3、乙酰COA进入TCA循环 （线粒体中进行） 三羧酸循环（乙酰CoA H2O 和CO2，释放出能量）
Chapter23 柠檬酸循环
三、TCA循环
（一）丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段——氧化 脱羧生成乙酰-COA
葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸，在有氧条件下，将 进入三羧酸循环进行完全氧化，生成H2O 和CO2，并释 放出大量能量。丙酮酸的有氧氧化包括两个阶段：
即柠檬酸循环和氧化磷酸化
Chapter23 柠檬酸循环
二、糖的有氧氧化（好氧呼吸）的三个步骤
●1、葡萄糖或糖原氧化分解成丙酮酸（即糖酵解，胞液中进行）
三羧酸？ 线粒体膜 循环？ 丙酮酸
每个分子具有4 个碳的草酰乙 酸库（基质中）
重新加入到 草酰乙酸库
三种羧酸！ 草酰乙酸大循环！
每个分子具有3个 碳的丙酮酸库（基 质中）
第一个碳以 CO2形式失去
六碳三羧酸
第二个碳以 CO2形式失去
五碳二羧酸 四碳二羧酸
第三个
碳以CO2 形式失
去
三羧酸循环
丙酮酸 H3C CO COOH丙Biblioteka 酸脱氢酶复合体E1E3
E2
三种酶
60条肽链形 成的复合体
丙酮酸
CO2
CH3 CO
丙酮酸脱羧酶
CH3 HC OH
(CH2)4COOS
TPP
E1
S
硫辛酸
TPP
二氢硫辛酸脱氢酶
FADH2
+ NAD
E3
FAD
NADH+H+
COO H
O CH3C S
HS
乙酰二氢硫辛酸
E (CH2)4CO2OE2
(CH2)4COOHS
Chapter23 柠檬酸循环
Tricarboxylic acid cycle
Chapter23 柠檬酸循环
三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TCA 循环or Krebs循环)
一、TCA循环的发现
●德国科学家Hans Krebs 1937年提出，1953年获得诺 贝尔奖，并被称为ATP循环 （柠檬酸循环）之父。
NAD+
CoASH
+ NADH + H
(1)
CO 2
草酰乙酸
CH3CO~SCoA 乙酰 CoA
(4)(7)(8)(10)
• 产能步骤 • 2NAD(P)H • 1FADH2
OC COOH
(10) C COOH
H
H2
L-苹果酸HOC COOH NADH+H+
(2)
C COOH
H2O
H 2O (9) H2
E2
二氢硫辛酸脱氢酶
FADH 2
E3
FAD
+ NAD NADH+H+
NH
(CH 2)4CO
二氢硫辛酸
硫辛酸乙酰转移酶
O
中间产物在氨基H酸SCoA臂作用C下H3C 进SC入oA 酶活性
中心快速准确！
乙酰CoA
相当于酶复合体
提•由问于：第有一步哪为些不物可质逆可反应以，调直节接该决酶定整复个合循物环的反活应的性速？ 答度物案，受：而到且严是密许的多调其 节它 控反 制应 ；体系的分支点，因而该酶复合 产物（NAD(P)H、FADH2、GTP、ATP、乙酰CoA ）
NAD+
CoASH
HC COOH
延胡索酸 C COOH
H
FADH 2
(8)
• 1GTP
• (1)(6)-产能脱碳
CH 2COOH
•
C(OH)COOH 柠檬酸
CH 2COOH
(3) CH2COOH 异柠檬酸
CHCOOH
2NADH + 2 CO2 •(5)-脱碳-1CO2 → 3步不可逆反应
FAD
CH(OH)COOH (1) 丙酮酸脱氢酶复合体
O
丙酮酸脱氢酶系 O
CH3CCOOH + HS-CoA+ NAD+
CH3C SCoA＋ CO2 ＋NADH
丙酮酸
辅酶A
乙酰辅酶A
丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环的中间环节。 此反应在真核细胞的线粒体基质中(原核细胞:质膜中）进行。
丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的多酶体系，主要包括：三种 不同的酶（丙酮酸脱羧酶E1、二氢硫辛酸乙酰转移酶E2和二氢硫 辛酸脱氢酶E3），和6种辅因子（TTP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA 和Mg2+）。96页
NADH CO 2
+
+ H
NAD+
CH2COOH COCOOH
CH 2
(5) 草酰琥珀酸
COCOOH CO2
(6)
CoASH α-酮戊二酸
(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
Chapter23 柠檬酸循环
三、TCA循环
（三）柠檬酸循环的化学途径 （98页）