三羧酸循环-河北科技大学大学英语精品课

第 22 次课 2 学时 注：本页为每次课教案首页

2,4,6,7,8 《生物化学》科学出版社 现代生物学精要速览中文版 王镜岩等译 高等教育出版社 罗纪盛等

第十章糖代谢(2)

Glycometabolism 二、柠檬酸循环(TCA，1953年获得诺贝尔奖)

⏹EMP：G--------→2丙酮酸(在细胞浆中)

⏹丙酮酸进线粒体－－→乙酰CoA

⏹TCA：乙酰CoA进入TCA(在线粒体基质中)

⏹电子传递水平磷酸化(在线粒体内膜上)

1.EMP

G--------→2丙酮酸

●净得2ATP

●得2NADH+H+

2. TCA(柠檬酸循环、三羧酸循环第92页)

tricarboxylic acid cycle) Krebs循环

有氧条件下，将酵解作用产生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰CoA，再经一系列氧化和脱羧，最终

生成二氧化碳和水并产生能量。

2 丙酮酸 + 2 GDP + 2 Pi + 4 H2O + 2 FAD + 8 NAD

--------→6 CO2 + 2 GTP + 2 FADH2 + 8 NADH＋H＋

⏹化学历程

⏹能量计量

⏹调控

⏹生物学意义

三羧酸循环的发现历史

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。

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，而是以循环方式进行。于是他于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。

(1)化学历程

TCA循环的准备阶段：丙酮酸--→乙酰CoA

TCA循环阶段：

①准备阶段(丙酮酸进入线粒体－－→乙酰CoA)

丙酮酸 + CoA-SH + NAD+→ Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+

丙酮酸脱氢酶复合体系

有三种酶组成：三种酶均以二聚体的形式存在。

•E1——丙酮酸脱氢酶(24条肽链)

•E2 ——二氢硫辛酸转乙酰基酶(24条肽链)

•E3——二氢硫辛酸脱氢酶(12条肽链)

砷化物：可与E2－SH共价结合，使酶失去活性。

练习题

●糖酵解的终产物是丙酮酸

●糖酵解的脱氢步骤反应是 ( )

A．1，6-二磷酸果糖→3-磷酸甘油醛十磷酸二羟丙酮

B．3-磷酸甘油醛→磷酸二羟丙酮

C．3-磷酸甘油醛→1，3-二磷酸甘油酸

D．1，3--磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸

●缺氧情况下，糖酵解途径生成的NADH+H+的去路 ( )

A．进入呼吸链氧化供应能量 B．合成1，6-双磷酸果糖

C．3-磷酸甘油酸还原为3-磷酸甘油醛 D.丙酮酸还原为乳酸

●糖酵解过程中最重要的关键酶是 ( )

A．己糖激酶 B．6-磷酸果糖激酶I C．丙酮酸激酶 D．果糖双磷酸酶

●丙酮酸脱氢酶复合体中最终接受底物脱下的2H的辅助因子是 ( )

A．FAD B．硫辛酸 C．辅酶A D．NAD+ E．TPP

●糖酵解途径的反应全部在细胞进行。

●葡萄糖激酶和己糖激酶在各种细胞中对葡萄糖的亲和力都是一样的.

●常食用糖类，应补充维生素，否则可导致积累。

反应过程与调控：96页

●E2分子上结合着两种特殊的酶-----激酶和磷酸酶

●E1的磷酸化(无活性)和去磷酸化(有活性)

●ATP/ADP比值高、酶的磷酸化作用增加

②三羧酸循环

乙酰CoA－--→3NADH + FADH2 + 2CO2 + ATP

柠檬酸生成阶段：(1) (2)

氧化脱羧阶段：（３）（４）（５）

草酰乙酸再生阶段：（６）（７）（８）

（1）乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸

柠檬酸合成酶（Citroyl synthetase）：此酶是第一个调节酶，限速步骤，此酶为限速酶（2）异柠檬酸的生成

顺乌头酸酶：这种酶与底物以特殊方式结合（只选择两种顺反异构或旋光异构中的一种结合方式）进行的反应称为不对称反应。含铁硫中心簇

90%柠檬酸、4%顺乌头酸、6%异柠檬酸组成平衡混合物

（3）α- 酮戊二酸的生成

异柠檬酸脱氢酶：这是TCA中第一次氧化作用。

此酶是TCA循环中第二个调节酶。

需Mg2+（Mn2+）

（4）琥珀酰CoA的生成（α- 酮戊二酸的氧化脱羧反应）

α－酮戊二酸脱氢酶系：该酶与丙酮酸脱氢酶系的结构组成相似，催化脱羧，脱氢。是三个调节酶

这是TCA循环中第二个氧化脱羧反应。

（5）从琥珀酰辅酶A到琥珀酸

琥珀酰CoA合成酶：催化琥珀酰CoA的硫酯键水解，使GDP磷酸化为GTP。

GTP的作用：在哺乳动物中[1]在二磷酸核苷激酶作用下，推动ADP生成ATP；[2]用于蛋白质的合成。

在高等植物和细菌中，硫酯键水解释放出的自由能，可直接合成ATP。

（6）琥珀酸被氧化成延胡索酸

琥珀酸脱氢酶:是TCA循环中唯一嵌入线粒体内膜的酶。分子量100000（二亚基），酶的辅酶是FAD；酶直接与呼吸链联系，将FADH2交给酶的铁硫中心进入呼吸链。

此反应是： TCA循环中第三个氧化还原反应。

丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可阻断三羧酸循环。

（7）苹果酸的生成

延胡索酸酶：催化水化反应，具有立体异构专一性。OH只加入延胡索酸双键的一侧，因此只形成L-型苹果酸。

该酶分子量为200000，由4个相同亚基组成，各含3个自由巯基为酶的活性所必需。

（8）苹果酸被氧化为草酰乙酸

L-苹果酸脱氢酶： NAD是氢的受体。

该步反应是第四次氧化还原反应。

平衡有利于逆反应，但生理条件下，反应产物草酰乙酸不断合成柠檬酸，其在细胞中浓度极低，少于10-6mol/L，使反应向右进行。

(2)TCA生成的能量 107页

葡萄糖的有氧代谢生成的能量

Glucose ATP

2ATP 2

2NADH------ 5 (或3)

2 Pyruvate

2 NADH----- 5

2 Acetyl CoA

6 NADH---- 15

2 FADH2--------- 3

2 GTP 2

6CO2+6H2O

(3)三羧酸循环的调节 108页

受本身制约系统的和ATP、ADP和Ca2+的调节；

底物 (乙酰CoA、草酰乙酸)浓度的推动，产物(NADH)浓度的抑制；

调节位点

●柠檬酸合酶：

该酶是TCA中第二个调节酶酶；

受ATP、NADH、琥珀酰CoA和长链脂肪酰CoA抑制的限速酶。

氟乙酸：氟乙酸---氟乙酰-CoA---氟柠檬酸，氟柠檬酸是顺乌头酸酶的竟争性抑制剂，它与柠檬酸竟争，称致死性合成反应

琥珀酰-CoA：是柠檬酸合酶的竟争性抑制剂。与乙酰-CoA竟争。

●异柠檬酸脱氢酶：

该酶是TCA中第二个调节酶；

当细胞在高能状态时：即ATP/ADP，NADH/NAD＋比值高，酶活性被抑制；

在低能状态时被激活， ADP可活化此酶。

●α－酮戊二酸脱氢酶系

酶的催化活性受其产物NADH、琥珀酰CoA和Ca2+抑制；

细胞高能荷时，ATP、GTP也可反馈抑制酶的活性。