中国海洋大学生物化学16 三羧酸循环-课件
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三羧酸循环 高中生物课件
三羧酸循环t r i c a r b o x y l i ca c i d c y c l e目录02单击添加文本具体内容CONTENTS01CONTENTS单击添加文本具体内容011、三羧酸循环的基本概念单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点，以便观者准确的理解您传达的思想。
三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle)是需氧生物体内普遍存在的代谢途径，是三大营养素（糖类、脂类、氨基酸）的最终代谢通路，又是糖类、脂类、氨基酸代谢联系的枢纽。
三羧酸循环以乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成含有三个羧基的柠檬酸开始，故称为三羧酸循环，也称为柠檬酸循环。
三羧酸循环最早由H.Krebs提出，因此又称Krebs循环。
乙酰CoA进入三羧酸循环后被完全氧化分解成二氧化碳和水，同时释放能量，此循环包括八个连续的反应。
02循环步骤和酶反应021 草酰乙酸与乙酰CoA缩合生成柠檬酸：缩合反应由柠檬酸酶催化，需要1mol水。
2 柠檬酸异构化形成异柠檬酸：此异构化是可逆互变反应，由顺乌头酸酶催化。
3 异柠檬酸氧化脱羧形成α-酮戊二酸：这是三羧酸循环中第一个氧化脱羧反应，由异柠檬酸脱氢酶催化，生成CO2和NADH+H+ 。
4 α-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰CoA：这是三羧酸循环中另一个氧化脱羧反应，由α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化。
氧化脱羧时释放的自由能以高能硫脂键形式储存在琥珀酰CoA内。
反应的产物是琥珀酰CoA、NADH+H+和CO2 。
5 琥珀酰CoA转变为琥珀酸：由琥珀酰辅酶A合成酶催化的可逆反应，琥珀酰辅酶A 将其分子中的高能硫脂键的自由能转移给GDP的磷酸化反应，生成的GTP再经核苷酸二磷酸激酶催化转给ADP生成ATP，这是三羧酸循环中唯一的底物水平磷酸化反应。
6 琥珀酸脱氢生成延胡索酸：此反应由琥珀酸脱氢酶催化，其辅酶是FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸），反应生成FADH2。
7 延胡索酸加水生成苹果酸：由延胡索酸酶催化这一水合反应，该反应是可逆的。
三羧酸循环-PPT
6、α—酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA
第二次脱氢脱羧 不可逆 消耗1NAD＋,生成1NADH＋H＋,1CO2
生成一个高能键“~”,此步类 似于丙酮酸得氧化脱羧。
α—酮戊二酸脱氢酶系包括: α—酮戊二酸脱氢酶 二氢硫辛酸转琥珀酰基酶 二氢硫辛酸脱氢酶
7、琥珀酸得生成
底物磷酸化 生成1ATP 可逆
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
12
4—5、异柠檬酸氧化脱羧生成α—酮戊二酸
第一次脱氢脱羧 可逆
消耗1NAD＋,生成1NADH＋H＋,1CO2
该酶是别构酶,激活剂是ADP,抑制 剂是NADH、ATP。
有两种同工酶:
以NAD＋为电子受体,存在于线粒体 中,需Mg2＋。
以NADP＋为电子受体,存在于胞液 中,需Mn2＋。
7 、 3 — P—G＋7—P—S E(4—P赤藓糖)＋6—P—F
4—P—
将7—P—S-得二羟丙酮基转移给3—P—G。
2
+2
磷酸戊糖途径得 非氧化阶段之二
(基团转移)
5-磷酸木酮糖
5-磷酸核糖
转酮酶
H
2
+2
转醛酶
2
+2
3-磷酸甘油醛
7-磷酸景天庚酮糖
6-磷酸果糖
4-磷酸赤藓糖
6——7步
8、5—P—Xu＋4—P—E
2、乙酰CoA和NADH可分别抑制DLT和DLDH得 活性,阻止氧化脱羧。
丙酮酸得氧化脱羧是连接EMP和TCA 得纽带,其反应本身并未进入TCA,但是是所 有糖进入TCA得必由之路。
二、三羧酸循环概要
TCA循环一轮分10步完成。来自丙酮酸 脱氢脱羧后得乙酰基(C2单位)由CoA带着进 入TCA,第一步是C2与一个C4化合物(草酰乙 酸)结合成C6化合物(柠檬酸),然后经过2次 脱羧(生成2个CO2)和4次脱氢(生成3NADH ＋1FADH2),还产生1个GTP(高能化合物), 最终回到C4化合物(草酰乙酸),结束一轮循 环。
第23章三羧酸循环-PPT课件
1．早期工作： 从1920到1935年，Thunberg，Krebs和Szent发现，在肌肉糜
中加入柠檬酸和四碳二羧酸如琥珀酸，延胡索酸，苹果酸，
草酰乙酸可刺激氧的消耗。 1937年Martins和Knoop阐明了从柠檬酸经顺乌头酸，异柠檬 酸，α酮戊二酸到琥珀酸的氧化途径。
2．Krebs在研究鸽胸肌的耗氧中观察到六碳三羧酸（柠檬酸，顺 乌头酸，异柠檬酸）和酮戊二酸，以及四碳二羧酸（琥珀酸，延 胡索酸，苹果酸，草酰乙酸）强烈刺激肌肉中丙酮酸氧化的活性，
酸化中再氧化，并伴随ATP的产生。
辅酶A和碳的活化
辅酶A是根据它活化酰基(acyl group)的作用命名的。 辅酶 A 是从 ATP, 维生素泛酸 (pantothenic acid), 和β巯基乙胺 产生。 辅酶A的巯基是功能部分。其余部分提供酶结合位点。 在酰化辅酶A中，如乙酰辅酶A，酰基与巯基相连形成硫酯。
●
三羧酸循环的讨论集中在可氧化物质的去路，生物氧化的讨 论集中在电子传递链和ATP合成。如果从呼吸的最终产物（CO2 和H2O）的角度考虑，三羧酸循环强调CO2的产生，生物氧化强 调H2O的产生。 呼吸是指有机分子在体内氧化分解并释放能量的过程。呼吸 的最终产物是CO2和H2O。
●
第 一 阶 段
氨基酸
氧化脱羧 脱氢 脱氢 丁二酸 琥珀酸
GTP CO2, [2H]
氧化脱羧
GDP+Pi CO2, [2H]
2H
α- 酮戊二酸 α-酮戊二酸 琥珀酰辅酶A 琥珀酰辅酶A 氧化脱羧 氧化脱羧
底物水平磷酸化
底物水平磷酸化
图3-3. 三羧酸循环的反应
丙酮酸到乙酰辅酶A的总反应
0’
总反应是高度放能的，在细胞中是不可逆的。 丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA的反应是在真核细胞的线粒体基质中进行的， 这是一个连接酵解和三羧酸循环的中心环节。 这个反应由丙酮酸脱氢酶复合体催化。丙酮酸脱氢酶复合体包括3个不同的 酶和 5 种不同的辅酶，包括焦磷酸硫胺素（ TPP ），硫辛酸， FAD ， NAD+ 和 CoA。
三羧酸循环--me55页PPT
丙酮酸脱氢酶复合物三种酶的功能:
（1）丙酮酸脱氢酶（也称丙酮酸脱羧酶）: 辅基TPP，E1。 功用： Py 脱羧 2c单位
（2）二氢硫辛酸转乙酰基酶：辅基硫辛酰胺（或称硫辛酸），E2。 功用：氧化2C单位，并将2C单位先转到硫辛酰胺上， 再转到CoA上。
（3）二氢硫辛酸脱氢酶：辅基FAD，E3。
功用：Red型硫辛酰胺→OX型硫辛酰胺
③ 催化丙酮酸转变为乙酰CoA的反应步骤
E1
（1）Py+TPP
羟乙基-TPP+CO2
OX
（2）羟乙基-TPP E2
乙酰基-硫辛酰胺
（3）乙酰基-硫辛酰胺＋CoA E2
乙酰CoA+硫辛酰胺
（4）Red型硫辛酰胺
E3
OX型硫辛酰胺
（5） F SA H 2 D N SH A D F S A S D NA H D H
三羧酸循环酶主要有8个，你记住了吗？
依次为柠檬酸合成酶、顺乌头酸酶、异柠檬酸 脱氢酶、α－酮戊二酸脱氢酶、琥珀酰CoA合成 酶、琥珀酸脱氢酶、延胡索酸酶、苹果酸脱氢 酶。难记不？不难记。你根本不用记得那样准 确。
听歌：一只黑猫两只虎，两个柠檬一只狐，一 个苹果一桶醋（α酮戊二酸脱氢酶）有人说黑 猫是什么，那不就是乌头嘛。
9. 三羧酸循环的调节
①三羧酸循环中的三个调控酶
（1）OAA+乙酰CoA→Cit，Cit合酶，限速酶，受琥 珀酰CoA、NADH、ATP和脂酰CoA的抑制。
（2）异Cit→α-KGA,异Cit脱氢酶，ADP是别构激活 剂，ATP和NADH是抑制剂。
（3）α-KGA→琥珀酰CoA，α-KGA脱氢酶被反应 产物琥珀酰CoA和NADH抑制，也被高的能荷 抑制。
三羧酸循环.PPT
尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸 磷酸（NADP+） 黄素蛋白（辅基为 FAD
和 FMN） 铁硫蛋白（Fe-S） 辅酶Q 细胞色素类
作用 递氢体
递氢体 单电子传递体 递氢体 单电子传递体
6
三、呼吸链中各组分的排列顺序
（一）依还原电位大小排列 （二）呼吸链复合物重组 （三）利用光谱变化观察线 粒体各传递体的氧化顺序
一、概念 二、呼吸链的组分 三、呼吸链中各组分
的排列顺序 四、线粒体中两条重
要呼吸链 五、胞液中NADH和
NADPH的氧化
一、概 念
催化生物氧化电 子传递的酶及其辅酶 的连锁反应体系称为 电子传递链。
由于电子传递链 与细胞摄取氧的呼吸 过程有关，通常又称 为氧化呼吸链。
5
二、呼吸链的组分
组分
尼克酰胺腺嘌呤二核苷 酸 （NAD+）
7
四、线粒体內的两条重要呼吸链 （一）NADH 氧化呼吸链 （二 ）琥珀酸 氧化 呼吸链
8
9
五、胞液中NADH及NADPH的氧化 （一）-磷酸甘 油穿梭系统 （二）苹果酸穿 梭系统
10
11
（一）-磷酸甘油穿梭系统
胞液
线粒体 内膜
12
(二)苹果酸穿梭系统
胞液
内膜
线粒体
13
二、ATP的生成
（一）ATP生成的方式 （二）氧化磷酸化偶联部位 （三）氧化磷酸化偶联机理 （四）ATP合成的结构基础 （五）氧化磷酸化的调节 （六）氧化磷酸化抑制剂
14
（一）ATP生成的方式
1.底物水平磷酸化：底物的高能磷酸基团 直接转移给ADP生成ATP。
2.氧化磷酸化:是指在电子传递过程中,释放 的能量使ADP磷酸化成ATP的过程。又称 电子传递水平磷酸化
和 FMN） 铁硫蛋白（Fe-S） 辅酶Q 细胞色素类
作用 递氢体
递氢体 单电子传递体 递氢体 单电子传递体
6
三、呼吸链中各组分的排列顺序
（一）依还原电位大小排列 （二）呼吸链复合物重组 （三）利用光谱变化观察线 粒体各传递体的氧化顺序
一、概念 二、呼吸链的组分 三、呼吸链中各组分
的排列顺序 四、线粒体中两条重
要呼吸链 五、胞液中NADH和
NADPH的氧化
一、概 念
催化生物氧化电 子传递的酶及其辅酶 的连锁反应体系称为 电子传递链。
由于电子传递链 与细胞摄取氧的呼吸 过程有关，通常又称 为氧化呼吸链。
5
二、呼吸链的组分
组分
尼克酰胺腺嘌呤二核苷 酸 （NAD+）
7
四、线粒体內的两条重要呼吸链 （一）NADH 氧化呼吸链 （二 ）琥珀酸 氧化 呼吸链
8
9
五、胞液中NADH及NADPH的氧化 （一）-磷酸甘 油穿梭系统 （二）苹果酸穿 梭系统
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（一）-磷酸甘油穿梭系统
胞液
线粒体 内膜
12
(二)苹果酸穿梭系统
胞液
内膜
线粒体
13
二、ATP的生成
（一）ATP生成的方式 （二）氧化磷酸化偶联部位 （三）氧化磷酸化偶联机理 （四）ATP合成的结构基础 （五）氧化磷酸化的调节 （六）氧化磷酸化抑制剂
14
（一）ATP生成的方式
1.底物水平磷酸化：底物的高能磷酸基团 直接转移给ADP生成ATP。
2.氧化磷酸化:是指在电子传递过程中,释放 的能量使ADP磷酸化成ATP的过程。又称 电子传递水平磷酸化
三羧酸循环PPT课件
丙酮酸激酶
催化丙酮酸生成乙酰CoA。
04
三羧酸循环的调控 机制
酶的别构效应
01
别构效应的概念
别构效应是指小分子化合物与酶活性中心外的某个部位非共价可逆结合
，引起酶的构象改变，从而影响酶的活性的调节方式。
02 03
别构效应的机制
别构效应的机制包括正协同效应和负协同效应。正协同效应是指小分子 化合物与酶结合后，增加酶的活性；负协同效应则是指小分子化合物与 酶结合后，降低酶的活性。
产生ATP
三羧酸循环是细胞内ATP的主 要来源，通过氧化磷酸化过 程，将底物的高能磷酸键转
化为ATP的高能磷酸键，为机 体提供大量的能量。
提供能量供给
三羧酸循环产生的ATP能够供 给细胞内各种生命活动的能 量需求，如维持离子梯度、 合成代谢等。
维持ATP水平
三羧酸循环通过维持ATP水平 来保持细胞内能量平衡，保 证细胞的正常功能。
THANKS
感谢您的观看
在三羧酸循环中，一系列的酶促反应将脂肪、蛋白质和糖等营养物质转化为能量。
三羧酸循环与柠檬酸循环的关系：三羧酸循环是柠檬酸循环的继续，它们之间没有 本质的区别。
循环的重要性
为生物体提供能量
三羧酸循环是细胞呼吸的主要途径，为生物体的生命活动提供能量 。
代谢途径的连接
三羧酸循环与其他代谢途径相互连接，如糖代谢、脂肪代谢和氨基 酸代谢等，确保了生物体内能量的有效利用。
调节代谢关键酶
三羧酸循环中的一些关键酶如柠檬酸合酶、异柠檬 酸脱氢酶等，能够调节其活性来控制代谢的速率和 方向。
参与信号转导
三羧酸循环中的一些产物如AMP、ADP等 可以作为信号分子参与细胞内的信号转导过 程，调节细胞的生理功能。
催化丙酮酸生成乙酰CoA。
04
三羧酸循环的调控 机制
酶的别构效应
01
别构效应的概念
别构效应是指小分子化合物与酶活性中心外的某个部位非共价可逆结合
，引起酶的构象改变，从而影响酶的活性的调节方式。
02 03
别构效应的机制
别构效应的机制包括正协同效应和负协同效应。正协同效应是指小分子 化合物与酶结合后，增加酶的活性；负协同效应则是指小分子化合物与 酶结合后，降低酶的活性。
产生ATP
三羧酸循环是细胞内ATP的主 要来源，通过氧化磷酸化过 程，将底物的高能磷酸键转
化为ATP的高能磷酸键，为机 体提供大量的能量。
提供能量供给
三羧酸循环产生的ATP能够供 给细胞内各种生命活动的能 量需求，如维持离子梯度、 合成代谢等。
维持ATP水平
三羧酸循环通过维持ATP水平 来保持细胞内能量平衡，保 证细胞的正常功能。
THANKS
感谢您的观看
在三羧酸循环中，一系列的酶促反应将脂肪、蛋白质和糖等营养物质转化为能量。
三羧酸循环与柠檬酸循环的关系：三羧酸循环是柠檬酸循环的继续，它们之间没有 本质的区别。
循环的重要性
为生物体提供能量
三羧酸循环是细胞呼吸的主要途径，为生物体的生命活动提供能量 。
代谢途径的连接
三羧酸循环与其他代谢途径相互连接，如糖代谢、脂肪代谢和氨基 酸代谢等，确保了生物体内能量的有效利用。
调节代谢关键酶
三羧酸循环中的一些关键酶如柠檬酸合酶、异柠檬 酸脱氢酶等，能够调节其活性来控制代谢的速率和 方向。
参与信号转导
三羧酸循环中的一些产物如AMP、ADP等 可以作为信号分子参与细胞内的信号转导过 程，调节细胞的生理功能。
三羧酸循环 PPT课件
TCA循环中C的命运
☻乙酰CoA的羰基C只有在第2轮循环转变 成CO2
☻乙酰CoA的甲基C能完全留在两轮循环 中，但是以后每一轮循环有一半离开。
TCA 循环总结
总反应：
乙酰-CoA+3NAD＋
+FAD+GDP+Pi+2HTP2O+→2H2＋C+OC2o+A3NADH+FADH2+G
1个乙酰-CoA通过三羧酸循环产生2CO2, 1 ATP,
乙醛酸循环与三羧酸循环的比较
植物细胞内的乙醛酸循环体及线粒体的亚显微结构
植物细胞内乙醛酸循环的生理意义和草酰乙酸的再生
乙醛酸循环的调节
三羧酸循环可能的“同化作用”
转乙酰酶
哺乳动物60
CoA
泛酸 辅酶 移到CoA
E3 二氢硫辛酸 大肠杆菌12、酵母12、 FAD
B2
辅基 氧化型硫辛
脱氢酶
哺乳动物6
NAD+
PP
辅酶 胺的再生
大肠杆菌内丙酮酸脱氢酶系的电镜照片
丙酮酸转变成乙酰-CoA的四步反应
丙酮酸脱氢酶的催化机理
砒霜的毒性机理
反应1：柠檬酸合酶
柠檬酸的合成
丙酮酸跨线粒体内膜的转运
丙酮酸脱氢酶系的结构和组成
缩写 酶活性
亚基数目 （个数）
辅助因子 维生素 辅助因 催化的反应 前体 子类型
E1 丙酮酸脱氢 大肠杆菌24、酵母60、 TPP
酶
哺乳动物20或30
B1
辅基
丙酮酸
氧化脱羧
E2 二氢硫辛酸 大肠杆菌24、酵母60、 硫辛酰胺 硫辛酸 辅基 将乙酰基转
3NADH,1FADH2
三羧酸循环(TCA)(课堂PPT)
三羧酸循环(TCA)(课堂PPT)一、三羧酸循环概述1. 三羧酸循环，又称柠檬酸循环或TCA循环，是细胞内进行有氧呼吸的重要代谢途径。
2. 三羧酸循环主要发生在细胞的线粒体基质中，参与物质有乙酰辅酶A、草酰乙酸、NAD+、FAD等。
3. 三羧酸循环的主要功能是将乙酰辅酶A中的乙酰基氧化成二氧化碳，同时产生NADH和FADH2，为细胞提供能量。
4. 三羧酸循环是一个连续的过程，每完成一次循环，产生3个NADH、1个FADH2和1个GTP。
二、三羧酸循环的反应步骤1. 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合柠檬酸。
2. 柠檬酸异构化为异柠檬酸。
3. 异柠檬酸脱氢α酮戊二酸，同时产生NADH。
4. α酮戊二酸与辅酶A缩合琥珀酰辅酶A，同时产生GTP。
5. 琥珀酰辅酶A脱硫琥珀酸，同时产生FADH2。
6. 琥珀酸脱氢延胡索酸。
7. 延胡索酸加水苹果酸。
8. 苹果酸脱氢草酰乙酸，同时产生NADH。
三、三羧酸循环的意义1. 三羧酸循环是细胞内重要的能量代谢途径，为细胞提供能量。
2. 三羧酸循环是氨基酸、脂肪酸等物质代谢的枢纽。
3. 三羧酸循环的产物NADH和FADH2是电子传递链的电子供体，参与ATP的合成。
4. 三羧酸循环的中间产物是许多生物合成反应的前体，如脂肪酸、胆固醇等。
5. 三羧酸循环的失调与多种疾病有关，如糖尿病、癌症等。
四、课堂互动1. 请同学们思考，三羧酸循环中的哪个步骤是限速步骤？为什么？2. 请同学们举例说明，哪些物质可以作为三羧酸循环的底物？3. 请同学们讨论，三羧酸循环的失调可能导致哪些疾病？如何预防和治疗？通过本节课的学习，希望大家能够深入理解三羧酸循环的原理和意义，为后续课程的学习打下坚实的基础。
同时，也希望大家能够将所学知识应用于实际，解决生活中的问题。
三羧酸循环(TCA)(课堂PPT)五、三羧酸循环的调控1. 三羧酸循环的速率受到多种因素的调控，包括底物浓度、产物浓度、酶的活性等。
2. 乙酰辅酶A是三羧酸循环的底物，其浓度受到糖酵解、脂肪酸氧化等途径的影响。
《三羧酸循环》课件
3
Hale Waihona Puke 未来展望对三羧酸循环的研究仍在继续，人们期待未来能够进一步揭示其机制，以及应用于 临床的新治疗方法的发现。
调节机制
三羧酸循环的活性受多种因素调节，包括底物 浓度、酶活性和细胞内能量水平的变化。
能量产生
三羧酸循环是细胞内产生大部分ATP的关键途 径，通过氧化底物来释放化学能。
1
疾病中的作用
三羧酸循环与多种疾病的发展密切相关，其中包括代谢紊乱、酸中毒和某些遗传性 疾病。
2
研究进展
科学家们对三羧酸循环的研究不断深入，不断增加对该过程的理解，为治疗相关疾 病提供了新的途径。
《三羧酸循环》PPT课件
本课件介绍了三羧酸循环的定义、步骤和反应、生物意义、调节机制、能量 产生的关系、在疾病中的作用，以及研究进展和未来展望。
步骤和反应
三羧酸循环由若干步骤和反应组成，包括乙酰 辅酶A的生成、环氧戊二酸的脱羧反应以及其 他未来完美展示。
生物意义
三羧酸循环是生物体内重要的能量产生途径， 为细胞提供ATP并生成必要的中间代谢产物。
三羧酸循环(TCA)(课堂PPT)
医学应用
进一步探索三羧酸循环在疾 病诊断和治疗中的潜力,如代 谢性疾病和肿瘤等。
三羧酸循环相关的实验技术
色谱技术
利用液相色谱和气相色谱检 测三羧酸循环中的中间体和 相关代谢产物。可定量分析 各种酶促反应的变化。
光谱分析
采用紫外-可见分光光度法和 核磁共振波谱法测定三羧酸 代谢物的浓度和结构。能更 精确地监测循环中各步反应 。
三羧酸循环的研究发展历程
1937年
汉斯·克雷布斯发现并描述了三羧酸循环的化学过程,为生物化学领域带来 了重大突破。
1970年代
电子传递链的发现推动了三羧酸循环与细胞呼吸的联系,为能量代谢的理解 奠定了基础。
1
2
3
1940年代
研究人员通过同位素示踪实验进一步证实了三羧酸循环的反应机理,并揭示 了其在代谢过程中的中心地位。
图示分析
通过生动形象的图示,帮助学生 直观地理解三羧酸循环的复杂 过程。
互动讨论
鼓励学生积极参与讨论,分享见 解,加深对三羧酸循环的理解。
实际应用
解释三羧酸循环在生物医学、 工业生产等领域的广泛应用,增 强学生的兴趣。
结语及问答环节
通过对三羧酸循环的深入探讨,我们对这一重要代谢过程有了更全面的认知。 让我们总结一下关键要点,并开放现场提问,以加深对这一主题的理解。
三羧酸循环中的关键中间体
柠檬酸
异柠檬酸
作为三羧酸循环的第一个中间体,它为 它在三羧酸循环中起到了关键的催化
后续反应提供了重要的碳骨架。
作用,调节了整个循环的速率。
α-酮戊二酸
这一中间体在三羧酸循环中起核心作 用,是其他氨基酸合成的前体。
琥珀酰-CoA
这一重要的中间体连接了三羧酸循环 与电子传递链,产生ATP。
三羧酸循环 ppt课件
若从丙酮酸开始，加上纽带 生成的1个 NADH，则共产生10+2.5=12.5个ATP。 若从葡萄糖开始，共可产生 12.5×2+7=32个ATP。(二版及其他教材为38个ATP，
NADH3ATP，FADH2 2ATP)
可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的 有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量 的最有效的方式，也是机体产生能量的主要 方式。
3、由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成1个GTP, 1GTP 1ATP。
4、循环中消耗两分子水。
5、3NADH
7.5 ATP ，
1FADH2
个GTP
6、单向进行
7、整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。
1.5ATP，再加上1
1分子乙酰CoA通过TCA循环被氧化，可生成10分子
ATP。
乙酰CoA+
▪反C2应O+不N可A逆D，H+分H5+步进行，由丙酮酸脱氢酶复合体催化。
▪丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶复合体，包 括丙酮酸脱氢酶E1、二氢硫辛酸乙酰转移酶E2、二氢 硫辛酸脱氢酶E3三种不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)、 硫辛酸，FAD, NAD+,CoA 及Mg2+六种辅助因子组 装而成。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
一、由丙酮酸形成乙酰CoA
丙酮酸进入线粒体转变为乙酰CoA,这是连接糖酵解 和三羧酸循环的纽带：
丙酮酸+CoA+NAD+
❖ GTP+ADP
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琥珀酸
海洋生命学院 32
苹果酸 三羧酸循环
2009-11-27
只有一些植物和微生物兼具有这样的 途径；
异柠檬酸裂解酶
柠檬酸合成酶
2009-11-27
海洋生命学院
33
乙醛酸循环的总反应：
2乙酰-CoA+NAD++2H2O→琥珀酸+2CoA+NADH+H+ 或2乙酰-CoA+2NAD++FAD→草酰乙酸+2CoA+2NADH+FADH2+2H+
2009-11-27 海洋生命学院 14
5、琥珀酰- CoA转化成琥珀酸
琥珀酰CoA合成酶
2009-11-27
海洋生命学院
15
催四 化聚 反体 应 可 逆 • 该反应特点 • 琥珀酸CoA合成酶(或琥珀酸硫激酶)催化 • 唯一底物磷酸化反应,产生1摩尔ATP
2009-11-27 海洋生命学院 16
2009-11-27
海洋生命学院
18
7、延胡索酸水合形成L-苹果酸
延胡索酸酶
四个亚基 活性中心-SH 具有立体专一性,产生L-苹果酸
2009-11-27 海洋生命学院 19
8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶
2009-11-27
海洋生命学院
20
第苹 四果 次酸 氧脱 化氢 还酶 原 反 应
第十六章 柠檬酸循环
2009-11-27
海洋生命学院
1
• 三羧酸循环是由德国科学家 Hans Krebs于１９３７年提出， 生物化学领域的重大成就（当 时还没有同位素示踪法）。 Krebs于１９５３年获得诺贝 尔奖。 • 三羧酸循环 • 柠檬酸循环 • Tricarboxylic acid cycle(TCA cycle) • Krebs循环
生存
乙酸 + ATP +CoASH → 乙酰CoA + H2O +AMP +PPi
2009-11-27
海洋生命学院
38
• 判断题： • 1）乙醛酸循环和TCA循环都能净产生琥珀酸 • 2）除琥珀酸脱氢酶外，柠檬酸循环中的其它酶都存在于线粒体 基质中。 • 问答题： • 早在20世纪30年代，Alert-Gyorgyi 就报道过一个有趣的实验。 他们将少量的草酰乙酸或苹果酸加入鸽胸肌肌肉糜悬浮液中， 发现两种酸均能促进制品中氧的消耗。令人吃惊的是所消耗的 氧量竟高出加入草酰乙酸或苹果酸完全氧化成CO2和H2O所需氧 量的7倍。 • （1）为什么加入草酰乙酸或苹果酸促进制品中氧的消耗？ • （2）为什么消耗的氧量会大大超过单纯氧化草酰乙酸或苹果酸 所需的氧量？
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三种羧酸（TCA）！
Krebs 循环,为纪念Hans Krebs
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一、柠檬酸循环概貌
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二、柠檬酸循环的反应机制
(一) 第一阶段：柠檬酸生成阶段 1、草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸
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• 两个亚基构成的二聚 体,每个亚基的两个 结构域形成一个裂缝 • 活性部位有组氨酸残 基 • 变构酶,活性受ATP,NADH,琥珀酰CoA,酯 酰CoA抑制,该途径中第一个调控,限速步 骤
GDP+Pi GTP NADH+H+
NAD+ NADH+H+
③ CO2
NAD+
④
⑤CoΒιβλιοθήκη SH2009-11-27 海洋生命学院
CO2
CoASH
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三、柠檬酸循环总结
• 经历八步反应涉及八种酶 • 每一循环过程中两个碳原子以乙酰 CoA形式进入,两次脱羧反应脱掉两 分子CO2 • 共有四次氧化反应 • 产生一分子ATP和三分子NADH,一 分子FADH2
异柠檬酸脱氢酶： 抑制：ATP 激活：ADP Ca2+ α-酮戊二酸脱氢酶复合体： 抑制： 琥珀酰CoA NADH 激活： ADP Ca2+
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七、乙醛酸循环——三羧酸循环支路
CoASH
乙酰CoA 草酰乙酸 CoASH 乙酰CoA 乙 醛 ② 酸
• 三羧酸循 环在异柠 柠檬酸 檬酸与苹 果酸间搭 了一条捷 ① 异柠檬酸 径。（省 了6步）
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该步反应特点
• 异柠檬酸脱氢酶催化该反应 • 柠檬酸循环中第一次氧化作用,第一次脱羧 • 第二个调控步骤
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海洋生命学院
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4、α-酮戊二酸生成琥珀酰-CoA
α-酮戊二酸 脱氢酶系
α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化此反应 第二次氧化脱羧反应 柠檬酸循环中第三个调节步骤
乙醛酸循环的生理意义：
（1）乙醛酸循环提高了生物体利用乙酰CoA的能力，
只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰CoA就可以 无限制地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此 某些微生物能以乙酸等二碳化合物作唯一的碳源 和能源。
（2）乙醛酸循环开辟了一条从脂肪转变成糖的途径。
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五 柠檬酸循环的回补反应
丙酮酸羧化形成草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸羧化形成草酰乙酸 氨基酸脱氨基过程中产生草酰乙酸,α-酮戊二酸 奇数脂肪酸的氧化,缬氨酸,Met分解可产生琥珀酰-CoA
酵母，细菌和高等植物胞质
动物细胞 线粒体
动植物细胞胞质或线粒体
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Fe-S
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（二）氧化脱羧阶段 3、异柠檬酸氧化形成α-酮戊二酸
NAD+ 异柠檬酸 Ca2+
异柠檬酸 脱氢酶
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异柠檬酸脱氢酶
• NAD+为辅酶： 线粒体，Mg2+或Mn2+ NADP+为辅酶：线粒体和细胞溶胶 • 变构调节酶，活性受能荷和NAD+/NADH (NADP+/NADPH)调节 • 细菌中异柠檬酸脱氢酶受磷酸化和去磷酸 化的共价修饰调节
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该步反应特点
• 参与反应的酶为柠檬酸合酶 • 放能的不可逆反应,柠檬酸循环 中第一个调控限速步骤 • 氟乙酸产生致死性合成反应
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2、柠檬酸异构化形成异柠檬酸
顺-乌头酸酶
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活催 性化 中可 心逆 有反 应 聚 簇
六. 柠檬酸循环的调控
• 柠檬酸循 环本身制 约系统的 调节 • 能荷调节 • Ca2+调节
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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
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四. 柠檬酸循环的生理意义
• 循环过程中产生的还 原型NADH和FADH2进一 步氧化分解产生ATP
• 循环过程中的中间产 物在许多生物合成中 充当前体原料 乙酰CoA可用来合成脂类物质 琥珀酰CoA可用来合成卟啉环,进而合成血红素 草酰乙酸可用来合成丙酮酸,通过糖异生途径生成葡萄糖 草酰乙酸,α-酮戊二酸等可用来合成氨基酸
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α-酮戊二酸脱氢酶系
• • • • α-酮戊二酸脱氢酶(E1) 二氢硫辛酰转琥珀酰酶(E2) 二氢硫辛酰脱氢酶(E3) 需要六种辅助因子:硫辛酸 TPP,CoA,FAD,NAD+和Mg2+ • 受反应产物和能荷抑制调节,但E1无 修饰调节 催化反应机理与丙酮酸脱氢酶系相一致
（三）草酰乙酸再生阶段
6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸
琥珀酸脱氢酶
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琥珀酸脱氢酶
• • • • • • 辅基是FAD, 辅基与酶以共价键结合 酶含有铁硫聚簇组分 •琥珀酸脱氢酶催化,是柠檬酸循环中唯 催化反应具有立体专一性 一渗入线粒体内膜的酶,氢受体为FAD 嵌入到线粒体内膜,线粒体内膜组成成分 •第三次氧化还原反应 丙二酸是其该酶的竞争性抑制剂
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H2O
H2O
①
NADH+H+ NAD+ CoASH
②
H2O
②
⑧
GTP
核苷二磷酸激酶
GDP
⑦
ADP
H2O
FADH2
⑥
ATP
FAD
①柠檬酸合酶 ②顺乌头酸酶 ③异柠檬酸脱氢酶 ④α -酮戊二酸脱氢酶复合体 ⑤琥珀酰CoA合成酶 ⑥琥珀酸脱氢酶 ⑦延胡索酸酶 ⑧苹果酸脱氢酶
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一、柠檬酸循环概貌 丙酮酸 三羧酸
循环？
每个分子具有4 个碳的草酰乙 酸库（基质中）
线粒体膜
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 第三个 碳以CO2 形式失 去
重新加入到 草酰乙酸库
五碳二羧酸 四碳二羧酸
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苹果酸 三羧酸循环
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只有一些植物和微生物兼具有这样的 途径；
异柠檬酸裂解酶
柠檬酸合成酶
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乙醛酸循环的总反应：
2乙酰-CoA+NAD++2H2O→琥珀酸+2CoA+NADH+H+ 或2乙酰-CoA+2NAD++FAD→草酰乙酸+2CoA+2NADH+FADH2+2H+
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5、琥珀酰- CoA转化成琥珀酸
琥珀酰CoA合成酶
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催四 化聚 反体 应 可 逆 • 该反应特点 • 琥珀酸CoA合成酶(或琥珀酸硫激酶)催化 • 唯一底物磷酸化反应,产生1摩尔ATP
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7、延胡索酸水合形成L-苹果酸
延胡索酸酶
四个亚基 活性中心-SH 具有立体专一性,产生L-苹果酸
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8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶
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第苹 四果 次酸 氧脱 化氢 还酶 原 反 应
第十六章 柠檬酸循环
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• 三羧酸循环是由德国科学家 Hans Krebs于１９３７年提出， 生物化学领域的重大成就（当 时还没有同位素示踪法）。 Krebs于１９５３年获得诺贝 尔奖。 • 三羧酸循环 • 柠檬酸循环 • Tricarboxylic acid cycle(TCA cycle) • Krebs循环
生存
乙酸 + ATP +CoASH → 乙酰CoA + H2O +AMP +PPi
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• 判断题： • 1）乙醛酸循环和TCA循环都能净产生琥珀酸 • 2）除琥珀酸脱氢酶外，柠檬酸循环中的其它酶都存在于线粒体 基质中。 • 问答题： • 早在20世纪30年代，Alert-Gyorgyi 就报道过一个有趣的实验。 他们将少量的草酰乙酸或苹果酸加入鸽胸肌肌肉糜悬浮液中， 发现两种酸均能促进制品中氧的消耗。令人吃惊的是所消耗的 氧量竟高出加入草酰乙酸或苹果酸完全氧化成CO2和H2O所需氧 量的7倍。 • （1）为什么加入草酰乙酸或苹果酸促进制品中氧的消耗？ • （2）为什么消耗的氧量会大大超过单纯氧化草酰乙酸或苹果酸 所需的氧量？
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一、柠檬酸循环概貌
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二、柠檬酸循环的反应机制
(一) 第一阶段：柠檬酸生成阶段 1、草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸
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• 两个亚基构成的二聚 体,每个亚基的两个 结构域形成一个裂缝 • 活性部位有组氨酸残 基 • 变构酶,活性受ATP,NADH,琥珀酰CoA,酯 酰CoA抑制,该途径中第一个调控,限速步 骤
GDP+Pi GTP NADH+H+
NAD+ NADH+H+
③ CO2
NAD+
④
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三、柠檬酸循环总结
• 经历八步反应涉及八种酶 • 每一循环过程中两个碳原子以乙酰 CoA形式进入,两次脱羧反应脱掉两 分子CO2 • 共有四次氧化反应 • 产生一分子ATP和三分子NADH,一 分子FADH2
异柠檬酸脱氢酶： 抑制：ATP 激活：ADP Ca2+ α-酮戊二酸脱氢酶复合体： 抑制： 琥珀酰CoA NADH 激活： ADP Ca2+
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七、乙醛酸循环——三羧酸循环支路
CoASH
乙酰CoA 草酰乙酸 CoASH 乙酰CoA 乙 醛 ② 酸
• 三羧酸循 环在异柠 柠檬酸 檬酸与苹 果酸间搭 了一条捷 ① 异柠檬酸 径。（省 了6步）
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• 异柠檬酸脱氢酶催化该反应 • 柠檬酸循环中第一次氧化作用,第一次脱羧 • 第二个调控步骤
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4、α-酮戊二酸生成琥珀酰-CoA
α-酮戊二酸 脱氢酶系
α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化此反应 第二次氧化脱羧反应 柠檬酸循环中第三个调节步骤
乙醛酸循环的生理意义：
（1）乙醛酸循环提高了生物体利用乙酰CoA的能力，
只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰CoA就可以 无限制地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此 某些微生物能以乙酸等二碳化合物作唯一的碳源 和能源。
（2）乙醛酸循环开辟了一条从脂肪转变成糖的途径。
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五 柠檬酸循环的回补反应
丙酮酸羧化形成草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸羧化形成草酰乙酸 氨基酸脱氨基过程中产生草酰乙酸,α-酮戊二酸 奇数脂肪酸的氧化,缬氨酸,Met分解可产生琥珀酰-CoA
酵母，细菌和高等植物胞质
动物细胞 线粒体
动植物细胞胞质或线粒体
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（二）氧化脱羧阶段 3、异柠檬酸氧化形成α-酮戊二酸
NAD+ 异柠檬酸 Ca2+
异柠檬酸 脱氢酶
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异柠檬酸脱氢酶
• NAD+为辅酶： 线粒体，Mg2+或Mn2+ NADP+为辅酶：线粒体和细胞溶胶 • 变构调节酶，活性受能荷和NAD+/NADH (NADP+/NADPH)调节 • 细菌中异柠檬酸脱氢酶受磷酸化和去磷酸 化的共价修饰调节
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该步反应特点
• 参与反应的酶为柠檬酸合酶 • 放能的不可逆反应,柠檬酸循环 中第一个调控限速步骤 • 氟乙酸产生致死性合成反应
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顺-乌头酸酶
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• 柠檬酸循 环本身制 约系统的 调节 • 能荷调节 • Ca2+调节
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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
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四. 柠檬酸循环的生理意义
• 循环过程中产生的还 原型NADH和FADH2进一 步氧化分解产生ATP
• 循环过程中的中间产 物在许多生物合成中 充当前体原料 乙酰CoA可用来合成脂类物质 琥珀酰CoA可用来合成卟啉环,进而合成血红素 草酰乙酸可用来合成丙酮酸,通过糖异生途径生成葡萄糖 草酰乙酸,α-酮戊二酸等可用来合成氨基酸
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α-酮戊二酸脱氢酶系
• • • • α-酮戊二酸脱氢酶(E1) 二氢硫辛酰转琥珀酰酶(E2) 二氢硫辛酰脱氢酶(E3) 需要六种辅助因子:硫辛酸 TPP,CoA,FAD,NAD+和Mg2+ • 受反应产物和能荷抑制调节,但E1无 修饰调节 催化反应机理与丙酮酸脱氢酶系相一致
（三）草酰乙酸再生阶段
6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸
琥珀酸脱氢酶
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琥珀酸脱氢酶
• • • • • • 辅基是FAD, 辅基与酶以共价键结合 酶含有铁硫聚簇组分 •琥珀酸脱氢酶催化,是柠檬酸循环中唯 催化反应具有立体专一性 一渗入线粒体内膜的酶,氢受体为FAD 嵌入到线粒体内膜,线粒体内膜组成成分 •第三次氧化还原反应 丙二酸是其该酶的竞争性抑制剂
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H2O
H2O
①
NADH+H+ NAD+ CoASH
②
H2O
②
⑧
GTP
核苷二磷酸激酶
GDP
⑦
ADP
H2O
FADH2
⑥
ATP
FAD
①柠檬酸合酶 ②顺乌头酸酶 ③异柠檬酸脱氢酶 ④α -酮戊二酸脱氢酶复合体 ⑤琥珀酰CoA合成酶 ⑥琥珀酸脱氢酶 ⑦延胡索酸酶 ⑧苹果酸脱氢酶
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一、柠檬酸循环概貌 丙酮酸 三羧酸
循环？
每个分子具有4 个碳的草酰乙 酸库（基质中）
线粒体膜
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 第三个 碳以CO2 形式失 去
重新加入到 草酰乙酸库
五碳二羧酸 四碳二羧酸
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