三羧酸循环过程
三羧酸循环(TCA)
磷酸戊糖途径PPP:Pentose Phosphate Pathway 己糖磷酸途径HMP:Hexose Monophosphate Pathway 磷酸己糖支路HMS:Hexose Monophosphate Shunt G直接氧化途径DOPG:Direct Oxidation Pathway of Glucose
净 生 成 2 × 1 ATP,2×3mol(NADH+H+),2×1 molFADH2,2×2 molCO2
由于氧化磷酸化,1mol(NADH+H+)可生成3molATP, 1 molFADH2可生成2molATP。
因此:第一阶段:净生成8molATP 第二阶段:净生成6molATP,2 molCO2 第三阶段:净生成24molATP,4 molCO2
低:大量的NADH抑制酶的活性,使TCA循环 减速。
2、ATP,琥珀酰CoA抑制柠檬酸合成酶、α—酮戊 二酸脱氢酶的活性,使TCA循环减速。
异柠檬脱氢酶受ATP抑制,被ADP激活。 3、丙酮酸脱氢酶系的调节见前
细胞中ATP浓度越高时,TCA速度下降; NAD+/NADH的比值越高时,TCA速 度越快。
就HMP而言,关键的调控位是:
6—P—G脱氢酶催化的不可逆反应。
(3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解)
2
3-磷酸甘油醛
异 构 酶
醛缩酶
H2O Pi
二磷酸果糖酯酶
1,6-二 磷酸果糖
6-磷酸果糖
总反应式为: A式:6 6—P—G+12NADP++6H2O 6CO2+12(NADPH+H+)
4 6—P—F+2 3—P—G+
然后:2 3—P—G 6—P—F
三羧酸循环总结
真题回顾【2002 - 22 生物化学A 型题】在三羧酸循环中,经底物水平磷酸化生成的高能化合物是A. ATPB. GTPC. UTPD. CTPE. TTP题目解析在糖的无氧酵解和三羧酸循环中一共有三个底物水平磷酸化:1,3-二磷酸甘油酸+ ADP →3-磷酸甘油酸+ ATP;磷酸烯醇式丙酮酸+ ADP →丙酮酸+ ATP;琥珀酰辅酶A + GDP →琥珀酸+ GTP。
故该题正确选项为B。
考点讲解【2015 年西综大纲,生物化学,(二)物质代及其调节,2. 糖的有氧氧化(三羧酸循环)的过程、意义及调节】一、三羧酸循环的过程1. 在柠檬酸合酶的催化下乙酰辅酶A + 草酰乙酸缩合→柠檬酸。
2. 柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸。
3. 在异柠檬酸脱氢酶的作用下异柠檬酸氧化脱羧→α-酮戊二酸。
4. 在α-酮戊二酸脱氢酶复合体的作用下α-酮戊二酸氧化脱羧→琥珀酰辅酶A。
5. 琥珀酰辅酶A 合成酶催化下琥珀酰辅酶A 经底物水平磷酸化→琥珀酸。
6. 琥珀酸脱氢酶作用下琥珀酸→延胡索酸。
7. 延胡索酸酶作用下延胡索酸→苹果酸。
8. 苹果酸脱氢酶作用下苹果酸→草酰乙酸。
二、总结1. 反应5 为一次底物水平磷酸化产生GTP。
2. 每个循环消耗一分子乙酰辅酶A。
3. 反应3、4 两次脱羧,体CO2 的主要来源。
4. 反应1、3、4 中三个关键酶柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶。
5. 反应3、4、8 脱氢由NAD+ 接受,反应6 脱氢由FAD 接受,共4 次脱氢。
6. 反应于线粒体进行,乙酰辅酶A 起始产生10 ATP,丙酮酸起始产生12.5 ATP,葡萄糖起始产生30 / 32 ATP。
7. 三大营养物资的代通路,糖、脂肪、蛋白质联系的枢纽。
8. 反应1、3、4 为不可逆反应,其他为可逆反应。
三、三羧酸循环的意义1. 三羧酸循环是三大营养物资的最终代通路(1)糖、脂肪、氨基酸生物氧化后都会生成乙酰辅酶A,然后,其进入三羧酸循环进行降解。
三羧酸循环体系
丙酮酸脱氢酶
E1
二氢硫辛酰转乙 E2 酰基酶
24 TPP 丙酮酸氧化脱羧 24 硫辛酰胺 将乙酰基转移到CoA
二氢硫辛酸脱氢酶 E3
12 FAD 将还原型硫辛酰胺 转变为氧化型
分步反应
①
O CH3 CCOOH+TPP E1
OH CH 3 C TPP + CO 2
H
E1:丙酮酸脱氢酶
羟乙基TPP
焦磷酸硫胺素(TPP)在丙酮酸脱羧中的作用
CH2
COO-
O
=
丙酮酰-CoA: CH3-C-CH2-SCo是A,另一抑制剂
2. 柠檬酸异构化形成异柠檬酸(乌头酸酶催化)
CH 2 COOH
CH COOH HO CH COOH
HO C COOH
C COOH
CH 2 COOH
**
H 2O
CH
*
2
COOH
*
H 2O
CH COOH
CH 2 COOH **
丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶 复合体,包括:
三种不同的酶
丙酮酸脱氢酶组分(E1) 二氢硫辛酰转乙酰基酶(E2) 二氢硫辛酸脱氢酶(E3)
六种辅助因子
焦磷酸硫胺素(TPP) 硫辛酸 黄素腺嘌呤二核苷酸( FAD ) NAD+ CoASH Mg2+
大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容
缩写 肽链数 辅基 催化反应
H
R-As=O
+
S H
有机砷化物 S
R
S
-OAs
S
+ 2H2 RO
S
RAs
S
+ H2O R
丙酮酸脱氢酶复合体的调控
三羧酸循环能量产生过程
三羧酸循环能量产生过程三羧酸循环(Citric Acid Cycle),也被称为柠檬酸循环或Krebs循环,是一种重要的能量产生过程。
它是细胞呼吸的关键环节,在线粒体内进行。
三羧酸循环将来自糖类、脂肪和蛋白质的营养物质分解,并产生三氧化碳、还原辅酶和ATP等能量。
下面将详细介绍三羧酸循环的能量产生过程。
三羧酸循环的开始是通过将乙酰辅酶A与草酰乙酸结合形成柠檬酸。
这个反应是一个有氧反应,需要耗费能量。
接着,柠檬酸进一步被氧化为顺式-异柠檬酸,然后转化为脱羧酮戊二酸。
这些反应释放出二氧化碳和还原辅酶。
在这些步骤之后,脱羧酮戊二酸经过一系列的转化,最终生成果酸。
果酸再经过一次脱羧反应,形成苹果酸。
苹果酸会转化为柠檬酸,然后循环开始再次。
在三羧酸循环的过程中,每一个果酸分子会通过一系列的反应生成3个还原辅酶NADH和1个还原辅酶FADH2。
这些还原辅酶会进一步参与线粒体内的电子传递链反应,最终产生ATP。
在电子传递链反应中,NADH和FADH2释放出的电子会被接受并在线粒体内形成负电位。
这些电子会通过一系列的蛋白质复合物传递,最终到达细胞内膜的细胞色素氧化酶复合物。
在这个复合物中,电子与氧气结合生成水,同时释放出能量。
这些能量被用来驱动ATP合成酶酶的活性,从而产生ATP。
总结起来,三羧酸循环通过将乙酰辅酶A与草酰乙酸结合形成柠檬酸,然后通过一系列的反应生成果酸和苹果酸。
在这些反应中释放出二氧化碳和还原辅酶。
果酸再经过一次脱羧反应,形成苹果酸,然后转化为柠檬酸,循环开始再次。
在这个过程中,每一个果酸分子会生成3个NADH和1个FADH2,这些还原辅酶会参与线粒体内的电子传递链反应,最终产生ATP。
通过三羧酸循环,细胞能够从糖类、脂肪和蛋白质中提取能量。
这个过程对于维持细胞的正常功能至关重要,也是生命活动的基础之一。
三羧酸循环的能量产生过程充分利用了营养物质的化学能,为细胞提供了所需的能量。
1.写出三羧酸循环的过程及意义
1.写出三羧酸循环的过程及意义三羧酸循环(也称为柠檬酸循环或Krebs循环),是细胞内发生的一系列化学反应,主要用于产生细胞所需的能量和提供适当的中间产物以合成其他重要分子。
该循环在细菌、植物和动物的细胞中普遍存在,并且对于生命体的生存和正常功能至关重要。
本文将详细介绍三羧酸循环的过程和其意义。
1.三羧酸循环的过程三羧酸循环是一种与线粒体质膜结合的代谢途径,包含八个化学反应步骤。
整个过程发生在线粒体基质中,并利用化合物名称如隐香酸(oxaloacetate)、柠檬酸(citrate)、异柠檬酸(isocitrate)、酮戊二酸(ketoglutarate)、琥珀酸(succinate)、富马酸(fumarate)和丙酮酸(malate)等。
下面是三羧酸循环的步骤:第一步:醋酸与隐香酸结合,生成柠檬酸。
该反应由柠檬酸合酶催化。
第二步:柠檬酸逐步失去水分子,生成异柠檬酸。
第三步:异柠檬酸经异柠檬酸脱氢酶的作用,去除一个羟基和一个氢离子,生成酮戊二酸。
第四步:酮戊二酸进一步经过酮戊二酸脱氢酶的作用,产生琥珀酸。
第五步:琥珀酸通过水的加入,生成富马酸。
第六步:富马酸经过水的去除,形成丙酮酸。
第七步:丙酮酸经丙酮酸脱氢酶的作用,去除一个羧基和两个氢离子,产生隐香酸。
第八步:隐香酸再次与醋酸结合,循环重新开始。
2.三羧酸循环的意义三羧酸循环对于细胞内能量的产生和许多其他生化过程至关重要。
以下是三羧酸循环的一些重要意义:能量产生:三羧酸循环是细胞的主要能量生成途径之一。
在循环过程中,化学键的断裂和形成产生的能量被储存在能量载体分子ATP中,供细胞使用。
每一个完成一次循环的分子所生成的ATP通常为3个分子,同时还生成3个还原型辅酶NADH和1个还原型辅酶FADH2。
这些能量载体随后参与到线粒体呼吸链中产生更多的ATP。
提供中间产物:三羧酸循环不仅仅是产生能量的过程,还是合成其他生物分子所必需的中间产物的来源。
循环中的中间产物可以被进一步转化为葡萄糖(糖酵解)和氨基酸(蛋白质合成),或用于合成细胞所需的脂肪酸、胆固醇等生化物质。
三羧酸循环
三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成有三个羧基的柠檬酸, 柠檬酸经一系列反应, 一再氧化脱羧, 经α酮戊二酸、琥珀酸, 再降解成草酰乙酸。
而参与这一循环的丙酮酸的三个碳原子, 每循环一次, 仅用去一分子乙酰基中的二碳单位, 最后生成两分子的CO2 , 并释放出大量的能量。
柠檬酸循环(Citric acid cycle):也称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA),Krebs循环。
是用于乙酰CoA中的乙酰基氧化成CO2的酶促反应的循环系统,该循环的第一步是由乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸。
(一)三羧酸循环的过程乙酰CoA进入由一连串反应构成的循环体系,被氧化生成H2O和CO2。
由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸(oxaloacetic acid)缩合生成的含有三个羧基的柠檬酸,因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环(citrate cycle)。
在三羧酸循环中,柠檬酸合成酶催化的反应是关键步骤,草酰乙酸的供应有利于循环顺利进行。
其详细过程如下:(1)乙酰-CoA进入三羧酸循环乙酰CoA具有硫酯键,乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合。
首先柠檬酸合酶的组氨酸残基作为碱基与乙酰CoA作用,使乙酰CoA的甲基上失去一个h+,生成的碳阴离子对草酰乙酸的羰基碳进行亲核攻击,生成柠檬酰CoA中间体,然后高能硫酯键水解放出游离的柠檬酸,使反应不可逆地向右进行。
该反应由柠檬酸合成酶(citrate synthase)催化,是很强的放能反应。
由草酰乙酸和乙酰CoA合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点,柠檬酸合成酶是一个变构酶,ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂,此外,α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性,长链脂酰CoA也可抑制它的活性,AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。
(2 )异柠檬酸形成柠檬酸的叔醇基不易氧化,转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇,就易于氧化,此反应由顺乌头酸酶催化,为一可逆反应。
三羧酸循环过程
三羧酸循环糖酵解的最终产物丙酮酸,在有氧条件下进入线粒体,通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环逐步脱羧脱氢,彻底氧化分解,这一过程称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCAC)。
这个循环是英国生物化学家克雷布斯(H.Krebs)首先发现的,所以又名Krebs 循环(Krebs cycle)。
1937年他提出了一个环式反应来解释鸽子胸肌内的丙酮酸是如何分解的,并把这一途径称为柠檬酸循环(citric acid cycle),因为柠檬酸是其中的一个重要中间产物。
TCA循环普遍存在于动物、植物、微生物细胞中,是在线粒体基质中进行的。
TCA循环的起始底物乙酰CoA不仅是糖代谢的中间产物,也是脂肪酸和某些氨基酸的代谢产物。
因此,TCA循环是糖、脂肪、蛋白质三大类物质的共同氧化途径。
(一)三羧酸循环的化学历程TCA循环共有9步反应(图5-6)。
1.反应(1)丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体催化下氧化脱羧生成乙酰CoA,这是连结EMP与TCAC的纽带。
丙酮酸脱氢酶复合体(pyruvic acid dehydrogenase complex)是由3种酶组成的复合体,含有6种辅助因子。
这3种酶是:丙酮酸脱羧酶(pyruvic acid decarboxylase)、二氢硫辛酸乙酰基转移酶(dihydrolipoyl transacetylase)、二氢硫辛酸脱氢酶(dihydrolipoic acid dehydrogenase)。
6种辅助因子。
6种辅助因子分别是硫胺素焦磷酸(thiamine pyrophosphate,TPP)、辅酶A (coenzyme A)、硫辛酸(lipoic acid)、FAD(flavin adenine dinucleotide)、NAD+(nicotinamide adenine dinucleotide)和Mg2+。
图5-6 三羧酸循环的反应过程上述反应中从底物上脱下的氢是经FAD→FADH2传到NAD+再生成NADH+H+。
三羧酸循环
三羧酸循环三羧酸循环是由四碳原子的草酰乙酸与二碳原子的乙酰辅酶 A (丙酮酸氧化脱羧的产物)缩合生成 具有三个羧基的柠檬酸开始,经过一系列脱氢和脱羧反应后又以草酰乙酸的再生成结束, 在循环过程 中,乙酰CoA 被氧化成H 20和CO 2,并释放出大量能量。
由于循环中首先生成含有三个羧基的柠檬酸, 并且循环中有三个三元羧酸(柠檬酸、异柠檬酸和 草酰琥珀酸),故被称为三羧酸循环或柠檬酸循环,简称TCA 循环。
II —C —C t M> I HC —f H1.乙酰CoA 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合成酶Citrate syn thaseATP 、NADH 、琥珀酰—CoA 等抑制酶活性; 草酰乙酸和乙酰-CoA 激活酶活性2•柠檬酸异构化生成异柠檬酸Acrt>l-<'oA+ O=C —COOCH a -C s 0HO —C —COOXG - -32.2 Id/rnoJ<xx>O+CO 2C<M>_片柠擁酸 NAD +I IC' ICOO -NAD +coo J Iff 2J.H ! Fcoo'C'OOH I) < nA-SHH-COO('[[.—(OO OxHluiicvlrtte(llj —COO Citrateatnite H-vnithA&f柠擁 tt(Citroyl>CoA山"=-2T? 9 Umnla ) 异柠檬酸脱氢酶被Ca 2+活化,它是一个别构酶•b ) 正调控物是ADP ,ADP 可增加酶和底物的亲和力。
NAD +、Ca 2+和ADP 有协同作用c ) NADH 和ATP 可以抑制酶活性。
d ) 总之,细胞在具有高能状态时酶活性被抑制;在低能状态时酶活性被激活• 4. —酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶A三羧酸循环中第二个氧化脱羧反应,释放大量能量,产生NADH 和CO2.CH 2-COO~ CH a + C02 C —S-CnA ISuccinyl-QjASG^= -33+5 kJ/mol此酶也是一个调节酶,受其产物 NADH 、琥珀酰CoA 和Ca 2+抑制,细胞高能荷时,ATP 也可反 馈抑制酶的活性。
三羧酸循环
三羧酸循环三羧酸循环是由四碳原子的草酰乙酸与二碳原子的乙酰辅酶A(丙酮酸氧化脱羧的产物)缩合生成具有三个羧基的柠檬酸开始,经过一系列脱氢和脱羧反应后又以草酰乙酸的再生成结束,在循环过程中,乙酰CoA被氧化成H2O 和CO2,并释放出大量能量。
由于循环中首先生成含有三个羧基的柠檬酸,并且循环中有三个三元羧酸(柠檬酸、异柠檬酸和草酰琥珀酸),故被称为三羧酸循环或柠檬酸循环,简称TCA循环。
1.乙酰CoA 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合成酶Citrate synthase●ATP、NADH、琥珀酰-CoA等抑制酶活性;●草酰乙酸和乙酰-CoA激活酶活性2.柠檬酸异构化生成异柠檬酸3.异柠檬酸氧化脱羧生成—酮戊二酸●三羧酸循环中第一次氧化脱羧作用●异柠檬酸脱氢酶是三羧酸循环的限速酶a)异柠檬酸脱氢酶被Ca2+活化,它是一个别构酶.b)正调控物是ADP,ADP可增加酶和底物的亲和力。
NAD+、Ca2+和ADP有协同作用。
c)NADH和ATP可以抑制酶活性。
d)总之,细胞在具有高能状态时酶活性被抑制; 在低能状态时酶活性被激活.4. —酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶A三羧酸循环中第二个氧化脱羧反应,释放大量能量,产生NADH和CO2.此酶也是一个调节酶,受其产物NADH、琥珀酰CoA和Ca2+抑制,细胞高能荷时,ATP也可反馈抑制酶的活性。
5.琥珀酰CoA转化成琥珀酸,并产生GTP这是三羧酸循环中唯一的底物水平磷酸化直接产生高能磷酸键的步骤。
6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸●三羧酸循环中第三步氧化还原反应●琥珀酸脱氢酶是三羧酸循环中唯一掺入线粒体内膜的酶,直接与呼吸链联系。
●延胡索酸是反丁烯二酸,而不是顺丁烯二酸(马来酸),后者不能参加代谢,对有机体有毒性。
7.延胡索酸被水化生成L-苹果酸8.L-苹果酸脱氢生成草酰乙酸a、总反应式:●总反应式:CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O==2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP 1GTP = 1 ATP; 1NADH = 3ATP; 1FADH2 = 2ATP葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式:直接产生ATP;生成高能分子NADH或FADH2,后者在线粒体呼吸链氧化并产生ATP。
三羧酸循环
三羧酸循环概况由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成有三个羧基的柠檬酸, 柠檬酸经一系列反应, 一再氧化脱羧, 经α酮戊二酸、琥珀酸, 再降解成草酰乙酸。
而参与这一循环的丙酮酸的三个碳原子, 每循环一次, 仅用去一分子乙酰基中的二碳单位, 最后生成两分子的CO2 , 并释放出大量的能量。
柠檬酸循环(Citric acid cycle):也称为三羧酸循环(TriCarboxylic Acid cycle,TCA),Krebs循环。
是用于乙酰CoA中的乙酰基氧化成CO2的酶促反应的循环系统,该循环的第一步是由乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸。
一、三羧酸循环的过程乙酰CoA进入由一连串反应构成的循环体系,被氧化生成H2O和CO2。
由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸(oxaloacetic acid)缩合生成的含有三个羧基的柠檬酸,因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环(citrate cycle)。
在三羧酸循环中,柠檬酸合成酶催化的反应是关键步骤,草酰乙酸的供应有利于循环顺利进行。
其详细过程如下:(1)乙酰-CoA进入三羧酸循环乙酰CoA具有硫酯键,乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合。
首先柠檬酸合酶的组氨酸残基作为碱基与乙酰CoA作用,使乙酰CoA的甲基上失去一个h+,生成的碳阴离子对草酰乙酸的羰基碳进行亲核攻击,生成柠檬酰CoA中间体,然后高能硫酯键水解放出游离的柠檬酸,使反应不可逆地向右进行。
该反应由柠檬酸合成酶(citrate synthase)催化,是很强的放能反应。
由草酰乙酸和乙酰CoA合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点,柠檬酸合成酶是一个变构酶,ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂,此外,α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)、NADH能变构抑制其活性,长链脂酰CoA也可抑制它的活性,AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。
(2)异柠檬酸形成柠檬酸的叔醇基不易氧化,转变成异柠檬酸(isocitrate)而使叔醇变成仲醇,就易于氧化,此反应由顺乌头酸酶催化,为一可逆反应。
三羧酸循环过程
三羧酸循环糖酵解的最终产物丙酮酸,在有氧条件下进入线粒体,通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环逐步脱羧脱氢,彻底氧化分解,这一过程称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCAC)。
这个循环是英国生物化学家克雷布斯(H.Krebs)首先发现的,所以又名Krebs 循环(Krebs cycle)。
1937年他提出了一个环式反应来解释鸽子胸肌内的丙酮酸是如何分解的,并把这一途径称为柠檬酸循环(citric acid cycle),因为柠檬酸是其中的一个重要中间产物。
TCA循环普遍存在于动物、植物、微生物细胞中,是在线粒体基质中进行的。
TCA循环的起始底物乙酰CoA不仅是糖代谢的中间产物,也是脂肪酸和某些氨基酸的代谢产物。
因此,TCA循环是糖、脂肪、蛋白质三大类物质的共同氧化途径。
(一)三羧酸循环的化学历程TCA循环共有9步反应(图5-6)。
1.反应(1)丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体催化下氧化脱羧生成乙酰CoA,这是连结EMP与TCAC的纽带。
丙酮酸脱氢酶复合体(pyruvic acid dehydrogenase complex)是由3种酶组成的复合体,含有6种辅助因子。
这3种酶是:丙酮酸脱羧酶(pyruvic acid decarboxylase)、二氢硫辛酸乙酰基转移酶(dihydrolipoyl transacetylase)、二氢硫辛酸脱氢酶(dihydrolipoic acid dehydrogenase)。
6种辅助因子。
6种辅助因子分别是硫胺素焦磷酸(thiamine pyrophosphate,TPP)、辅酶A (coenzyme A)、硫辛酸(lipoic acid)、FAD(flavin adenine dinucleotide)、NAD+(nicotinamide adenine dinucleotide)和Mg2+。
图5-6 三羧酸循环的反应过程上述反应中从底物上脱下的氢是经FAD→FADH2传到NAD+再生成NADH+H+。
简述三羧酸循环
三羧酸循环是生物化学中的一种循环,也称为柠檬酸循环或TCA循环。
它是细胞代谢和生物体内能量代谢的核心过程之一。
三羧酸循环的主要步骤包括:
1.乙酰辅酶A的生成:在这个循环中,乙酰辅酶A是最初的原
料。
乙酰辅酶A由脂肪酸和葡萄糖代谢产生,它是三羧酸循环的起点。
2.三羧酸的形成:在乙酰辅酶A经过一系列的反应后,会形成三
个含有碳原子的羧酸分子,它们分别是柠檬酸、异柠檬酸和谷氨酸。
3.氧化反应:在三羧酸循环中,这些羧酸分子会逐步被氧化,释
放出能量。
这些能量被转化为ATP,为细胞提供能量。
4.再次形成乙酰辅酶A:在三羧酸循环中,每个循环的最终产物
是两个乙酰辅酶A。
这些乙酰辅酶A可以再次进入循环,进行下一轮的代谢过程。
三羧酸循环是一个重要的代谢过程,它不仅为细胞提供能量,还参与了许多生物合成和分解反应。
在三羧酸循环中产生的能量可以用于合成其他有机分子,例如葡萄糖和脂肪酸。
此外,三羧酸循环还为肝脏和肌肉提供了解毒和保护作用。
总之,三羧酸循环是生物体内重要的代谢过程之一,它为细胞提供了能量,并且参与了许多生物合成和分解反应。
三羧酸循环
糖有氧氧化:三羧酸循环:(乙酰COA—CO2+H2O+ATP)1.此循环是以乙酰COA和草酰乙酸缩合生成柠檬酸(三羧基化合物)故称TAC也可称柠檬酸循环,或Krebs循环。
2.在柠檬酸合酶催化下,乙酰COA中的乙酰基与草酰乙酰缩合生成柠檬酸并释放出HS-COA。
3.在顺乌头酸酶的催化下,柠檬酸先脱水成顺乌头酸,再加水,异构化生成异柠檬酸。
4.在异柠檬酸脱氢酶催化下,异柠檬酸发生氧化(脱氢)脱羧反应转变生成a-酮戊二酸,脱下的氢由NAD+接受生成NADH+H+脱羧产生CO2。
5.在a-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下,发生氧化(脱氢)脱羧反应转变生成琥珀酰COA,脱下的氢由NAD+接受生成NADH+H+脱羧产生CO2。
6.在琥珀酸硫激酶催化下可将其分子中的高能硫脂键的能量转移给GDP生成GTP,本身则转变为琥珀酸。
7.在琥珀酸脱氢酶催化下,琥珀酸脱氢氧化成为延胡索酸,脱下的氢由辅酶FAD接受生成FADH2。
8.在延胡索酸酶催化下,延胡索酸加水生成苹果酸。
9.在苹果酸脱氢酶催化下,苹果酸脱氢生成草酰乙酸,脱下的氢由其辅酶NAD+接受生成NADH+H+。
所生成的草酰乙酸可在次和另一个乙酰COA缩合形成柠檬酸,进入新一轮的TAC反应。
乙酰草酰成柠檬,柠檬又成a-酮,琥酰琥酸延胡索,苹果落在草丛中。
进行一次循环共生成10分子ATP。
TAC(三羧酸循环)反应的特点:1.TAC是在线粒体内进行的单向不可逆的循环反应,必须在有氧条件下方可进行。
2.TAC是由草酰乙酸和乙酰CoA缩合成柠檬酸开始反应每循环一周消耗一个乙酰基。
反应过程中有两次脱羧(生成2CO2)四次脱氢(生成3NADH+H+,1FADH2)一次底物磷酸化反应生成GTP共生成10分子的ATP。
三羧酸循环
三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成有三个羧基的柠檬酸, 柠檬酸经一系列反应, 一再氧化脱羧, 经α酮戊二酸、琥珀酸, 再降解成草酰乙酸。
而参与这一循环的丙酮酸的三个碳原子, 每循环一次, 仅用去一分子乙酰基中的二碳单位, 最后生成两分子的CO2 , 并释放出大量的能量。
柠檬酸循环(Citric acid cycle):也称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA),Krebs循环。
是用于乙酰CoA中的乙酰基氧化成CO2的酶促反应的循环系统,该循环的第一步是由乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸。
(一)三羧酸循环的过程乙酰CoA进入由一连串反应构成的循环体系,被氧化生成H2O和CO2。
由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸(oxaloacetic acid)缩合生成的含有三个羧基的柠檬酸,因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环(citrate cycle)。
在三羧酸循环中,柠檬酸合成酶催化的反应是关键步骤,草酰乙酸的供应有利于循环顺利进行。
其详细过程如下:(1)乙酰-CoA进入三羧酸循环乙酰CoA具有硫酯键,乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合。
首先柠檬酸合酶的组氨酸残基作为碱基与乙酰CoA作用,使乙酰CoA的甲基上失去一个h+,生成的碳阴离子对草酰乙酸的羰基碳进行亲核攻击,生成柠檬酰CoA中间体,然后高能硫酯键水解放出游离的柠檬酸,使反应不可逆地向右进行。
该反应由柠檬酸合成酶(citrate synthase)催化,是很强的放能反应。
由草酰乙酸和乙酰CoA合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点,柠檬酸合成酶是一个变构酶,ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂,此外,α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性,长链脂酰CoA也可抑制它的活性,AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。
(2)异柠檬酸形成柠檬酸的叔醇基不易氧化,转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇,就易于氧化,此反应由顺乌头酸酶催化,为一可逆反应。
三羧酸循环的具体过程
三羧酸循环的具体过程
1、乙酰CoA进入三羧酸循环:乙酰CoA具有硫酯键,乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合;
2、异柠檬酸形成:柠檬酸的叔醇基不易氧化,转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇,就易于氧化,此反应由顺乌头酸酶催化;
3、第一次氧化脱羧:此反应是三羧酸循环中的限速步骤,ADP是异柠檬酸脱氢酶的激活剂,而NADH是此酶的抑制剂;
4、第二次氧化脱羧:阿尔法酮戊二酸脱氢酶复合体受ATP、GTP、NADH和琥珀酰CoA抑制;
5、底物磷酸化生成ATP:在琥珀酸硫激酶的作用下,琥珀酰CoA的硫酯键水解,释放的自由能用于合成gtp;
6、琥珀酸脱氢:琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化成为延胡索酸;
7、延胡索酸的水化:延胡索酸酶仅对延胡索酸的反式双键起作用,而对顺丁烯二酸则无催化作用
8、草酰乙酸再生:在苹果酸脱氢酶作用下,苹果酸仲醇基脱氢氧化成羰基,生成草酰乙酸。
论述三羧酸循环的反应过程
论述三羧酸循环的反应过程三羧酸循环,也称为柠檬酸循环或Krebs循环,是生物体内进行细胞呼吸的关键过程之一。
它在线粒体的胞质中进行,通过氧化葡萄糖产生三氧化碳和能量。
本文将详细描述三羧酸循环的反应过程,以及每个反应的具体细节。
三羧酸循环共包含八个反应步骤,每个步骤都有特定的酶催化。
首先,我们来看看第一步骤,也是整个循环的起始点——乳酸脱氢酶。
在这一步骤中,乳酸被氧化成为丙酮酸,同时产生二氧化碳和NADH。
这个反应是氧化性的,也是三羧酸循环的入口。
接下来,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的催化下转化为乙酰辅酶A。
这个反应中,丙酮酸失去一个羧基,生成乙醛和NADH。
乙醛进一步与辅酶A结合形成乙酰辅酶A,这是循环的关键中间产物。
在第三步中,乙酰辅酶A与柠檬酸合成酶催化下发生反应,生成柠檬酸。
这个反应是一个羧基转移反应,乙酰辅酶A的乙酰基转移到草酰乙酸上,同时释放出辅酶A。
第四步是柠檬酸异构酶的催化下,柠檬酸转化为异柠檬酸。
这个反应是一个水合脱水反应,柠檬酸的羟基和羧基发生转位,形成异柠檬酸。
然后,异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的作用下,转化为α-酮戊二酸。
这个反应中,异柠檬酸失去一个羧基,并产生NADH和二氧化碳。
第六步是α-酮戊二酸脱羧酶的催化下,α-酮戊二酸转化为琥珀酸。
这个反应是一个脱羧反应,α-酮戊二酸失去一个羧基,形成琥珀酸。
接下来,琥珀酸在琥珀酸脱氢酶的作用下,转化为琥珀酸半醛。
这个反应中,琥珀酸失去两个氢原子,并产生NADH和二氧化碳。
琥珀酸半醛通过琥珀酸半醛脱氢酶的催化,转化为戊二酸。
这个反应是一个氧化反应,琥珀酸半醛失去一个氢原子,形成戊二酸。
至此,三羧酸循环的八个反应步骤全部完成。
通过这一循环,每个葡萄糖分子可以产生六个二氧化碳分子、十个NADH分子、两个FADH2分子和两个ATP分子。
这些能量载体将在细胞呼吸的后续过程中进一步参与ATP的合成。
三羧酸循环是生物体内进行细胞呼吸的重要过程之一,它不仅产生能量,还参与合成各种代谢产物。
三羧酸循环的代谢途径
三羧酸循环的代谢途径三羧酸循环,也称为柠檬酸循环或Krebs循环,是细胞呼吸过程中的一个重要代谢途径。
该循环通过一系列有机化合物的变换和反应,将氧化和还原等反应有机地结合在一起,释放能量,以供细胞进行生命活动。
在本文中,我们将探讨三羧酸循环的代谢途径及其在细胞呼吸中的作用。
1.循环过程三羧酸循环的代谢途径包括九个反应,按照反应物的出现顺序,可以分为以下阶段:第一阶段:乳酸的转化乳酸进入胞质,被乳酸脱氢酶转化为丙酮酸。
丙酮酸经过乙醛酰辅酶A(CoA)的加成,生成乙酰辅酶A。
第二阶段:三羧酸的生成乙酰辅酶A进入线粒体内,与草酰乳酸生成乳酸酸、二氧化碳和乙酰辅酶A。
草酰乳酸经NAD+的作用,生成丙酮酸,加上另一个Acetyl-CoA,生成柠檬酸。
柠檬酸在两步反应中,经过八个化合物的重排和加浓缩,得到苹果酸。
苹果酸通过甲酸的加入,生成琥珀酸。
第三阶段:再生酸的复原琥珀酸通过几个反应,完成循环的复原。
首先,琥珀酸被琥珀酸脱羧酶脱羧成为丙酮酸,同时生成二氧化碳和辅酶A。
接着,丙酮酸被丙酮酸脱氢酶脱去一个氢离子,生成乙酰辅酶A,同时释放一个NADH+H+。
2.代谢途径三羧酸循环是糖类、脂肪和蛋白质酸类的氧化分解的底物,同时产生ATP。
(1)糖类的代谢在糖类的代谢过程中,葡萄糖被分解成两个三碳酸盐(磷酸邬酸和磷酸甘油酸)。
磷酸甘油酸进入三羧酸循环之前,先经过乙酰辅酶A的加成,形成草酰乳酸。
草酰乳酸和Acetyl-CoA结合之后,进入三羧酸循环。
(2)脂肪的代谢脂肪的代谢需要通过脂肪酸分解来产生Acetyl-CoA。
脂肪酸分解首先把脂肪酸分解成三个乙酰辅酶A分子,随后分别进入三羧酸循环。
(3)蛋白质的代谢蛋白质的代谢需要先将蛋白质氨基酸分解成某些酸类。
这些酸类酸被转化为Acetyl-CoA,通过三羧酸循环产生能量。
3.作用三羧酸循环是细胞呼吸的关键部分,是将糖类、脂肪和蛋白质代谢产生的能量转化为ATP的途径。
在三羧酸循环的过程中,通过氧化反应释放一些能量。
5.3.2三羧酸循环
5.3.2 三羧酸循环Tricarboxylic Acid CycleTAC目录一、三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统⏹定义三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle,TAC)也称为柠檬酸循环,指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸,反复的进行脱氢脱羧,又生成草酰乙酸,再重复循环反应的过程。
由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说,故此循环又称为Krebs循环,⏹反应部位:线粒体目录一、三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统⏹定义三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle,TAC)也称为柠檬酸循环,指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸,反复的进行脱氢脱羧,又生成草酰乙酸,再重复循环反应的过程。
由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说,故此循环又称为Krebs循环,⏹反应部位:线粒体目录二、TCA循环由8步代谢反应组成1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸2.柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸3.异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸4.α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA5.琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应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.苹果酸脱氢生成草酰乙酸目录具体反应过程(1)柠檬酸(citrate)的合成乙酰辅酶A(acetyl CoA)与草酰乙酸(oxaloacetate)缩合成柠檬酸(citrate)反应由柠檬酸合酶(citrate synthase)催化(2)异柠檬酸(isocitrate)的形成此反应是由顺乌头酸酶催化的异构化反应由两步反应构成,(1):脱水反应(2):水合反应(3)第一次氧化脱羧异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶(Isocitrate dehydrogenase)作用下,氧化脱羧而转变成α-酮戊二酸(α-Ketoglutarate)/iubmb/enzyme/(4)第二次氧化脱羧在α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA);该脱氢酶复合体的组成及催化机理与丙酮酸脱氢酶复合体类似。
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三羧酸循环过程
乙酰-CoA进入由一连串反应构成的循环体系,被氧化生成H₂O和CO₂。
由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸(oxaloaceticacid)缩合生成的含有三
个羧基的柠檬酸,因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环(citratecycle)。
在三羧酸循环中,柠檬酸合成酶催化的反应是关键步骤,草酰乙酸的供应有利于循环顺利进行。
其详细过程如下:1、乙酰-CoA进入三羧酸循环乙酰CoA具有硫酯键,乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合。
首先柠檬酸合酶的组氨酸残基作为碱基与乙酰-CoA作用,使乙酰-CoA的甲基上失去一个h+,生成的碳阴离子对草酰乙酸的羰基碳进行亲核攻击,生成柠檬酰-CoA中间体,然后高能硫酯键水解放出游离的柠檬酸,使反应不可逆地向右进行。
该反应由柠檬酸合成酶(citratesynthase)催化,是很强的放能反应。
由草酰乙酸和乙酰-CoA 合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点,柠檬酸合成酶是一个变构酶,ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂,此外,α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性,长链脂酰-CoA也可抑制它的活性,AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。
2、异柠檬酸形成柠檬酸的叔醇基不易氧化,转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇,就易于氧化,此反应由顺乌头酸酶催化,为一
可逆反应。
3、第一次氧化脱羧在异柠檬酸脱氢酶作用下,异柠檬酸的仲醇氧化成羰基,生成草酰琥珀酸(oxalosuccinicacid)的中间产物,后者在同一酶表面,快速脱羧生成α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)、NADH和CO2,此反应为β-氧化脱羧,此酶需要镁离子作为激活剂。
此反应是不可逆的,是三羧酸循环中的限速步骤,ADP是异柠檬酸脱氢酶的激活剂,而ATP,NADH是此酶的抑制剂。
4、第二次氧化脱羧在α-酮戊二酸脱氢酶系作用下,α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰-CoA、NADH·H+和CO₂,反应过程完全类似于丙酮酸脱氢酶系催化的氧化脱羧,属于α?氧化脱羧,氧化产生的能量中一部分储存于琥珀酰coa的高能硫酯键中。
α-酮戊二酸脱氢酶系也由三个酶(α-酮戊二酸脱羧酶、硫辛酸琥珀酰基转移酶、二氢硫辛酸脱氢酶)和五个辅酶(tpp、硫辛酸、hscoa、NAD+、FAD)组成。
此反应也是不可逆的。
α-酮戊二酸脱氢酶复合体受ATP、GTP、NADH和琥珀酰-CoA抑制,但其不受磷酸化/去磷酸化的调控。
5、底物磷酸化生成ATP 在琥珀酸硫激酶(succinatethiokinase)的作用下,琥珀酰-CoA的硫酯键水解,释放的自由能用于合成gtp,在细菌
和高等生物可直接生成ATP,在哺乳动物中,先生成GTP,再生成ATP,此时,琥珀酰-CoA生成琥珀酸和辅酶A。
6、琥珀酸脱氢琥珀酸脱氢酶(succinatedehydrogenase)催化琥珀酸氧化成为延胡索酸。
该酶结合在线粒体内膜上,而其他三羧酸循环的酶则都是存在线粒体基质中的,这酶含有铁硫中心和共价结合的fad,来自琥珀酸的电子通过fad和铁硫中心,然后进入电子传递链到O₂,丙二酸是琥珀酸的类似物,是琥珀酸脱氢酶强有力的竞争性抑制物,所以可以阻断三羧酸循环。
7、延胡索酸的水化延胡索酸酶仅对延胡索
酸的反式双键起作用,而对顺丁烯二酸(马来酸)则无催化作用,因而是高度立体特异性的。
8、草酰乙酸再生在苹果酸脱氢酶(malicdehydrogenase)作用下,苹果酸仲醇基脱氢氧化成羰基,生成草酰乙酸(oxalocetate),NAD+是脱氢酶的辅酶,接受氢成为NADH·H+(图4-5)。
在此循环中,最初草酰乙酸因参加反应而消耗,但经过循环又重新生成。
所以每循环一次,净结果为1个乙酰基通过两次脱羧而被消耗。
循环中有机酸脱羧产生的二氧化碳,是机体中二氧化碳的主要来源。
在三羧酸循环中,共有4次脱氢反应,脱下的氢原子以NADH+H+和FADH2的形三羧酸循环
式进入呼吸链,最后传递给氧生成水,在此过程中释放的能量可以合成ATP。
乙酰辅酶A不仅来自糖的分解,也可由脂肪酸和氨基酸的分解代谢中产生,都进入三羧酸循环彻底氧化。
并且,凡是能转变成三羧酸循环中任何一种中间代谢物的物质都能通过三羧酸循环而被氧化。
所以三羧酸循环实际是糖、脂、蛋白质等有机物在生物体内末端氧化的共同途径。
三羧酸循环既是分解代谢途径,但又为一些物质的生物合成提供了前体分子。
如草酰乙酸是合成天冬氨酸的前体,α-酮戊二酸是合成谷氨酸的前体。
一些氨基酸还可通过此途径转化成糖。