三羧酸循环(TCA)PPT学习教案

CO2＋H2O，说明另有途径。
（2）用同位素14C标记C1和C6 ，如果是EMP、TCA，那么生 成的14C1O2和14C6O2 分子数应相等，但实验表明14C1 更容 易氧化为CO2，说明另有途径。
说明G分解的主要途径是EMP和TCA，但并非唯一途径， HMP也是G分解的途径，只是在6—P—G上直接氧化。
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二、三羧酸循环概要
TCA循环一轮分10步完成。来自丙酮 酸脱氢脱羧后的乙酰基（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。
净生成2molATP，2mol（NADH＋H＋）
第二阶段：2mol丙酮酸
2mol乙酰CoA
净生成2mol（NADH＋H＋），2 molCO2 第三阶段：2mol乙酰CoA经TCA彻底氧化分解
净 生 成 2 × 1 ATP，2×3mol（NADH＋H＋），2×1 molFADH2，2×2 molCO2
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HMP的两个关键酶
转 酮 酶 或 转 羟乙醛 基酶
转 醛 酶 或 转 二羟丙 酮基酶
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6 、 5 — P—R＋5—P—Xu
3—P—G（
3—P甘油醛）＋7—P—S（7—P—景天庚酮糖）
将5—P—Xu的乙酮醇基转移给5—P—R。
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由于氧化磷酸化，1mol（NADH＋H＋）可生成3molATP, 1 molFADH2可生成2molATP。
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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
共净生成38molATP，6molCO2
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HMP的阐明起始于1931年Warburg对6—P—G脱氢酶的 研究，后人在此基础上加以完善。实验证明：
（ 1 ） 在 组 织 中 加 入 EMP 抑 制 剂 碘 乙 酸 或 碘 乙 酰 胺 （
ICH2COOH或ICH2CONH2）后，它抑制3—P—G脱氢酶的活性
（3—P—G
1，3—DPG），但有些微生物仍能将G
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
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7、琥珀酸的生成
底物磷酸化 生成1ATP 可逆
是TCA中唯一直接产生ATP的反应，属 于底物磷酸化。
区别：
EMP： 高 能 磷 酸 基 团 直 接 转 移 给 ADP 放 能
TCA：琥珀酰CoA中的高能键
7、3—P—G＋7—P—S 4—P赤藓糖）＋6—P—F
4—P—E（
将7—P—S-的二羟丙酮基转移给3—P—G 。
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2
+2
磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二
（基转移）
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
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丙酮酸氧化脱羧的调控：
1、当细胞内ATP、乙酰CoA、NADH含量同时 增加时，PDH磷酸化作用加强，阻碍丙酮酸 氧化脱羧。反之则反。
2、乙酰CoA和NADH可分别抑制DLT和DLDH的 活性，阻止氧化脱羧。
丙酮酸的氧化脱羧是连接EMP和TCA 的纽带，其反应本身并未进入TCA，但是 是所有糖进入TCA的必由之路。
10、苹果酸脱氢氧化生成草酰乙酸 第四次脱氢 可逆
消耗1NAD＋，生成1NADH＋H＋
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总反应式：
乙酰CoA＋3NAD＋＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O 2CO2＋3NADH＋3H＋＋FADH2＋GTP ＋HS—CoA
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四、化学量计算
（一）物质量计算
高：TCA循环生成的产物不能满足细胞自身 的需要，三种酶被激活，酶发挥催化功能，速度 加快。
低：大量的NADH抑制酶的活性，使TCA循环 减速。
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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
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通过2——3步，将柠檬酸异构化 为异柠檬酸。实质是将前者的—OH从 C2变到了后者的C3，成为仲醇（由叔 醇变为仲醇），更易氧化。
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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
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该酶是别构酶，激活剂是ADP，抑 制剂是NADH、ATP。
键水解放能
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硫酯
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8、琥珀酸氧化生成延胡索酸 第三次脱氢（FAD脱氢） 可逆
生成1FADH2
该酶结合在线粒体内膜上，丙二 酸是竞争性抑制剂
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9、延胡索酸水化生成苹果酸 水化作用 可逆 消耗1H2O
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然后：
3—P—G
DHAP
3—P—G+DHAP
1，6—FDP
2—磷酸果糖酯酶 酶
1，6—FDP
6—P—F
H2O
Pi
磷酸己糖异构
6—P—G
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磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三
（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）
2
3-磷酸甘油醛
异 构 酶
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。
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七、三羧酸循环的回补效应 产生草酰乙酸的途径主要有：
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1、丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化生成草酰乙酸 位于动物肝脏和肾脏的线粒体中
O CCOOH
CH3COCOOH+CO2+ATP+H2O CH2COOH +ADP+Pi
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＋。
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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
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生成一个高能键“~”，此步 类似于丙酮酸的氧化脱羧。
4——5步
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6-----8步，基团移位反应 通过转酮酶和转醛酶的催化作用，将一酮糖
分子的酮醇基转移给另一醛糖分子上，形成新的 醛糖和酮糖。
转酮酶专门催化乙酮醇基转移 转醛酶专门催化二羟丙酮基转移
通过C5、C4、C7、C3、C6只见的基团转移反 应，实现了糖分子之间的转变，最终生成6—P— F
6-磷酸果 糖
4-磷酸赤藓 糖
6——7步
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8、5—P—Xu＋4—P—E
3—P—G
＋6—P—F
将5—P—Xu的乙酮醇基转移给4—P—E。
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基团转移（续前）
2
+2
转酮 酶
4-磷酸赤藓糖
5-磷酸木酮糖
2
+2
6-磷酸果 糖
3-磷酸甘油醛
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CH2COOH
+
CH2COOH
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5、α—酮戊二酸和Asp 经转氨作用 生成Glu和草酰乙酸
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第五节 磷酸戊糖途径（HMP PPP）
磷酸戊糖途径的概念：是G分解的另一条途径: 在6—P—G上直接氧化，再分解产生5—P—核糖。
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
细胞定位：胞液
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一、磷酸戊糖途径概要
以6—P—G为起始物，经过两个阶段共 8步反应，最后重新生成6—P—G的过程。
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HMP概要
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特点：G直接脱氢或脱羧，不经过三 碳糖阶段。
HMP属于有氧分解还是无氧分解？
O2不参加HMP，但认为HMP是需 氧的代谢途径，因为可以肯定的是： HMP是需氧生物的某些组织、器官中 较旺盛的代谢途径，而且与EMP、 TCA相联系。
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五、生物学意义
1、TCA循环是生物体获能的主要途径，远比无氧分解产 生的能量多。
2、TCA是生物体各有机物质代谢的枢纽。糖、脂肪、 氨基酸的彻底分解都需通过TCA途径，而TCA中的许多中 间产物如草酰乙酸、α—酮戊二酸、琥珀酰CoA等又是合 成糖、氨基酸等的原料。
3、TCA是发酵产物重新氧化进入有氧分解的途径。
4、TCA的某些中间产物还是体内积累成分，如柠檬酸 、苹果酸是柑桔、苹果等果实的重要成分，在储藏期，酸 作为呼吸基质被消耗。果实的糖/酸比是衡量果实品质的 一项指标。
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六、三羧酸循环的调控
三个调控位点：柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱 氢酶、α—酮戊二酸脱氢酶所催化的三个反应。 1、NAD＋/NADH的比值
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二、生化历程
（一）不可逆的氧化阶段（1-----3）
1、6—P—G 逆
6—P葡萄糖酸内酯 可
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2、6—P葡萄糖酸内酯水解生成6—P葡萄糖酸 不可逆
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3、6—P葡萄糖酸脱氢脱羧 生成5—P 核酮糖（5—P—Ru） 不可逆
三羧酸循环(TCA)
会计学
1
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一、丙酮酸的氧化脱羧
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丙酮酸脱氢酶系是一个多酶复合体，组 成如下：
调控酶：丙酮酸脱氢酶PDH、二氢硫辛酸 转乙酰基酶DLT、二氢硫辛酸脱氢酶DLDH
辅助因子：硫胺素焦磷酸酯TPP、硫辛酸 、HS—CoA、NAD＋、Mg2＋、FAD。
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1——3步
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（二）可逆的非氧化阶段 （4——8） 戊糖互变 4、5—P 核酮糖（5—P—Ru）异构化为
5—P核糖（5—P—R ）
官能团异构
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5、5—P 核酮糖（5—P—Ru）异构化为 5—P木酮糖（5—P—Xu
） 差向异构
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Mg2+,生物素
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2、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化PEP生成草酰乙酸
植物、细菌等，PEP羧化酶催化
CH2CCOOH + H2O+ CO2 O=CCOOH +Pi
|
O~P
CH2COOH
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3、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化PEP生成草酰乙酸
心脏、骨骼肌中，PEP羧激酶催化
PEP+CO +GDP 2
O=CCOOH
+GTP
CH2COOH
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4、由苹果酸酶、苹果酸脱氢酶催化使
丙酮酸生成草酰乙酸
原核、真核中广泛存在的苹果酸酶催化
CH3COCOOH+CO2+NADPH+H+
HO—CHCOOH
+NADP+
CH2COOH
再由苹果酸脱氢酶催化：
HO—CHCOOH
+NAD+
O=CCOOH
NADH+H+
1个C2单位被分解为2CO2。
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TCA
简 图
三、生化历程 1、乙酰CoA与草酰乙酸及H2O缩合生 成柠檬酸，放出HS—CoA。
—H2O 不可逆
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2、柠檬酸脱水生成顺乌头酸 +H2O 可逆
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3、顺乌头酸与H2O加成，生成异柠檬酸
异构化反应 —H2O 可逆
真核生物中，共净生成36molATP，6molCO2
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TCA的运转必须通过O2条件下才能运转 ，实际上O2并不直接参加TCA，那么O2在何 处参加反应呢？
TCA除了产生1个GTP外，另外的能量 均潜在3NADH和1FADH2中，为了TCA的运 转，NAD＋和FAD必须再生。NAD＋和FAD 的再生则是通过DADH和FADH2进入电子传 递链，将H交给O2，释放潜能生成ATP而实 现。所以，TCA的运转必须有O2。
1mol乙酰CoA （二）能量计算
2 molCO2+1molCoA
1、计算1mol乙酰CoA彻底氧化分解产生的ATP的数目
1+3×3+1×2=12molATP
2、计算1molG彻底氧化分解产生的ATP的数目（原核生物 ）
G
丙酮酸
EMP
乙酰CoA
CO2+ H2O
TCA
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第一阶段：G
2mol丙酮酸 EMP阶段