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》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。
2019年三羧酸循环(TCA).ppt
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 类似于丙酮酸的氧化脱羧。
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。
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。
七、三羧酸循环的回补效应 产生草酰乙酸的途径主要有：
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
OCCOOH
CH3COCOOH+CO2+ATP+H2O CH2COOH +ADP+Pi
细胞定位：胞液
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。
HMP概要
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。
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。
1+3×3+1×2=12molATP
生成一个高能键“~”，此步 类似于丙酮酸的氧化脱羧。
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。
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。
七、三羧酸循环的回补效应 产生草酰乙酸的途径主要有：
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
OCCOOH
CH3COCOOH+CO2+ATP+H2O CH2COOH +ADP+Pi
细胞定位：胞液
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。
HMP概要
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。
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。
1+3×3+1×2=12molATP
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。
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。
大学精品课件：第10章 三羧酸循环
第 十 章
三羧酸循环
Tricarboxylic Acid Cycle
的发现
Discovery of the Citric Acid Cycle
2
一、三羧酸循环是三类营养物质氧化分解的 （共同）第二阶段
* 营养物在生物体内氧化的一般过程 糖原 三酯酰甘油 蛋白质
5
1937 年， Hans Krebs 利用鸽子胸肌（这块肌
肉在飞行中有相当高的呼吸频率，因此特别适合
于氧化过程的研究）的组织悬液，测定了在不同 的有机酸作用下，丙酮酸氧化过程中的耗氧率， 首次提出在动物组织中丙酮酸氧化途径的假说。
6
Albert Szent-Gyorgyi等已经发现动物肌肉组
葡萄糖 脂酸 + 甘油 氨基酸
乙酰CoA
TCA 循环
CO2 2H
3
ADP+Pi
ATP
H2O
呼吸链
在真核生物，TCA循环在线粒体中进行， 与呼吸链在功能和结构上相偶联。
4
二、Krebs发现三羧酸循环
三羧酸循环亦称柠檬酸循环
（citric acid cycle），这是因 为循环反应中的第一个中间产物是 一个含三个羧基的柠檬酸 。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。
GDP
ADP
ATP
（六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸
• 由琥珀酸脱氢酶催化，其辅酶是FAD，是三羧酸 循环中唯一与内膜结合的酶。
20
（七）延胡索酸加水生成苹果酸
• 延胡索酸酶催化此步反应
21
（八）苹果酸脱氢生成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶催化，辅酶是NAD+。
三羧酸循环
Tricarboxylic Acid Cycle
的发现
Discovery of the Citric Acid Cycle
2
一、三羧酸循环是三类营养物质氧化分解的 （共同）第二阶段
* 营养物在生物体内氧化的一般过程 糖原 三酯酰甘油 蛋白质
5
1937 年， Hans Krebs 利用鸽子胸肌（这块肌
肉在飞行中有相当高的呼吸频率，因此特别适合
于氧化过程的研究）的组织悬液，测定了在不同 的有机酸作用下，丙酮酸氧化过程中的耗氧率， 首次提出在动物组织中丙酮酸氧化途径的假说。
6
Albert Szent-Gyorgyi等已经发现动物肌肉组
葡萄糖 脂酸 + 甘油 氨基酸
乙酰CoA
TCA 循环
CO2 2H
3
ADP+Pi
ATP
H2O
呼吸链
在真核生物，TCA循环在线粒体中进行， 与呼吸链在功能和结构上相偶联。
4
二、Krebs发现三羧酸循环
三羧酸循环亦称柠檬酸循环
（citric acid cycle），这是因 为循环反应中的第一个中间产物是 一个含三个羧基的柠檬酸 。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。
GDP
ADP
ATP
（六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸
• 由琥珀酸脱氢酶催化，其辅酶是FAD，是三羧酸 循环中唯一与内膜结合的酶。
20
（七）延胡索酸加水生成苹果酸
• 延胡索酸酶催化此步反应
21
（八）苹果酸脱氢生成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶催化，辅酶是NAD+。
课件
2
三羧酸循环的反应过程
三羧酸循环由8步反应组成，包括 1次底物水平磷酸化、2次脱羧、3个 关键酶、 4次脱氢。产生10个ATP。
3
（1）乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸
高能硫酯键
缩合反应，柠 檬酸合酶催化
4
（2）柠檬酸异构化为异柠檬酸
顺乌头酸酶
5
（3）异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸
第一次脱氢脱羧反应， 由异柠檬酸脱氢酶催 化
9
（7）延胡索酸加水生成苹果酸
延胡索酸酶催化的 可逆反应
10
（8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸
第四次脱氢再次生成草 酰乙酸，由苹果酸脱氢
酶催化
11
乙酰CoA
草酰乙酸
N AD H
H2O HSCoA
①柠檬酸合酶
②顺乌头酸酶
柠檬酸 ②
H 2O
顺乌头酸
H2O
苹果酸
③异柠檬酸脱氢酶
异柠檬酸
④α-酮戊二酸脱氢酶复合体
⑤琥珀酰CoA合成酶
N AD H
H2O
⑥琥珀酸脱氢酶
延胡索酸
FA D H 2
⑦延胡索酸酶 ⑧苹果酸脱氢酶
G TP
CO 2ห้องสมุดไป่ตู้
α-酮戊二酸
N AD H +H + CO2
琥珀酸
琥珀酰CoA H SC oA
H SC oA
6
（4）α-酮戊二酸脱羧生成琥珀酰CoA
第二次脱氢脱羧反应，
由α-酮戊二酸脱氢
酶复合体催化
7
（5）琥珀酰CoA转变为琥珀酸
三羧酸循环中唯一的一 次底物水平磷酸化，由 琥珀酸脱氢酶催化
8
（6）琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸
三羧酸循环的反应过程
三羧酸循环由8步反应组成，包括 1次底物水平磷酸化、2次脱羧、3个 关键酶、 4次脱氢。产生10个ATP。
3
（1）乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸
高能硫酯键
缩合反应，柠 檬酸合酶催化
4
（2）柠檬酸异构化为异柠檬酸
顺乌头酸酶
5
（3）异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸
第一次脱氢脱羧反应， 由异柠檬酸脱氢酶催 化
9
（7）延胡索酸加水生成苹果酸
延胡索酸酶催化的 可逆反应
10
（8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸
第四次脱氢再次生成草 酰乙酸，由苹果酸脱氢
酶催化
11
乙酰CoA
草酰乙酸
N AD H
H2O HSCoA
①柠檬酸合酶
②顺乌头酸酶
柠檬酸 ②
H 2O
顺乌头酸
H2O
苹果酸
③异柠檬酸脱氢酶
异柠檬酸
④α-酮戊二酸脱氢酶复合体
⑤琥珀酰CoA合成酶
N AD H
H2O
⑥琥珀酸脱氢酶
延胡索酸
FA D H 2
⑦延胡索酸酶 ⑧苹果酸脱氢酶
G TP
CO 2ห้องสมุดไป่ตู้
α-酮戊二酸
N AD H +H + CO2
琥珀酸
琥珀酰CoA H SC oA
H SC oA
6
（4）α-酮戊二酸脱羧生成琥珀酰CoA
第二次脱氢脱羧反应，
由α-酮戊二酸脱氢
酶复合体催化
7
（5）琥珀酰CoA转变为琥珀酸
三羧酸循环中唯一的一 次底物水平磷酸化，由 琥珀酸脱氢酶催化
8
（6）琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸
三羧酸循环(TCA)ppt课件
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＋。
完整版课件
13
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
完整版课件
14
生成一个高能键“~”，此步 类似于丙酮酸的氧化脱羧。
47
1——3步
完整版课件
48
完整版课件
49
（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
完整版课件
50
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
完整版课件
51
4——5步
完整版课件
HO—CHCOOH
+NADP+
CH2COOH
再由苹果酸脱氢酶催化：
HO—CHCOOH
+NAD+ O=CCOOH
CH2COOH
完整版课件
+ NADH+H+ 36
CH2COOH
5、α—酮戊二酸和Asp 经转氨作用 生成Glu和草酰乙酸
完整版课件
37
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。
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。
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＋。
完整版课件
13
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
完整版课件
14
生成一个高能键“~”，此步 类似于丙酮酸的氧化脱羧。
47
1——3步
完整版课件
48
完整版课件
49
（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
完整版课件
50
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
完整版课件
51
4——5步
完整版课件
HO—CHCOOH
+NADP+
CH2COOH
再由苹果酸脱氢酶催化：
HO—CHCOOH
+NAD+ O=CCOOH
CH2COOH
完整版课件
+ NADH+H+ 36
CH2COOH
5、α—酮戊二酸和Asp 经转氨作用 生成Glu和草酰乙酸
完整版课件
37
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。
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。
大连理工大学生物化学课件--三羧酸循环(共58张PPT)
HSCoA
丙酮酸脱氢酶复合体的组成
NAD+
酶
辅酶
E1 ：丙酮酸脱氢酶
TPP CoA-SH
E2 ：二氢硫辛酰转乙酰基酶 硫辛酸
E3 ：二氢硫辛酸脱氢酶
FAD NAD＋
8
9
10
乙酰COA系列具有很高的酰基转移势能
11
功能是转送乙酰基或 其他酰基或氢
结合与蛋白质上的硫辛酸像 “摆动壁”一样把电子和酰基 从复合体中的一个酶转送到 另一个酶
丙酮酸+HCO3-+ATP
丙酮酸羧化酶 草酰乙酸+ADP+Pi
PEP+ CO2+GDP
PEP羧激酶
草酰乙酸+GTP
PEP+ HCO3-
PEP羧激酶 草酰乙酸+Pi
苹果酸+ HCO3- +NAD（P）H 苹果酸酶 苹果酸+NAD（P）+
41
厌氧细菌中不完整的TCA
TCA中间产物是某 些物质的合成原料 （前体）
ADP与NAD 浓度 ：使三羧酸循环 被氧化。
5、植物中乙醛酸循环是柠檬酸循环的支路
+
乙酰辅酶A进入TCA生成10个ATP
ATP与NADH浓度 ：使三羧酸循环 TCA中间产物是某些物质的合成原料（前体）
TCA中间产物是某些物质的合成原料（前体）
44
45
三羧酸循环的调节
糖有氧氧化的调节是基于能量的需求
有能量释放的过程。
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O + 能量
过程分三阶段，第一阶段在胞液(同酵解)，后两个阶 段在线粒体中进行。
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
微生物三羧酸循环课件
异柠檬酸脱氢酶
NAD+ NADH+H+
CO2
－酮戊二酸 脱氢酶
琥珀酸 硫激酶
GDP＋Pi
GTP
CoASH
TCA第三阶段：草酰乙酸再生
FAD FADH2
H2O
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸酶
草酰乙酸
苹果酸 脱氢酶
NAD+
NADH+H+
苹果酸
乙酰辅酶A 草酰乙酸
延胡索酸 琥珀酸
三羧酸循环
柠檬酸 异柠檬酸
琥珀酸 辅酶A
4 ATP +（10 3）ATP + （2 2）ATP = 38 ATP
强调
尽管分子氧不直接参与到TCA循环，但 TCA循环却严格需要氧，是糖的有氧氧 化途径。
若在无氧条件，NADH 和 FADH2 不能进 入氧化呼吸链再生，从而使TCA循环无 法进行。
4、三羧循环的生物学意义
❖是有机体获得生命活动所需能量的主要途径 ❖是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽 ❖形成多种重要的中间产物 ❖是发酵产物重新氧化的途径
草酰乙酰生柠檬, 顺乌异柠 α 酮, 琥酰琥珀延胡索, 苹果落回草丛中.
三羧酸循环特点:
一次底物水平磷酸化 二次脱羧 三个不可逆反应 四次脱氢 1 mol乙酰CoA经三羧酸循环 彻 底氧化净生成10 molATP。
2、三羧循环的化学计量和能量计量
a、总反应式:
CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O
三羧酸循环
❖三羧酸循环是德国科学家Hans Krebs于1937年 正式提出 ， 故三羧酸循环也被称为Krebs循环。
NAD+ NADH+H+
CO2
－酮戊二酸 脱氢酶
琥珀酸 硫激酶
GDP＋Pi
GTP
CoASH
TCA第三阶段：草酰乙酸再生
FAD FADH2
H2O
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸酶
草酰乙酸
苹果酸 脱氢酶
NAD+
NADH+H+
苹果酸
乙酰辅酶A 草酰乙酸
延胡索酸 琥珀酸
三羧酸循环
柠檬酸 异柠檬酸
琥珀酸 辅酶A
4 ATP +（10 3）ATP + （2 2）ATP = 38 ATP
强调
尽管分子氧不直接参与到TCA循环，但 TCA循环却严格需要氧，是糖的有氧氧 化途径。
若在无氧条件，NADH 和 FADH2 不能进 入氧化呼吸链再生，从而使TCA循环无 法进行。
4、三羧循环的生物学意义
❖是有机体获得生命活动所需能量的主要途径 ❖是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽 ❖形成多种重要的中间产物 ❖是发酵产物重新氧化的途径
草酰乙酰生柠檬, 顺乌异柠 α 酮, 琥酰琥珀延胡索, 苹果落回草丛中.
三羧酸循环特点:
一次底物水平磷酸化 二次脱羧 三个不可逆反应 四次脱氢 1 mol乙酰CoA经三羧酸循环 彻 底氧化净生成10 molATP。
2、三羧循环的化学计量和能量计量
a、总反应式:
CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O
三羧酸循环
❖三羧酸循环是德国科学家Hans Krebs于1937年 正式提出 ， 故三羧酸循环也被称为Krebs循环。
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。
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TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。
三羧酸循环的过程
TCA经四次氧化，二次脱羧， 通过一个来自环，可以认为乙酰COA 2CO2
乙酰辅酶A 草酰乙酸 苹果酸 柠檬酸
异柠檬酸
延胡索酸 a-酮戊二酸 琥珀酸 琥珀酰 辅酶A
三、三羧酸循环的化学计量
乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O 2C2O+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+
TCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤
GTP+ADP GDP+ATP
6 、 琥珀酸脱氢生成延胡索酸
嵌入线粒体内膜
COOH COOH 琥珀酸脱氢酶 CH CH2 +FADH2 +FAD HC CH2 COOH COOH
TCA中第三次氧化的步骤 丙二酸为该酶的竞争性抑制剂 开始四碳酸之间的转变
反应不可逆，分5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。
大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容
缩写 丙酮酸脱氢（羧）酶 E1 二氢硫辛酸乙 酰转移酶 二氢硫辛酸脱氢酶 E2 肽链数 24 24 辅基 TPP 催化反应 丙酮酸氧化脱羧
硫辛酸 将乙酰基转移到CoA
E3
12
FAD
将还原型硫辛酰胺 转变为氧化型
反应步骤（P93）
羟乙基TPP
丙酮酸氧化脱羧的调控
由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处于代谢途径 的分支点，所以此体系受到严密的调节控制： 1、产物抑制：乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2组分，NADH 抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3组分。抑制效应被CoA和 NAD+逆转。 2、核苷酸反馈调节：丙酮酸脱氢酶E1受GTP抑制，被 AMP活化。 3、砷化物与E2中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力的砷 化物。 4、可逆磷酸化作用的调节：丙酮酸脱氢酶E1的磷酸化 状态无活性，反之有活性。 5、Ca2+激活
COOH COOH + + NAD NADH+H + H HO- CH CO CH-COOH CH-COOH 2+ Mg CH2 CH2 COOH COOH
草酰琥珀酸 α-酮戊二酸 TCA中第一次氧化作用、脱羧过程 异柠檬酸脱氢酶为第二个调节酶
CO2
COOH CO CH2 CH2 COOH
三羧酸到二羧酸的转变
循环有以下特点：
1、乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，使两个C原子进入循环。在以后的 两步脱羧反应中，有两个C原子以CO2的形式离开循环，相当于乙酰CoA的2 个C原子形成CO2。 2、在循环中有4对H原子通过4步氧化反应脱下，其中3对用以还原NAD+生 成3个NADH+H+,1对用以还原FAD,生成1个FADH2。 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 1.5ATP，再加上1 个GTP 6、单向进行 7、整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。
4 、 α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰 COA（ α-酮戊二酸脱氢酶复合体）
COOH CO + +COASH+NAD CH2 CH2 COOH
SCOA CO + +CO +NADH+H 2 CH2 CH2 COOH
TCA中第二次氧化作用、脱羧过程
α-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似
二 TCA循环的过程
1 、乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸
O C-SCOA CH2 HO-C-COO CH2 COOH2O
COOC=O CH2 + COO-
O C-CH3 S-COA
柠檬酸 合酶
单向不可逆 可调控的限速步骤
氟乙酰CoA导致致死合成
常作为杀虫药
COA COOCH2 HO-C -COO- + HS-COA+H+ CH2 COO- 三羧酸
1分子乙酰CoA通过TCA循环被氧化，可生成10分子ATP。
第四节 三羧酸循环
概念：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C2O和H2O并产生能量的过程，称为柠檬 酸循环，亦称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle), 简称TCA循环。由于它是由H.A.Krebs（德 国）正式提出的，所以又称Krebs循环。 三羧酸循环在线粒体基质中进行。
2、 柠檬酸异构化成异柠檬酸（顺乌 头酸酶）
COOCOOH2O CH H2O CH2 HO-C -COOC -COOCH2 CH2 COOCOO柠檬酸 COOHO- CH CH-COOCH2 COO异柠檬酸
顺乌头酸
在pH7.0，25C的平衡态时，柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：4：6
3 、 由异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸 （异柠檬酸脱氢酶）
α-酮戊二酸脱氢酶E1 琥珀酰转移酶E2 二氢硫辛酸脱氢酶E3 TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2+
5 、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生 GTP（琥珀酰COA 合成酶）
S COA GDP+Pi CO CH2 CH2 COOH
GTP+HSCOA
COOH CH2 CH2 COOH
COOH CH2 COOH
7 、 延胡索酸被水化生成苹果酸（延胡 索酸酶）
COOH COOH 延胡索酸酶 HO-CH CH +H2O CH H-C-H COOH COOH
8 、 苹果酸脱氢生成草酰乙酸（苹果酸 脱氢酶）
COOH HO-CH + +NAD H-C-H COOH
COOH C=O +NADH+H+ CH2 COOH
三羧酸循环
一. 二. 三. 四. 五. 六. 由丙酮酸形成乙酰CoA 三羧酸循环的过程 三羧酸循环的化学计量 三羧酸循环的回补反应 三羧酸循环的调控 三羧酸循环的生物学意义
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+ 乙酰CoA+ C2O+NADH+H+