三羧酸循环的发展历程演示文稿
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三羧酸循环的发展历程ppt课件
在这种情况下,克雷布斯把柠檬酸循环改 名为三羧酸循环,因为不管是异柠檬酸还是 顺乌头酸都是有三个羧基的有机酸。
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14
1948年,立体化学家奥格斯坦通过精辟的理 论分析认为,在不对称酶的“攻击”下,对称 的柠檬酸也可能表现出不对称性,从而又为 柠檬酸循环“恢复了名誉”。这就是柠檬 酸循环和三羧酸循环两个名称的来历。
休。
1958年受封为骑士，1979年获剑桥大学荣 誉博士学位。1981年逝世于牛津。
精选ppt
4
总论
克雷布斯教授的研究主要涉及的中间代谢 的各个方面。他研究的对象之一是在肝脏 合成尿素，尿酸和鸟嘌呤的合成，食品的 氧化的中间阶段，对电解质的主动运输机 制和细胞呼吸和磷酸腺苷的生成之间的关 系。
他的许多著作中是生物能量转换的显著的 调查。另外，他与H. L.科恩伯格合作讨论 了复杂的化学过程，提供生物体与高能磷 酸通过所谓的克雷布斯或柠檬酸循环。
精选ppt
6
三羧酸循环的发现历程
人们早在十八世纪就已注意到食物在生物 体内要经过一个缓慢“燃烧”的过程—氧化。
但直到二十世纪三十年代,生物氧化还是一 个 “剪不断、理还乱”的谜团。1932年后,经过众 多科学家的努力,特别是德国科学家迈耶霍夫 (OrorMeyerhof,1884一1951)等人的杰出贡献, 搞清了生物发酵—无氧氧化的具体步骤,称为 糖酵解途径(EMP)
精选ppt
13
但是在草酰乙酸和丙酮酸合成产物上却和
克雷布斯有根本分歧,根据他们的分析,柠檬 酸是对称性分子,由它所得到的两种。α一酮 戊二酸中所标记的碳原子也应是对称分布 的,但实验结果相反,被标记的分子只在一种 α一酮戊二酸中分布。因此他们认为草酰乙 酸和丙酮酸的合成产物不是对称性的柠檬 酸,而是非对称的顺乌头酸或异柠檬酸。
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14
1948年,立体化学家奥格斯坦通过精辟的理 论分析认为,在不对称酶的“攻击”下,对称 的柠檬酸也可能表现出不对称性,从而又为 柠檬酸循环“恢复了名誉”。这就是柠檬 酸循环和三羧酸循环两个名称的来历。
休。
1958年受封为骑士，1979年获剑桥大学荣 誉博士学位。1981年逝世于牛津。
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4
总论
克雷布斯教授的研究主要涉及的中间代谢 的各个方面。他研究的对象之一是在肝脏 合成尿素，尿酸和鸟嘌呤的合成，食品的 氧化的中间阶段，对电解质的主动运输机 制和细胞呼吸和磷酸腺苷的生成之间的关 系。
他的许多著作中是生物能量转换的显著的 调查。另外，他与H. L.科恩伯格合作讨论 了复杂的化学过程，提供生物体与高能磷 酸通过所谓的克雷布斯或柠檬酸循环。
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三羧酸循环的发现历程
人们早在十八世纪就已注意到食物在生物 体内要经过一个缓慢“燃烧”的过程—氧化。
但直到二十世纪三十年代,生物氧化还是一 个 “剪不断、理还乱”的谜团。1932年后,经过众 多科学家的努力,特别是德国科学家迈耶霍夫 (OrorMeyerhof,1884一1951)等人的杰出贡献, 搞清了生物发酵—无氧氧化的具体步骤,称为 糖酵解途径(EMP)
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13
但是在草酰乙酸和丙酮酸合成产物上却和
克雷布斯有根本分歧,根据他们的分析,柠檬 酸是对称性分子,由它所得到的两种。α一酮 戊二酸中所标记的碳原子也应是对称分布 的,但实验结果相反,被标记的分子只在一种 α一酮戊二酸中分布。因此他们认为草酰乙 酸和丙酮酸的合成产物不是对称性的柠檬 酸,而是非对称的顺乌头酸或异柠檬酸。
演示文稿三羧酸循环()课件
第四十二页，共73页。
二、生化历程
（一）不可逆的氧化阶段（1-----3） 1、6—P—G 6—P葡萄糖酸内酯 可逆
第四十三页，共73页。
第四十四页，共73页。
第四十五页，共73页。
2、6—P葡萄糖酸内酯水解生成6—P葡萄糖酸 不可逆
第四十六页，共73页。
3、6—P葡萄糖酸脱氢脱羧 生成5—P 核酮糖（5—P—Ru） 不可逆
TCA：琥珀酰CoA中的高能键 键水解放能
硫酯
第十六页，共73页。
第十七页，共73页。
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
第十八页，共73页。
第十九页，共73页。
第二十页，共73页。
9、延胡索酸水化生成苹果酸 水化作用 可逆 消耗1H2O
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。
第三十一页，共73页。
七、三羧酸循环的回补效应 产生草酰乙酸的途径主要有：
7-磷酸景天庚酮糖
6-磷酸果糖
4-磷酸赤藓糖
第六十一页，共73页。
6——7步
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。
第六十二页，共73页。
第六十三页，共73页。
基团转移（续前）
2
+2
转酮酶
2
+2
二、生化历程
（一）不可逆的氧化阶段（1-----3） 1、6—P—G 6—P葡萄糖酸内酯 可逆
第四十三页，共73页。
第四十四页，共73页。
第四十五页，共73页。
2、6—P葡萄糖酸内酯水解生成6—P葡萄糖酸 不可逆
第四十六页，共73页。
3、6—P葡萄糖酸脱氢脱羧 生成5—P 核酮糖（5—P—Ru） 不可逆
TCA：琥珀酰CoA中的高能键 键水解放能
硫酯
第十六页，共73页。
第十七页，共73页。
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
第十八页，共73页。
第十九页，共73页。
第二十页，共73页。
9、延胡索酸水化生成苹果酸 水化作用 可逆 消耗1H2O
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。
第三十一页，共73页。
七、三羧酸循环的回补效应 产生草酰乙酸的途径主要有：
7-磷酸景天庚酮糖
6-磷酸果糖
4-磷酸赤藓糖
第六十一页，共73页。
6——7步
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。
第六十二页，共73页。
第六十三页，共73页。
基团转移（续前）
2
+2
转酮酶
2
+2
三羧酸循环的发展历程
1、三羧酸循环是生物机体获取能量的主要方式。 1个分子葡萄糖经无氧酵解净生成2个分子ATP，而 有氧氧化可净生成32个ATP，其中三羧酸循环生成 24个ATP。 2、三羧酸循环是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机 物在体内彻底氧化的共同代谢途径，三羧酸循环 的起始物乙酰-CoA，不但是糖氧化分解产物，它 也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和来自蛋白质的某 些氨基酸代谢，因此三羧酸循环实际上是三种主 要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体 内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。 3、三羧酸循环是体内三种主要有机物互变的联络 机构
三羧酸循环的发现历程
1937年,经过五年的不懈努力,克雷布斯和当 时在他实验室作博士论文的约翰逊报道了 震动当时生物化学界的柠檬酸循环。第一 次合理而清晰地揭示了有氧氧化的途径,树 立了生物新陈代谢研究的一座里程碑。为 此,克雷布斯和李普曼(他发现乙酰辅酶A,彻 底阐明从丙酮酸到柠檬酸的机制,同时三羧 酸循环的普遍性也得到完全证实)分享了 1951年诺贝尔医学和生理学奖。
通过这样正、反两方面反应的例证,克雷布 斯果断地把食物的氧化过程和从柠檬酸到 草酰乙酸的一系列反应联系在一起。他设 想,含有四碳的草酰乙酸分子和食物代谢中 的某种三碳物结合,形成六碳的柠檬酸,然后 进人上述反应序列,这样往复循环,不断氧化。 按照当时已有的生化背景知识,最可能的三 碳物“候选人”就是丙酮酸。 因此他设计实验,把草酰乙酸和丙酮酸在鸽 胸肌悬浮液中保温,果然得到了柠檬酸以及 一系列反应产物。
三羧酸循环的发展历程
三羧酸循环的发展历程
1、三羧酸循环的发现者生平简介 2、三羧酸循环的发现过程
3、三羧酸循环的意义
4、三羧酸循环的应用及发展前景
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
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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
目录
4. α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰 CoA
在-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下-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。
目录
5. 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应
在 琥 珀 酰 CoA 合 成 酶 催 化 下 ， 琥 珀 酰 CoA 的 高 能 硫 酯 键 水 解与GDP磷酸化偶联，生成琥珀酸、GTP和辅酶A。
目录
一、TCA循环是以形成柠檬酸为起始物的 循环反应系统
TCA循环是一个由一系列酶促反应构成的循环反应 系统，在该反应过程中，首先由乙酰CoA（主要来 自于三大营养物质的分解代谢）与草酰乙酸缩合 生成含3个羧基的柠檬酸（citric acid），再经 过4次脱氢、2次脱羧，生成4分子还原当量 （reducing equivalent）和2分子CO2，重新生成 草酰乙酸的这一循环反应过程称为三羧酸循环。
目录
第三节
三羧酸循环的生理意义
Physiologic Significance of Tricarboxylic Acid Cycle
目录
一、TCA循环是一条“两用代谢途径”
（一）TCA循环参与合成和分解途径的组成
TCA循环在大多数生物中是分解代谢途径; 多种生物合成途径也利用TCA循环的中间产物作
目录
还原当量（reducing equivalent ） 一般是指以氢原子或氢离子形式存在的
一个电子或一个电子当量。
目录
二、Hans Krebs创立了“TCA循环”学说
三羧酸循环也称为柠檬 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。
4. α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰 CoA
在-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下-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。
目录
5. 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应
在 琥 珀 酰 CoA 合 成 酶 催 化 下 ， 琥 珀 酰 CoA 的 高 能 硫 酯 键 水 解与GDP磷酸化偶联，生成琥珀酸、GTP和辅酶A。
目录
一、TCA循环是以形成柠檬酸为起始物的 循环反应系统
TCA循环是一个由一系列酶促反应构成的循环反应 系统，在该反应过程中，首先由乙酰CoA（主要来 自于三大营养物质的分解代谢）与草酰乙酸缩合 生成含3个羧基的柠檬酸（citric acid），再经 过4次脱氢、2次脱羧，生成4分子还原当量 （reducing equivalent）和2分子CO2，重新生成 草酰乙酸的这一循环反应过程称为三羧酸循环。
目录
第三节
三羧酸循环的生理意义
Physiologic Significance of Tricarboxylic Acid Cycle
目录
一、TCA循环是一条“两用代谢途径”
（一）TCA循环参与合成和分解途径的组成
TCA循环在大多数生物中是分解代谢途径; 多种生物合成途径也利用TCA循环的中间产物作
目录
还原当量（reducing equivalent ） 一般是指以氢原子或氢离子形式存在的
一个电子或一个电子当量。
目录
二、Hans Krebs创立了“TCA循环”学说
三羧酸循环也称为柠檬 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。
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
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（八）苹果酸脱氢生成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶催化，辅酶是NAD+。
三羧酸循环的发展历程
a
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但是在草酰乙酸和丙酮酸合成产物上却和
克雷布斯有根本分歧,根据他们的分析,柠檬 酸是对称性分子,由它所得到的两种。α一酮 戊二酸中所标记的碳原子也应是对称分布 的,但实验结果相反,被标记的分子只在一种 α一酮戊二酸中分布。因此他们认为草酰乙 酸和丙酮酸的合成产物不是对称性的柠檬 酸,而是非对称的顺乌头酸或异柠檬酸。
因此他设计实验,把草酰乙酸和丙酮酸在鸽 胸肌悬浮液中保温,果然得到了柠檬酸以及 一系列反应产物。
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三羧酸循环的各种名称的来源
终于在1937年，克雷布斯先把这一结果写 成700字的通讯寄给英国的《自然》杂志,以 期引起讨论,不料稿件被退了回来。
但是克雷布斯知道这个发现的意义,所以 又把它整理成文,命名为“柠檬酸循环”,两 个月后发表在英国的《酶学》杂志上。它理 所当然地引起了生物化学家们的极大兴趣, 人们纷纷以不同材料、不同动植物进行重复 实验。1941年,几位美国科学家以同位素示踪 方法对柠檬酸循环进行了直接检验。虽然他 们的实验结果总体上是支持环式反应的。
柠檬酸 顺乌头酸 α一酮戊二酸 琥珀酸
可惜的是,他们没有把这些反应和整个生物 氧化过程联系起来,只把这些有机酸看成是 反应的催化剂和递氢体,没有看到它们就是 氧化反应代谢物本身。
a
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他敏锐地感到这些人对上述有机酸转化的解 释是不完备或不确切的。为了深入探讨这些 有机酸与食物氧化过程的联系,他又仔细研 究了一个重要的反例:
另外，后人为了纪念和表示对克雷布斯的 尊重，也把这一循环称为Krebs循环。
a
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三羧酸循环的意义
三羧酸循环的发现说明机体内新陈代谢是一个统 一的循环过程。糖、脂肪、蛋白质代谢过程殊途 归一。同一细胞内各种代谢过程均有规律地进行， 它们之间的共同中间代谢产物，如丙酮酸、乙酰 辅酶A、草酰乙酸及α一酮戊二酸等相互沟通。三 羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质（氨基酸）彻底氧 化、放出能量的共同途径，也是它们之间相互联 系和转化的枢纽，可以看出生物体中的各种代谢 途径都是相互形成一个完整的体系，存在着密切 的联系。
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。
演示文稿三羧酸循环课件
COOH HO- CH
NAD+ NADH+H+ COOH H+ CO
CH-COOH CH2 COOH
Mg 2+
CH-COOH CH2 COOH
草酰琥珀酸
COOH
CO2
CO CH2 CH2 COOH
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
❖三羧酸到二羧酸的转变
第十一页，共27页。
（优选）三羧酸循环课件
第一页，共27页。
三羧酸循环
一. 由丙酮酸形成乙酰CoA
二. 三羧酸循环的过程
三. 三羧酸循环的化学计量 四. 三羧酸循环的回补反应 五. 三羧酸循环的调控
六. 三羧酸循环的生物学意义
第二页，共27页。
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
丙酮酸
第二十四页，共27页。
苹果酸
氨基酸转化
天冬氨酸
α-酮戊二酸
第二十五页，共27页。
草酰乙酸 谷氨酸
五、三羧酸循环的调控
三羧酸循环的速度主要取决于细胞对ATP的需求量，另外也受 细胞对于中间产物需求的影响。有 3个调控部位。 1、柠檬酸合成酶（限速酶）
ATP、NADH是该酶的变构抑制剂，高浓度的ATP 和
柠檬酸 合酶
O C-SCOA
CH2 HO-C-COO-
CH2
COOH2O
❖ 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
第九页，共27页。
COO- COA
CH2
HO-C -COO- + HS-COA+H+
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。
三羧酸循环的发展历程
2021/6/20
13
但是在草酰乙酸和丙酮酸合成产物上却和
克雷布斯有根本分歧,根据他们的分析,柠檬 酸是对称性分子,由它所得到的两种。α一酮 戊二酸中所标记的碳原子也应是对称分布 的,但实验结果相反,被标记的分子只在一种 α一酮戊二酸中分布。因此他们认为草酰乙 酸和丙酮酸的合成产物不是对称性的柠檬 酸,而是非对称的顺乌头酸或异柠檬酸。
因此他设计实验,把草酰乙酸和丙酮酸在鸽 胸肌悬浮液中保温,果然得到了柠檬酸以及 一系列反应产物。
2021/6/20
12
三羧酸循环的各种名称的来源
终于在1937年，克雷布斯先把这一结果写 成700字的通讯寄给英国的《自然》杂志,以 期引起讨论,不料稿件被退了回来。
但是克雷布斯知道这个发现的意义,所以 又把它整理成文,命名为“柠檬酸循环”,两 个月后发表在英国的《酶学》杂志上。它理 所当然地引起了生物化学家们的极大兴趣, 人们纷纷以不同材料、不同动植物进行重复 实验。1941年,几位美国科学家以同位素示踪 方法对柠檬酸循环进行了直接检验。虽然他 们的实验结果总体上是支持环式反应的。
可惜的是,他们没有把这些反应和整个生物 氧化过程联系起来,只把这些有机酸看成是 反应的催化剂和递氢体,没有看到它们就是 氧化反应代谢物本身。
2021/6/20
10
他敏锐地感到这些人对上述有机酸转化的解
释是不完备或不确切的。为了深入探讨这些 有机酸与食物氧化过程的联系,他又仔细研 究了一个重要的反例:
他的许多著作中是生物能量转换的显著的 调查。另外，他与H. L.科恩伯格合作讨论 了复杂的化学过程，提供生物体与高能磷 酸通过所谓的克雷布斯或柠檬酸循环。
2021/6/20
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三羧酸循环的发现历程
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他的许多著作中是生物能量转换的显著的 调查。另外，他与H. L.科恩伯格合作讨论 了复杂的化学过程，提供生物体与高能磷 酸通过所谓的克雷布斯或柠檬酸循环。
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5
三羧酸循环的发现历程
1937年,经过五年的不懈努力,克雷布斯和当
时在他实验室作博士论文的约翰逊报道了
震动当时生物化学界的柠檬酸循环。第一 次合理而清晰地揭示了有氧氧化的途径,树
因此他设计实验,把草酰乙酸和丙酮酸在鸽 胸肌悬浮液中保温,果然得到了柠檬酸以及 一系列反应产物。
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三羧酸循环的各种名称的来源
终于在1937年，克雷布斯先把这一结果写 成700字的通讯寄给英国的《自然》杂志,以 期引起讨论,不料稿件被退了回来。
但是克雷布斯知道这个发现的意义,所以 又把它整理成文,命名为“柠檬酸循环”,两 个月后发表在英国的《酶学》杂志上。它理 所当然地引起了生物化学家们的极大兴趣, 人们纷纷以不同材料、不同动植物进行重复 实验。1941年,几位美国科学家以同位素示踪 方法对柠檬酸循环进行了直接检验。虽然他 们的实验结果总体上是支持环式反应的。
立了生物新陈代谢研究的一座里程碑。为 此,克雷布斯和李普曼(他发现乙酰辅酶A,彻 底阐明从丙酮酸到柠檬酸的机制,同时三羧 酸循环的普遍性也得到完全证实)分享了 1951年诺贝尔医学和生理学奖。
.
6
三羧酸循环的发现历程
人们早在十八世纪就已注意到食物在生物 体内要经过一个缓慢“燃烧”的过程—氧化。
但直到二十世纪三十年代,生物氧化还是一 个 “剪不断、理还乱”的谜团。1932年后,经过众 多科学家的努力,特别是德国科学家迈耶霍夫 (OrorMeyerhof,1884一1951)等人的杰出贡献, 搞清了生物发酵—无氧氧化的具体步骤,称为 糖酵解途径(EMP)
代谢方面有两个
重大发现：尿素
循环和三羧酸循 环。
.
3
克雷布斯生于下萨克森希尔德斯海姆的犹太
家庭，父亲是一名耳鼻喉科的医生，1918年 至1923间于哥廷根和弗莱堡学习医学，1925
年获汉堡大学医学博士学位，后又赴柏林大 学学习化学一年，并成为奥托·海因里希·瓦 尔堡的助手从事研究工作至1930年。
.
8
用这种方法,科学家们测定了许多种有机物, 发现只有少数几种有机酸如琥珀酸、延胡索 酸、草酰乙酸、苹果酸、柠檬酸等对氧化有 促进作用。
1935年,匈牙利生物学家圣·乔奇发现,这几 种有机酸不但催化促进氧化反应,它们之间还 有规律地转化。其反应序列为:
琥珀酸 延胡索酸 苹果酸 草酰乙酸
.
9
不久,两个德国科学家,马丁和努普在研究柠 檬 酸的性质时,又碰巧发现,柠檬酸可以通过 一系列反应转化成琥珀酸:
三羧酸循环的发展历程
.
1
三羧酸循环的发展历程
1、三羧酸循环的发现者生平简介 2、三羧酸循环的发现过程
3、三羧酸循环的意义
4、三羧酸循环的应用及发展前景
.
2
汉斯·阿道夫·克雷 布斯（Hans Adolf Krebs， 1900年8月25日－ 1981年11月22日）： 医生、生物化学
家。克雷布斯在
由于其犹太人身份，克雷布斯于1933年前 往英国，在剑桥大学随弗雷德里克·霍普金斯 工作，1945年成为雪菲尔大学教授，1954年
转往牛津大学担任生物化学教授并于当地退 休。
1958年受封为骑士，1979年获剑桥大学荣 誉博士学位。1981年逝世于牛津。
.
4
总论
克雷布斯教授的研究主要涉及的中间代谢 的各个方面。他研究的对象之一是在肝脏 合成尿素，尿酸和鸟嘌呤的合成，食品的 氧化的中间阶段，对电解质的主动运输机 制和细胞呼吸和磷酸腺苷的生成之间的关 系。
丙二酸对琥珀酸转化为延胡索酸反应的阻抑
作用。由于丙二酸(COOH一CH2一COOH) 和琥珀酸(COOH一CH2一CH2一COOH)结构 相似,因此特异地抑制琥珀酸转化为延胡索 酸,造成了整个保温混合物中琥珀酸的积累, 并进而中断了生物细胞中整个生物氧化过程。
.
11
通过这样正、反两方面反应的例证,克雷布 斯果断地把食物的氧化过程和从柠檬酸到 草酰乙酸的一系列反应联系在一起。他设 想,含有四碳的草酰乙酸分子和食物代谢中 的某种三碳物结合,形成六碳的柠檬酸,然后 进人上述反应序列,这样往复循环,不断氧化。 按照当时已有的生化背景知识,最可能的三 碳物“候选人”就是丙酮酸。
在这种情况下,克雷布斯把柠檬酸循环改 名为三羧酸循环,因为不管是异柠檬酸还是 顺乌头酸都是有三个羧基的有机酸。
.
14
1948年,立体化学家奥格斯坦通过精辟的理 论分析认为,在不对称酶的“攻击”下,对称 的柠檬酸也可能表现出不对称性,从而又为 柠檬酸循环“恢复了名誉”。这就是柠檬 酸循环和三羧酸循环两个名称的来历。
另外，后人为了纪念和表示对克雷布斯的 尊重，也把这一循环称为Krebs循环。
.
15
三羧酸循环的意义
三羧酸循环的发现说明机体内新陈代谢是一个统 一的循环过程。糖、脂肪、蛋白质代谢过程殊途 归一。同一细胞内各种代谢过程均有规律地进行， 它们之间的共同中间代谢产物，如丙酮酸、乙酰 辅酶A、草酰乙酸及α一酮戊二酸等相互沟通。三 羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质（氨基酸）彻底氧 化、放出能量的共同途径，也是它们之间相互联 系和转化的枢纽，可以看出生物体中的各种代谢 途径都是相互形成一个完整的体系，存在着密切 的联系。
柠檬酸 顺乌头酸 α一酮戊二酸 琥珀酸
可惜的是,他们没有把这些反应和整个生物 氧化过程联系起来,只把这些有机酸看成是 反应的催化剂和递氢体,没有看到它们就是 氧化反应代谢物本身。
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10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
他敏锐地感到这些人对上述有机酸转化的解
释是不完备或不确切的。为了深入探讨这些 有机酸与食物氧化过程的联系,他又仔细研 究了一个重要的反例:
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7
但葡萄糖裂解成为丙酮酸后,如何彻底分解 成水和二氧化碳,仍然不得而知。为了解开 谜团,寻找生物氧化的中间代谢物和具休步 骤,科学家们最先应用的方法是“试错法”,
即把多种有机物投人到组织悬浮、液或匀 浆中保温,根据氧化速率变化,确定何种有机
物为代谢中间物。如果投人的某种有机物 大为促进了氧化反应的速率,依据质量作用 定律,该有机物就是这一反应的中间代谢物。
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13
但是在草酰乙酸和丙酮酸合成产物上却和
克雷布斯有根本分歧,根据他们的分析,柠檬 酸是对称性分子,由它所得到的两种。α一酮 戊二酸中所标记的碳原子也应是对称分布 的,但实验结果相反,被标记的分子只在一种 α一酮戊二酸中分布。因此他们认为草酰乙 酸和丙酮酸的合成产物不是对称性的柠檬 酸,而是非对称的顺乌头酸或异柠檬酸。
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5
三羧酸循环的发现历程
1937年,经过五年的不懈努力,克雷布斯和当
时在他实验室作博士论文的约翰逊报道了
震动当时生物化学界的柠檬酸循环。第一 次合理而清晰地揭示了有氧氧化的途径,树
因此他设计实验,把草酰乙酸和丙酮酸在鸽 胸肌悬浮液中保温,果然得到了柠檬酸以及 一系列反应产物。
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12
三羧酸循环的各种名称的来源
终于在1937年，克雷布斯先把这一结果写 成700字的通讯寄给英国的《自然》杂志,以 期引起讨论,不料稿件被退了回来。
但是克雷布斯知道这个发现的意义,所以 又把它整理成文,命名为“柠檬酸循环”,两 个月后发表在英国的《酶学》杂志上。它理 所当然地引起了生物化学家们的极大兴趣, 人们纷纷以不同材料、不同动植物进行重复 实验。1941年,几位美国科学家以同位素示踪 方法对柠檬酸循环进行了直接检验。虽然他 们的实验结果总体上是支持环式反应的。
立了生物新陈代谢研究的一座里程碑。为 此,克雷布斯和李普曼(他发现乙酰辅酶A,彻 底阐明从丙酮酸到柠檬酸的机制,同时三羧 酸循环的普遍性也得到完全证实)分享了 1951年诺贝尔医学和生理学奖。
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三羧酸循环的发现历程
人们早在十八世纪就已注意到食物在生物 体内要经过一个缓慢“燃烧”的过程—氧化。
但直到二十世纪三十年代,生物氧化还是一 个 “剪不断、理还乱”的谜团。1932年后,经过众 多科学家的努力,特别是德国科学家迈耶霍夫 (OrorMeyerhof,1884一1951)等人的杰出贡献, 搞清了生物发酵—无氧氧化的具体步骤,称为 糖酵解途径(EMP)
代谢方面有两个
重大发现：尿素
循环和三羧酸循 环。
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3
克雷布斯生于下萨克森希尔德斯海姆的犹太
家庭，父亲是一名耳鼻喉科的医生，1918年 至1923间于哥廷根和弗莱堡学习医学，1925
年获汉堡大学医学博士学位，后又赴柏林大 学学习化学一年，并成为奥托·海因里希·瓦 尔堡的助手从事研究工作至1930年。
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用这种方法,科学家们测定了许多种有机物, 发现只有少数几种有机酸如琥珀酸、延胡索 酸、草酰乙酸、苹果酸、柠檬酸等对氧化有 促进作用。
1935年,匈牙利生物学家圣·乔奇发现,这几 种有机酸不但催化促进氧化反应,它们之间还 有规律地转化。其反应序列为:
琥珀酸 延胡索酸 苹果酸 草酰乙酸
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不久,两个德国科学家,马丁和努普在研究柠 檬 酸的性质时,又碰巧发现,柠檬酸可以通过 一系列反应转化成琥珀酸:
三羧酸循环的发展历程
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三羧酸循环的发展历程
1、三羧酸循环的发现者生平简介 2、三羧酸循环的发现过程
3、三羧酸循环的意义
4、三羧酸循环的应用及发展前景
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汉斯·阿道夫·克雷 布斯（Hans Adolf Krebs， 1900年8月25日－ 1981年11月22日）： 医生、生物化学
家。克雷布斯在
由于其犹太人身份，克雷布斯于1933年前 往英国，在剑桥大学随弗雷德里克·霍普金斯 工作，1945年成为雪菲尔大学教授，1954年
转往牛津大学担任生物化学教授并于当地退 休。
1958年受封为骑士，1979年获剑桥大学荣 誉博士学位。1981年逝世于牛津。
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总论
克雷布斯教授的研究主要涉及的中间代谢 的各个方面。他研究的对象之一是在肝脏 合成尿素，尿酸和鸟嘌呤的合成，食品的 氧化的中间阶段，对电解质的主动运输机 制和细胞呼吸和磷酸腺苷的生成之间的关 系。
丙二酸对琥珀酸转化为延胡索酸反应的阻抑
作用。由于丙二酸(COOH一CH2一COOH) 和琥珀酸(COOH一CH2一CH2一COOH)结构 相似,因此特异地抑制琥珀酸转化为延胡索 酸,造成了整个保温混合物中琥珀酸的积累, 并进而中断了生物细胞中整个生物氧化过程。
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通过这样正、反两方面反应的例证,克雷布 斯果断地把食物的氧化过程和从柠檬酸到 草酰乙酸的一系列反应联系在一起。他设 想,含有四碳的草酰乙酸分子和食物代谢中 的某种三碳物结合,形成六碳的柠檬酸,然后 进人上述反应序列,这样往复循环,不断氧化。 按照当时已有的生化背景知识,最可能的三 碳物“候选人”就是丙酮酸。
在这种情况下,克雷布斯把柠檬酸循环改 名为三羧酸循环,因为不管是异柠檬酸还是 顺乌头酸都是有三个羧基的有机酸。
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1948年,立体化学家奥格斯坦通过精辟的理 论分析认为,在不对称酶的“攻击”下,对称 的柠檬酸也可能表现出不对称性,从而又为 柠檬酸循环“恢复了名誉”。这就是柠檬 酸循环和三羧酸循环两个名称的来历。
另外，后人为了纪念和表示对克雷布斯的 尊重，也把这一循环称为Krebs循环。
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三羧酸循环的意义
三羧酸循环的发现说明机体内新陈代谢是一个统 一的循环过程。糖、脂肪、蛋白质代谢过程殊途 归一。同一细胞内各种代谢过程均有规律地进行， 它们之间的共同中间代谢产物，如丙酮酸、乙酰 辅酶A、草酰乙酸及α一酮戊二酸等相互沟通。三 羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质（氨基酸）彻底氧 化、放出能量的共同途径，也是它们之间相互联 系和转化的枢纽，可以看出生物体中的各种代谢 途径都是相互形成一个完整的体系，存在着密切 的联系。
柠檬酸 顺乌头酸 α一酮戊二酸 琥珀酸
可惜的是,他们没有把这些反应和整个生物 氧化过程联系起来,只把这些有机酸看成是 反应的催化剂和递氢体,没有看到它们就是 氧化反应代谢物本身。
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10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
他敏锐地感到这些人对上述有机酸转化的解
释是不完备或不确切的。为了深入探讨这些 有机酸与食物氧化过程的联系,他又仔细研 究了一个重要的反例:
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但葡萄糖裂解成为丙酮酸后,如何彻底分解 成水和二氧化碳,仍然不得而知。为了解开 谜团,寻找生物氧化的中间代谢物和具休步 骤,科学家们最先应用的方法是“试错法”,
即把多种有机物投人到组织悬浮、液或匀 浆中保温,根据氧化速率变化,确定何种有机
物为代谢中间物。如果投人的某种有机物 大为促进了氧化反应的速率,依据质量作用 定律,该有机物就是这一反应的中间代谢物。
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但是在草酰乙酸和丙酮酸合成产物上却和
克雷布斯有根本分歧,根据他们的分析,柠檬 酸是对称性分子,由它所得到的两种。α一酮 戊二酸中所标记的碳原子也应是对称分布 的,但实验结果相反,被标记的分子只在一种 α一酮戊二酸中分布。因此他们认为草酰乙 酸和丙酮酸的合成产物不是对称性的柠檬 酸,而是非对称的顺乌头酸或异柠檬酸。