三羧酸循环PPT讲稿
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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。
精选ppt
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。
精选ppt
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。
精选ppt
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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)
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。
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。
《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。
医学三羧酸循环医学知识宣讲PPT培训课件
TCA循环中的草酰乙酸主要来自丙酮酸的直接羧 化，也可通过苹果酸脱氢产生。无论何种来源， 其最终来源是葡萄糖。
第三节
三羧酸循环的调控
Regulation of Tricarboxylic Acid Cycle
一、丙酮酸脱氢酶复合体
别构调节：AMP变构激活； 化学修饰调节：丙酮酸脱氢酶（E1）磷酸化失活；
（四）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制与丙酮酸脱氢 酶复合体类似。
（五）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。
三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。
GTP 核苷二磷 酸激酶
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。
（七）延胡索酸加水生成苹果酸
延胡索酸酶催化此步反应
（八）苹果酸脱氢生成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶催化，辅酶是NAD+。
丙二酸是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶的竞争 性抑制剂，在肌肉悬浮液中，无论加入上述哪一种 有机酸，只要丙二酸存在，丙酮酸的有氧氧化过程 就会被抑制。这表明在涉及丙酮酸氧化的酶促反应 中，琥珀酸和琥珀酸脱氢酶必定是很关键的成分。
Krebs进一步发现，当用丙二酸抑制肌肉组织悬 液中的丙酮酸的有氧氧化时，在这个悬液介质中就 会有柠檬酸、α-酮戊二酸和琥珀酸的积累，这表明 柠檬酸和α-酮戊二酸通常为琥珀酸的前体。
第三节
三羧酸循环的调控
Regulation of Tricarboxylic Acid Cycle
一、丙酮酸脱氢酶复合体
别构调节：AMP变构激活； 化学修饰调节：丙酮酸脱氢酶（E1）磷酸化失活；
（四）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制与丙酮酸脱氢 酶复合体类似。
（五）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。
三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。
GTP 核苷二磷 酸激酶
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。
（七）延胡索酸加水生成苹果酸
延胡索酸酶催化此步反应
（八）苹果酸脱氢生成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶催化，辅酶是NAD+。
丙二酸是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶的竞争 性抑制剂，在肌肉悬浮液中，无论加入上述哪一种 有机酸，只要丙二酸存在，丙酮酸的有氧氧化过程 就会被抑制。这表明在涉及丙酮酸氧化的酶促反应 中，琥珀酸和琥珀酸脱氢酶必定是很关键的成分。
Krebs进一步发现，当用丙二酸抑制肌肉组织悬 液中的丙酮酸的有氧氧化时，在这个悬液介质中就 会有柠檬酸、α-酮戊二酸和琥珀酸的积累，这表明 柠檬酸和α-酮戊二酸通常为琥珀酸的前体。
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
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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
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。
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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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第一阶段： 1、葡萄糖的磷酸化
ATAPTP
P
ADP
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
己糖激酶是糖酵解途径的第一个关键酶
3、1,6-二磷酸果糖的生成
P
ATP
ADP
磷酸果糖激酶是糖酵解途径的第二个关键酶,并且是限速酶
7、高能磷酸基团3; ATP
糖酵解中第一次底物水平磷酸化， 1分子葡萄糖产生2分子ATP。
化
的 基
丙酮酸脱氢酶系
2C3H4O3 +2辅酶A(CoA) +2NAD + Mg2+
2乙酰-CoA + 2NADH + 2H + CO2
本
过 三羧酸循环: 在线粒体基质内进行。
程
电子传递和氧化磷酸化: 在线粒体内膜上进行。
• 糖酵解代谢途径可将一分子葡萄糖分解为两 分子丙酮酸，净生成两分子ATP。
（四）糖酵解的反应特点
总反应式:
G+2NAD+2ADP+2Pi 2丙酮酸+2NADH+2H +2ATP +2H2O
1、整个过程无氧参加； 2、三个关键酶； 3、从葡萄糖开始净生成2分子ATP，
从糖原开始净生成3分子ATP； 4、一次脱氢，辅酶为NAD＋，生成NADH＋H＋。
2. 丙酮酸的去路
糖酵解途径
➢ 还原态的NADH、NADPH和FADH2等还可将所接受 的电子和氢传递给其他传递体如细胞色素、辅酶 Q等
细胞氧化
酵 解：在细胞质内进行，反应过程不需要氧——无氧酵解。
细 胞
葡萄糖（C6H12O6） 糖酵解酶系 2C3H4O3+2ATP+2NADH+2H
氧 乙酰辅酶A生成: 线粒体基质或内膜上进行。
• 总反应式:
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi2C3H4O3+2NADH +2H++2ATP+2H2O
• 糖酵解代谢途径有三个关键酶，即己糖激酶 （葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸 激酶。
糖酵解
➢ 发生在细胞质中的9步反应 ➢ 参与化合物：①葡萄糖，②ADP和
磷酸，③NAD+。起始阶段还需要消 耗2分子ATP 来启动，但后期共产出 4分子ATP，还形成高能化合物NADH。 最终产物是丙酮酸
10、丙酮酸的生成
~ ADP
ATP
糖酵解中第二次底物水平磷酸化， 丙酮酸激酶是第三个关键酶， 1分子葡萄糖产生2分子ATP。
糖酵解分为三个阶段
第一阶段：葡萄糖的磷酸化 葡萄糖 3步 1，6－二磷酸果糖
第二阶段：糖的裂解阶段 1，6－二磷酸果糖 2步 两分子的磷酸丙糖
第三阶段：产能阶段 两分子的3－磷酸甘油醛 5步 两分子丙酮酸
➢ Krebs循环也是放能 反应过程
• ㈡ NADH→e FMN→CoQ→b→c1e→c→aa3→O2
抗霉素A-分离自霉菌
e
• 则——？CoQ在b前 c→aa3→O2
• ㈢ NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2
则——aa3→O2
氰化物 CO
氰化物、CO——窒息剂（剧毒！）
三、糖的无氧细降胞解氧化及厌氧发酵
③三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。 ④循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分
子FADH2。
⑤循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子 GTP。 ⑥三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬 酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系。
总反应式:
CH3COSCoA +3NAD+ +FAD +GDP +Pi +2H2O
➢ 糖酵解将六碳的葡萄糖分解成2个三 碳的丙酮酸，净产生2个ATP，生成1 分子NADH，糖酵解不需要氧参与
• 2.三羧酸循环的特点：
①循环反应在线粒体(mitochondrion)中进行，为不 可逆反应。
②每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可 生 成 10 分 子 ATP, 故 此 阶 段 可 生 成 2×10=20 分 子 ATP 。
O
（ TPP ）
H
糖的无氧降解及 厌氧发酵总图
（二）丙酮酸的氧化脱羧—乙酰 CoA的生成
基本反应：
糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线 粒体基质，在丙酮酸脱氢酶系的催化下，生 成乙酰辅酶A。
TPP， FAD， 硫辛酸， Mg2+
细胞呼吸最早释放的CO2
四、葡萄糖的有氧分解代谢
（一）定义：葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化 生成CO2、H2O和大量ATP的代谢过程，称 为糖的有氧氧化。 （二）反应部位：线粒体基质
三羧酸循环课件
氧化还原反应
➢ 获得电子——还原反应；失去电子——氧 化反应
➢ 氧化还原反应——细胞中氢及其电子从一 个化合物向另一个化合物转移
➢ 氧化还原反应是呼吸作用和光合作用等代 谢中最基本的反应
氧化还原反应
➢ 被转移的氢原子所携带的能量储藏在新化学键中
XH2 (还原型底物)＋NAD+→X(氧化型底物)＋NADH＋H+ XH2 (还原型底物)＋NADP+→X(氧化型底物)＋NADPH＋H+ XH2 (还原型底物)＋FAD+→X(氧化型底物)＋FADH2
2CO2 +CoASH +3NADH +3H+ +FADH2 +GTP
3 细胞呼吸的化学过程
概述
➢ 细胞呼吸是由一系列化 学反应组成的一个连续 完整的代谢过程
➢ 每一步化学反应都需要 特定的酶参与才能完成
➢ 细胞呼吸的3个阶段
Krebs循环
➢ 发生在线粒体中 ➢ 分解丙酮酸形成2分
子CO2、8个H，3分子 NADH和1分子FADH2， 及1分子ATP
1.糖酵解途径(glycolysis) （Embden Meyerhof Parnas EMP）
（一）定义：在无氧的条件下，葡萄糖或糖原分解 成丙酮酸，并释放少量能量的过程称为糖的无氧 分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似， 又称为糖酵解，简称EMP途径。
（二）反应部位：细胞液（胞浆）
（三）EMP途径的生化历程—三个阶段
反应从乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含有三 个羧基的柠檬酸开始，所以称为柠檬酸循环，又 称为TCA循环或Krebs循环。
O CH3-C-SCoA
CoASH
NADH
NAD+
草酰乙酸
（无氧）
葡萄糖
丙酮酸
（有氧或无氧）
（有氧）
乙酰 CoA
乳酸 乙醇
三羧酸 循环
（一）丙酮酸的无氧还原
（1） 乳酸发酵（lactic fermation）
动物，藻类、乳酸菌
G +2ADP+ 2Pi 2乳酸+2H2O ＋2ATP
NAD
（2）酒精发酵（alcoholic fermation）
酵母菌
焦磷酸硫胺素