王镜岩-生物化学-第23章_柠檬酸循环
生物化学下-第23章 柠檬酸循环
乳酸或乙醇
③
柠檬酸循环 (线粒体基质)
糖酵解
( 胞液 )
有氧氧化 (aerobic oxidation)分四阶段，第一阶段
④
电子传递链 氧化磷酸化 (线粒体内膜)
在胞液(同糖酵解)，后三个阶段在线粒体中进行。
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O + 能量
H2O + ATP
CO2
第23章 柠檬酸循环(The Citric Acid Cycle)
第23章 柠檬酸循环(The Citric Acid Cycle)
三、柠檬酸循环的反应机制
草酰乙酸
乙酰CoA 柠檬酸合酶
⑧ 脱氢反应
苹果酸
苹果酸脱氢酶
① 缩合反应
柠檬酸
②a 脱水反应
顺乌头酸酶
顺乌头酸
⑦ 水化反应
延胡索酸酶
顺乌头酸酶
②b 加水反应
异柠檬酸
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953
for his discovery of the citric acid cycle
for his discovery of co-enzyme A and its importance for intermediary metabolism
氧化形式 还原形式 乙酰化形式
β-巯基乙醇 硫酯
泛酸
乙酰CoA
TPP
3'-磷酸腺苷二磷酸
硫辛酸 (lipoate)
E2(二氢硫辛 酸乙酰转移酶) 的多肽链
第23章 柠檬酸循环(The Citric Acid Cycle)
一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段
生物化学-23章 柠檬酸循环
兑换率 1：2.5
总计：32ATP
三 羧 酸 循 环 的 调 节
柠檬酸合成酶
O
CoASH
CH3-C-SCoA
草酰乙酸
柠檬酸
琥珀酰CoA
顺乌头酸
NADH ATP
苹果酸
NADH ATP
异柠檬酸
-
+
ADP
调节位点
延胡索酸 －酮戊二酸
（限速酶） 异柠檬酸脱氢酶 －酮戊二酸脱氢酶
琥珀酸 琥珀酰CoA
琥珀酰CoA
NADH
三羧酸循环的生物学意义
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
• 催化酶： 这一多酶复合体位于线粒体内膜 上，原核细胞则在胞液中。
E1-丙酮酸脱羧酶（也叫丙酮酸脱氢酶） E2-二氢硫辛酸乙酰基转移酶 E3-二氢硫锌酰胺脱氢酶。 焦磷酸硫胺素（TPP)、硫辛酸、 COASH、FAD、NAD+、Mg2+
三种酶 丙酮酸脱氢酶系 六种辅助因子
三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TCA
循环） 1、三羧酸循环的化学历程 2、三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能 量计量
3、 三羧循环的生物学意义
4、 三羧酸循环的调控
O
CoASH
CH3-C-SCoA
柠檬酸 草酰乙酸
三羧酸循环 （TCA）
NADH
NAD+
柠檬酸的 生成阶段
顺乌头酸
苹果酸
异柠檬酸
NAD+
NADH +CO2
H2O
草酰乙酸 再生阶段
第23章 柠檬酸循环
丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解
王镜岩生化真题名词解释整理汇总
王镜岩——生物化学名词解释（2013年~2002年）[2013年]1.寡聚蛋白质（oligomeric protein）：两条或两条以上具有三级结构的多肽链组成的蛋白质。
（也称多聚蛋白质）。
如：血红蛋白（两条α链，两条β链）、己糖激酶（4条α链）。
附：仅由一条多肽链构成的蛋白质称为单体蛋白质。
如：溶菌酶和肌红蛋白 [第三章蛋白质 ]（上159）2.酶的转换数(turnover number,TN)：即K3，又称催化常数（catalytic constant,K cat）是指在一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数。
（通常来表示酶的催化效率）附：[ 或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数 ] ，大多数酶对它们的天然底物的转换数的变化围是每秒1到104（上321）[第四章酶]3.糖的变旋现象（mutarotation）：是当一种旋光异构体，如糖溶于水中转变为几种不同的旋光异构体的平衡混合物时，发生的旋光变化的现象。
[第一章糖类 ]（上8；2013、2008）4.油脂的酸值（acid number）：是指中和1g油脂中的游离脂肪酸所消耗KOH 的毫克数。
[第二章脂类和生物膜 ]（上95）5.激素受体：位于细胞表面或细胞，结合特异激素并引发细胞响应的蛋白质。
[第六章维生素、激素和抗生素]6.乙醛酸循环（glyoxylic acid cycle ,GAC）：是一种被修改的三羧酸循环，在两种循环中具有某些一样的酶和产物，但代途径不同，在乙醛酸循环中乙酰CoA首先和草酰乙酸缩合成柠檬酸，然后转变为异柠檬酸，再裂解为琥珀酸和乙醛酸，在这一循环中产生乙醛酸，故称乙醛酸循环。
[第八章糖代]（这个循环除两步由异柠檬酸裂合酶和苹果酸合酶催化的反应外，其他的反应都和“柠檬酸循环”一样。
）（ 2013、2012）资料2：又称三羧酸循环支路，该途径在动物体不存在，只存在于植物和微生物中，主要在乙醛酸循环体中和线粒体中进行。
王镜岩生物化学下册复习总结材料
第十九章代谢总论新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程。
同化作用（assimilation）：生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分。
异化作用（dissimilation ）：将原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外。
特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行。
新陈代谢是生物体内所有化学变化的总称；是生物体表现其生命活动的重要特征之一；它是由多酶体系协同作用的化学反应网络。
新陈代谢的功能:①从周围环境中获得营养物质。
②将外界引入的营养物质转为自身需要的结构元件。
③将结构元件装配成自身的大分子。
④形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。
⑤提供机体生命活动所需的一切能量。
代谢过程是通过一系列酶促反应完成的。
完成某一代谢过程的一组相互衔接的酶促反应称为代谢途径(metabolic pathways)。
代谢途径特点:1.没有完全可逆的代谢途径。
物质的合成与分解，有的要完全不同的两条代谢途径（如脂肪酸的代谢）；有的要部分地通过单向不可逆反应（如糖代谢）。
2.代谢途径的形式是多样的，有直线型的，有分支型的，也有环形的。
3.代谢途径有确定的细胞定位。
酶在细胞内有确定的分布区域，所以每个过程都是在确定的区域进行的。
例如，糖酵解在细胞质中进行，三羧酸循环在线粒体基质中进行，氧化磷酸化在线粒体内膜进行。
4.代谢途径是相互沟通的。
5.代谢途径之间有能量关联。
6.代谢途径的流量可调控。
代谢是酶促过程，可通过控制酶的活力与数量来实现。
每个代谢途径的流量，都受反应速度最慢的步骤的限制，这个步骤称为限速步骤，或关键步骤，这个酶称为限速酶或关键酶。
新陈代谢包括分解代谢和合成代谢两个方面。
分解代谢：机体将营养物质转变为较小、较简单的物质，又称异化作用，是指机体将自身物质转化为代谢产物，排出体外合成代谢是机体利用小分子或大分子的结构元件建造成大分子。
第23章柠檬酸循环
异柠檬酸脱氢酶
3、细菌中的异柠檬酸脱氢酶受磷酸化的 共价修饰调节： 异柠檬酸脱氢酶激酶：酶活性部位的Ser 被磷酸化，抑制酶与底物的结合； 异柠檬酸脱氢酶磷酸酶：使酶脱去磷酸 而激活 两种酶位于同一条多肽链上
（4）α－酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰CoA
α－酮戊二酸脱氢酶系
第二次氧化还原反应 第二次脱羧 反应不可逆 反应释放的能量主要存于琥珀酰CoA的高能硫酯键中；
酮戌二酸脱氢酶系的抑制上。
S
R-As=O + HS HS
R
R’-As S R
+ H2O
（四）丙酮酸脱氢酶复合体的调控
1、 产物的调控： NADH和乙酰CoA和酶的作用底物NAD 和CoA-SH竞争酶的活性部位 ，它们是 竞争性抑制 乙酰CoA抑制E2(二氢硫辛酸转乙酰基酶) NADH抑制E3（二氢硫辛酸脱氢酶） 抑制效应可被相应的反应物CoA和 NAD+所逆转。
第一阶段：酵解途径
第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环 第四阶段：氧化磷酸化
G（Gn） 胞液 丙酮酸
乙酰CoA
线粒体 TCA循环 CO2
H2O，CO2的来源？
H2O
[O]
ATP ADP
NADH+H+ FADH2
两用代谢途径
一 丙酮酸的氧化脱羧
（一）反应过程
IRREVERSIBLE
丙酮酸脱氢酶复合体的组成
（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸
—催化此反应的酶为琥珀脱氢酶；它以FAD为辅基；
—该酶具有严格的立体专一性，即只生成反式延胡索酸；
—与琥珀酸结构类似的化合物如丙二酸、戌二酸等是该酶的竞 争性抑制剂。
—第三次氧化还原反应
生物化学 第23章 柠檬酸循环
第23章柠檬酸循环三羧酸循环——糖的最后氧化途径三羧酸循环（tricarboxylic acid circle),又称柠檬酸循环，Krebs循环，简又称柠檬酸循环Krebs循环简写为TCA循环；是在有氧条件下，将酵解产生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰C A再经系生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰CoA，再经一系列氧化，脱羧，最终生成二氧化碳和水并产生能量的过程。
三羧酸循环•三羧酸循环的发现历史及实验依据1.发现历史2.实验依据•丙酮酸(C3)氧化脱羧生成乙酰CoA(C2)1.场所及酶2.不可逆的关键步骤。
•三羧酸循环的过程1.生成六碳三羧酸阶段(TCA1.mov)2.生成四碳二羧酸阶段(TCA2.mov)3.草酰乙酸的再生阶段(TCA3.mov)•丙酮酸经三羧酸循环化学物质变化的结算•葡萄糖完全氧化时能量变化的结算(TCA4.mov)羧酸循环的意义•三羧酸循环的生理意义三羧酸循环发现的历史(1)Albert Szent Gyorgyi观察用丙酮()酸与肌肉组织一起在有氧条件下保温，丙酮酸可以被彻底氧化，生成二氧化碳和水。
因此认为葡萄糖或糖原的有氧分解也循着糖酵解途径,有氧分解可以说是无氧分解的继续。
(2) H.Krebs通过总结大量的实验结果，认为糖的氧化过程不是直线进行的，而是以认为糖的氧化过程不是直线进行的而是以循环方式进行。
于是他1937年提出了三羧酸循环假设并用实验证明了三羧酸循环的存在。
循环假设并用实验证明了三羧酸循环的存在三羧酸循环的实验依据•1)Krebs首先证实六碳三羧酸(柠檬酸、顺乌头酸、异柠檬酸)和α-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)都能强烈刺激肌肉中丙酮酸氧化的活性，氧的消耗。
说明这些化合物都是丙酮酸氧化途径中的中间产合物是酸氧途中的中间产物。
•2)Krebs还发现在肌肉糜悬浮液加入丙二)酸，有抑制丙酮酸氧化的作用，而且在肌肉糜悬浮液有琥珀酸的积累。
说明丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。
23 柠檬酸循环-王镜岩生物化学(全)
4、 三羧酸循环的调控
5、草酰乙酸的回补反应（自学）
三羧酸循环
三羧酸循环（柠檬酸循环或Krebs循环）是 指在线粒体中，乙酰CoA首先与草酰乙酸缩 合生成柠檬酸，然后经过一系列的代谢反应， 乙酰基被氧化分解，而草酰乙酸再生的循环 反应过程。 三羧酸循环在线粒体基质中进行。一分子 乙酰CoA氧化分解后共可生成10分子ATP，故 此阶段可生成2×10=20分子ATP。
琥珀酸脱氢酶
（唯一嵌入线粒体内膜的酶， FAD与酶蛋白共价结合）
延胡索酸酶
苹果酸脱氢酶
(Δ G0/=+29.7kj/mol)
NAD+
NADH+H+ 草酰乙酸
ΔG虽为正值，但草酰乙酸 很容易形成柠檬酸
（1）化学反应历程 柠檬酸合酶 *
+
H2 O
⑴ HSCoA
第一次氧化
顺乌头酸酶
异柠檬酸脱 氢酶
⑶ NADH+H++CO2 NAD+
• 虾体内的砷由无害向有害“转化”的过程需要大 剂量维生素C的参与。只有在大量吃虾的同时， 一次性服用500毫克维生素C片，才可能导致“砒 霜”中毒。 • 如果一次性摄入50个中等大小的苹果或30个梨或 10个橙子或生吃3斤以上的绿叶蔬菜，才是大剂 量地摄入维生素C。如果经过加热烹调过程，食 物中的维生素C还会大打折扣。因此，在吃海产 品的同时食用水果或青菜，只要不超过上述的量 是没有危险的。金属类元素容易沉积在海鲜的头 部，所以尽量不要吃虾头、鱼头。
第23章
三羧酸(TCA)循环
丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解
O CH3-C-SCoA
CoASH CO2
葡萄糖
（EMP）
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C．通过对各个蛋白质专一的载体传送
D．膜内外同类蛋白质交换传送
【答案】B
【解析】线粒体蛋白质的跨膜运送一般来说需要导肽的牵引，导肽牵引 蛋白质跨越线粒体膜时，除了需要能源以外，导肽形成两亲（兼有亲水 和疏水基团）的α-螺旋结构是比较重要的；另外，被牵引的蛋白质分子 在跨膜运送过程中呈解折叠状态也是必需的，待运送完成后，解折叠状 态又可转变恢复成折叠状态。另外，在线粒体蛋白质跨膜运送过程中， 还有一些蛋白因子也参与了这一过程。
四、简答题
高能化合物为水解或基团转移时释放大量自由能的化合物，高能化合物 的类型有哪些？各举一例。[中国科学院2007研]
答：高能化合物为水解或基团转移时释放大量自由能的化合物。高能化 合物类型有：
（1）磷氧键型：如三磷酸核苷和二磷酸核苷、氨甲酰磷酸。
（2）氮磷键型：如磷酸肌酸。
（3）硫酯键型：如酰基－CoA。
第24章 生物氧化—电子传递和氧 化磷酸化作用 第25章 戊糖磷酸途径和糖的其他 代谢途径 第26章 糖原的分解和生物合成 第27章 光合作用 第28章 脂肪酸的分解代谢 第29章 脂类的生物合成 第30章 蛋白质降解和氨基酸的分 解代谢 第31章 氨基酸及其重要衍生物的
生物合成 第32章 生物固氮 第33章 核酸的降解和核苷酸代谢 第34章 DNA的复制和修复 第35章 DNA的重组 第36章 RNA的生物合成和加工 第37章 遗传密码 第38章 蛋白质合成及转运 第39章 细胞代谢与基因表达调控 第40章 基因工程及蛋白质工程
B．NADPH C．FMNH2 D．FADH2 【答案】B 【解析】NADPH通常作为生物合成的还原剂，并不能直接进入呼吸链 接受氧化，只是在特殊酶的作用下，NADPH上的H被转移到NAD+上， 然后以NADH的形式进入呼吸链。 4．肌肉组织中肌肉收缩所需的大部分能量是以哪一种形式贮存的？ （ ）[华东师范大学2007&华中农业大学2008研] A．ADP B．磷酸烯醇式丙酮酸 C．ATP D．cAMP E．磷酸肌酸 【答案】E 【解析】磷酸肌酸是肌肉组织中肌肉收缩的主要能量来源。 5．人体活动主要的直接供能物质是（ ）。[华东理工大学2007研] A．葡萄糖 B．脂肪酸 C．磷酸肌酸 D．GTP
第二十三章 柠檬酸循环
≤课前回顾≥提问：1. 糖酵解的关键酶及其调控？2. 糖酵解的能量计算？≤教学目的≥1. 掌握柠檬酸循环中的关键酶和关键产物，发生场所2. 掌握循环过程中 ATP 的生成3. 了解柠檬酸循环的意义≤重点难点≥柠檬酸循环的关键酶和 ATP 的生成，柠檬酸循环的调节≤教学内容≥一 . 概述：葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸，在有氧条件下，将进入三羧酸循环进行完全氧化，生成 H2O 和CO 2，并释放出大量能量。
由于分子氧是此系列反应的最终受氢体，所以又称为有氧分解。
绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化途径获得能量。
此代谢过程在细胞胞液和线粒体内进行，一分子葡萄糖彻底氧化分解可产生 36/38 分子 ATP 。
二．糖的有氧氧化代谢途径㈠可分为三个阶段：葡萄糖→ 丙酮酸→ 乙酰 COA → H 2 O 和 CO 2第一阶段：糖酵解葡萄糖→ 丙酮酸第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸→ 乙酰辅酶 A ，简写为乙酰 CoA ）第三阶段：三羧酸循环（乙酰 CoA → H2O 和 CO2，释放出能量）1 ．葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸：此阶段在细胞胞液中进行，与糖的无氧酵解途径相同，涉及的关键酶也相同。
一分子葡萄糖分解后生成两分子丙酮酸，两分子（ NADH+H+ ）并净生成 2 分子 ATP 。
NADH 在有氧条件下可进入线粒体产能，共可得到2×2 或2×3 分子 ATP 。
故第一阶段可净生成 6/8 分子 ATP 。
2 丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环的中间环节。
此反应在真核细胞的线粒体基质中进行。
丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下，脱羧形成乙酰 CoA 。
丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的多酶体系，主要包括：三种不同的酶（丙酮酸脱羧酶（ E1 ）、二氢硫辛酸乙酰转移酶（ E2 ）和二氢硫辛酸脱氢酶（ E3 ）），和 6 种辅因子（ TTP 、硫辛酸、 FAD 、 NAD+ 、 CoA 和 Mg2+ ）。
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目录第19章代谢总论19.1复习笔记19.2课后习题详解19.3名校考研真题详解第20章生物能学20.1复习笔记20.2课后习题详解20.3名校考研真题详解第21章生物膜与物质运输21.1复习笔记21.2课后习题详解21.3名校考研真题详解第22章糖酵解作用22.1复习笔记22.2课后习题详解22.3名校考研真题详解第23章柠檬酸循环23.2课后习题详解23.3名校考研真题详解第24章生物氧化—电子传递和氧化磷酸化作用24.1复习笔记24.2课后习题详解24.3名校考研真题详解第25章戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径25.1复习笔记25.2课后习题详解25.3名校考研真题详解第26章糖原的分解和生物合成26.1复习笔记26.2课后习题详解26.3名校考研真题详解第27章光合作用27.1复习笔记27.2课后习题详解27.3名校考研真题详解第28章脂肪酸的分解代谢28.1复习笔记28.2课后习题详解28.3名校考研真题详解第29章脂类的生物合成29.1复习笔记29.2课后习题详解29.3名校考研真题详解第30章蛋白质降解和氨基酸的分解代谢30.1复习笔记30.2课后习题详解30.3名校考研真题详解第31章氨基酸及其重要衍生物的生物合成31.1复习笔记31.2课后习题详解31.3名校考研真题详解第32章生物固氮32.1复习笔记32.2课后习题详解32.3名校考研真题详解第33章核酸的降解和核苷酸代谢33.1复习笔记33.2课后习题详解33.3名校考研真题详解第34章DNA的复制和修复34.2课后习题详解34.3名校考研真题详解第35章DNA的重组35.1复习笔记35.2课后习题详解35.3名校考研真题详解第36章RNA的生物合成和加工36.1复习笔记36.2课后习题详解36.3名校考研真题详解第37章遗传密码37.1复习笔记37.2课后习题详解37.3名校考研真题详解第38章蛋白质合成及转运38.1复习笔记38.2课后习题详解38.3名校考研真题详解第39章细胞代谢与基因表达调控39.1复习笔记39.2课后习题详解39.3名校考研真题详解第40章基因工程及蛋白质工程40.1复习笔记40.2课后习题详解40.3名校考研真题详解第19章代谢总论19.1复习笔记一、新陈代谢概述1．定义（1）新陈代谢（metabolism）简称代谢，是营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一。
王镜岩(第三版)生物化学下册课后习题答案
第19章代谢总论⒈怎样理解新陈代谢？答：新陈代谢是生物体内一切化学变化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一。
它是由多酶体系协同作用的化学反应网络。
新陈代谢包括分解代谢和合成代谢两个方面。
新陈代谢的功能可概括为五个方而：①从周围环境中获得营养物质。
②将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件。
③将结构元件装配成自身的大分子。
④形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。
⑤提供机体生命活动所需的一切能量。
⒉能量代谢在新陈代谢中占何等地位？答：生物体的一切生命活动都需要能量。
生物体的生长、发育，包括核酸、蛋白质的生物合成，机体运动，包括肌肉的收缩以及生物膜的传递、运输功能等等，都需要消耗能量。
如果没有能量来源生命活动也就无法进行．生命也就停止。
⒊在能量储存和传递中，哪些物质起着重要作用？答：在能量储存和传递中，ATP（腺苷三磷酸）、GTP（鸟苷三磷酸）、UTP（尿苷三磷酸）以及CTP（胞苷三磷酸）等起着重要作用。
⒋新陈代谢有哪些调节机制？代谢调节有何生物意义？答：新陈代谢的调节可慨括地划分为三个不同水平：分子水平、细胞水平和整体水平。
分子水平的调节包括反应物和产物的调节（主要是浓度的调节和酶的调节）。
酶的调节是最基本的代谢调节，包括酶的数量调节以及酶活性的调节等。
酶的数量不只受到合成速率的调节，也受到降解速率的调节。
合成速率和降解速率都备有一系列的调节机制。
在酶的活性调节机制中，比较普遍的调节机制是可逆的变构调节和共价修饰两种形式。
细胞的特殊结构与酶结合在一起，使酶的作用具有严格的定位条理性，从而使代谢途径得到分隔控制。
多细胞生物还受到在整体水平上的调节。
这主要包括激素的调节和神经的调节。
高等真核生物由于分化出执行不同功能的各种器官，而使新陈代谢受到合理的分工安排。
人类还受到高级神经活动的调节。
除上述各方面的调节作用外，还有来自基因表达的调节作用。
代谢调节的生物学意义在于代谢调节使生物机体能够适应其内、外复杂的变化环境，从而得以生存。
23柠檬酸循环
丙酮氧化脱羧的总反应式：
O
丙酮酸脱氢酶系 O
CH3CCOOH + HS-CoA+ NAD+
CH3C SCoA＋ CO2 ＋NADH
4.2－氟乙酸是在部分南部非洲植物中被发现的一种动 物毒素，可被用作饵捕杀野兔，（此毒素被称为1080）。 食入该毒素后，它被转化为2－氟乙酰－COA， 2－氟 乙酰－COA在柠檬酸循环中有何去路？其毒性机制是什 么？
二.三羧酸循环
1.乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸
柠檬酸合成酶
柠檬酸合成酶是一个调控酶，体外实验表明：酶的活性受 ATP、NADH、琥珀酰COA和长链脂肪酰COA抑制。 氟乙酰COA可与柠檬酸合成酶反应形成氟柠檬酸，因为它 可抑制下一步反应的酶，因此这反应称为称为致死合成， 可以利用这一特性合成杀虫剂或灭鼠药。
第三节 柠檬酸循环
大多数动物、植物和微生物，葡萄糖通过糖酵解产 生的丙酮酸，在有氧条件下，氧化脱羧形成乙酰辅 酶A。乙酰辅酶A经过一系列氧化、脱羧，最终生 成H2O 和CO2，并释放出大量能量的过程称为三羧 酸循环（tricarboxylic acid cycle)又柠檬酸循环， 简写为TCA循环，因为它是由H.A.Krebs正式提出， 所以又称Krebs循环。
丙酮酸的有氧氧化包括两个阶段：
第一 阶段：丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸 乙酰辅酶A，简写为乙酰CoA）
第二阶段：柠檬酸循环（乙酰CoA H2O 和CO2，释放出能量）
一.丙酮酸的氧化脱羧
• 丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环的中 间环节。此反应在真核细胞的线粒体基质中进行。
生物化学第23章柠檬酸循环
2．磷酸化和去磷酸化的调控 E2分子上结合着两种特殊的酶，一种是激酶，另
一种是磷酸酶，它们分别使E1磷酸化和去磷酸化，去 磷酸化形式是E1的活性形式。Ca2+通过激活磷酸酶的 作用，也能使E1活生化物化。学第23章柠檬酸循环
二、柠檬酸循环概貌
生物化学第23章柠檬酸循环
⑧
苹果酸脱氢酶
L-苹果酸
草酰乙酸
生物化学第23章柠檬酸循环
四、柠檬酸循环的 化学总结算
柠檬酸循环的总反应式
乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi +2H2O → 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + CoA
生物化学第23章柠檬酸循环
ATP的产量
⑥
琥珀酸脱氢酶
琥珀酸
延胡索酸 （反丁烯二酸）
生物化学第23章柠檬酸循环
FAD与琥珀酸脱氢酶的 共价结合
生物化学第23章柠檬酸循环
线粒体结构示意图
琥珀酸脱氢酶嵌合在线粒体的内膜上。
生物化学第23章柠檬酸循环
延胡索酸水合形成L-苹果酸
⑦
延胡索酸
延胡索酸酶
L-苹果酸
生物化学第23章柠檬酸循环
L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸
每个葡萄糖分子（2个丙酮酸）在进入柠檬酸循环 后可以产生25个ATP。
每个葡萄糖分子在糖酵解中可以产生2个ATP和2 个NADH，共产生
2（ATP）+ 2.5×2（NADH）= 7个ATP
每个葡萄糖分子彻底氧化后共产生32个ATP。 生物化学第23章柠檬酸循环
生物化学王镜岩(第三版)上下册课后习题解答.doc
第一章糖类提要糖类是四大类生物分子之一，广泛存在于生物界，特别是植物界。
糖类在生物体内不仅作为结构成分和主要能源，复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程，并因此出现一门新的学科，糖生物学。
多数糖类具有(CH2O)n的实验式，其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。
糖类按其聚合度分为单糖，1个单体；寡糖，含2-20个单体；多糖，含20个以上单体。
同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物的多糖，杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。
糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称复合糖或糖复合物。
单糖，除二羟丙酮外，都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子，含C*的单糖都是不对称分子，当然也是手性分子，因而都具有旋光性，一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。
因此含n个C*的单糖有2n个旋光异构体，组成2n-1对不同的对映体。
任一旋光异构体只有一个对映体，其他旋光异构体是它的非对映体，仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。
单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型，如果与D-甘油醛构型相同，则属D系糖，反之属L 系糖，大多数天然糖是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体的立体化学，并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构的Fischer投影式。
许多单糖在水溶液中有变旋现象，这是因为开涟的单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。
这种反应经常发生在C5羟基和C1醛基之间，而形成六元环吡喃糖(如吡喃葡糖)或C5经基和C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。
成环时由于羰基碳成为新的不对称中心，出现两个异头差向异构体，称α和β异头物，它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。
在标准定位的Hsworth式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物，上方的为β异头物，实际上不像Haworth式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面，吡喃糖环一般采取椅式构象，呋喃糖环采取信封式构象。
第23章 柠檬酸循环
（一）催化丙酮酸转变为乙酰－ CoA的反应步骤
二、柠檬酸循环概貌
加乳酸 加丙酮酸 -------与PH值无关
脱氢四次
三、草酰乙酸与乙酰－CoA形成柠檬酸
（一）草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸 柠檬酸循环的起始步骤。通过这一反应，含有两个碳 原子的化合物以乙酰－CoA形式进入柠檬酸循环。 该反应由柠檬酸合酶催化。
抑制停止
抑制剂
整个糖代谢
物质转换
催化反应的是：苹果酸脱氢酶。
连续两次脱羧脱氢
四、柠檬酸循环的化学总结算
柠檬酸循环的每一次循环都纳入一个乙酰 CoA分子。又有两个碳原子以CO2的形式 离开循环。 每一次循环共有4次氧化反应。参加这4次 氧化反应的有3个NAD＋分子和一个FAD分 子，同时有4对氢原子离开循环，形成3个 NADH和一个FADH2分子。 每一次循环以GTP的形式产生一个高能磷 酸键，并消耗两个水分子。
第23章 柠檬酸循环
一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备 阶段－－形成乙酰－CoA
丙酮酸脱氢酶复合体或丙酮酸脱氢酶系 （由三种酶高度组合在一起）
O 丙酮酸 辅酶A
+ CH3CCOOH + HS-CoA + NAD
丙酮酸脱氢酶系 O CH3C SCoA ＋ CO2 ＋ NADH 乙酰辅酶A
参与反应的3种酶分别是：丙酮酸脱氢酶组分、二氢硫 辛酰转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶。 辅助因子：辅酶A、NAD+、硫胺素焦磷酸（TPP）、 硫辛酰胺和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）等。
氧化脱羧过程 产物
柠檬酸循环两次氧化脱羧作用中的第一次氧化脱羧过程
（四）α－酮戊二酸氧化脱羧形成琥 珀酸－CoA
这是柠檬酸循环两次氧化脱羧作用中的第 二次脱羧。 该反应需要NAD+和CoA作为辅助因子。 催化反应的酶称为α－酮戊二酸脱氢酶。该 酶和丙酮酸脱氢酶复合体类似，也是一个 多酶复合体，有α－酮戊二酸脱氢酶（E1）、 二氢硫辛酸转琥珀酰酶（E2）、二氢硫辛 酰脱氢酶（E3）组成。
生物化学-第23章- 柠檬酸循环
NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体） 异柠檬酸脱氢酶 NADP为辅酶（胞质也有）
4、α 酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA Oxidation of α-Ketoglutarate to Succinyl-CoA
△G0' = -33.5 kJ/mol
高能硫酯化物
α酮戊二酸脱氢酶复合体
5、琥珀酰-CoA转化为琥珀酸 Conversion of Succinyl-CoA to Succinate
乙酰CoA的主要来源和去路
糖原
G
三脂酰甘油
FA、甘油 乙酰CoA
蛋白质
氨基酸
胆固醇、FA
三羧酸循环
酮体
六、柠檬酸循环的生物意义
（ 1） 是好氧生物体内最主要的产能途径！ （2） 是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！ （3） 提供合成其他化合物的碳骨架
如： 草酰乙酸 → Asp、Asn α-酮戊二酸 → Glu → 其他氨基酸 琥珀酰CoA → 血红素
5 5 5 2 3 5
丙酮酸只有4个氢，
但彻底氧化所放出的氢？
加水加氢
糖酵解+三羧酸循环的效率
1G → 2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸 → 7ATP 三羧酸循环 2丙酮酸 → 25ATP ——————————————————————— 32ATP 糖酵解 • 储能效率=32 ×7.3/686=
由E2上的激酶和磷酸酶起作用
(一)： 乙酰CoA、NADH、ATP、PDH激酶
(＋)： AMP、PDH磷酸酶、Ca2+、胰岛素 ATP/AMP NADH/NAD+ 乙酰CoA/CoA (能荷比)
相当于酶复合体
•由于第一步为不可逆反应，直接决定整个
生物课件第23章柠檬酸循环
六、TCA循环的双重作用和回补反应
TCA循环不仅是产生ATP的途径，其产生的中间物也是 生物合成的前体，具有分解代谢和合成代谢双重性（或两用 性，110页）。这些中间物必需不断补充才能保证TCA循环 的正常进行。对柠檬酸循环中间产物有补充作用的反应称为 回补反应。
●TCA循环在线粒体中进行，整个循环不可逆。
四、糖的有氧氧化及TCA循环的意义（107页）
1、糖的有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。
能量计算： 每一次TCA循环：3×2.5 + 1×1.5 +1 =10分子ATP 从丙酮酸开始：10 + 2.5 =12.5分子ATP 从葡萄糖开始：2 + 2.5 × 2 + 12.5 × 2 = 32分子ATP 而糖的无氧酵解仅产生2分子ATP
O
丙酮酸脱氢酶系 O
CH3CCOOH + HS-CoA+ NAD+
CH3C SCoA＋ CO2 ＋NADH
丙酮酸
辅酶A
乙酰辅酶A
丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环的中间环节。 此反应在真核细胞的线粒体基质中进行。
丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的多酶体系，主要包括：三种 不同的酶（丙酮酸脱羧酶E1、二氢硫辛酸乙酰转移酶E2和二氢硫 辛酸脱氢酶E3），和6种辅因子（TTP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA 和Mg2+）。96页
抑制该酶复合物的活性 反应物（NAD+、FAD、GDP、ADP、丙酮酸）激活该
酶复合物的活性 Ca2+、胰岛素激活
三、TCA循环
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苹果酸
速率受细胞能量状态、生物 合成需求调节
2 ATP、NADH
异柠檬酸
抑制 ADP、Ca2+激
活
延胡索酸
琥珀酸
琥珀酰 辅酶A
a-酮戊二酸
3 ATP、NADH 琥珀酰-CoA抑制 ADP、Ca2+激活
限速酶： 1.柠檬酸合酶
变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA AMP可解除抑制
2.异柠檬酸脱氢酶 变构抑制剂：ATP、NADH 变构激活剂： ADP
NH2
N
N
CH3
O
O
N
N
CO CH2 CH2 NH CO CH C CH2O P O P O CH2
NH
CH2 CH2
S O C CH3
OH CH3
O
O-
O
O
O- P O
OH
O-
β -巯基乙胺
泛酸
AMP
乙酰CoA
硫辛酸：
SS
H2C
CH
C
H2
(CH2)4 COOH
硫辛酰胺辅基 硫辛酰赖氨酰臂
砷化物共价结合-毒害作用
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。
3.α—酮戊二酸脱氢酶系 抑制剂：ATP、 NADH、琥珀酰CoA 激活剂：AMP 、 ADP、Ca2+
乙酰CoA的主要来源和去路
糖原 G
三脂酰甘油 FA、甘油 乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
胆固醇、FA 三羧酸循环 酮体
六、柠檬酸循环的生物意义
（ 1） 是好氧生物体内最主要的产能途径！ （2） 是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！ （3） 提供合成其他化合物的碳骨架
32ATP
• 储能效率=32 ×7.3/686= 34.05 %
其余能量以热量形式： 一部分维持体温，一部分散失。
总反应式
注意： 每次循环的CO2直接来自草酰乙酸
而不是乙酰CoA
但净结果是氧化了1分子乙酰CoA
补充：柠檬酸循环的回补反应
三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它的中间产物
也是生物合成的前体，
α-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似
α-酮戊二酸脱氢酶E1 NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体
琥珀酰转移酶E2
NADP为辅酶（胞质也有）
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）
第23章 柠檬酸 循环
糖的有氧氧化（aerobic oxidation）
• 反应过程：
O2
O2
O2
O2 H++e
H2O
G
G-6-P PA
PA 乙酰CoA
CO2
胞液
线粒体
糖有氧氧化的反应过程
分三个阶段：
– 糖酵解途径：葡萄糖 丙酮酸
– 丙酮酸
乙酰CoA
– 三羧酸循环和氧化磷酸化
柠檬酸循环（Citric Acid Cycle) 三羧酸循环 （Tricarboxylic Acid Cycle ） Krebs循环
多酶复合体位于线粒体内 原核细胞在胞液中
丙 酮
三种酶
酸脱
E1-丙酮酸脱氢／羧酶（组分） E2-二氢硫辛酰转乙酰基酶 E3-二氢硫辛酸脱氢酶
氢 酶 系
六种辅助因子
TPP、硫辛酸、 CoA-SH、FAD、NAD+、 Mg2+
丙酮酸脱氢酶复合体
E3 E1
E2
三种酶 60条肽链形成 的复合体
八聚体
乙酰CoA
2 延胡素酸 2 草酰乙酸
2 FADH2 3 2 NADH 5
• Total 25 ATP
丙酮酸只有4个氢， 但彻底氧化所放出的氢？ 6个H
加水加氢
糖酵解+三羧酸循环的效 率
糖酵解
1G → 2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸
→ 7ATP
三羧酸循环 2丙酮酸 → 25ATP
———————————————————————
• 在好氧真核生物线粒体基质或好氧原核生 物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢， 彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP的过程。
真 核 生 物
基质
（线粒体）
线粒体
细胞质 原核细胞
一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA
Pyruvate Is Oxidized to Acetyl-CoA and CO2
丙酮酸脱氢酶系
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
二、柠檬酸循环概貌
Citric Acid Cycle
三羧酸循环概况
丙酮酸 H3C CO COOH
NAD+
CoASH
+ NADH + H
(1)
CO 2
• (4)(7)(8)(10)
• 产能步骤 • 2NAD(P)H
TPP
E2
O
(CH 2)4CO NH
CH 3C S
HS
多肽链
HS
乙酰二氢硫辛酸
HS
E2
二氢硫辛酸脱氢酶
FADH 2
E3
FAD
+ NAD NADH+H+
NH
(CH 2)4CO
二氢硫辛酸
硫辛酸乙酰转移酶
O
中间产物在氨基H酸SCoA臂作用C下H3C 进SC入oA 酶活性
中心快速准确！
乙酰CoA
丙酮酸氧化脱羧的调控
功能——
脱羧酶辅酶
将底物移入
+
（出）脱羧
酶的活性中
心。
TPP的 作用
Ⅰ.丙酮酸脱氢酶复合体
E1
E3
E2
三种酶
60条肽链形 成的复合体
丙酮酸
CO2
CH3 CO
丙酮酸脱羧酶
CH3 HC OH
(CH2)4COOS
TPP
E1
S
硫辛酸
TPP
二氢硫辛酸脱氢酶
FADH2
+ NAD
E3
FAD
NADH+H+
COO H
O CH3C S
HS
乙酰二氢硫辛酸
E (CH2)4CO2OE2
(CH2)4COOHS
二氢硫辛酸
HS
硫辛酸乙酰转移酶
HSCoA
O
CH3C ～ SCoA
乙酰CoA
形成酶复合体有什么好处呢？
丙酮酸
CO 2
CH 3 CO COO H
丙酮酸脱羧酶
CH 3 HC OH
TPP
E1
(CH 2)4CO S
NH
S
硫辛酸
8、 L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸 Oxidation of Malate to Oxaloacetate
被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动 TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。
苹果酸
乙酰辅酶A 草酰乙酸
延胡索酸 琥珀酸
三羧酸循环的过程
TCA经四次氧化，二次脱羧，
通过一个循环，可以认为乙酰
O C-CH3
S-COA
柠檬酸 合酶
C-SCOA
CH2 HO-C-COO-
CH2 COO-
单向不可逆
H2O
可调控的限速步骤
COO- COA
氟乙酰CoA导致致死 常作为杀虫药（与顺 乌头酸酶结合）
CH2 HO-C -COO- + HS-COA+H+
CH2
COO- 三羧酸
柠檬酸合酶是变构酶
α -酮戊二酸
谷氨酸
草酰乙酸
天冬氨酸
琥珀酰CoA
卟啉环
上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响 三羧酸循环的运转，因此必须不断补充才能维持其 正常进行，这种补充称为回补反应(anaplerotic reaction)。
1、丙酮酸羧化(动物体内的主要回补反应)
生物素Mg2+
在线粒体内进行
草酰乙酸或循 环中任何一种 中间产物不足
COA
2CO2
柠檬酸
异柠檬酸
琥珀酰 辅酶A
a-酮戊二酸
四、柠檬酸循环的化学计量
2 丙酮酸
2 acetyl-CoA
2 NADH 5
2 异柠檬酸
2α-酮戊二酸
2 NADH 5
2α-酮戊二酸 2 琥珀酰-CoA
2 NADH 5
2 2 琥珀酰-CoA底物磷酸化 2琥珀酸2 A/GTP
2
2琥珀酸 2苹果酸
COOH
COOH
HO- CH
NAD+ NADH+H+
H+
CO
CH-COOH CH2
Mg 2+
CH-COOH CH2
COOH
COOH
草酰琥珀酸
△G0'= -20.9 kJ/mol
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
COCOOH CO2
(6)