生物化学_三羧酸循环

三羧酸循环

一、丙酮酸脱氢酶复合体

（一)反应过程：4步，第一步前半部分不可逆。

1.脱羧，生成羟乙基TPP，由E1（丙酮酸脱氢酶组分）催化。

羟乙基被氧化成乙酰基，转移给硫辛酰胺。由E2（二氢硫辛酰转乙酰基酶）催化。

2.形成乙酰辅酶A。由E2催化。

3.还原型E2被氧化形成氧化型E2，由E3（二氢硫辛酰胺脱氢酶）催化，NAD+为氧化剂。

4.氧化硫辛酸，FAD变成FADH2。氢原子转移给NAD+变成NADH & H+。

丙酮酸脱氢复合体有60条肽链组成，直径30nm，E1和E2各24个，E3有12个。其中硫辛酰胺构成转动长臂，在电荷的推动下携带中间产物移动。

（二）砷化物对硫辛酰胺有毒害作用，与巯基共价结合使E2辅基改变失去催化作用。（三)活性调控：

此反应处于代谢途径的分支点，收到严密调控：

1.产物抑制：乙酰辅酶A抑制E2，NADH抑制E3。可被辅酶A和NAD+逆转。

2.核苷酸反馈调节：E1受GTP抑制，被AMP活化。

3.共价调节：E1上的特殊丝氨酸被磷酸化时无活性，水解后恢复活性。丙酮酸抑制磷酸化作用，钙和胰岛素增加去磷酸化作用，ATP、乙酰辅酶A、NADH增加磷酸化作用。

二、三羧酸循环的途径

8步。曾经怀疑第一个组分是其他三羧酸，故名三羧酸循环。也叫Krebs循环。

由柠檬酸缩合酶催化，高能硫酯键水解推动反应进行。受ATP、NADH、琥珀酰辅酶A和长链脂肪酰辅酶A抑制。ATP可增加对乙酰辅酶A的Km。氟乙酰辅酶A可形成氟柠檬酸，抑制下一步反应的酶，称为致死合成，可用于杀虫剂。

由顺乌头酸酶催化，先脱水，再加水。是含铁的非铁卟啉蛋白。需铁及巯基化合物（谷胱甘肽或Cys等）维持其活性。

第一次氧化，由异柠檬酸脱氢酶催化，生成NADH或NADPH。中间物是草酰琥珀酸。是第二个调节酶，能量高时抑制。生理条件下不可逆，是限速步骤。细胞质中有另一种异柠檬酸脱氢酶，需NADPH，不是别构酶。其反应可逆，与NADPH还原当量有关。

第二次氧化脱羧，由α-酮戊二酸脱氢酶体系催化，生成NADH。其中E1为α-酮戊二酸脱氢酶，E2为琥珀酰转移酶，E3与丙酮酸脱氢酶体系相同。机制类似，但无共价调节。

是唯一一个底物水平磷酸化，由琥珀酰辅酶A合成酶（琥珀酰硫激酶）催化。GTP可用于蛋白质合成，也可生成ATP。需镁离子。

第三步氧化还原反应，由琥珀酸脱氢酶催化，生成FADH2。琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜，直接与呼吸链相连。FADH2不与酶解离，电子直接转移到酶的铁原子上。

由延胡索酸酶催化，是反式加成，只形成L-苹果酸。

第四次氧化还原，由L-苹果酸脱氢酶催化，生成NADH。反应在能量上不利，由于草酰乙酸的消耗而进行。

三、总结能量情况：每个循环产生3个NADH(3*2.5)，1个FADH2(1.5)，1个GTP（1），共10个ATP。加上丙酮酸脱氢（2.5），共12.5个ATP。每分子葡萄糖生成两分子丙酮酸（2*12.5），加上酵解（2+2+2.5），每个葡萄糖有氧氧化共产生32（31.5）个ATP。

四、回补反应

三羧酸循环的中间物是许多生物合成的前体，如草酰乙酸和α-酮戊二酸可用于合成天冬氨酸和谷氨酸，卟啉的碳原子来自琥珀酰辅酶A。这样会降低草酰乙酸浓度，抑制三羧酸循环。所以必需补充草酰乙酸。

ATP、水和CO2在丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸。需要镁离子和生物素。是调节酶，平时活性低，乙酰辅酶A可促进其活性。

草酰乙酸+GTP 由磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化，需Mn2+，在脑和心脏中有这个反应。

-酮戊二酸，异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸生成琥珀酰辅酶A。

【许多植物和微生物可将脂肪转化为糖，是通过一个类似三羧酸循环的乙醛酸循环，将2个乙酰辅酶A合成一个琥珀酸。此循环生成异柠檬酸后经异柠檬酸裂解酶催化，生成琥珀酸和乙醛酸，乙醛酸与另一个乙酰辅酶A缩合产生苹果酸，由苹果酸合成酶催化。然后与三羧酸循环相同。】