丙酮酸的氧化脱羧
有氧呼吸及三羧酸循环
糖的有氧氧化
Aerobic Oxidation of Glucose
• 葡萄糖在有氧条件下，彻底氧化成水和 CO2的反应过程称为有氧氧化。这是糖 氧化的主要方式。
一、有氧氧化的反应过程
分为三个阶段：
胞液
第一阶段
G
丙酮酸
（同酵解）
线粒体
第二阶段
丙酮酸
乙酰CoA
三羧酸循环 第三阶段 氧化磷酸化
以乙酸为主要食物的细菌
（物质循环中的重要一环）
乙酰CoA合成酶
乙酸 + ATP +CoASH → 乙酰CoA + H2O +AMP +PPi
3.磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）
• 磷酸戊糖——磷酸戊糖为代表性中间产物。 • 支路——糖酵解在磷酸己糖处分生出的新途径。
2
磷酸戊糖 途径
细胞质中
A.过程 氧化阶段(脱碳产能)
lipoic acid
COOH
+2H -2H
H2 C
H2C
CH (CH2)4 COOH
SH
SH
dihydrolipoic acid
辅酶A结构
OH CH3
OH OH
HS CH2CH2NH C CH2CH2NH C C C CH2 O P O P O
O
O H CH3
OO
3'AMP
巯基乙胺 β -丙氨酸
•酪氨酸
琥珀酰CoA → 血红素
•亮 赖氨 氨既酸 酸 是“焚苹果烧酸 炉又是百宝琥库珀酰”CoA苯丙氨酸
色氨酸
三羧酸循环
延胡索酸
酪氨酸
（2）乙醛酸循环——三羧酸循环支路
CoASH
三羧酸循环(TCA)
磷酸戊糖途径PPP：Pentose Phosphate Pathway 己糖磷酸途径HMP：Hexose Monophosphate Pathway 磷酸己糖支路HMS：Hexose Monophosphate Shunt G直接氧化途径DOPG：Direct Oxidation Pathway of Glucose
净 生 成 2 × 1 ATP，2×3mol（NADH＋H＋），2×1 molFADH2，2×2 molCO2
由于氧化磷酸化，1mol（NADH＋H＋）可生成3molATP, 1 molFADH2可生成2molATP。
因此：第一阶段：净生成8molATP 第二阶段：净生成6molATP，2 molCO2 第三阶段：净生成24molATP，4 molCO2
低：大量的NADH抑制酶的活性，使TCA循环 减速。
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。
就HMP而言，关键的调控位是：
6—P—G脱氢酶催化的不可逆反应。
（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）
2
3-磷酸甘油醛
异 构 酶
醛缩酶
H2O Pi
二磷酸果糖酯酶
1,6-二 磷酸果糖
6-磷酸果糖
总反应式为： A式：6 6—P—G＋12NADP＋＋6H2O 6CO2＋12（NADPH＋H＋）
4 6—P—F＋2 3—P—G＋
然后：2 3—P—G 6—P—F
丙酮酸氧化脱羧反应
丙酮酸氧化脱羧反应
丙酮酸氧化脱羧反应（甲烷氧化酸反应）是一种重要的有机反应，它是有机化
学工业完成多种类合成的基础。
丙酮酸氧化脱羧反应的反应机理可以简单地表示为，使甲烷氧化得到相应的醛类和酮类中间体，最终与甲醛或水反应形成甾醇，酮或羧酸。
丙酮酸氧化脱羧反应的反应温度一般处于60-70度，在温度较低的情况下，反
应速度较慢，在温度越高，反应速度会加快，但太高的温度也容易造成球坯降解。
因此，在实际反应制备应用中，通常要注意温度控制，以保证产物结构稳定，量级尽可能最大。
丙酮酸氧化脱羧反应的反应介质通常为水，以此来保证反应后产物的溶解性，
一般情况下，反应介质搭配碱性离子载体材料即可。
另外，催化剂也是丙酮酸氧化脱羧反应的重要因素，它能够帮助有机物化合物迅速分解，并保证在反应进行过程中，温度升高不太明显。
在工业应用中，丙酮酸氧化脱羧反应通常作为生产多种有机合成中间体的手段，应用包括羟醛的合成，甲醛的氧化脱羧，醛的氧化脱羧等。
在实际生产过程中，一般采用连续反应装置，首先送入甲烷氧化溶剂，再喷入氧气，使甲烷氧化反应进行形成醛类裙子体，最终脱羧产物出口。
总之，丙酮酸氧化脱羧反应是有机化学加工工业中多种合成中间体不可缺少的
手段，要求反应温度、反应介质和催化剂实行充分控制和操作，以保证生产稳定，成品质量达标。
丙酮酸脱氢酶与丙酮酸脱羧酶
丙酮酸脱氢酶与丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱氢酶和丙酮酸脱羧酶是两种与丙酮酸代谢途径密切相关的酶。
它们在生物体内负责丙酮酸的转化，参与糖酵解、柠檬酸循环、脂肪酸合成等重要代谢过程。
本文将重点介绍这两种酶的结构、功能、催化机理及其在生物体内的作用。
丙酮酸脱氢酶（Pyruvate dehydrogenase, PDH）是一种催化丙酮酸氧化为乙酰辅酶A（Acetyl-CoA）的酶。
乙酰辅酶A是一种重要的中间产物，可以输入到柠檬酸循环中继续被代谢。
丙酮酸脱氢酶是由几个亚单位（E1-E3）组成的复合物，其中E1亚单位含有丙酮酸脱氢酶活性中心。
该亚单位存在于线粒体内，与多个辅酶、酶促等因子结合形成多酶复合物。
丙酮酸脱羧酶（Pyruvate decarboxylase, PDC）在酵母菌等真核生物中广泛存在。
它是一种催化丙酮酸脱羧生成乙醛的酶。
乙醛是酵母菌中的重要中间产物，可以通过酒精发酵途径生成乙醇。
丙酮酸脱羧酶的催化需要依赖于辅因子硫代乙酸（Thiamine pyrophosphate,TPP）。
该辅因子与酶底物相结合后形成稳定的共价中间体，经过一系列的重排反应最终生成乙醛。
丙酮酸脱氢酶和丙酮酸脱羧酶在丙酮酸代谢中起到重要的作用。
丙酮酸脱氢酶参与糖酵解和柠檬酸循环，在线粒体内将丙酮酸转化为乙酰辅酶A，为细胞提供能量和中间产物。
丙酮酸脱氢酶活性的变化会直接影响葡萄糖的代谢途径选择，从而影响细胞内的乳酸、乙醇等产物的产生。
丙酮酸脱羧酶参与酵母菌中的酒精发酵过程，将丙酮酸脱羧为乙醇。
这个过程在一些重要的实际应用中具有特殊意义，如酿造酒类、面包发酵等。
丙酮酸脱羧酶也参与乙酸发酵途径，将丙酮酸转化为乙酸。
丙酮酸脱氢酶和丙酮酸脱羧酶的催化机理与结构特点有许多共同之处。
在催化反应中，两种酶均通过形成共价中间体来实现丙酮酸的转化。
丙酮酸脱氢酶和丙酮酸脱羧酶的活性中心结构和活性位点也存在一定的相似性，具有类似的催化机制。
总的来说，丙酮酸脱氢酶和丙酮酸脱羧酶是两种在丙酮酸代谢途径中发挥重要作用的酶。
丙酮酸脱羧酶和丙酮酸脱氢酶的区别
丙酮酸脱羧酶和丙酮酸脱氢酶的区别：
丙酮酸脱羧酶和丙酮酸脱氢酶都是催化丙酮酸反应的酶，但它们催化的反应不同。
丙酮酸脱羧酶（pyruvate decarboxylase）是一种催化丙酮酸脱羧反应的酶，将丙酮酸转化为乙酸和二氧化碳。
这个反应在许多微生物中都是必需的，因为它产生了乙酸，这是许多微生物的主要能量源之一。
丙酮酸脱氢酶（pyruvate dehydrogenase）则是一种催化丙酮酸氧化反应的酶，将丙酮酸转化为乙酰辅酶A和二氧化碳。
这个反应是糖解过程的一部分，它产生了乙酰辅酶A，这是三羧酸循环的一个重要中间产物。
因此，丙酮酸脱羧酶和丙酮酸脱氢酶催化的反应不同，但它们都是重要的代谢途径中的酶。
丙酮酸氧化脱羧与三羧酸循环
2. TCA循环的总反应
二、TCA循环 循环
2. TCA循环的总反应
二、TCA循环 循环
每经历一次TCA循环 循环 每经历一次 个碳原子通过乙酰 进入循环， 有2个碳原子通过乙酰 个碳原子通过乙酰CoA进入循环，以后有 个 进入循环 以后有2个 碳原子通过脱羧反应离开循环。 碳原子通过脱羧反应离开循环。 对氢原子通过脱氢反应离开循环 有4对氢原子通过脱氢反应离开循环，其中 对 对氢原子通过脱氢反应离开循环，其中3对 NADH携带 1对由 携带， 对由FADH 携带。 由NADH携带，1对由FADH2携带。 分子高能磷酸化合物GTP，通过它可生成 产生1分子高能磷酸化合物 ，通过它可生成1 产生 分子高能磷酸化合物 分子ATP。 。 分子 消耗2分子水， 分别用于合成柠檬酸（ 消耗 分子水，分别用于合成柠檬酸 （ 水解柠檬 分子水 酰CoA）和延胡索酸的加水。 ）和延胡索酸的加水。
所以， 循环需要在有氧的条件下进行。 所以 ， TCA循环需要在有氧的条件下进行。 否 循环需要在有氧的条件下进行
携带的H无法交给氧 无法交给氧， 则NADH和FADH2携带的 无法交给氧，即呼吸链 和 不能被再生， 氧化磷酸化无法进行， 不能被再生 氧化磷酸化无法进行 ， NAD+及 FAD不能被再生， 使TCA循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体而无法进 循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体而无法进 行。
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 3. 异柠檬酸氧化脱羧
这阶段放出了1分子 产生1分子NADH 这阶段放出了1分子CO2，由 C6 → C5 ；产生1分子
NADP+(gold); Ca2+(red))
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
三羧酸循环(TCA)
二,生化历程 (一)不可逆的氧化阶段(1-----3) 不可逆的氧化阶段( -----3 1,6—P—G , 6—P葡萄糖酸内酯 葡萄糖酸内酯 可逆
2,6—P葡萄糖酸内酯水解生成 , 葡萄糖酸内酯水解生成6—P葡萄糖酸 葡萄糖酸内酯水解生成 葡萄糖酸 不可逆
3,6—P葡萄糖酸脱氢脱羧 , 葡萄糖酸脱氢脱羧 生成5—P 核酮糖(5—P—Ru) 不可逆 核酮糖( 生成 )
异构化反应 —H2O 可逆
通过2——3步,将柠檬酸异构化为 异柠檬酸.实质是将前者的—OH从C2 变到了后者的C3,成为仲醇(由叔醇变 为仲醇),更易氧化.
4—5,异柠檬酸氧化脱羧生成α—酮戊二酸 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 生成1NADH+H+,1CO2 消耗 +
因此:第一阶段:净生成8molATP 第二阶段:净生成6molATP,2 molCO2 第三阶段:净生成24molATP,4 molCO2 共净生成38molATP, 共净生成38molATP,6molCO2 38molATP 真核生物中,共净生成 真核生物中,共净生成36molATP,6molCO2 ,
3,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化PEP生成草酰乙酸 ,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化 生成草酰乙酸
心脏,骨骼肌中, 心脏,骨骼肌中,PEP羧激酶催化 羧激酶催化 PEP+CO2+GDPO=CCOOH +GTP
CH2COOH
ห้องสมุดไป่ตู้,由苹果酸酶,苹果酸脱氢酶催化使 ,由苹果酸酶, 丙酮酸生成草酰乙酸
原核, 原核,真核中广泛存在的苹果酸酶催化
不可逆
消耗1 生成1NADH+ 消耗1NAD+,生成1NADH+H+,1CO2
丙酮酸形成乙酰辅酶a的过程
丙酮酸形成乙酰辅酶a的过程
【原创实用版】
目录
1.丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的过程概述
2.丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的场所
3.丙酮酸脱氢酶系的组成及作用
4.丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的代谢过程与维生素的关系
5.总结
正文
丙酮酸形成乙酰辅酶 A 的过程
丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的过程是有氧呼吸的关键步骤之一。
在这个过程中，丙酮酸经过一系列的酶促反应，生成乙酰辅酶 A，进入三羧酸循环，进一步氧化生成二氧化碳和水，同时释放能量。
丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的场所
丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的过程主要发生在线粒体内。
在线粒体内，丙酮酸经过氧化脱羧反应，生成乙酰辅酶 A，进入三羧酸循环。
丙酮酸脱氢酶系的组成及作用
催化丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的酶系是丙酮酸脱氢酶系，由丙酮酸脱氢酶（E1）、二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）和二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）按一定比例组成。
这个多酶复合体参与丙酮酸的氧化脱羧反应，将丙酮酸转化为乙酰辅酶 A。
丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的代谢过程与维生素的关系
丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的代谢过程中，涉及到多种维生素的参与。
例如，硫胺素焦磷酸酯（TPP）是维生素 B1 的衍生物，作为丙酮酸脱氢
酶系的辅酶，参与丙酮酸的氧化脱羧反应。
此外，硫辛酸、FAD 和 NAD 等也是参与丙酮酸生成乙酰辅酶 A 反应的辅酶。
总之，丙酮酸生成乙酰辅酶 A 的过程是有氧呼吸的关键环节，涉及到多种酶和维生素的参与。
7.3 丙酮酸的去路及三羧酸循环
基础生物化学Basic Biochemistry7 糖类分解代谢7.1 糖代谢总论7.2 生物体内的糖类7.3 双糖和多糖的酶促降解7.4 糖酵解7.5 三羧酸循环7.6 磷酸戊糖途径7.7 糖醛酸途径丙酮酸的去路丙酮酸的去路取决于氧气的有无。
缺氧时丙酮酸被还原成乳酸或乙醇。
①乳酸的生成②生成乙醇在微生物中丙酮酸脱羧酶催化丙酮酸（Pyr）脱羧生成乙醛，乙醛在乙醇脱氢酶催化下被NADH还原形成乙醇。
有氧条件下，丙酮酸在线粒体中的氧化可分为两个阶段：丙酮酸氧化为乙酰CoA 和乙酰CoA 的乙酰基部分经过三羧酸循环氧化为CO 2。
丙酮酸的去路丙酮酸氧化为乙酰CoA7.5三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle，TCA）三羧酸循环的运转①乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸21②异柠檬酸形成2323③异柠檬酸氧化脱酸生成 -酮戊二酸521④ -酮戊二酸氧化脱羧1325⑤琥珀酸的生成⑥琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢酶结合在线粒体内膜上，而其他三羧酸循环的酶都存在于线粒体基质中。
丙二酸是琥珀酸(丁二酸)的类似物，是琥珀酸脱氢酶强有力的竞争性抑制物，所以可以阻断TCA。
⑦苹果酸的生成⑧草酰乙酸再生227.5.2.2 草酰乙酸的回补反应草酰乙酸的回补主要途径：①丙酮酸的羧化②PEP的羧化③Asp和Glu转氨作用TCA中的化学计量和特点①CO2的生成TCA中有2次脱羧基反应，通过脱羧作用生成CO2是机体内产生CO2的普遍规律，可见其体CO2的生成与体外燃烧生成CO2的过程不同。
②脱氢反应三羧酸循环的4次脱氢，其中3对氢原子还原NAD生成NADH，1对氢原子还原FAD生成FADH2，它们又经呼吸链，最终与氧结合生成水，同时生成ATP。
③在三羧酸循环中有二次脱羧生成2分子CO2，与进入循环的二碳乙酰基的碳原子数相等，但是，以CO2方式失去的碳来自来自草酰乙酸。
三羧酸循环的调控TCA中柠檬酸合成和α-Ket的氧化脱羧反应是不可逆的，因此TCA只能单方向进行。
23柠檬酸循环
4.四步脱氢反应
异柠檬酸＋NAD＋
-酮戊二酸＋CO2＋NADH＋H＋
-酮戊二酸＋ COA-SH ＋NAD＋ ＋H＋＋CO2
琥珀酰COA＋NADH
琥珀酸＋FAD
延胡索酸＋FADH2
L－苹果酸＋NAD＋ 草酰乙酸＋NADH＋H＋
三.三羧酸循环所生的ATP
乙酰COA进入三羧酸循环，每一次循环通 过GTP产生一分子ATP。反应中共有4个脱 氢步骤，其中三对电子经NADH转递给线粒 体的膜嵴上的电子传递链，最后递给氧，每 对电子产生2.5分子ATP，3对电子共7.5分子 ATP，有一对电子经FADH2转递至电子传递 链，可产生1.5分子ATP。因此每一次循环共 产生10分子ATP。若从丙酮酸脱氢开始计算， 共产生12.5分ATP。
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。
•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：
2.柠檬酸异构化生成异柠檬酸
柠檬酸
顺乌头酸酶
异柠檬酸
3.异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸
线粒体内含有二种异柠檬酸脱氢酶，一种是以NAD＋为电子 受体，另一种以NADP＋为受体。前者仅在线粒体内，后者也在 细胞质中存在。需NAD＋异柠檬酸脱氢酶被Mg2+、Mn2+活化， 它是一个别构酶，正调控物是ADP，ADP可增加酶和底物的亲 和力。当缺乏ADP时就失去活性。NAD＋、Mg2+和ADP有协同 作用。NADH和ATP可以抑制酶活性。总之，细胞在具有高能状 态时酶活性被抑制。在低能状态时被激活。
生化作业
1.丙酮酸氧化脱羧需要_______。
A.NAD+B.NADP+C.FMND.UQ2.糖酵解的速度主要取决于______的活性。
A.磷酸葡萄糖变位酶B.磷酸果糖激酶C.醛缩酶D.磷酸甘油激酶3.醛缩酶的底物是______。
A.G-P-PB.F-P-6C.F-1,6-2PD.1,3-二磷酸甘油酸4.对丙酮酸激酶缺乏症患者来说，测定其生理生化指标之前，你能预示会发生下述哪种现象？______。
A.血红蛋白对氧亲和力升高B.血红蛋白对氧亲和力降低C.2,3-二磷酸甘油酸水平降低D.2,3-二磷酸甘油酸水平不变5.TCA循环______.A本身不会产生高能磷酸化合物 B.不受无氧条件抑制C.循环起始物acetyl CoA中两个C原子在一轮循环中以2个CO2形式释出D.循环速率取决于对ATP的需求6.细胞内能荷高时，不受抑制的代谢途径是______。
A.EMP途径B.TCA循环C.PPP途径D.氧化磷酸化7.由草酰乙酸和乙酰CoA合成柠檬酸是三羧酸循环重要控制点，ATP对柠檬酸合成酶的调节作用属于______。
A.变构效应B.反竞争抑制C酶的共价修饰 D.底物类似物抑制8. α-酮戊二酸脱氢氧化生产琥珀酸。
在有氧条件下，完整线粒体中，一分子α-酮戊二酸氧化将能生成______。
A.1分子ATPB.2分子ATPC.3分子ATPD.4分子ATP9.三羧酸循环中草酰乙酸是什么酶作用下的直接产物______。
A.柠檬酸脱氢酶B琥珀酸脱氢酶 C.苹果酸脱氢酶 D.顺乌头酸酶10.NADPH能为合成代谢提供还原势，NADPH中的氢主要来自______。
A.糖酵解B.三磷酸循环C.磷酸戊糖途径D.糖原异生11.由6-p-G转变成6-p-G葡萄糖酸伴有______。
A.NADPH的氧化B.NADP+的还原C.NAD+的还原D.NADH的氧化12.红细胞有以下的代谢途径______。
A.糖原合成B.糖酵解C.三羧酸循环D.糖醛酸途径13.下列哪种酶在糖酵解和糖异生两条途径中都能起作用？______A.丙酮酸激酶B.丙酮酸羧化酶C.3-磷酸甘油醛脱氢酶D.1,6-二磷酸果糖酶14.糖酵解途径是人体内糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。
丙酮酸形成乙酰辅酶a的过程
丙酮酸形成乙酰辅酶a的过程
摘要：
1.丙酮酸生成乙酰辅酶A 的过程概述
2.丙酮酸生成乙酰辅酶A 的场所
3.丙酮酸脱氢酶系的构成和作用
4.丙酮酸生成乙酰辅酶A 的代谢过程与维生素的关系
5.总结
正文：
丙酮酸形成乙酰辅酶A 的过程是糖的有氧氧化过程中的一个关键环节，这个过程在细胞内发生，并涉及到多种酶和辅酶的参与。
丙酮酸生成乙酰辅酶A 的过程主要发生在线粒体内。
在这个过程中，丙酮酸经过氧化脱羧反应，生成乙酰辅酶A。
这个反应由丙酮酸脱氢酶系催化，该酶系由丙酮酸脱氢酶（E1）、二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）和二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）按一定比例组成。
参与反应的辅酶有硫胺素焦磷酸酯（TPP）、硫辛酸、FAD、NAD 及CoA。
丙酮酸脱氢酶系受到很多因素的影响，其中产物乙酰CoA 和NADHH 可以分别抑制酶系中的二氢硫辛酸乙酰转移酶和二氢硫辛酸脱氢酶的活性。
这个过程是糖的有氧氧化中的关键的不可逆反应。
值得注意的是，丙酮酸生成乙酰辅酶A 的代谢过程与维生素的关系密切。
维生素B2、B6 和B12 等是该过程的重要辅因子，缺乏这些维生素会影响丙酮酸生成乙酰辅酶A 的效率，从而影响能量的产生。
糖的有氧氧化
一、糖有氧分解的定义：1.概念：糖的有氧氧化指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程，是机体主要供能方式。
2.部位：细胞液及线粒体。
二、糖有氧分解的反应过程:第一阶段：酵解途径(跟糖酵解途径完全相同，在细胞液中进行）第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA，在线粒体中进行。
图1丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A反应过程图2丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A反应式注意：该阶段反应是由丙酮酸脱氢酶复合体催化的，包含三个酶和五个辅酶。
丙酮酸氧化脱羧的整个反应过程，只有第一步脱羧反应是不可逆的，有4步反应过程。
丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA的反应是连接糖酵解和三羧酸循环的中心环节。
图3丙酮酸脱氢（羧）酶复合体E1：丙酮酸脱氢（羧）酶三个酶E2：二氢硫辛酸乙酰转移酶E3：二氢硫辛酸脱氢酶五个辅酶：TPP、硫辛酸、HSCoA、FAD、NAD+。
第三阶段：三羧酸（柠檬酸）循环A.概念：三羧酸循环(TCA)也称为柠檬酸循环，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（ATP循环之父）正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环。
三羧酸循环指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程（乙酰CoA彻底氧化成H2O和CO2，所有反应均在线粒体中进行，该阶段有8步反应过程）。
B.过程：1.乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸：反应由柠檬酸合酶催化，反应不可逆。
2.柠檬酸异构化生成异柠檬酸：柠檬酸脱水生成顺乌头酸，后者加水生成异柠檬酸，两步反应均由顺乌头酸酶催化。
3.异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸：反应由异柠檬酸脱氢酶催化，是三羧酸循环反应中第1次脱氢脱羧反应。
4.α-酮戊二酸氧化脱羧反应：反应由α-酮戊二酸脱氢酶系催化，反应不可逆，是三羧酸循环反应中第2次脱氢脱羧反应，生成琥珀酰辅酶A。
5.琥珀酸的生成：琥珀酰CoA含有一个高能硫酯键，在琥珀酸硫激酶催化下，硫酯键水解释放能量使GDP磷酸化生成GTP，同时生成琥珀酸。
生物化学代谢总结
①氧化反应，生成磷酸戊糖、 NADPH+H+及 CO2 ②非氧化反应，包括一系列基
核糖
团转移
②提供 NADPH 作为供氢体参
与体内多种代谢反应
糖异生途径
胞浆、线粒体 丙酮酸羧化酶
这三步反应会被这样绕过：
→消耗 3ATP/丙酮酸
*组织定位：生 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶
（除丙酮酸羧化支路，3-磷酸 理情况下，肝脏 果糖二磷酸酶
*由 N10-甲酰-FH4 提供甲酰基
⑤获得嘌呤的 N3 原子 ⑥嘌呤咪唑环的形成 ⑦获得嘌呤 C6 原子 ⑧获得 N1 原子 ⑨去除延胡索酸 ⑩获得 C2 ○11 环化生成 IMP（次黄嘌呤核 苷酸） 2.由 IMP 生成 AMP 和 GMP AMP: ①Asp 的氨基与 IMP 相连生成 腺苷酸代琥珀酸（腺苷酸代琥 珀酸合成酶）[GTP→GMP+Pi] ②腺苷酸代琥珀酸脱去延胡索 酸生成 AMP（腺苷酸代琥珀酸 裂解酶） GMP： ①IMP→黄嘌呤核苷酸（XMP） （IMP 脱氢酶） ②谷氨酰胺提供酰胺基取代 XMP 中 C2 上的氧生成 GMP （GMP 合成酶）[ATP→AMP+Pi] 腺 嘌 呤 +PRPP → AMP+PPi （APRT）; 次 黄 嘌 呤 +PRPP → IMP + PPi （HGPRT）； 鸟 嘌 呤 +PRPP → GMP + PPi
FADH2/乙酰辅酶 →FADH2=1.5ATP →3（NADH+H+）=7.5ATP
*生理意义： ①糖、脂肪、蛋白质最终代谢 通路
③异柠檬酸氧化脱羧转变为 α-酮戊二酸和 CO2（异柠檬酸 脱氢酶）[NAD+→NADH+H+] ④α-酮戊二酸氧化脱羧生成 琥珀酰 CoA 和 CO2（α-酮戊二 酸 脱 氢 酶 复 合 体 ） [NAD+ →
三羧酸循环
三羧酸循环三羧酸循环是由四碳原子的草酰乙酸与二碳原子的乙酰辅酶A(丙酮酸氧化脱羧的产物)缩合生成具有三个羧基的柠檬酸开始，经过一系列脱氢和脱羧反应后又以草酰乙酸的再生成结束，在循环过程中，乙酰CoA被氧化成H2O 和CO2，并释放出大量能量。
由于循环中首先生成含有三个羧基的柠檬酸，并且循环中有三个三元羧酸（柠檬酸、异柠檬酸和草酰琥珀酸），故被称为三羧酸循环或柠檬酸循环，简称TCA循环。
1.乙酰CoA 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合成酶Citrate synthase●ATP、NADH、琥珀酰－CoA等抑制酶活性；●草酰乙酸和乙酰－CoA激活酶活性2.柠檬酸异构化生成异柠檬酸3.异柠檬酸氧化脱羧生成—酮戊二酸●三羧酸循环中第一次氧化脱羧作用●异柠檬酸脱氢酶是三羧酸循环的限速酶a)异柠檬酸脱氢酶被Ca2+活化，它是一个别构酶.b)正调控物是ADP，ADP可增加酶和底物的亲和力。
NAD+、Ca2+和ADP有协同作用。
c)NADH和ATP可以抑制酶活性。
d)总之，细胞在具有高能状态时酶活性被抑制; 在低能状态时酶活性被激活.4. —酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶A三羧酸循环中第二个氧化脱羧反应，释放大量能量，产生NADH和CO2.此酶也是一个调节酶，受其产物NADH、琥珀酰CoA和Ca2+抑制，细胞高能荷时，ATP也可反馈抑制酶的活性。
5.琥珀酰CoA转化成琥珀酸，并产生GTP这是三羧酸循环中唯一的底物水平磷酸化直接产生高能磷酸键的步骤。
6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸●三羧酸循环中第三步氧化还原反应●琥珀酸脱氢酶是三羧酸循环中唯一掺入线粒体内膜的酶，直接与呼吸链联系。
●延胡索酸是反丁烯二酸，而不是顺丁烯二酸(马来酸)，后者不能参加代谢，对有机体有毒性。
7.延胡索酸被水化生成L-苹果酸8.L-苹果酸脱氢生成草酰乙酸a、总反应式:●总反应式：CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O==2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP 1GTP = 1 ATP; 1NADH = 3ATP; 1FADH2 = 2ATP葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式：直接产生ATP；生成高能分子NADH或FADH2，后者在线粒体呼吸链氧化并产生ATP。
丙酮酸脱氢酶系
乙酰CoA 的类似 物抑制
1、NADH和琥珀酰辅酶A抑制柠檬酸合成酶
2、NADH，ATP抑制；而NAD+和ATP刺激异柠檬 酸脱氢酶
3、 NADH和琥珀酰辅酶A抑制酮戊二酸脱氢酶， 同样高能状态NADH/NAD比率将在此反应中减 缓循环速度
4、Ca2+对丙酮酸脱氢酶、酮戊二酸脱氢酶、 异柠檬酸脱氢酶激活
对丙酮酸脱氢酶系的调控
1.产物控制： NADH抑制E3，乙酰CoA抑制E2 竞争性抑制 2.磷酸化与去磷酸化的调控 磷酸酶、钙离子使E1活化，激酶相反 而磷酸酶、激酶位于E2上
3. AMP与ADP通过抑制丙酮酸脱氢酶激酶而促进
乙酰CoA、ATP NADH+H+
-
AMP、ADP NAD+
+
丙酮酸脱氢酶系 Pyruvate dehydrogenase complex
反 应 为 不 可 逆 ； 丙 酮 酸 脱 氢 酶 系 (pyruvate dehydrogenase complex) 是糖有氧氧化途径的关键酶之一。
丙酮酸脱氢酶系
• 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（丙酮酸脱氢酶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（TPP、硫辛酸、FAD、NAD+、 CoA和Mg2+）。
（3）葡萄糖分解代谢过程中能量的产生
葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式：直接 产生ATP；生成高能分子NADH或FADH2，后者在线粒体呼 吸链氧化并产生ATP。
糖酵解：1分子葡萄糖 2分子丙酮酸，共消耗了2 个ATP，产生了4 个ATP，实际上净生成了2个ATP，同时 产生2个NADH。（2）有氧分解（丙酮酸生成乙酰CoA及 三羧酸循环）产生的ATP、NADH和FADH2
丙酮酸羧化酶和丙酮酸脱羧酶
丙酮酸羧化酶和丙酮酸脱羧酶丙酮酸羧化酶和丙酮酸脱羧酶是两种重要的酶类，它们在生物体内发挥着关键的作用。
本文将分别介绍这两种酶的功能、结构和应用。
一、丙酮酸羧化酶1. 功能丙酮酸羧化酶是一种催化酶，主要参与丙酮酸的代谢过程。
它将丙酮酸转化为乙酰辅酶A，进而参与三羧酸循环。
丙酮酸羧化酶在细胞内起到调节能量代谢的重要作用。
2. 结构丙酮酸羧化酶属于氧化酶家族，分子量约为50 kDa。
它由多个亚基组成，其中α亚基和β亚基是其主要组成部分。
α亚基负责催化反应，β亚基则参与酶的稳定化和底物结合。
3. 应用丙酮酸羧化酶在医学和生物工程领域有广泛应用。
在医学方面，丙酮酸羧化酶的活性可以用来检测肝功能。
在生物工程领域，丙酮酸羧化酶可用于生产乙酸和乙醇等化学品。
二、丙酮酸脱羧酶1. 功能丙酮酸脱羧酶是一种脱羧酶，主要参与丙酮酸的氧化过程。
它将丙酮酸转化为乙醛和二氧化碳，产生能量和辅酶A。
丙酮酸脱羧酶参与糖酵解和三羧酸循环等重要代谢途径。
2. 结构丙酮酸脱羧酶属于多酶复合物，由多个亚基组成，包括E1、E2、E3和E3-binding protein等。
其中，E1亚基负责催化反应，E2亚基参与底物转移和辅酶再生，E3亚基则参与电子转移和底物氧化。
3. 应用丙酮酸脱羧酶在医学和生物工程领域也有重要的应用。
在医学方面，丙酮酸脱羧酶的缺陷与某些遗传性疾病有关，如丙酮酸脱羧酶缺乏症。
在生物工程领域，丙酮酸脱羧酶可用于生产丙酮酸和丙酮等有机化合物。
丙酮酸羧化酶和丙酮酸脱羧酶是两种重要的酶类，它们在生物体内发挥着关键的作用。
丙酮酸羧化酶参与丙酮酸的代谢过程，调节能量代谢；而丙酮酸脱羧酶参与丙酮酸的氧化过程，产生能量和辅酶A。
这两种酶的结构和功能各异，但在医学和生物工程领域都有广泛的应用。
对于丙酮酸羧化酶和丙酮酸脱羧酶的研究，不仅有助于深入理解它们在生物体内的作用机制，还有助于开发相关的医学和工业应用。
生物化学简明教程 第四版 第九章糖代谢(二)
丙酮酸的氧化
(线粒体 线粒体) 线粒体
葡萄糖→ → →丙酮酸 →乙酰 CoA → → → CO2+H2O 葡萄糖 丙酮酸 乙酰
糖酵解 (细胞质 细胞质) 细胞质
柠檬酸循环(三羧酸循环 柠檬酸循环 三羧酸循环) 三羧酸循环 (线粒体 线粒体) 线粒体
丙酮酸的氧化
丙酮酸脱羧酶 酶的组分 硫辛酸乙酰移换酶 二氢硫辛酸脱氢酶 丙酮酸脱氢酶系 (线粒体膜上 线粒体膜上) 线粒体膜上 辅因子 TPP 硫辛酸 HSCoA NAD+
HSCoA + 3NADH+3H+ + FADH2 + GTP+2CO2
3NAD+ FAD GDP H3PO4 2H2O HSCoA 3NADH+3H+ FADH2 GTP
CH3CO-SCoA
2CO2
verview of the citric acid cycle. The citric acid cycle oxidizes two-carbon units, producing two molecules of CO2, one molecule of GTP, and highenergy electrons in the form of NADH and FADH2.
Hans Krebs
三羧酸循环包含8个步骤： 三羧酸循环包含 个步骤： 个步骤 （1）乙酰辅酶 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸 ）乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸
柠檬酸合酶
该反应不可逆，三羧酸循环的第一个限速酶。 该反应不可逆，三羧酸循环的第一个限速酶。 柠檬酸合酶(EC2.3.3.1)活性受 活性受ATP、NADH、琥珀酸 等抑制。 柠檬酸合酶 活性受 、 、琥珀酸CoA等抑制。 等抑制
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硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用
S S
二氢硫辛 酸脱氢酶
C C
(CH2)4COO-
C
氧化型硫辛酸
CoA
硫辛酸乙酰转移酶
S HS
-2H
FAD、NAD+
C C
(CH2)4COO-
C
(CH2)4 COO乙酰二氢硫辛酸
HS HS
C C
C
二氢硫辛酸
乙酰CoA
丙酮酸的氧化脱羧
1、细胞定位：在真核细胞的线粒体基质中进行的。丙酮 酸脱氢酶系分布在植物的线粒体膜上。
（EPM）
COOH C==O
CoASH
高能 键
O CH3-C-SCoA
CO2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
丙酮酸脱氢酶系
葡萄糖
丙酮酸
NAD+ NADH+H+
CH3
乙酰CoA
2、丙酮酸脱氢酶系=3个酶+6个辅因子 (1)E1：丙酮酸脱羧酶，焦磷酸硫胺素(TPP)，Mg2+ (2)E2：硫辛酸乙酰转移酶，硫辛酸， CoA-SH (3)E3：二氢硫辛酸脱氢酶，NAD+、FAD
三羧酸 循环
丙酮酸脱氢酶系
羟乙基
CO2
丙酮酸 脱羧酶 硫辛酸 二氢硫辛 酸脱氢酶
NAD+
TPP
COOH
FAD
+ +H+ + NAD NADH+H
乙酰二氢 硫辛酸
二氢硫辛酸
硫辛酸乙 酰转移酶
O CoASH CH3-C-SCoA
总结：
总结：
硫辛酸，硫辛酸乙酰转移酶(E2)的辅基
硫辛酸起着氢载体作用和酰基载体作用