三羧酸循环_食安92
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反应系统。在该反应过程中，首先由乙酰CoA与草 酰乙酸缩合生成柠檬酸，再经过4次脱氢、2次脱 羧，生成4分子还原当量和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
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。
H2O
H2O
①
NADH+H+ NAD+ CoASH
②
H2O
②
ADP
①柠檬酸合酶 ②顺乌头酸酶 ③异柠檬酸脱氢酶 ④α-酮戊二酸脱氢酶复合体 GTP GDP ⑤琥珀酰CoA合成酶 核苷二磷酸激酶 ⑥琥珀酸脱氢酶 ⑦ ⑦延胡索酸酶 ⑧苹果酸脱氢酶 H2O FADH ⑧ ⑥
2 ATP
NAD+
NADH+H+ NAD+
目录
反应中生成一分子CO2和一分子NADH 形成 一个高能硫酯键
此反应为不可逆反应 第二次脱 氢脱羧
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。
这是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。
目录
一、三羧酸循环由8步代谢反应组成
目录
1. 柠檬酸的合成
乙酰辅酶A（acetyl CoA）与草酰乙酸 （oxaloacetate）缩合成柠檬酸（citrate）； 反应由柠檬酸合酶（citrate synthase）催化。
目录
柠檬酸合酶是变构酶，受NADH+H﹢、a-酮戊 二酸、柠檬酸和ATP抑制，受AMP激活 此反应为高放能反应
目录
TCA循环过程中，共有4次脱氢，其中3次脱氢由 NAD+接受，1次由FAD接受。 TCA循环本身每循环一次只能以底物水平磷酸化 生成1个ATP。
TCA循环总反应式： CH3CO~SCoA + 3NAD+ +FAD + GDP + Pi + 2H2O ↓ 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + HS~CoA + GTP
第九章
糖类的分解代谢
9.4 三羧酸循环
Tricarboxylic Acid Cycle
目录
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 氨基酸
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
TCA 循环
CO2 2H
ADP+Pi
呼吸链
ATP
H2O
目录
三羧酸循环的概念及发展史
1、三羧酸循环的概念
三羧酸循环是一个由一系列酶促反应构成的循环
目录
2. 柠檬酸生成异柠檬酸
此反应是由顺乌头酸酶催化的异构化反应； 由两步反应构成，(1)：脱水反应；(2)：水合反应。
目录
3. 异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸羧
异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脱羧而转 变成 -酮戊二酸（ - Ketoglutarate）。
在动物组织中丙酮酸氧化途径
的假说。
目录
Krebs通过研究证实了动物肌肉组织中某些 4碳 二羧酸能刺激氧的消耗的发现，并且发现它们 也可刺激丙酮酸的氧化过程。而且他还发现， 任何一种这些有机酸的增加，甚至是很少量的 增加都能大大激活丙酮酸的氧化过程。 Krebs 的第二项重大发现是观察到丙二酸对丙酮酸有 氧氧化的抑制作用。根据上述实验观察和一些 其它的证据， Krebs 得出一个结论：这一系列 反应是以循环的方式而不是以线性的方式存在， 即它的开始和结尾是连在一起的。
目录
TCA循环最初只是建立在实验基础上的假说。 随后，这些问题已经通过用同位素标记的 代谢物研究，证实TCA循环确实以很高的效 率在活细胞中存在。现在TCA循环已被公认 为是营养物分解代谢的必经途径。
目录
9.4.1 三羧酸循环的化学历程
Reactions of Tricarboxylic Acid Cycle
目录
GTP
核苷二磷 酸激酶
GDP
ADP
ATP
目录
6. 琥珀酸脱氢生成延胡索酸
此步反应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。
目录
7. 延胡索酸加水生成苹果酸
苹果酸酶催化此步反应。
目录
8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶催化此步反应，辅酶是NAD+。
目录
③ CO2
FAD
GDP+Pi GTP
NADH+H+
④
⑤ CoASH CO2 CoASH
目录
4×2[H]
2CO2
目录
9.4.2 三羧酸循环的调控
Regulation of Tricarboxylic Acid Cycle
目录
二、1次TCA循环生成2分子CO2
在 TCA 循环反应过程中，从 2 个碳原子的乙酰 CoA与4个碳原子的草酰乙酸缩合成6个碳原子的 柠檬酸开始， 反复地脱氢氧化。 TCA 循环中通过脱羧方式生成 CO2 。 1 个二碳单 位进入TCA后，有2次脱羧反应，生成2分子CO2， 这是体内CO2的主要来源。 TCA循环过程中，共有4次脱氢，其中3次脱氢由 NAD+接受，1次由FAD接受。
目录
异柠檬酸脱氢酶是变构酶，受ATP抑制，受 ADP和AMP激活；是三羧酸循环中的限速酶
此反应为不可逆反应
第一次脱氢 反应产生一分子NADH和一分子CO2 脱羧
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
三羧酸循环的调节
① ATP、ADP的影响
乙酰CoA
– ATP 柠檬酸 NADH 琥珀酰CoA + ADP
柠檬酸合酶
草酰乙酸
② 产物堆积引起抑制
柠檬酸
异柠檬酸 苹果酸 ③循环中后续反应 FADH2 中间产物别位反 馈抑制前面反应 中的酶
④其他，如Ca2+可 激活许多酶
NADH 异柠檬酸 脱氢酶
– ATP + ADP
Ca2+
α-酮戊二酸 脱氢酶复合体
α-酮戊二酸
琥珀酰CoA
GTP
–
+
Ca2+ NADH
琥珀酰CoA
ATP
目录
（二）TCA循环与上游和下游反应协调
在正常情况下，（糖）酵解途径和TCA循环的 速度相协调； 氧化磷酸化的速率对TCA循环的运转也起着非 常重要的作用。
目录
百度文库
目录
四、TCA循环受底物、产物和关键酶 活性调节
TCA循环的速度和流量主要受３种因素的调控： • 底物的供应量 • 催化循环最初几步反应的酶的反馈别构抑制 • 产物堆积的抑制作用
目录
（一）TCA循环中有３个关键酶
TCA循环中催化３个不可逆反应的酶： • 柠檬酸合酶 • 异柠檬酸脱氢酶 • α-酮戊二酸脱氢酶
因柠檬酸有三个羧基，所以称为三羧酸 循环，简称TCA循环。
目录
2、TCA循环部位
在真核生物中，TCA循环在线粒体内膜上 进行，与呼吸链在功能和结构上相偶联。
在原核生物中，TCA循环在细胞质膜上进 行。
目录
3、TCA循环的发展史 1937年，Hans Krebs利用 鸽子胸肌的组织悬液，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，提出
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。
H2O
H2O
①
NADH+H+ NAD+ CoASH
②
H2O
②
ADP
①柠檬酸合酶 ②顺乌头酸酶 ③异柠檬酸脱氢酶 ④α-酮戊二酸脱氢酶复合体 GTP GDP ⑤琥珀酰CoA合成酶 核苷二磷酸激酶 ⑥琥珀酸脱氢酶 ⑦ ⑦延胡索酸酶 ⑧苹果酸脱氢酶 H2O FADH ⑧ ⑥
2 ATP
NAD+
NADH+H+ NAD+
目录
反应中生成一分子CO2和一分子NADH 形成 一个高能硫酯键
此反应为不可逆反应 第二次脱 氢脱羧
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。
这是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。
目录
一、三羧酸循环由8步代谢反应组成
目录
1. 柠檬酸的合成
乙酰辅酶A（acetyl CoA）与草酰乙酸 （oxaloacetate）缩合成柠檬酸（citrate）； 反应由柠檬酸合酶（citrate synthase）催化。
目录
柠檬酸合酶是变构酶，受NADH+H﹢、a-酮戊 二酸、柠檬酸和ATP抑制，受AMP激活 此反应为高放能反应
目录
TCA循环过程中，共有4次脱氢，其中3次脱氢由 NAD+接受，1次由FAD接受。 TCA循环本身每循环一次只能以底物水平磷酸化 生成1个ATP。
TCA循环总反应式： CH3CO~SCoA + 3NAD+ +FAD + GDP + Pi + 2H2O ↓ 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + HS~CoA + GTP
第九章
糖类的分解代谢
9.4 三羧酸循环
Tricarboxylic Acid Cycle
目录
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 氨基酸
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
TCA 循环
CO2 2H
ADP+Pi
呼吸链
ATP
H2O
目录
三羧酸循环的概念及发展史
1、三羧酸循环的概念
三羧酸循环是一个由一系列酶促反应构成的循环
目录
2. 柠檬酸生成异柠檬酸
此反应是由顺乌头酸酶催化的异构化反应； 由两步反应构成，(1)：脱水反应；(2)：水合反应。
目录
3. 异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸羧
异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脱羧而转 变成 -酮戊二酸（ - Ketoglutarate）。
在动物组织中丙酮酸氧化途径
的假说。
目录
Krebs通过研究证实了动物肌肉组织中某些 4碳 二羧酸能刺激氧的消耗的发现，并且发现它们 也可刺激丙酮酸的氧化过程。而且他还发现， 任何一种这些有机酸的增加，甚至是很少量的 增加都能大大激活丙酮酸的氧化过程。 Krebs 的第二项重大发现是观察到丙二酸对丙酮酸有 氧氧化的抑制作用。根据上述实验观察和一些 其它的证据， Krebs 得出一个结论：这一系列 反应是以循环的方式而不是以线性的方式存在， 即它的开始和结尾是连在一起的。
目录
TCA循环最初只是建立在实验基础上的假说。 随后，这些问题已经通过用同位素标记的 代谢物研究，证实TCA循环确实以很高的效 率在活细胞中存在。现在TCA循环已被公认 为是营养物分解代谢的必经途径。
目录
9.4.1 三羧酸循环的化学历程
Reactions of Tricarboxylic Acid Cycle
目录
GTP
核苷二磷 酸激酶
GDP
ADP
ATP
目录
6. 琥珀酸脱氢生成延胡索酸
此步反应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。
目录
7. 延胡索酸加水生成苹果酸
苹果酸酶催化此步反应。
目录
8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶催化此步反应，辅酶是NAD+。
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③ CO2
FAD
GDP+Pi GTP
NADH+H+
④
⑤ CoASH CO2 CoASH
目录
4×2[H]
2CO2
目录
9.4.2 三羧酸循环的调控
Regulation of Tricarboxylic Acid Cycle
目录
二、1次TCA循环生成2分子CO2
在 TCA 循环反应过程中，从 2 个碳原子的乙酰 CoA与4个碳原子的草酰乙酸缩合成6个碳原子的 柠檬酸开始， 反复地脱氢氧化。 TCA 循环中通过脱羧方式生成 CO2 。 1 个二碳单 位进入TCA后，有2次脱羧反应，生成2分子CO2， 这是体内CO2的主要来源。 TCA循环过程中，共有4次脱氢，其中3次脱氢由 NAD+接受，1次由FAD接受。
目录
异柠檬酸脱氢酶是变构酶，受ATP抑制，受 ADP和AMP激活；是三羧酸循环中的限速酶
此反应为不可逆反应
第一次脱氢 反应产生一分子NADH和一分子CO2 脱羧
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
三羧酸循环的调节
① ATP、ADP的影响
乙酰CoA
– ATP 柠檬酸 NADH 琥珀酰CoA + ADP
柠檬酸合酶
草酰乙酸
② 产物堆积引起抑制
柠檬酸
异柠檬酸 苹果酸 ③循环中后续反应 FADH2 中间产物别位反 馈抑制前面反应 中的酶
④其他，如Ca2+可 激活许多酶
NADH 异柠檬酸 脱氢酶
– ATP + ADP
Ca2+
α-酮戊二酸 脱氢酶复合体
α-酮戊二酸
琥珀酰CoA
GTP
–
+
Ca2+ NADH
琥珀酰CoA
ATP
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（二）TCA循环与上游和下游反应协调
在正常情况下，（糖）酵解途径和TCA循环的 速度相协调； 氧化磷酸化的速率对TCA循环的运转也起着非 常重要的作用。
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四、TCA循环受底物、产物和关键酶 活性调节
TCA循环的速度和流量主要受３种因素的调控： • 底物的供应量 • 催化循环最初几步反应的酶的反馈别构抑制 • 产物堆积的抑制作用
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（一）TCA循环中有３个关键酶
TCA循环中催化３个不可逆反应的酶： • 柠檬酸合酶 • 异柠檬酸脱氢酶 • α-酮戊二酸脱氢酶
因柠檬酸有三个羧基，所以称为三羧酸 循环，简称TCA循环。
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2、TCA循环部位
在真核生物中，TCA循环在线粒体内膜上 进行，与呼吸链在功能和结构上相偶联。
在原核生物中，TCA循环在细胞质膜上进 行。
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3、TCA循环的发展史 1937年，Hans Krebs利用 鸽子胸肌的组织悬液，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，提出