生物化学：6第六章 三羧酸循环

1、三羧酸循环亦称柠檬酸循环（citric acid cycle），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正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环,第六章 三羧酸循环,乙酰CoA,TCA循环,2H,呼吸链,H2O,ADP+Pi,ATP,CO2,营养物在生物体内氧化的一般过程,第一节 三羧酸循环反应过程 在真核生物，TCA循环在线粒体中进行，与呼吸链在功能和结构上相偶联。 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210=20分子ATP,柠檬酸合酶,H2O,HSCoA,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,NAD,NADH+H+CO2,

2、酮戊二酸脱氢酶复合体,NADH+H+ +CO2,NAD+ +HSCoA,琥珀酰CoA合成酶,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,琥珀酸脱氢酶,H2O,NAD,NADH+H,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,第二节 三羧酸循环的特点： 一 循环反应在线粒体(mitochondrion)中进行，为不可逆反应。 二 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。14C标记发现CO2的碳原子来自草酰乙酸，而不是乙酰CoA，存在着碳原子的置换,三 TCA循环的中间产物本身并无量的变化,1 TCA循环的中间产物包括草酰乙酸在内起着催化剂的作用，本身并无量的变化。 2 不可能通过TCA直接从乙

3、酰CoA合成草酰乙酸或其他中间产物；同样，这些中间产物也不可能直接在TCA循环中被氧化生成CO2和H2O。 3 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,四 三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。 五 循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。 六 循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。 七 三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶系。 八 琥珀酰CoA合成酶也叫琥珀酸硫激酶,第三节 三羧酸循环的生理意义 一 是糖、脂、蛋白质三大物质分解供能的共同通路。 二 是糖、脂、三蛋

4、白质三大物质互变的共同途径,三 TCA循环是一条“两用代谢途径,TCA循环在大多数生物中是分解代谢途径; 多种生物合成途径也利用TCA循环的中间产物作为合成反应的起始物,1 TCA循环参与合成和分解途径的组成,TCA中间产物,2 TCA循环中间产物是合成糖、脂肪酸和氨基酸的前体,循环中间产物可以异生为糖,草酰乙酸,异生为葡萄糖,氨基酸,乙酰CoA,循环中间产物可为胞液中脂酸合成提供原料,合成脂酸,柠檬酸-丙酮酸循环,酮戊二酸 + NH4,TCA循环中间产物可为非必需氨基酸合成提供碳架,谷氨酸,谷氨酸脱氢酶,NADH + H,NAD,3 添补反应补充TCA循环中间产物,参与其他代谢途径而消耗的T

5、CA循环中间产物必须及时补充，才能保持TCA循环顺利进行。这类反应被称为添补反应（anaplerotic reaction）。 最重要的添补反应是由丙酮酸羧化酶催化的，从丙酮酸生成草酰乙酸的反应,乙酰CoA是丙酮酸羧化酶的激活剂。 当循环中间产物不足时，循环速度降低，乙酰CoA浓度上升，激活丙酮酸羧化酶，添补草酰乙酸。 TCA循环中的酶促反应可以将草酰乙酸转变为其他中间产物，如-酮戊二酸 ，柠檬酸，直到所有中间产物回复到一个适当水平,此外，可由别的途径生成一些中间产物，如,第四节 三羧酸循环的调控 一、丙酮酸脱氢酶复合体的活性变化可影响乙酰CoA的生成,丙酮酸脱氢酶复合体的调节 别构调节,当乙

6、酰CoA充足时，或ATP/ADP 和 NADH/NAD_比值增高时， 该酶活性被别构抑制。 而当机体需要能量时，或ATP/ADP降低时， 该酶被AMP等变构激活,化学修饰调节 当胞内ATP增高时，丙酮酸脱氢酶复合体成分中的丙酮酸脱氢酶（E1）由于磷酸化而失活； 当ATP减少时，磷蛋白磷酸酶去除E1上的磷酸基团而激活该复合体,共价修饰调节,二、TCA循环受底物、产物和调节酶活性调节,TCA循环的速度和流量主要受种因素的调控,底物的供应量 催化循环最初反应的酶的产物反馈别构抑制 产物堆积的抑制作用,TCA循环中有个调节酶,TCA循环中催化个不可逆反应的酶,柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢

7、酶,异柠檬酸 脱氢酶,柠檬酸合酶,酮戊二酸 脱氢酶复合体,柠檬酸,Ca2,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,三、TCA循环的多种酶以复合体形式存在于线粒体,TCA循环中的酶在线粒体中是以多种酶组成的复合体形式存在，它在细胞内能够有效地将代谢中间产物从一种酶传递给另一种酶。这些复合体具有高效介导中间产物流通的功能，因此也可影响代谢的速率,除酶以外还有钙离子。 当线粒体钙离子浓度升高时，异柠檬酸脱氢酶，-酮戊二酸脱氢酶，丙酮酸脱氢酶被激活，从而推动三羧酸循环和氧化磷酸化。 氧化磷酸化的速率，对三羧