生物化学第11章柠檬酸循环.

1、 柠檬酸(TCA)循环过程中关键的化合物是柠檬 酸，因为柠檬酸有三个羧基，所以又称三羧酸循 环 （tricarboxylic acid cycle，TCA）。 柠檬酸循环在细胞的线粒体中进行。柠檬酸 循环不仅是糖的有氧分解代谢途径，也是脂肪酸 和氨基酸的分解代谢途径，柠檬酸循环的中间物 还是许多物质生物合成的前体。 在无氧的条件下，葡萄糖经糖酵解反应获取能量，产在无氧的条件下，葡萄糖经糖酵解反应获取能量，产 生的丙酮酸被还原为乳酸生的丙酮酸被还原为乳酸( (或酒精或酒精) )： C C6 6H H1212O O6 6 2 H 2 H3 3C-CHOH-COOC-CHOH-COO + 2H +

2、2H G Go o -196 kJ/mol -196 kJ/mol 但是，在有氧的条件下，葡萄糖则完全氧化成但是，在有氧的条件下，葡萄糖则完全氧化成COCO2 2和和 H H2 2O O，并产生细胞活性所需的大量的能量：并产生细胞活性所需的大量的能量： C C6 6H H1212O O6 6 + 6O + 6O2 2 6CO 6CO2 2 + 6H + 6H2 2O O G Go o -2867 kJ/mol -2867 kJ/mol 这表明在糖的无氧分解产物中还蕴藏这表明在糖的无氧分解产物中还蕴藏 着极为丰富的能量，乳酸分子中还含有葡萄着极为丰富的能量，乳酸分子中还含有葡萄 糖分子糖分子93

3、%93%的可供利用的能量。的可供利用的能量。 在有氧的条件下，最终被氧化成在有氧的条件下，最终被氧化成COCO2 2和和 H H2 2O O。 这样的代谢过程称为呼吸这样的代谢过程称为呼吸( (respiration)respiration) 或细胞呼吸。或细胞呼吸。 因为这一过程消耗氧，释放出因为这一过程消耗氧，释放出COCO2 2。 细胞呼吸可分为三个不同的阶段细胞呼吸可分为三个不同的阶段: : 第一阶段第一阶段是葡萄糖经糖酵解转变成丙是葡萄糖经糖酵解转变成丙 酮酸，丙酮酸再被氧化成酮酸，丙酮酸再被氧化成乙酰乙酰CoACoA；对对 于细胞呼吸的其他有机燃料分子脂肪于细胞呼吸的其他有机燃料分

4、子脂肪 酸以及氨基酸，经相应的代谢途径亦酸以及氨基酸，经相应的代谢途径亦 可转变成乙酰可转变成乙酰CoACoA。 第二阶段第二阶段是指有机燃料分子氧化产生是指有机燃料分子氧化产生 的的乙酰乙酰CoACoA进入一个称为进入一个称为柠檬酸循环柠檬酸循环的的 代谢途径，被酶促转变成代谢途径，被酶促转变成COCO2 2，同时产同时产 生还原性的电子载体生还原性的电子载体NADHNADH和和FADHFADH2 2。 第三阶段第三阶段是指前两个阶段产生的是指前两个阶段产生的还原还原 性的性的NADHNADH和和FADHFADH2 2被氧化被氧化，重新形成氧，重新形成氧 化型的辅酶。化型的辅酶。 第一节第一

5、节 丙丙 酮酮 酸酸 氧氧 化化 在有氧的条件下，糖酵解产生的丙酮酸或乳酸氧化在有氧的条件下，糖酵解产生的丙酮酸或乳酸氧化 产生的丙酮酸或者某些氨基酸分解产生的丙酮酸经特产生的丙酮酸或者某些氨基酸分解产生的丙酮酸经特 殊的载体蛋白转运到线粒体内，首先经氧化脱羧反应殊的载体蛋白转运到线粒体内，首先经氧化脱羧反应 转变成乙酰转变成乙酰CoACoA。 一一 丙酮酸脱氢酶复合物丙酮酸脱氢酶复合物 丙酮酸氧化脱羧形成乙酰丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoACoA的反应是由丙酮酸脱的反应是由丙酮酸脱 氢酶复合物催化的。这个酶复合物由丙酮酸脱氢酶氢酶复合物催化的。这个酶复合物由丙酮酸脱氢酶( (E1)E1)、 二氢

6、硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶( (E2) E2) 和二氢硫辛酰脱氢酶和二氢硫辛酰脱氢酶( (E3)E3)三种三种 酶构成酶构成. . 每一种酶在该复合物中均有多个拷贝。每一种酶在该复合物中均有多个拷贝。 大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合物分子量约大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合物分子量约46004600kD, kD, 外形外形 呈球形，其直径约为呈球形，其直径约为3030nmnm。该复合物的核心由该复合物的核心由2424个个E2E2构成，构成， 2424个个E1E1和和1212个个E3E3环绕环绕E2E2排列。真核生物丙酮酸脱氢酶复合排列。真核生物丙酮酸脱氢酶复合 物比大肠杆菌的酶更为复杂。物比大肠杆

7、菌的酶更为复杂。 二二 丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应 丙酮酸脱氢酶复合物催化五步顺序反应，其总反应是：丙酮酸脱氢酶复合物催化五步顺序反应，其总反应是： CH3-CO-COOCH3-CO-COO CoA-SH CoA-SH NAD NAD CH CH3 3-CO-COCoA CoA CO CO2 2 NADH NADH 在丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应中涉及五种不同在丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应中涉及五种不同 的辅酶，它们分别是焦磷酸硫胺素的辅酶，它们分别是焦磷酸硫胺素( (TPP)TPP)、硫辛酸硫辛酸 ( (lipoic acid)lipoic acid)、辅酶辅酶

8、A(CoA)A(CoA)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 ( (NADNAD) )和黄素腺嘌呤二核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸( (FAD)FAD)。 E1:E1:丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 E2:E2:二硫辛酸转乙酰基酶二硫辛酸转乙酰基酶 E3:E3:二氢硫辛酸转乙酰基酶二氢硫辛酸转乙酰基酶 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 多酶体系，位于线粒体膜上。多酶体系，位于线粒体膜上。 E.coliE.coli的丙酮酸脱氢酶系的丙酮酸脱氢酶系 分子量：分子量：4.54.5106106，直径，直径45nm45nm，比核糖体稍大，比核糖体稍大。 酶酶 辅酶辅酶 亚基数亚基数 丙酮酸脱氢酶（丙酮酸脱氢酶（

9、E1E1） TPP 24TPP 24 二氢硫辛酰转乙酰酶（二氢硫辛酰转乙酰酶（E2E2） 硫辛酸硫辛酸 2424 二氢硫辛酰脱氢酶（二氢硫辛酰脱氢酶（E3E3） FAD 12FAD 12 此外，还需要辅酶此外，还需要辅酶A(CoA)A(CoA)、 NADNAD+ + 、MgMg2+ 2+作为辅因子，辅酶 作为辅因子，辅酶A A 是重要的酰基载体。是重要的酰基载体。 E1E1使丙酮酸使丙酮酸 脱羧生成羟脱羧生成羟 乙酰乙酰TPPTPP E2 E2 从从TPPTPP上接受含负上接受含负 碳离子的羟乙酸交给碳离子的羟乙酸交给 CoACoA生成乙酰生成乙酰CoACoA E3E3辅基辅基FADFAD从二

10、从二 氢硫辛酸上接氢硫辛酸上接 受氢，然后转受氢，然后转 交给交给NAD+,NAD+,生成生成 NADHNADH 第二节第二节 柠柠 檬檬 酸酸 循循 环环 柠檬酸循环柠檬酸循环( (citric acid cycle)citric acid cycle)是乙酰基二碳单位进是乙酰基二碳单位进 一步氧化降解产生一步氧化降解产生CO2CO2和还原型辅酶的代谢途径。由于该反应顺序和还原型辅酶的代谢途径。由于该反应顺序 是是乙酰乙酰CoACoA与与草酰乙酸草酰乙酸缩合成缩合成柠檬酸柠檬酸开始的，且草酰乙酸经多步反开始的，且草酰乙酸经多步反 应之后重新生成，构成了一个循环反应途径，因此，该循环反应应之后

11、重新生成，构成了一个循环反应途径，因此，该循环反应 称为柠檬酸循环。称为柠檬酸循环。 一一. .柠檬酸循环的研究历史柠檬酸循环的研究历史 柠檬酸循环处在物质代谢的中心位置，该途径的发现在柠檬酸循环处在物质代谢的中心位置，该途径的发现在 生物化学发展史上占据着重要的位置。生物化学发展史上占据着重要的位置。 德国科学家Hans Krebs 在阐明柠檬酸循环中作出特殊贡献， 1953年获得诺贝尔医学奖，柠檬酸循环又称Krebs循环。 柠檬酸柠檬酸( ( 由丙酮酸形成由丙酮酸形成 的乙酰的乙酰CoACoA或者或者 是其它代谢途是其它代谢途 径（如脂肪酸径（如脂肪酸 或氨基酸的分或氨基酸的分 解代谢途径

12、）解代谢途径） 产生的乙酰产生的乙酰CoACoA 可以通过柠檬可以通过柠檬 酸循环氧化，酸循环氧化， 柠檬酸循环柠檬酸循环涉涉 及八步酶促反及八步酶促反 应。应。 二、二、 柠檬酸循环的反应过程柠檬酸循环的反应过程 （一）柠檬酸的生成（一）柠檬酸的生成 柠檬酸合酶柠檬酸合酶( (citrate synthase)citrate synthase)催化乙酰催化乙酰CoACoA与草酰乙酸与草酰乙酸 的缩合，生成柠檬酸的缩合，生成柠檬酸. . 这是柠檬酸循环的起始反应。同位素标记这是柠檬酸循环的起始反应。同位素标记 实验表明，乙酰基上的甲基碳与草酰乙酸的羰基碳结合。柠檬酸合实验表明，乙酰基上的甲基碳

13、与草酰乙酸的羰基碳结合。柠檬酸合 酶催化的反应遵循有序顺序反应机制。由于乙酰酶催化的反应遵循有序顺序反应机制。由于乙酰CoACoA是一种高能化是一种高能化 合物，当硫酯键被水解时，可释放出大量的能量合物，当硫酯键被水解时，可释放出大量的能量( (G Go o= - 32.5 = - 32.5 kJ/mol)kJ/mol)，因而在细胞内能推动反应向柠檬酸生成的方向进行。柠因而在细胞内能推动反应向柠檬酸生成的方向进行。柠 檬酸合酶催化的反应是不可逆的，受到多种效应物的调节。檬酸合酶催化的反应是不可逆的，受到多种效应物的调节。 柠檬酸合酶反应的机制柠檬酸合酶反应的机制 （二）异柠檬酸的形成（二）异柠

14、檬酸的形成 柠檬酸在顺乌头酸酶柠檬酸在顺乌头酸酶(aconitase)(aconitase)的催化下，异的催化下，异 构化转变成异柠檬酸构化转变成异柠檬酸(isocitrate)(isocitrate)。顺乌头酸。顺乌头酸(cis-(cis- aconitate)aconitate)是这一转变反应的中间物。该步反应是可是这一转变反应的中间物。该步反应是可 逆的，逆的，GoGo6.3 kJ/mol6.3 kJ/mol，反应有利于柠檬酸。，反应有利于柠檬酸。 因此，在平衡时，异柠檬酸大约只占因此，在平衡时，异柠檬酸大约只占10%10%。 顺乌头酸酶顺乌头酸酶 顺乌头酸酶顺乌头酸酶 柠檬酸是一种前手

15、性分子，然而顺乌头酸酶却能对柠檬酸是一种前手性分子，然而顺乌头酸酶却能对 柠檬酸两端的两个相同的基团柠檬酸两端的两个相同的基团(-(-CH2-COOCH2-COO ) )具有选择性。 具有选择性。 如反应式所指出的，脱水和加水反应只涉及到柠檬酸的下半部分如反应式所指出的，脱水和加水反应只涉及到柠檬酸的下半部分 ( (即来自草酰乙酸碳原子上的基团即来自草酰乙酸碳原子上的基团) )。对这种选择的。对这种选择的解释是：解释是：根据根据 酶作用的立体专一性，酶分子活性中心是不对称的，有三个不同酶作用的立体专一性，酶分子活性中心是不对称的，有三个不同 的结合位，这三个不同的结合位只有在与底物分子的三个不

16、同的的结合位，这三个不同的结合位只有在与底物分子的三个不同的 取代基互补配对时，该酶才能进行催化。取代基互补配对时，该酶才能进行催化。 柠檬酸的中心碳连接有四个取代基，其中两个是相同的柠檬酸的中心碳连接有四个取代基，其中两个是相同的 (-(-CH2-COOCH2-COO ) )。 。但是这两个相同的基团在空间取向上是不同的，也但是这两个相同的基团在空间取向上是不同的，也 就是说在空间上是可以区别的。就是说在空间上是可以区别的。顺乌头酸酶的这种作用特性就解顺乌头酸酶的这种作用特性就解 释了为什么后续的脱羧反应只发生在与乙酰基参入部位相对的碳释了为什么后续的脱羧反应只发生在与乙酰基参入部位相对的碳

17、 位上，而不发生在乙酰基参入部位这一端。位上，而不发生在乙酰基参入部位这一端。 当柠檬酸与当柠檬酸与 顺乌头酸酶顺乌头酸酶 的活性中心的活性中心 结合时，酶结合时，酶 活性中心的活性中心的 微环境能区微环境能区 别在空间取别在空间取 向上不同的向上不同的 两个相同的两个相同的 基团，使得基团，使得 两个相同的两个相同的 基团中只有基团中只有 一个被酶作一个被酶作 用，而另一用，而另一 个则不能被个则不能被 酶催化酶催化。 （三）（三） 异柠檬酸的氧化脱羧异柠檬酸的氧化脱羧 异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化脱羧转变成异柠檬酸脱氢酶催化异柠檬酸氧化脱羧转变成-酮戊酮戊 二酸。二酸。这是柠檬酸循环的第

18、一步脱羧反应。在该反应中伴这是柠檬酸循环的第一步脱羧反应。在该反应中伴 随随NADNAD 还原产生 还原产生NADHNADH。注意，这里脱去的注意，这里脱去的COCO2 2来自原初的草来自原初的草 酰乙酸部分酰乙酸部分，而不是乙酰而不是乙酰CoACoA的乙酰基部分。的乙酰基部分。 在该酶的催化反应中，异柠檬酸的二级醇羟基氧化，转变在该酶的催化反应中，异柠檬酸的二级醇羟基氧化，转变 成草酰琥珀酸成草酰琥珀酸( (oxalosuccinate)oxalosuccinate)，接着接着-位羧基发生脱位羧基发生脱 羧反应，生成羧反应，生成-酮戊二酸。酮戊二酸。MnMn2 2 在反应中起着使新形成的 在

19、反应中起着使新形成的 羰基极化的作用羰基极化的作用。 这一反应的这一反应的G Go o 是是-20.9 -20.9 kJ/molkJ/mol，能有效地推动顺乌头能有效地推动顺乌头 酸酶催化异柠檬酸的生成反应。酸酶催化异柠檬酸的生成反应。 草酰琥珀酸是异柠檬酸脱氢酶催化反应的中间物，它草酰琥珀酸是异柠檬酸脱氢酶催化反应的中间物，它 只是瞬间存在。但是酶活性部位的残基只是瞬间存在。但是酶活性部位的残基(Tyr160(Tyr160和和Lys230)Lys230) 如发生突变，则使该酶的活性降低如发生突变，则使该酶的活性降低( (即产生动力学即产生动力学“瓶瓶 颈颈”) )，造成反应中间物的积累而证实

20、它的存在。，造成反应中间物的积累而证实它的存在。 在哺乳动物组织中也存在依赖于在哺乳动物组织中也存在依赖于NADPNADP的异柠檬酸脱的异柠檬酸脱 氢酶。氢酶。 异柠檬酸脱氢酶的反应机制。异柠檬酸脱氢酶的反应机制。 MnMn2+ 2+使草酰琥珀酸中间物上的羰基极化 使草酰琥珀酸中间物上的羰基极化 （四）（四） -酮戊二酸氧化脱羧产生琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧产生琥珀酰CoA CoA - -酮戊二酸在酮戊二酸在-酮戊二酸脱氢酶复合物酮戊二酸脱氢酶复合物的催化的催化 下，氧化脱羧，产生琥珀酰下，氧化脱羧，产生琥珀酰CoACoA，同时释放出同时释放出COCO2 2和和NADHNADH。 这里，释放出这里

21、，释放出COCO2 2同样来自原初的草酰乙酸部分而不是同样来自原初的草酰乙酸部分而不是 来自乙酰来自乙酰CoACoA的乙酰基。的乙酰基。 如果说，顺乌头酸酶对柠檬酸的两个相同的基团没如果说，顺乌头酸酶对柠檬酸的两个相同的基团没 有选择性，有选择性，-酮戊二酸脱羧反应释放出酮戊二酸脱羧反应释放出COCO2 2应有一半含应有一半含 有放射性标记，但是，实际结果没有。这证实了顺乌头有放射性标记，但是，实际结果没有。这证实了顺乌头 酸酶具有选择性。酸酶具有选择性。 -酮戊二酸脱氢酶复合物催化的反应在化学上与丙酮戊二酸脱氢酶复合物催化的反应在化学上与丙 酮酸脱氢酶复合物相似。这个酶复合物也是由三种酮酸脱

22、氢酶复合物相似。这个酶复合物也是由三种 酶组成：酶组成： - -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶( (E1)E1)、 二氢硫辛酰转琥珀酰基酶二氢硫辛酰转琥珀酰基酶( (E2)E2) 二氢硫辛酰脱氢酶二氢硫辛酰脱氢酶( (E3)E3)。 E1E1和和E2E2作用的底物不同，作用的底物不同， 这里这里E3E3与丙酮酸脱氢酶复合物的与丙酮酸脱氢酶复合物的E3E3相同。相同。 -酮戊二酸脱氢酶复合物催化的是一个高度放酮戊二酸脱氢酶复合物催化的是一个高度放 能的反应能的反应( (GoGo-33 kJ/mol)-33 kJ/mol)，反应产生的琥，反应产生的琥 珀酰珀酰CoACoA象乙酰象乙酰CoACoA一样

23、，含有一个高能硫酯键。一样，含有一个高能硫酯键。 （五）（五） 琥珀酰琥珀酰CoACoA氧化转变成为琥珀酸氧化转变成为琥珀酸 琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶( (succinyl-CoA synthetase)succinyl-CoA synthetase)催催 化琥珀酰化琥珀酰CoACoA裂解产生琥珀酸，并伴随高能磷酸化合物裂解产生琥珀酸，并伴随高能磷酸化合物 ( (GTPGTP或或ATP)ATP)的生成。该反应的的生成。该反应的G Go o 约为约为2.1 2.1 kJ/molkJ/mol。 这是柠檬酸循环中唯一直接产生高能磷酸化合物的反这是柠檬酸循环中唯一直接产生高能磷酸化合物的反

24、 应，是底物水平磷酸化的又一个例子应，是底物水平磷酸化的又一个例子。由于其逆反应由于其逆反应 能形成硫酯键，因此，能形成硫酯键，因此，该酶亦称之为琥珀酸硫激酶该酶亦称之为琥珀酸硫激酶 ( (succinate thiokinase)succinate thiokinase)。 在哺乳动物体内，该反应通常合成的是在哺乳动物体内，该反应通常合成的是GTPGTP； 植物和细菌的琥珀酰植物和细菌的琥珀酰CoACoA合成酶则通常合成合成酶则通常合成ATPATP。 哺乳动物体产生的哺乳动物体产生的GTPGTP在核苷二磷酸激酶在核苷二磷酸激酶 ( (nucleoside diphosphate kinase

25、)nucleoside diphosphate kinase)催化下，可以催化下，可以 将它末端的磷酸基转移到将它末端的磷酸基转移到ADPADP上，生成上，生成ATPATP： GTP GTP ADP GDP ADP GDP ATP ATP 琥珀酰琥珀酰CoACoA合酶催化的反应涉及到合酶催化的反应涉及到CoACoA被磷酸基取代，被磷酸基取代， 在该酶的活性部位形成琥珀酰基磷酸在该酶的活性部位形成琥珀酰基磷酸( (succinyl succinyl phosphate)phosphate)。然后，磷酸基转移到酶活性部位的。然后，磷酸基转移到酶活性部位的HisHis残基残基 上，形成磷酸组氨酸，并

26、释放出琥珀酸；随后磷酸基被上，形成磷酸组氨酸，并释放出琥珀酸；随后磷酸基被 转移到转移到GDPGDP上，生成上，生成GTPGTP。 琥珀酰琥珀酰CoACoA合酶催化的反应合酶催化的反应 （六）（六） 琥珀酸氧化形成延胡索酸琥珀酸氧化形成延胡索酸 琥珀酸氧化转变成延胡索酸是在琥珀酸氧化转变成延胡索酸是在琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 ( (succinate dehydrogenase)succinate dehydrogenase)催化下进行的。催化下进行的。FADFAD作为该酶作为该酶 的辅基，共价结合在酶的一个的辅基，共价结合在酶的一个HisHis残基上，残基上，在酶促反应中在酶促反应中 接受底

27、物氧化脱下的电子和氢。这一反应的自由能变化接接受底物氧化脱下的电子和氢。这一反应的自由能变化接 近近6 6 kJ/molkJ/mol。 琥珀酸脱氢酶是柠檬酸循环中唯一的线粒体内膜结合琥珀酸脱氢酶是柠檬酸循环中唯一的线粒体内膜结合 蛋白，也是琥珀酸蛋白，也是琥珀酸- -CoQCoQ氧化还原酶的一部分氧化还原酶的一部分。琥珀酸的氧琥珀酸的氧 化涉及从它中间两个碳原子的相反两侧各除去一个化涉及从它中间两个碳原子的相反两侧各除去一个H H原子。原子。 这一涉及烷氧化成烯的反应，没有足够的能量使这一涉及烷氧化成烯的反应，没有足够的能量使NADNAD 还原， 还原， 但却能使但却能使FADFAD还原为还原

28、为FADH2FADH2。与此相反，醇、或酮的氧化反与此相反，醇、或酮的氧化反 应，可以产生足够的能量推动应，可以产生足够的能量推动NADNAD 的还原。 的还原。 琥珀酸脱氢酶是一种由分子量为琥珀酸脱氢酶是一种由分子量为70kD70kD和和27kD27kD两个两个 亚基构成的二聚体蛋白。亚基构成的二聚体蛋白。FADFAD共价地结合到大亚基上。共价地结合到大亚基上。 琥珀酸脱氢酶也含有铁琥珀酸脱氢酶也含有铁- -硫簇。该酶催化的反应具有立硫簇。该酶催化的反应具有立 体专一性，它只能催化琥珀酸从相反位置脱氢转变成体专一性，它只能催化琥珀酸从相反位置脱氢转变成 延胡索酸延胡索酸( (反丁烯二酸反丁烯

29、二酸) )或其逆反应，但不能催化琥珀或其逆反应，但不能催化琥珀 酸从同一侧脱氢产生顺丁烯二酸或其逆反应。酸从同一侧脱氢产生顺丁烯二酸或其逆反应。 由于琥珀酸脱氢酶没有区分琥珀酸相同两端的能力，由于琥珀酸脱氢酶没有区分琥珀酸相同两端的能力，如如 果用于柠檬酸合成的乙酰基的羰基碳事先用果用于柠檬酸合成的乙酰基的羰基碳事先用14 14C C标记，那么经 标记，那么经 上述上述6 6步反应生成的琥珀酸的羧基碳均应含有放射性标记，只步反应生成的琥珀酸的羧基碳均应含有放射性标记，只 不过每个羧基碳的放射性强度只保有原初标记的不过每个羧基碳的放射性强度只保有原初标记的50%50%，其后每，其后每 种化合物的

30、羧基碳原子均同样如此。种化合物的羧基碳原子均同样如此。 （七）（七） 延胡索酸的水合反应延胡索酸的水合反应 延胡索酸在延胡索酸在延胡索酸酶延胡索酸酶( (fumarase)fumarase)催化下，双键水合催化下，双键水合 生成生成L-L-苹果酸苹果酸( (L-malate) L-malate) 。 所以延胡索酸酶也叫做延胡索所以延胡索酸酶也叫做延胡索 酸水合酶酸水合酶( (fumarate hydratase)fumarate hydratase)。水合反应很可能先形成负水合反应很可能先形成负 碳离子的转换态形式。转换态形成中，首先受到碳离子的转换态形式。转换态形成中，首先受到OHOH 阴离

31、子的 阴离子的 攻击，形成负碳离子，接着发生质子攻击，形成负碳离子，接着发生质子( (H H ) )化反应。 化反应。 该反应该反应G Go o - 3.4 kJ/mol- 3.4 kJ/mol。 延胡索酸酶具有很高的立体专一性。它只作延胡索酸酶具有很高的立体专一性。它只作 用于延胡索酸，从双键的相反方向加用于延胡索酸，从双键的相反方向加OHOH和和H H， 生成生成L-L-苹果酸，或者催化其逆反应，苹果酸，或者催化其逆反应，L-L-苹果酸脱苹果酸脱 水变成延胡索酸。该酶不能催化顺丁烯二酸加水水变成延胡索酸。该酶不能催化顺丁烯二酸加水 变成苹果酸，也不能催化变成苹果酸，也不能催化D-D-苹果酸

32、的脱水反应苹果酸的脱水反应。 延胡羧酸水和延胡羧酸水和 反应的过程反应的过程 （八）（八） 草酰乙酸的生成草酰乙酸的生成 苹果酸氧化转变成草酰乙酸是柠檬酸循环的最后一步苹果酸氧化转变成草酰乙酸是柠檬酸循环的最后一步 反应。催化这一反应的酶是反应。催化这一反应的酶是L-L-苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶( (L-malate L-malate dehydrogenase)dehydrogenase)。该反应该反应G Go o + 29.7 kJ/mol + 29.7 kJ/mol，在热力在热力 学上不利于草酰乙酸的生成，而有利于逆向反应。学上不利于草酰乙酸的生成，而有利于逆向反应。 因此，草酰乙酸在细

33、胞内的浓度是很低的。但是，在因此，草酰乙酸在细胞内的浓度是很低的。但是，在 细胞内，不利于草酰乙酸生成的反应可以被柠檬酸循环的第细胞内，不利于草酰乙酸生成的反应可以被柠檬酸循环的第 一步反应一步反应( (由柠檬酸合酶催化由柠檬酸合酶催化) )所推动，向有利于草酰乙酸生所推动，向有利于草酰乙酸生 成的方向进行。因为柠檬酸合酶催化乙酰成的方向进行。因为柠檬酸合酶催化乙酰CoACoA与草酰乙酸的与草酰乙酸的 缩合反应是高能放能的缩合反应是高能放能的( (G Go o -31.5 kJ/mol) -31.5 kJ/mol) 。 苹果酸脱氢酶催化氢负离子转移到苹果酸脱氢酶催化氢负离子转移到 NADNAD

34、 的机制与乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶相 的机制与乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶相 似。似。 X- X-射线分析表明，这三种酶的射线分析表明，这三种酶的NADNAD 结 结 合域具有显著的相似性，与合域具有显著的相似性，与NADNAD 结合域从 结合域从 一个共同的祖先进化的观点是一致的。一个共同的祖先进化的观点是一致的。 苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 三三. . TCATCA循环总观循环总观 （1 1） 当一分子的乙酰当一分子的乙酰CoACoA与草酰乙酸缩合与草酰乙酸缩合 而进入而进入TCATCA循环后，其整个化学反应的净结果是：循环后，其整个化学反应的净结果是： CH3CO-SCoA +

35、 2HCH3CO-SCoA + 2H2 2O + 3NADO + 3NAD + FAD + FAD + + ADP + Pi + ADP + Pi 2CO 2CO2 2 + 3NADH + 3H + 3NADH + 3H + FADH + FADH2 2 + ATP +CoASH + ATP +CoASH 表明表明TCATCA循环每循环一次，只有一分子的乙酰循环每循环一次，只有一分子的乙酰CoACoA 被氧化，所有被氧化，所有TCATCA中间物并不因参加反应而有所增中间物并不因参加反应而有所增 减。减。 （2 2）乙酰）乙酰CoACoA进入进入TCATCA循环后，有二处脱羧循环后，有二处脱羧

36、反应反应; ;四处氧化脱氢反应，共生成四处氧化脱氢反应，共生成3 3分子的分子的 NADHNADH和一分子的和一分子的FADH2FADH2；一次底物水平磷酸；一次底物水平磷酸 化，生成一分子的化，生成一分子的ATPATP。氧化反应生成的。氧化反应生成的 NADHNADH和和FADH2FADH2进入电子传递链，发生氧化磷进入电子传递链，发生氧化磷 酸化，产生酸化，产生ATPATP，并使，并使NADNAD 和和 FADFAD得以再得以再 生，以便重新参与生，以便重新参与TCATCA循环反应和维持该循循环反应和维持该循 环的正常运转，所以环的正常运转，所以TCATCA循环和氧化磷酸化循环和氧化磷酸化

37、 是协同进行的。是协同进行的。 （3 3）同位素标记实验表明，乙酰）同位素标记实验表明，乙酰CoACoA的乙酰的乙酰 基的碳并没有从基的碳并没有从TCATCA循环的第一循环中除去。循环的第一循环中除去。 经脱羧反应生成的经脱羧反应生成的2 2分子分子COCO2 2来自原初的草来自原初的草 酰乙酸，而乙酰基上的两个碳参与了草酰乙酰乙酸，而乙酰基上的两个碳参与了草酰乙 酸的重新生成。酸的重新生成。 被标记的乙酰基上的羰基碳可在该循环的第二被标记的乙酰基上的羰基碳可在该循环的第二 循环反应的第三步和第四步分别脱去。循环反应的第三步和第四步分别脱去。被标记的乙被标记的乙 酰基上的甲基碳在两轮循环后仍被

38、保留。在第一轮酰基上的甲基碳在两轮循环后仍被保留。在第一轮 中，随机地保留在琥珀酸的中间两个碳原子上；在中，随机地保留在琥珀酸的中间两个碳原子上；在 第二轮中，随机地保留在琥珀酸的所有四个碳原子第二轮中，随机地保留在琥珀酸的所有四个碳原子 上。这就意味着，在第三轮循环中的两次，脱羧反上。这就意味着，在第三轮循环中的两次，脱羧反 应将消去应将消去50%50%的来自最初甲基碳的放射性标记；此的来自最初甲基碳的放射性标记；此 后，每轮循环将消去残留标记的后，每轮循环将消去残留标记的50%.50%. 四四. . 柠檬酸循环的生物学意义柠檬酸循环的生物学意义 （一）（一） 提供能量提供能量 一分子的葡萄

39、糖经过糖酵解和柠檬酸循环以及氧化磷酸一分子的葡萄糖经过糖酵解和柠檬酸循环以及氧化磷酸 化，总共可产生化，总共可产生3838分子或分子或3636分子的分子的ATPATP。1 1摩尔的葡萄糖完摩尔的葡萄糖完 全氧化可产生全氧化可产生2867kJ2867kJ的能量，若按每摩尔的的能量，若按每摩尔的ADPADP磷酸化磷酸化 需要需要30.530.5kJkJ的能量计，那么的能量计，那么1 1摩尔的葡萄糖产生的摩尔的葡萄糖产生的3838摩尔摩尔 ATPATP共利用能量共利用能量30.530.5383811591159kJ,kJ,能量的利用率达能量的利用率达40%40%。 肝脏中肝脏中一分子的葡萄糖完全氧化

40、产生ATP的总反应是 葡萄糖6O28ADP38Pi 6CO244H2O38ATP Go -1707.9 kJ/mol 。 在真核生物中，酵解反应发生在胞液中，而完整的在真核生物中，酵解反应发生在胞液中，而完整的 线粒体对线粒体对NADHNADH和和NADNAD 是不可渗透的，那么 是不可渗透的，那么NADHNADH怎样才能被怎样才能被 呼吸链氧化呢呼吸链氧化呢? ? NADHNADH是在甘油醛是在甘油醛-3-3-磷酸被氧化时产生的磷酸被氧化时产生的, ,而而NADHNADH必必 须被氧化重新产生须被氧化重新产生NADNAD ， ，酵解才能继续进行。酵解才能继续进行。 有两种解决的途径，有两种解

41、决的途径， 一种是苹果酸一种是苹果酸- -天冬氨酸穿梭系统天冬氨酸穿梭系统( (malate-malate- aspartate shuttle system)aspartate shuttle system)， 另一种是磷酸甘油穿梭系统另一种是磷酸甘油穿梭系统( (glycerol phosphate glycerol phosphate shuttle system)shuttle system)。 （二）（二） 柠檬酸循环也是其他有机物完全氧化的一柠檬酸循环也是其他有机物完全氧化的一 条主要途径条主要途径 脂肪酸经脂肪酸经-氧化产生的乙酰氧化产生的乙酰CoACoA，可进入可进入 柠檬酸循

42、环被彻底氧化，同时产生能量。甘油也可柠檬酸循环被彻底氧化，同时产生能量。甘油也可 经酵解途径转变成丙酮酸，再氧化成乙酰经酵解途径转变成丙酮酸，再氧化成乙酰CoACoA进入进入 柠檬酸循环。氨基酸降解的产物也须经柠檬酸循环柠檬酸循环。氨基酸降解的产物也须经柠檬酸循环 被完全氧化。被完全氧化。 谷氨酸、谷氨酰胺等氨基酸转变成谷氨酸、谷氨酰胺等氨基酸转变成-酮酮 戊二酸后，并不导致戊二酸后，并不导致-酮戊二酸的自身净氧化，酮戊二酸的自身净氧化， 只会导致该循环中间物的浓度升高。但是，氨基酸只会导致该循环中间物的浓度升高。但是，氨基酸 在生物体内是能被完全氧化的，问题在于如何达到在生物体内是能被完全氧

43、化的，问题在于如何达到 这个目的。这个目的。 在骨骼肌中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在骨骼肌中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)(PEPCK)、丙、丙 酮酸激酶酮酸激酶(PK)(PK)和丙酮酸脱氢酶复合物和丙酮酸脱氢酶复合物(PDH)(PDH)可以催化草酰乙可以催化草酰乙 酸到乙酰酸到乙酰CoACoA的转变，这就允许柠檬酸循环中的过量中间物的转变，这就允许柠檬酸循环中的过量中间物 ( (包括由氨基酸转变而来的产物包括由氨基酸转变而来的产物) )被完全氧化。例如谷氨酸被完全氧化。例如谷氨酸 等氨基酸转变成等氨基酸转变成-酮戊二酸后，可通过这个途径转变成乙酮戊二酸后，可通过这个途径转变成乙 酰酰C

44、oACoA而被彻底氧化。而被彻底氧化。 总的化学计量是：总的化学计量是：-酮戊二酸酮戊二酸5CO5CO2 2。此途径包括五。此途径包括五 步脱羧反应，在柠檬酸循环中三次，在该循环外两次。步脱羧反应，在柠檬酸循环中三次，在该循环外两次。 注意：草酰乙酸取道磷酸烯醇式丙酮酸并不意味着一注意：草酰乙酸取道磷酸烯醇式丙酮酸并不意味着一 定会被氧化，因为丙酮酸可以转变成丙氨酸，或者沿糖异定会被氧化，因为丙酮酸可以转变成丙氨酸，或者沿糖异 生途径转变成糖生途径转变成糖( (见后续有关章节见后续有关章节) )。 （三）（三） 柠檬酸循环的双向功能柠檬酸循环的双向功能 柠檬酸循环的中间物不仅起着维持该循环运转

45、的功能，柠檬酸循环的中间物不仅起着维持该循环运转的功能， 促进有机燃料分子氧化产生能量，而且一些重要的生物合成途促进有机燃料分子氧化产生能量，而且一些重要的生物合成途 径利用该循环的中间物作为合成反应的起始材料。即是说，柠径利用该循环的中间物作为合成反应的起始材料。即是说，柠 檬酸循环具有双向檬酸循环具有双向( (合成和分解合成和分解) )的功能。的功能。 (1) (1) 草酰乙酸草酰乙酸 以及柠檬酸循以及柠檬酸循 环的其他中间环的其他中间 物可经糖异生物可经糖异生 途径合成葡萄途径合成葡萄 糖，以维持某糖，以维持某 些组织对葡萄些组织对葡萄 糖的需要。糖的需要。 (2) (2) 脂肪酸的合成

46、是发生脂肪酸的合成是发生 在胞液中的一种需要乙酰在胞液中的一种需要乙酰 CoACoA作为碳源的过程，乙作为碳源的过程，乙 酰酰CoACoA的生成发生在线粒的生成发生在线粒 体中，而线粒体内膜对乙体中，而线粒体内膜对乙 酰酰CoACoA是不可通透的。胞是不可通透的。胞 液乙酰液乙酰CoACoA产生于柠檬酸产生于柠檬酸 的裂解。当柠檬酸在线粒的裂解。当柠檬酸在线粒 体内合成之后，跨膜转移体内合成之后，跨膜转移 至胞液中。至胞液中。 (3) (3) 柠檬酸循柠檬酸循 环的中间物环的中间物- 酮戊二酸和草酮戊二酸和草 酰乙酸可以直酰乙酸可以直 接用来合成谷接用来合成谷 氨酸和天冬氨氨酸和天冬氨 酸，而

47、这些氨酸，而这些氨 基酸又可以进基酸又可以进 一步用来合成一步用来合成 其他氨基酸。其他氨基酸。 柠檬酸循环的双向功能柠檬酸循环的双向功能 糖异生 柠檬酸裂解为乙酰柠檬酸裂解为乙酰CoACoA 合成脂肪酸、胆固醇合成脂肪酸、胆固醇 卟啉 五五 柠檬酸循环中间物的回补柠檬酸循环中间物的回补 当柠檬酸循环的中间物因用于其他物质合成时，当柠檬酸循环的中间物因用于其他物质合成时， 就会减少就会减少( (或中断或中断) )能量的产生和中间物的继续供应。能量的产生和中间物的继续供应。 在这种情况下，为确保柠檬酸循环的畅通，必须要有相在这种情况下，为确保柠檬酸循环的畅通，必须要有相 应补充该循环中间物的途径

48、，即所谓应补充该循环中间物的途径，即所谓回补途径回补途径 ( (anaplerosis)anaplerosis)。 常见的三条途径：常见的三条途径： 丙酮酸羧化生成草酰乙酸丙酮酸羧化生成草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸转变为草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸转变为草酰乙酸 丙酮酸羧化生成苹果酸丙酮酸羧化生成苹果酸 （一）丙酮酸羧化成草酰乙酸（一）丙酮酸羧化成草酰乙酸 在动物体内，最重要的回补途径是在动物体内，最重要的回补途径是 丙酮酸羧化转变成草酰乙酸。这一反应是丙酮酸羧化转变成草酰乙酸。这一反应是 丙酮酸羧化酶催化的。这个酶是一种线粒体酶。丙酮酸羧化酶催化的。这个酶是一种线粒体酶。 该反应需要该反应需要AT

49、PATP提供能量，并需要生物素和提供能量，并需要生物素和Mg2Mg2： 丙酮酸丙酮酸 COCO2 2 ATP ATP H H2 2O O 草酰乙酸草酰乙酸 ADP ADP Pi Pi 丙酮酸羧化酶是调节酶。丙酮酸羧化酶是调节酶。 乙酰乙酰CoACoA是丙酮酸羧化酶最重要的别构激活剂是丙酮酸羧化酶最重要的别构激活剂。 在乙酰在乙酰CoACoA缺乏的情况下，丙酮酸羧化酶几乎完缺乏的情况下，丙酮酸羧化酶几乎完 全没有活性。当乙酰全没有活性。当乙酰CoACoA丰富时，丙酮酸羧化酶就丰富时，丙酮酸羧化酶就 被激活，从而使丙酮酸羧化成草酰乙酸，使其浓度被激活，从而使丙酮酸羧化成草酰乙酸，使其浓度 升高，于

50、是允许柠檬酸循环的有效地进行。升高，于是允许柠檬酸循环的有效地进行。 丙酮酸羧化酶在糖的异生作用中也是一种很丙酮酸羧化酶在糖的异生作用中也是一种很 重要的酶。重要的酶。 （二）磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸（二）磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸 在动物的心脏和肌肉组织中，存在一种在动物的心脏和肌肉组织中，存在一种磷酸烯醇式丙磷酸烯醇式丙 酮酸羧激酶酮酸羧激酶( (carboxykinase)carboxykinase)。它能催化磷酸烯醇式丙酮酸转它能催化磷酸烯醇式丙酮酸转 变成草酰乙酸，并产生变成草酰乙酸，并产生GTPGTP。但此酶对草酰乙酸的亲和力大，但此酶对草酰乙酸的亲和力大， 而对而对CO

51、CO2 2的亲和力很小，故此酶更适合于催化磷酸烯醇式丙酮的亲和力很小，故此酶更适合于催化磷酸烯醇式丙酮 酸的生成，在糖异生作用中也是很重要的酶。酸的生成，在糖异生作用中也是很重要的酶。 在植物和细菌中，有一种磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，这在植物和细菌中，有一种磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，这 个酶在动物体内不存在。该酶能催化磷酸烯醇式丙酮酸羧化个酶在动物体内不存在。该酶能催化磷酸烯醇式丙酮酸羧化 成草酰乙酸。这个酶不需要生物素，成草酰乙酸。这个酶不需要生物素，也不需要也不需要ATPATP。在绿色植在绿色植 物中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶不仅为柠檬酸循环补充草酰物中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶不仅为柠檬酸循环补

52、充草酰 乙酸，而且也是乙酸，而且也是四碳双羧酸四碳双羧酸植物固定植物固定COCO2 2的一步重要的反应。的一步重要的反应。 （三）苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸（三）苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸 具有回补功能的另一种反应由苹果酸酶具有回补功能的另一种反应由苹果酸酶(malic enzyme)(malic enzyme) 催化。这个酶能催化丙酮酸羧化及还原反应，生成苹果酸，催化。这个酶能催化丙酮酸羧化及还原反应，生成苹果酸， 故有时此酶也叫做苹果酸脱氢酶。该反应发生在胞液中，生故有时此酶也叫做苹果酸脱氢酶。该反应发生在胞液中，生 成的苹果酸可以通过专一性载体进入到线粒体。在线粒体内成的苹果酸可

53、以通过专一性载体进入到线粒体。在线粒体内 的需的需NADNAD的苹果酸脱氢酶催化下生成草酰乙酸。的苹果酸脱氢酶催化下生成草酰乙酸。 苹果酸酶的辅酶是苹果酸酶的辅酶是NADPNADP ，所以上述反应的逆反应可以 ，所以上述反应的逆反应可以 产生产生NADPHNADPH。NADPHNADPH是许多生物合成反应是许多生物合成反应( (例如脂肪酸合成例如脂肪酸合成) )的的 还原剂。还原剂。 柠檬酸循环中间物的回补柠檬酸循环中间物的回补: :. .丙酮酸羧化成草酰乙丙酮酸羧化成草酰乙 酸酸; ;. .磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸; ;. .苹果酸苹果酸 酶催化丙酮酸羧化

54、为苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸 六六 乙醛酸途径乙醛酸途径 植物植物( (尤其是尚不能完成光合作用的幼苗尤其是尚不能完成光合作用的幼苗) )以及某以及某 些细菌和藻类能够利用乙酸作为它们唯一的碳源去合成它些细菌和藻类能够利用乙酸作为它们唯一的碳源去合成它 们自身的含碳化合物。这是因为这些生物具有能将乙酸或们自身的含碳化合物。这是因为这些生物具有能将乙酸或 乙酰乙酰CoACoA转变成草酰乙酸的酶系统。这一酶系统称为乙醛酸转变成草酰乙酸的酶系统。这一酶系统称为乙醛酸 途径或乙醛酸循环。途径或乙醛酸循环。 这一途径涉及到两个不同的细胞器，即线粒体和乙醛这一途径涉及到两个不同的细胞器，即线粒体和乙醛

55、 酸循环体酸循环体( (glyoxysome)glyoxysome)。后者是特化的过氧化物酶体后者是特化的过氧化物酶体 ( (peroxisome)peroxisome)。乙醛酸途径的酶大多数与柠檬酸循环中的乙醛酸途径的酶大多数与柠檬酸循环中的 酶相同。酶相同。 乙醛酸途径的过程是：乙醛酸途径的过程是： （1 1） 线粒体内的草酰乙酸转变成天冬氨酸，天线粒体内的草酰乙酸转变成天冬氨酸，天 冬氨酸被转运到乙醛酸循环体中，并再次转变成草酰冬氨酸被转运到乙醛酸循环体中，并再次转变成草酰 乙酸。乙酸。 （2 2） 草酰乙酸与乙酰草酰乙酸与乙酰CoACoA缩合生成柠檬酸。缩合生成柠檬酸。 （3 3） 柠

56、檬酸转变成异柠檬酸。柠檬酸转变成异柠檬酸。 （4）乙醛酸循环体内的异柠檬酸裂解酶乙醛酸循环体内的异柠檬酸裂解酶 ( (isocitrate lyase)isocitrate lyase)将异柠檬酸裂解成琥珀酸和乙醛将异柠檬酸裂解成琥珀酸和乙醛 酸酸( (glyoxylate)glyoxylate)。 琥珀酸可被转运到线粒体内，进入柠檬酸循环，琥珀酸可被转运到线粒体内，进入柠檬酸循环， 重新生成草酰乙酸。从而完成一次循环。因此，乙醛重新生成草酰乙酸。从而完成一次循环。因此，乙醛 酸途径导致乙酰酸途径导致乙酰CoACoA净转变成乙醛酸，而不是象柠檬净转变成乙醛酸，而不是象柠檬 酸循环那样将乙酰酸循

57、环那样将乙酰CoACoA转变成两分子的转变成两分子的COCO2 2。 （5 5）乙醛酸循环体还含有另一种特有的酶乙醛酸循环体还含有另一种特有的酶-苹果苹果 酸合酶酸合酶( (malate synthase)malate synthase)。这个酶能催化乙醛酸与这个酶能催化乙醛酸与 另一分子的乙酰另一分子的乙酰CoACoA缩合成苹果酸。缩合成苹果酸。 （6 6）苹果酸从乙醛酸循环体中转运出来，进入到苹果酸从乙醛酸循环体中转运出来，进入到 胞液。胞液。在胞液苹果酸脱氢酶的催化下，氧化成草酰在胞液苹果酸脱氢酶的催化下，氧化成草酰 乙酸。乙酸。 因此，乙醛酸循环的总反应是两分子的乙酰因此，乙醛酸循环的

58、总反应是两分子的乙酰 CoACoA转变成一分子的草酰乙酸：转变成一分子的草酰乙酸： 2 2 乙酰乙酰CoA CoA 2NAD2NAD FAD FAD 草酰乙酸草酰乙酸 2 2CoA-SH CoA-SH 2NADH 2NADH FADH FADH2 2 H H 乙醛酸 异柠檬酸裂解酶和苹异柠檬酸裂解酶和苹 果酸合酶只存在于植果酸合酶只存在于植 物和某些微生物中物和某些微生物中。 由于有这两种酶的存由于有这两种酶的存 在，因此，萌发的植在，因此，萌发的植 物种子能将它们贮存物种子能将它们贮存 在的三酰甘油氧化产在的三酰甘油氧化产 生的乙酰生的乙酰CoACoA转变成葡转变成葡 萄糖。缺乏乙醛酸途萄糖

59、。缺乏乙醛酸途 径的生物是不能将乙径的生物是不能将乙 酰酰CoACoA净转变成葡萄糖净转变成葡萄糖 的。的。 乙醛酸途径导致乙酰乙醛酸途径导致乙酰CoACoA净转变成乙醛酸，而不是象柠檬净转变成乙醛酸，而不是象柠檬 酸循环那样将乙酰酸循环那样将乙酰CoACoA转变成两分子的转变成两分子的COCO2 2。 植物和某些细菌和植物和某些细菌和 藻类利用乙酸作为它们藻类利用乙酸作为它们 唯一的碳源去合成它们唯一的碳源去合成它们 自身的含碳化合物。这自身的含碳化合物。这 些生物具有将乙酸或乙些生物具有将乙酸或乙 酰酰CoACoA转变为草酰乙酸转变为草酰乙酸 的酶系统，该酶系统称的酶系统，该酶系统称 为乙

60、醛酸循环，该途径为乙醛酸循环，该途径 涉及线粒体和乙醛酸循涉及线粒体和乙醛酸循 环体两个细胞器，环体两个细胞器， 乙醛酸循环体是特化的乙醛酸循环体是特化的 过氧化物酶体。过氧化物酶体。 乙醛酸途径的酶乙醛酸途径的酶 大多数与柠檬酸循环大多数与柠檬酸循环 中的酶相同。中的酶相同。 乙醛酸 循环体 第三节第三节 柠檬酸循环的调节柠檬酸循环的调节 柠檬酸循环的活性与细胞的需要密切相关。主要取决于柠檬酸循环的活性与细胞的需要密切相关。主要取决于 两个方面的需要：一是细胞对能量的需要，二是细胞内的生两个方面的需要：一是细胞对能量的需要，二是细胞内的生 物合成反应对代谢中间物的需要。为了保证中间物和能量的