生物化学-第23章-柠檬酸循环课件

第23章柠檬酸循环第23章柠檬酸循环1胞液线粒体GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++eO2H2OCO2糖的有氧氧化（aerobicoxidation）反应过程：胞液线粒体GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++e2糖有氧氧化的反应过程分三个阶段：糖酵解途径：葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环和氧化磷酸化糖有氧氧化的反应过程分三个阶段：3柠檬酸循环（CitricAcidCycle)三羧酸循环（TricarboxylicAcidCycle）Krebs循环在好氧真核生物线粒体基质或好氧原核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP的过程。柠檬酸循环（CitricAcidCycle)4原核细胞细胞质真核生物线粒体基质（线粒体）原核细胞细胞质真核生物线粒体基质5一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA

PyruvateIsOxidizedtoAcetyl-CoAandCO2

丙酮酸脱氢酶系一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA

PyruvateIs6丙酮酸进入线粒体转变为乙酰CoA,这是连接糖酵解和三羧酸循环的纽带：丙酮酸+CoA+NAD+乙酰CoA+C2O+NADH+H+反应不可逆，分5步进行，由丙酮酸脱氢酶复合体催化。丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶复合体，包括丙酮酸脱氢酶E1、二氢硫辛酸乙酰转移酶E2、二氢硫辛酸脱氢酶E3三种不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，FAD,NAD+,CoA及Mg2+六种辅助因子组装而成。丙酮酸进入线粒体转变为乙酰CoA,这是连接糖酵解和三羧酸循环7多酶复合体位于线粒体内原核细胞在胞液中三种酶六种辅助因子E1-丙酮酸脱氢／羧酶（组分）E2-二氢硫辛酰转乙酰基酶E3-二氢硫辛酸脱氢酶TPP、硫辛酸、CoA-SH、FAD、NAD+、Mg2+丙酮酸脱氢酶系多酶复合体位于线粒体内三种酶六种辅助因子E1-丙酮酸脱氢／羧8丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链形成的复合体丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶9八聚体八聚体10乙酰CoAAMP泛酸β-巯基乙胺乙酰CoA222O2CH223OOHCH3-2OH--OCOCHCHNHCOCHCCHPOPOCHNHCHSCCH3CHOOOOONNNNNHOPOO乙酰CoAAMP泛酸β-巯基乙胺乙酰CoA222O2CH2211硫辛酸：硫辛酸：12硫辛酰胺辅基硫辛酰赖氨酰臂砷化物共价结合-毒害作用硫辛酰胺辅基13生物化学-第23章_柠檬酸循环课件14功能——

脱羧酶辅酶

将底物移入（出）脱羧酶的活性中心。+TPP的作用功能——

脱羧酶辅酶

将底物移入（出）脱羧酶的活性中心。+T15Ⅰ.丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链形成的复合体乙酰二氢硫辛酸硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸二氢硫辛酸丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2～Ⅰ.丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶乙酰二氢硫辛酸硫辛酸16生物化学-第23章_柠檬酸循环课件17形成酶复合体有什么好处呢？CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(CH2)4COSOCH3CS(CH2)4COSHSH(CH2)4COSHFADH2FADNADNADH+H++SCoACH3CSCoAOHH乙酰二氢硫辛酸硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸二氢硫辛酸丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2多肽链中间产物在氨基酸臂作用下进入酶活性中心快速准确！形成酶复合体有什么好处呢？CO2CH3OCOOCTPPCH318CH3CCOOHO+TPPE1分步反应①羟乙基TPPE1：丙酮酸脱氢酶CH3CCOOHO+TPPE1分步反应①羟乙基TPPE1：丙19②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：转乙酰酶硫辛酸：②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：转乙20E2E3E3E3：二氢硫辛酸脱氢酶E2E3E3E3：二氢硫辛酸脱氢酶21丙酮酸氧化脱羧的调控

由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处于代谢途径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：1、产物抑制：乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3组分。抑制效应被CoA和NAD+逆转。2、核苷酸反馈调节：丙酮酸脱氢酶E1受GTP抑制，被AMP活化。3、砷化物与E2中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物。4、可逆磷酸化作用的调节：丙酮酸脱氢酶E1的磷酸化状态无活性，反之有活性。5、Ca2+激活丙酮酸氧化脱羧的调控由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处22二、柠檬酸循环概貌

CitricAcidCycle

二、柠檬酸循环概貌

CitricAcid23

(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NADH

+

H+CoASHCO2CH3CO~SCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH

+

H++CO~SCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHH2OCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2++CoASHH2OCoASHCO2丙酮酸乙酰CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10)(5)(6)(3)(4)柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸L-苹果酸草酰乙酸HO2(1)丙酮酸脱氢酶复合体(2)柠檬酸合成酶(3)顺乌头酸酶(4)(5)异柠檬酸脱氢酶(6)α-酮戊二酸脱氢酶复合体(7)琥珀酰CoA合成酶(8)琥珀酸脱氢酶(9)延胡索酸酶(10)L-苹果酸脱氢酶三羧酸循环概况产能步骤2NAD(P)H1FADH21GTP(1)(6)-产能脱碳2NADH+2CO2(5)-脱碳-1CO2→

3步不可逆反应(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NA241、乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸

单向不可逆

可调控的限速步骤

氟乙酰CoA导致致死常作为杀虫药（与顺乌头酸酶结合）C=OCOO-CH2COO-C-CH3S-COAOCH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2柠檬酸合酶+COA三羧酸CH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OH2O+HS-COA+H+三、柠檬酸循环历程

ReactionsoftheCitricAcidCycle1、乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸

单向不可逆C=OC25柠檬酸合酶是变构酶

变构抑制剂：ATP、NADH、

琥珀酰CoA、酯酰CoA

AMP可解除抑制FH2C

氟乙酰辅酶A：底物，形成氟柠檬酸，不能往下反应，称致死性合成

柠檬酸合酶是变构酶

变构抑制剂：ATP、NADH、

26CH3CO

丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂

CH3CO

丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂

272、柠檬酸异构化成异柠檬酸

（顺乌头酸酶）在pH7.0，25C的平衡态时，柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：4：6CH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2CHCOO-C

-COO-COO-CH2CH2H2OH2O柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸COO-HO-CHCH-COO-COO-2、柠檬酸异构化成异柠檬酸

（顺乌头酸酶）在p28乌头酸酶中的（Fe-S）蛋白乌头酸酶中的（Fe-S）蛋白293、由异柠檬酸氧化脱羧生成

α-酮戊二酸（异柠檬酸脱氢酶）TCA中第一次氧化作用、脱羧过程异柠檬酸脱氢酶为第二个调节酶三羧酸到二羧酸的转变NAD+NADH+H+H+CO2草酰琥珀酸Mg2+HO-CHCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOHCH2COOHCH2α-酮戊二酸△G0'=-20.9kJ/mol3、由异柠檬酸氧化脱羧生成

α-酮戊二酸（异柠檬酸脱氢酶）304、α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA（α-酮戊二酸脱氢酶复合体）

TCA中第二次氧化作用、脱羧过程

α-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似α-酮戊二酸脱氢酶E1琥珀酰转移酶E2

二氢硫辛酸脱氢酶E3、TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2++COASH+NAD+COCOOHCH2COOHCH2COSCOACH2COOHCH2+NADH+H+

+CO2△G0'=-33.5kJ/mol高能硫酯化物NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体）NADP为辅酶（胞质也有）4、α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA（α-酮戊二酸脱315、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生GTP（琥珀酰COA合成酶）TCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤GTP+ADPGDP+ATPCOSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOA哺乳动物—GTP/ATP植物、微生物—ATP底物磷酸化5、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生GTP（琥珀酰COA合32GTP参与蛋白质合成G蛋白活化（信号传导）GTP+ADPGDP+ATP核苷二磷酸激酶GTP参与蛋白质合成核苷二磷酸激酶336、琥珀酸脱氢生成延胡索酸COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2TCA中第三次氧化的步骤丙二酸为该酶的竞争性抑制剂开始四碳酸之间的转变琥珀酸脱氢酶HC嵌入线粒体内膜

6、琥珀酸脱氢生成延胡索酸COOH34琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜具有立体专一性琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜35COOHCHCOOHCH7、延胡索酸被水化生成苹果酸（延胡索酸酶）COOHHO-CHCOOHH-C-H+H2O延胡索酸酶

COOHCHCOOHCH7、36COOHHO-CHCOOHH-C-H8、苹果酸脱氢生成草酰乙酸（苹果酸脱氢酶）+NAD+COOHC=OCOOHCH2+NADH+H+

TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动COOHHO-CHCOOH378、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸

OxidationofMalatetoOxaloacetate

被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动

TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸

Oxidati38草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶A三羧酸循环的过程

TCA经四次氧化，二次脱羧，通过一个循环，可以认为乙酰COA2CO2草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸39生物化学-第23章_柠檬酸循环课件40四、柠檬酸循环的化学计量2丙酮酸2acetyl-CoA2NADH52异柠檬酸2α-酮戊二酸2NADH52α-酮戊二酸2琥珀酰-CoA2NADH522琥珀酰-CoA2琥珀酸2A/GTP22琥珀酸2延胡素酸2FADH232苹果酸2草酰乙酸2NADH5Total25ATP底物磷酸化四、柠檬酸循环的化学计量2丙酮酸41丙酮酸只有4个氢，但彻底氧化所放出的氢？6个H加水加氢丙酮酸只有4个氢，加水加氢42糖酵解+三羧酸循环的效率糖酵解

1G→2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸

→7ATP三羧酸循环

2丙酮酸→25ATP———————————————————————

32ATP储能效率=32×7.3/686=34.05%其余能量以热量形式：一部分维持体温，一部分散失。糖酵解+三羧酸循环的效率糖酵解43总反应式总反应式44注意：每次循环的CO2直接来自草酰乙酸而不是乙酰CoA但净结果是氧化了1分子乙酰CoA注意：45补充：柠檬酸循环的回补反应三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它的中间产物也是生物合成的前体，

α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸琥珀酰CoA卟啉环

上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环的运转，因此必须不断补充才能维持其正常进行，这种补充称为回补反应(anapleroticreaction)。补充：柠檬酸循环的回补反应三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，46

1、丙酮酸羧化(动物体内的主要回补反应)草酰乙酸或循环中任何一种中间产物不足TCA循环速度降低乙酰-CoA浓度增加高水平的乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶产生更多的草酰乙酸生物素Mg2+在线粒体内进行

1、丙酮酸羧化(动物体内的主要回补反应)草酰乙酸或循环47

2、PEP羧化（在植物、酵母、细菌）反应在胞液中进行

2、PEP羧化（在植物、酵母、细菌）反应483、苹果酸脱氢丙酮酸苹果酸

3、苹果酸脱氢丙酮酸苹果酸494、氨基酸转化α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸草酰乙酸4、氨基酸转化α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨50草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶A2CO21ATP、NADH琥珀酰-CoA抑制2ATP、NADH抑制ADP、Ca2+激活3ATP、NADH琥珀酰-CoA抑制ADP、Ca2+激活五、柠檬酸循环的调控速率受细胞能量状态、生物合成需求调节草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸51限速酶：1.柠檬酸合酶

变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoAAMP可解除抑制2.异柠檬酸脱氢酶变构抑制剂：ATP、NADH变构激活剂：ADP3.α—酮戊二酸脱氢酶系

抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA

激活剂：AMP、ADP、Ca2+

限速酶：52乙酰CoA的主要来源和去路糖原G三脂酰甘油FA、甘油蛋白质氨基酸三羧酸循环胆固醇、FA酮体乙酰CoA乙酰CoA的主要来源和去路糖原G三脂酰甘油FA、甘油蛋白质氨53六、柠檬酸循环的生物意义（1）是好氧生物体内最主要的产能途径！（2）是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！（3）提供合成其他化合物的碳骨架如：草酰乙酸→Asp、Asnα-酮戊二酸→Glu→其他氨基酸琥珀酰CoA→血红素两用性六、柠檬酸循环的生物意义（1）是好氧生物体内最主要的产能54柠檬酸循环—焚烧炉柠檬酸循环—焚烧炉55乙醛酸循环补充：乙醛酸循环——三羧酸循环支路三羧酸循环在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径。（省了6步）异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoA乙醛酸乙酰CoACoASH①②乙醛酸循环补充：乙醛酸循环——三羧酸循环支路三羧酸循环在异柠56只有一些植物（特别是油料植物种子）和微生物兼具有这样的途径异柠檬酸裂解酶异柠檬酸琥珀酸乙醛酸①②乙醛酸乙酰CoA苹果酸苹果酸合成酶只有一些植物（特别是油料植物种子）和微生物兼具有这样的途径异57这种途径对于植物和微生物意义重大！只保留三羧酸循环中的（10）脱氢（1NADH）产能，只相当于2.5个ATP，意义不在于产能，在于生存。Ⅰ.种子发芽

油料种子在发芽过程中，细胞中出现许多乙醛酸体，贮藏脂肪首先水解为甘油和脂肪酸，然后脂肪酸在乙醛酸体内氧化分解为乙酰CoA，并通过乙醛酸循环转化为糖。这种途径对于植物和微生物意义重大！只保留三羧酸循环中的（1058糖异生油类植物种子中的油脂代谢糖乙醛酸循环草酰乙酸乙酰CoA糖异生油类植物种子中的油脂代谢糖乙醛酸循环草酰乙酸乙酰CoA59Ⅱ原始细菌生存乙酸菌以乙酸为主要食物的细菌（物质循环中的重要一环）乙酸NH3生存乙醛酸循环四碳、六碳化合物转化乙酸+ATP+CoASH→

乙酰CoA+H2O+AMP+PPi乙酰CoA合成酶Ⅱ原始细菌生存乙酸菌乙酸NH3生存乙醛酸循环四碳、六碳化合物60第23章柠檬酸循环第23章柠檬酸循环61胞液线粒体GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++eO2H2OCO2糖的有氧氧化（aerobicoxidation）反应过程：胞液线粒体GG-6-PPAPA乙酰CoAO2O2O2H++e62糖有氧氧化的反应过程分三个阶段：糖酵解途径：葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环和氧化磷酸化糖有氧氧化的反应过程分三个阶段：63柠檬酸循环（CitricAcidCycle)三羧酸循环（TricarboxylicAcidCycle）Krebs循环在好氧真核生物线粒体基质或好氧原核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP的过程。柠檬酸循环（CitricAcidCycle)64原核细胞细胞质真核生物线粒体基质（线粒体）原核细胞细胞质真核生物线粒体基质65一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA

PyruvateIsOxidizedtoAcetyl-CoAandCO2

丙酮酸脱氢酶系一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA

PyruvateIs66丙酮酸进入线粒体转变为乙酰CoA,这是连接糖酵解和三羧酸循环的纽带：丙酮酸+CoA+NAD+乙酰CoA+C2O+NADH+H+反应不可逆，分5步进行，由丙酮酸脱氢酶复合体催化。丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶复合体，包括丙酮酸脱氢酶E1、二氢硫辛酸乙酰转移酶E2、二氢硫辛酸脱氢酶E3三种不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，FAD,NAD+,CoA及Mg2+六种辅助因子组装而成。丙酮酸进入线粒体转变为乙酰CoA,这是连接糖酵解和三羧酸循环67多酶复合体位于线粒体内原核细胞在胞液中三种酶六种辅助因子E1-丙酮酸脱氢／羧酶（组分）E2-二氢硫辛酰转乙酰基酶E3-二氢硫辛酸脱氢酶TPP、硫辛酸、CoA-SH、FAD、NAD+、Mg2+丙酮酸脱氢酶系多酶复合体位于线粒体内三种酶六种辅助因子E1-丙酮酸脱氢／羧68丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链形成的复合体丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶69八聚体八聚体70乙酰CoAAMP泛酸β-巯基乙胺乙酰CoA222O2CH223OOHCH3-2OH--OCOCHCHNHCOCHCCHPOPOCHNHCHSCCH3CHOOOOONNNNNHOPOO乙酰CoAAMP泛酸β-巯基乙胺乙酰CoA222O2CH2271硫辛酸：硫辛酸：72硫辛酰胺辅基硫辛酰赖氨酰臂砷化物共价结合-毒害作用硫辛酰胺辅基73生物化学-第23章_柠檬酸循环课件74功能——

脱羧酶辅酶

将底物移入（出）脱羧酶的活性中心。+TPP的作用功能——

脱羧酶辅酶

将底物移入（出）脱羧酶的活性中心。+T75Ⅰ.丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链形成的复合体乙酰二氢硫辛酸硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸二氢硫辛酸丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2～Ⅰ.丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶乙酰二氢硫辛酸硫辛酸76生物化学-第23章_柠檬酸循环课件77形成酶复合体有什么好处呢？CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(CH2)4COSOCH3CS(CH2)4COSHSH(CH2)4COSHFADH2FADNADNADH+H++SCoACH3CSCoAOHH乙酰二氢硫辛酸硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸二氢硫辛酸丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2多肽链中间产物在氨基酸臂作用下进入酶活性中心快速准确！形成酶复合体有什么好处呢？CO2CH3OCOOCTPPCH378CH3CCOOHO+TPPE1分步反应①羟乙基TPPE1：丙酮酸脱氢酶CH3CCOOHO+TPPE1分步反应①羟乙基TPPE1：丙79②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：转乙酰酶硫辛酸：②+SLSCH3CTPPOHHE2硫辛酸乙酰硫辛酸E2：转乙80E2E3E3E3：二氢硫辛酸脱氢酶E2E3E3E3：二氢硫辛酸脱氢酶81丙酮酸氧化脱羧的调控

由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处于代谢途径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：1、产物抑制：乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3组分。抑制效应被CoA和NAD+逆转。2、核苷酸反馈调节：丙酮酸脱氢酶E1受GTP抑制，被AMP活化。3、砷化物与E2中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物。4、可逆磷酸化作用的调节：丙酮酸脱氢酶E1的磷酸化状态无活性，反之有活性。5、Ca2+激活丙酮酸氧化脱羧的调控由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处82二、柠檬酸循环概貌

CitricAcidCycle

二、柠檬酸循环概貌

CitricAcid83

(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NADH

+

H+CoASHCO2CH3CO~SCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH

+

H++CO~SCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHH2OCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2++CoASHH2OCoASHCO2丙酮酸乙酰CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10)(5)(6)(3)(4)柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸L-苹果酸草酰乙酸HO2(1)丙酮酸脱氢酶复合体(2)柠檬酸合成酶(3)顺乌头酸酶(4)(5)异柠檬酸脱氢酶(6)α-酮戊二酸脱氢酶复合体(7)琥珀酰CoA合成酶(8)琥珀酸脱氢酶(9)延胡索酸酶(10)L-苹果酸脱氢酶三羧酸循环概况产能步骤2NAD(P)H1FADH21GTP(1)(6)-产能脱碳2NADH+2CO2(5)-脱碳-1CO2→

3步不可逆反应(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NA841、乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸

单向不可逆

可调控的限速步骤

氟乙酰CoA导致致死常作为杀虫药（与顺乌头酸酶结合）C=OCOO-CH2COO-C-CH3S-COAOCH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2柠檬酸合酶+COA三羧酸CH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OH2O+HS-COA+H+三、柠檬酸循环历程

ReactionsoftheCitricAcidCycle1、乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸

单向不可逆C=OC85柠檬酸合酶是变构酶

变构抑制剂：ATP、NADH、

琥珀酰CoA、酯酰CoA

AMP可解除抑制FH2C

氟乙酰辅酶A：底物，形成氟柠檬酸，不能往下反应，称致死性合成

柠檬酸合酶是变构酶

变构抑制剂：ATP、NADH、

86CH3CO

丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂

CH3CO

丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂

872、柠檬酸异构化成异柠檬酸

（顺乌头酸酶）在pH7.0，25C的平衡态时，柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：4：6CH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2CHCOO-C

-COO-COO-CH2CH2H2OH2O柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸COO-HO-CHCH-COO-COO-2、柠檬酸异构化成异柠檬酸

（顺乌头酸酶）在p88乌头酸酶中的（Fe-S）蛋白乌头酸酶中的（Fe-S）蛋白893、由异柠檬酸氧化脱羧生成

α-酮戊二酸（异柠檬酸脱氢酶）TCA中第一次氧化作用、脱羧过程异柠檬酸脱氢酶为第二个调节酶三羧酸到二羧酸的转变NAD+NADH+H+H+CO2草酰琥珀酸Mg2+HO-CHCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOHCH2COOHCH2α-酮戊二酸△G0'=-20.9kJ/mol3、由异柠檬酸氧化脱羧生成

α-酮戊二酸（异柠檬酸脱氢酶）904、α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA（α-酮戊二酸脱氢酶复合体）

TCA中第二次氧化作用、脱羧过程

α-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似α-酮戊二酸脱氢酶E1琥珀酰转移酶E2

二氢硫辛酸脱氢酶E3、TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2++COASH+NAD+COCOOHCH2COOHCH2COSCOACH2COOHCH2+NADH+H+

+CO2△G0'=-33.5kJ/mol高能硫酯化物NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体）NADP为辅酶（胞质也有）4、α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA（α-酮戊二酸脱915、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生GTP（琥珀酰COA合成酶）TCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤GTP+ADPGDP+ATPCOSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOA哺乳动物—GTP/ATP植物、微生物—ATP底物磷酸化5、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生GTP（琥珀酰COA合92GTP参与蛋白质合成G蛋白活化（信号传导）GTP+ADPGDP+ATP核苷二磷酸激酶GTP参与蛋白质合成核苷二磷酸激酶936、琥珀酸脱氢生成延胡索酸COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2TCA中第三次氧化的步骤丙二酸为该酶的竞争性抑制剂开始四碳酸之间的转变琥珀酸脱氢酶HC嵌入线粒体内膜

6、琥珀酸脱氢生成延胡索酸COOH94琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜具有立体专一性琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜95COOHCHCOOHCH7、延胡索酸被水化生成苹果酸（延胡索酸酶）COOHHO-CHCOOHH-C-H+H2O延胡索酸酶

COOHCHCOOHCH7、96COOHHO-CHCOOHH-C-H8、苹果酸脱氢生成草酰乙酸（苹果酸脱氢酶）+NAD+COOHC=OCOOHCH2+NADH+H+

TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动COOHHO-CHCOOH978、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸

OxidationofMalatetoOxaloacetate

被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动

TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸

Oxidati98草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶A三羧酸循环的过程

TCA经四次氧化，二次脱羧，通过一个循环，可以认为乙酰COA2CO2草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸99生物化学-第23章_柠檬酸循环课件100四、柠檬酸循环的化学计量2丙酮酸2acetyl-CoA2NADH52异柠檬酸2α-酮戊二酸2NADH52α-酮戊二酸2琥珀酰-CoA2NADH522琥珀酰-CoA2琥珀酸2A/GTP22琥珀酸2延胡素酸2FADH232苹果酸2草酰乙酸2NADH5Total25ATP底物磷酸化四、柠檬酸循环的化学计量2丙酮酸101丙酮酸只有4个氢，但彻底氧化所放出的氢？6个H加水加氢丙酮酸只有4个氢，加水加氢102糖酵解+三羧酸循环的效率糖酵解

1G→2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸

→7ATP三羧酸循环

2丙酮酸→25ATP———————————————————————

32ATP储能效率=32×7.3/686=34.05%其余能量以热量形式：一部分维持体温，一部分散失。糖酵解+三羧酸循环的效率糖酵解103总反应式总反应式104注意：每次循环的CO2直接来自草酰乙酸而不是乙酰CoA但净结果是氧化了1分子乙酰CoA注意：105补充：柠檬酸循环的回补反应三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它的中间产物也是生物合成的前体，

α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸琥珀酰CoA卟啉环

上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环的运转，因此必须不断补充才能维持其正常进行，这种补充称为回补反应(anapleroticreaction)。补充：柠檬酸循环的回补反应三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，106

1、丙酮酸羧化(动物体内的主要回补反应)草酰乙酸或循环中任何一种中间产物不足TCA循环速度降低乙酰-CoA浓度增加高水平的乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶产生更多的草酰乙酸生物素Mg2+在线粒体内进行