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第23章 柠檬酸循环

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chapter23 柠檬酸循环

chapter23 柠檬酸循环

（苹果酸脱氢酶） 苹果酸脱氢酶）
TCA小结 小结
1） 循环从 4 物与乙酰 ） 循环从C 物与乙酰CoA缩合生成 6 物 缩合生成C 缩合生成 开始； 开始； 2) 每一次循环经历两次脱羧，放出 每一次循环经历两次脱羧，放出2CO2; 3） 每一循环经历四次脱氢 ， 其中 次以 ） 每一循环经历四次脱氢， 其中3次以 NAD+为氢受体，1次以 为氢受体， 次以 次以FAD为氢受体； 为氢受体； 为氢受体 4） 每循环一次 ， 底物水平磷酸化一次生 ） 每循环一次， 成1GTP(相当于一个 相当于一个ATP)； ； 相当于一个
氧化释放的能量贮存于硫酯键中
α-酮戊二酸脱氢酶复合体 酮戊二酸脱氢酶复合体
复合物的组成及作用非常相似， 与 Py dHE复合物的组成及作用非常相似 ， 包 复合物的组成及作用非常相似 括三个酶组分： ） 酮戊二酸 括三个酶组分： 1）α-酮戊二酸 dHE(E1’) 2） 琥珀酰转移酶 2’) ） 琥珀酰转移酶(E 3） 二氢硫辛酸 ） 二氢硫辛酸dHE(E3’) 还有六种辅助因子： 还有六种辅助因子：TPP, CoA, FAD, NAD+, 硫辛酸(Lipoamide)及Mg2+。催化反应： 催化反应： 硫辛酸 及 α-Ketoglutarate+CoA+NAD+→ succinyl CoA+CO2+NADH+H+ 酶也是调节酶，受产物NADH, succinyl CoA 酶也是调节酶，受产物 抑制； 对酶有反馈抑制； 和Ca2+抑制；ATP、 GTP对酶有反馈抑制；不 、 对酶有反馈抑制 受磷酸化的共价调节。 受磷酸化的共价调节。
（二）柠檬酸异构化生成异柠檬酸
（乌头酸酶） 乌头酸酶）

第23章 三羧酸循环

第23章 三羧酸循环

本章要点
丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA的反应过程及酶系 三羧酸循环的反应机制 三羧酸循环的调节 三羧酸循环的脱氢部位及产能部位 三羧酸循环的能量结算 三羧酸循环的填补反应 说明生物体内H2O，CO2，ATP都是怎样生成的？
23 章完
三种酶：
E1 丙酮酸脱氢酶 (pyruvate dehydrogenase component) E2 二氢硫辛酸转乙酰基酶 (dihydrolipoyl transacetylase) E3 二氢硫辛酸脱氢酶 (dihydrolipoyl dehydrogenase) 六种辅助因子： TPP FAD 硫辛酸 NAD CoA Mg++
COOCH2 CH2 C S O CoA COO-
GDP + Pi
GTP
CH2 CH2
CoASH
COO-
琥珀酰—CoA
琥珀酸
The reactional mechanism of TCA
6）琥珀酸 +FAD→ 延胡索酸+FADH2
COOCH2 CH2 COOCOO-
FAD
FADH2
CH HC COO-
The reactional mechanism of TCA
The reactional mechanism of TCA
柠檬酸合酶(Citrate synthase)
调控酶：ATP 、NADH、琥珀酸—CoA、酯酰— CoA等抑制其活性 是柠檬酸循环中的限速酶
The reactional mechanism of TCA
α--酮戊二酸脱氢酶复合体：
三种酶：α--酮戊二酸脱氢酶 (E1) 二氢硫辛酰转琥珀酰酶(E2) 二氢硫辛酰脱氢酶(E3) 六因子：TPP 硫辛酸 CoA FAD NAD Mg++

生物化学 第23章 柠檬酸循环

生物化学 第23章 柠檬酸循环

第23章柠檬酸循环三羧酸循环——糖的最后氧化途径三羧酸循环（tricarboxylic acid circle),又称柠檬酸循环，Krebs循环，简又称柠檬酸循环Krebs循环简写为TCA循环；是在有氧条件下，将酵解产生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰C A再经系生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰CoA，再经一系列氧化，脱羧，最终生成二氧化碳和水并产生能量的过程。

三羧酸循环•三羧酸循环的发现历史及实验依据1.发现历史2.实验依据•丙酮酸(C3)氧化脱羧生成乙酰CoA(C2)1.场所及酶2.不可逆的关键步骤。

•三羧酸循环的过程1.生成六碳三羧酸阶段(TCA1.mov)2.生成四碳二羧酸阶段(TCA2.mov)3.草酰乙酸的再生阶段(TCA3.mov)•丙酮酸经三羧酸循环化学物质变化的结算•葡萄糖完全氧化时能量变化的结算(TCA4.mov)羧酸循环的意义•三羧酸循环的生理意义三羧酸循环发现的历史(1)Albert Szent Gyorgyi观察用丙酮()酸与肌肉组织一起在有氧条件下保温，丙酮酸可以被彻底氧化，生成二氧化碳和水。

因此认为葡萄糖或糖原的有氧分解也循着糖酵解途径,有氧分解可以说是无氧分解的继续。

(2) H.Krebs通过总结大量的实验结果，认为糖的氧化过程不是直线进行的，而是以认为糖的氧化过程不是直线进行的而是以循环方式进行。

于是他1937年提出了三羧酸循环假设并用实验证明了三羧酸循环的存在。

循环假设并用实验证明了三羧酸循环的存在三羧酸循环的实验依据•1)Krebs首先证实六碳三羧酸(柠檬酸、顺乌头酸、异柠檬酸)和α-酮戊二酸，以及四碳二羧酸(琥珀酸、延胡索酸、苹)果酸、草酰乙酸)都能强烈刺激肌肉中丙酮酸氧化的活性，氧的消耗。

说明这些化合物都是丙酮酸氧化途径中的中间产合物是酸氧途中的中间产物。

•2)Krebs还发现在肌肉糜悬浮液加入丙二)酸，有抑制丙酮酸氧化的作用，而且在肌肉糜悬浮液有琥珀酸的积累。

说明丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。

生物化学柠檬酸循环

生物化学柠檬酸循环

⑧L-苹果酸生成草酰乙酸
第四个氧化还原反应
柠檬酸循环
柠檬酸合酶
三羧酸循环
NAD+
NADH+ H+
N
A
D
H
H
G
D
P
+
P
i
GTP
F
A
D
H
2
F
A
D
+
N
A
D
CO2
H 2 O
CO2
乙酰-CoA
(1)
(5)
(6)
(7)
(8)
(3)
(4)
(2)
柠檬酸
异柠檬酸
顺乌头酸
α-酮戊二酸
琥珀酰-CoA
柠檬酸循环
01.
柠檬酸循环:（citrate cycle，三羧酸循环tricarboxylic acid cycle，TCA循环，Krebs循环）
在有氧条件下，丙酮酸通过柠檬酸循环被氧化分解为CO2和水，同时释放能量。 由英国生化学家Hans Krebs发现
一、柠檬酸循环简介
柠檬酸循环的全貌
b.共价修饰调节：丙酮酸脱氢酶激酶
线粒体基质
由8种酶催化完成。
由乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合开始，经过一连串反应使一分子乙酰基完全氧化,再生成草酰乙酸而完成一个循环。 每循环一次，经历两次脱羧，使乙酰辅酶A氧化生成CO2和水。
三、柠檬酸循环的各个反应步骤
柠檬酸合酶
柠檬酸合酶
柠檬酸的合成 反应不可逆,第一个调节酶。
2
三大营养物质的最终代谢通路。
3
是CO2的重要来源之一。 两用代谢途径
4
六、柠檬酸循环的双重作用

生物化学第23章柠檬酸循环

生物化学第23章柠檬酸循环

丙酮酸TPP加成化合物
羟乙基-TPP共振形式
（丙酮酸脱羧反应）
E2
E2的硫辛酰胺辅基 羟乙基-TPP
丙 酮 酸 的 转 反 变 应 为 步 乙 骤 酰
CoA
乙酰二氢硫辛酰胺
TPP-E1
丙酮酸转变为乙酰CoA 的反应步骤
（乙酰基转移到CoA分子上形成乙酰CoA）
乙酰二氢硫辛酰胺
乙酰CoA
二氢硫辛酰胺
1．[ATP]/[ADP]的比值。 [ATP]/[ADP]的比值对柠 檬酸循环中的酶有调节作用，ADP是异柠檬酸脱氢 酶的别构促进剂，可降低该酶的Km值，促进酶与
二、柠檬酸循环概貌
柠 檬 酸 循 环 总 图
return
三、柠檬酸循环的反应
草酰乙酸与乙酰CoA缩合 形成柠檬酸
1 2 2 柠檬酸合酶 1
①
草酰乙酸 乙酰CoA 柠檬酰CoA
2 1
CoA
柠檬酸
柠檬酸异构化形成异柠檬酸
2
乌头酸酶
1
②
柠檬酸
2
乌头酸酶
2
1
1
顺-乌头酸
异柠檬酸
乌头酸酶中的Fe-S聚簇（中心）
在 E2 的外面。 E2 有一个由赖氨酸残基与硫辛酰 胺相连的长链，这个长臂伸长后可达1.4nm，它
具有极大的转动灵活性，可将底物从一个酶转送
到另一个酶。
丙酮酸脱氢酶复合体
硫辛酰赖氨酰臂
丙酮酸转变为乙酰CoA的总图
砷化物对硫辛酰胺的毒害作用
丙酮酸脱氢酶复合体的调控
丙酮酸脱氢酶复合体催化的这个反应是哺乳动物 体内使丙酮酸转变为乙酰 CoA 的唯一途径。乙酰 CoA 既是柠檬酸循环的入口，又是脂类生物合成的起始物 质。 1．产物控制 产物NADH抑制E3，乙酰CoA抑制E2。 2．磷酸化和去磷酸化的调控 E2分子上结合着两种特殊的酶，一种是激酶，另 一种是磷酸酶，它们分别使 E1磷酸化和去磷酸化，去 磷酸化形式是 E1 的活性形式。 Ca2+通过激活磷酸酶的 作用，也能使E1活化。

糖酵解和柠檬酸循环

糖酵解和柠檬酸循环

6
a
准备阶段（The preparatory phase of glycolysis）
7
a
实施阶段（The payoff phase of glycolysis）
ADP ATP
ADP ATP
8
a
第1阶段： ⑴ 葡萄糖被磷酸化形成6-磷酸葡萄糖（G-6-P）
需ATP供能，第一个限速步骤,不可逆。
果糖6-磷酸
38
果糖1，6-二磷酸
a
①ATP
即是底物，也是别构抑制剂，使酶对F-6-P 亲和力降低。
AMP是别构激活剂
39
a
② 柠檬酸 酶的抑制剂：反馈抑制 (feedback inhibition) ③被H+抑制 可防止肌肉中形成过量的乳酸而使血液酸中毒。
40
a
④果糖2，6-二磷酸
别构激活剂，增加对底物 的亲和力。
2丙酮酸 + 2ATP +2NADH +2H+ + 2H2O
两个阶段：
准备阶段(前5步)：葡萄糖→2个磷酸三碳糖+消耗2ATP 实施阶段(后5步)：2个磷酸三碳糖→2丙酮酸+产生4ATP
场所：细胞质
催化酶：由10种酶催化，关键酶是己糖激酶、磷酸果 糖激酶和丙酮酸激酶。大部分过程中都需要Mg2+。
第22-23章 糖酵解和柠檬酸循环
1
a
1 糖酵解
1.1糖酵解（glycolysis） ： 在无氧条件下，葡萄糖进行分解，形成2分子
丙酮酸并提供能量(ATP)的过程。
它是各种生物细胞中葡萄糖分解产生能量的 共同代谢途径。
2
a
3
a
4
a

柠檬酸循环

柠檬酸循环


在无氧条件下，葡萄糖经分解代谢形成丙酮酸，丙酮酸继续 形成乳酸或乙醇。在有氧条件下，丙酮酸可继续进行有氧分 解，最后完全氧化，形成CO2和水。此途径分为柠檬酸循环和 氧化磷酸化两个阶段。 柠檬酸循环的概念：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化
脱羧形成乙酰CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O并产 生能量的过程，称为柠檬酸循环，由于柠檬酸含三个羧基，所以亦称为三 羧酸循环。(tricarboxylic acid cycle), 简称TCA循环。由于它是由 H.A.Krebs（德国）正式提出的，所以又称Krebs循环。
CH(OH)COOH + NAD(P)
CHCOOH
1 、乙酰-COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸
O C-SCOA CH2 柠檬酸合酶 HO-C-COO CH2 COOH2O
COOC=O CH2 + COO-
O C-CH3 S-COA
单向不可逆 可调控的限速步骤
氟乙酰CoA导致致死合成
常作为杀虫药
OH -O-As OH 亚砷酸
HS +
S
-O-As
R 二氢硫辛酰胺 2O
R
S
R-As R S + R H2 O
R-As=O 有机砷化物
+
HS
丙酮酸脱氢酶复合体的调控
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：受乙酰CoA和NADH的控制。乙酰CoA抑制 转乙酰基酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酰脱氢酶E3组 分。抑制效应被CoA和NAD+逆转。 2、磷酸化和去磷酸化作用的调节：丙酮酸脱氢酶组分 E1的磷酸化状态无活性，反之有活性。其磷酸化受E2 上结合的激酶和磷酸酶作用。Ca2+通过激活磷酸酶， 使丙酮酸脱氢酶组分活化。 E2

三羧酸循环 柠檬酸循环


4C延胡索酸 4C琥珀酰CoA 4C琥珀酸
TCA循环阶段
1、草酰乙酸与乙酰辅酶A形成柠檬酸
S-CoA
intermediate
—催化此反应的酶为柠檬酸合酶； —反应的中间产物为柠檬酰辅酶A；
—柠檬酸合酶属于调控酶，其活性受ATP、NADH、琥珀酰 CoA、酯酰CoA等的抑制；另一种抑制剂是丙酮酰CoA。
• 顺乌头酸酶催化柠檬酸异构化为柠檬酸，反应分两步 进行，经历一个顺乌头酸中间体。 • 反应具有严格的空间特异性。
TCA循环阶段
• 顺乌头酸酶活性位点的铁硫聚簇。
TCA循环阶段
• 氟乙酸到氟柠檬酸的转化
TCA循环阶段
３、异柠檬酸氧化生成－酮戌二酸
-脱羧反应
—催化此反应的酶为异柠檬酸脱氢酶； —反应为TCA二次氧化脱羧中的第一个反应；
TCA循环阶段
苹果酸脱氢酶的结构
TCA循环阶段
乙酰草酰成柠檬，柠檬易成α-酮 琥酰琥酸延胡索，苹果落在草丛中。
TCA Cycle
TCA能量计算
1、总反应
Acetyl CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H + + CoA
TCA背景知识
2、细胞呼吸（cell respiration） 要经历三个阶段：糖酵解阶 段、柠檬酸循环阶段、氧化 磷酸化阶段。 3、糖酵解的产物丙酮酸进入 TCA之前有一准备过程，即 形成乙酰CoA。
TCA准备阶段
丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下氧化脱羧形 成乙酰辅酶A。
IRREVERSIBLE

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。

第23章 柠檬酸循环


（一）催化丙酮酸转变为乙酰－ CoA的反应步骤
二、柠檬酸循环概貌
加乳酸 加丙酮酸 -------与PH值无关
脱氢四次
三、草酰乙酸与乙酰－CoA形成柠檬酸
（一）草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸 柠檬酸循环的起始步骤。通过这一反应，含有两个碳 原子的化合物以乙酰－CoA形式进入柠檬酸循环。 该反应由柠檬酸合酶催化。
抑制停止
抑制剂
整个糖代谢
物质转换
催化反应的是：苹果酸脱氢酶。
连续两次脱羧脱氢
四、柠檬酸循环的化学总结算
柠檬酸循环的每一次循环都纳入一个乙酰 CoA分子。又有两个碳原子以CO2的形式 离开循环。 每一次循环共有4次氧化反应。参加这4次 氧化反应的有3个NAD＋分子和一个FAD分 子，同时有4对氢原子离开循环，形成3个 NADH和一个FADH2分子。 每一次循环以GTP的形式产生一个高能磷 酸键，并消耗两个水分子。
第23章 柠檬酸循环
一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备 阶段－－形成乙酰－CoA
丙酮酸脱氢酶复合体或丙酮酸脱氢酶系 （由三种酶高度组合在一起）
O 丙酮酸 辅酶A
+ CH3CCOOH + HS-CoA + NAD
丙酮酸脱氢酶系 O CH3C SCoA ＋ CO2 ＋ NADH 乙酰辅酶A
参与反应的3种酶分别是：丙酮酸脱氢酶组分、二氢硫 辛酰转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶。 辅助因子：辅酶A、NAD+、硫胺素焦磷酸（TPP）、 硫辛酰胺和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）等。
氧化脱羧过程 产物
柠檬酸循环两次氧化脱羧作用中的第一次氧化脱羧过程
（四）α－酮戊二酸氧化脱羧形成琥 珀酸－CoA
这是柠檬酸循环两次氧化脱羧作用中的第 二次脱羧。 该反应需要NAD+和CoA作为辅助因子。 催化反应的酶称为α－酮戊二酸脱氢酶。该 酶和丙酮酸脱氢酶复合体类似，也是一个 多酶复合体，有α－酮戊二酸脱氢酶（E1）、 二氢硫辛酸转琥珀酰酶（E2）、二氢硫辛 酰脱氢酶（E3）组成。
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高等动植物及大多数微生物中异柠檬酸脱氢酶有两 类：一类以NAD+为辅酶，存在于线粒体中，一类 以NAPD+为辅酶，存在与线粒体和细胞质中。 异柠檬酸脱氢酶是一个变构酶，活性受ADP变构 激活。该酶与异柠檬酸、Mg2+、NAD+、ADP的 结合有相互协同作用。NADH、ATP对该酶起变 构抑制作用。细菌中的异柠檬酸脱氢酶还受磷酸化 （活化形式）和去磷酸化（失活形式）作用调节。 异柠檬酸的转变有两条途径：一是当需要能量时， 进行氧化脱羧形成-酮戊二酸，二是在能量充足 时，经异柠檬酸裂解酶作用，生成琥珀酸和乙醛酸
3 、 由异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸 （异柠檬酸脱氢酶）
COOH
NADP+
NADPH+H+
COOH
HO- CH
NAD+ NADH+H+
H+
CO
CH-COOH CH2
Mg 2+
CH-COOH CH2
COOH
COOH
草酰琥珀酸
COOH
CO2
C=O CH2 CH2 COOH
α-酮戊二酸
❖ TCA中第一次氧化脱羧过程 ❖ 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+
NH
(CH 2)4CO
二氢硫辛酸
硫辛酸乙酰转移酶
O
中间产物在氨基H酸SCoA臂作用C下H3C 进SC入oA 酶活性
中心快速准确！
乙酰CoA
砷化物与丙酮酸脱氢酶复合体E2中的辅基硫辛酰胺的 毒害作用。（由于酮戊二酸脱氢酶复合体也含硫辛酰 胺辅基，因此，砷化物也有毒害作用）
三羧酸循环在线粒体基质中进行。
糖的有氧氧化：葡萄糖或糖原在有氧的条件下，彻 底氧化成CO2和水的过程。
有氧氧化的反应过程
第一阶段：葡萄糖→→→丙酮酸 （细胞液） 第二阶段：丙酮酸→乙酰CoA （线粒体） 第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化 （线粒体）
柠檬酸循环是糖、脂肪、蛋白质和氨基酸等氧化所共同经历 的途径。此外，柠檬酸循环生成的中间物质也是许多生物合 成的前体。因次柠檬酸循环是两用代谢途径。
由氟乙酸形成的氟乙酰-CoA可被柠檬酸合酶催化与草酰乙酸
缩合生成氟柠檬酸，氟柠檬酸结合到顺-乌头酸酶的活性部位
上，抑制柠檬酸循环向下进行。氟乙酸和氟乙酰-CoA可做杀
虫剂或灭鼠药。各种有毒植物的叶子大部分含有氟乙酸，可
作为天然杀虫剂。 F-CH2CO氟O乙H酸
COO-
F-CH HO-C-COO- 氟柠檬酸
乙酰CoA+
CO2+NADH+H+
▪反应不可逆，分5步进行，由丙酮酸脱氢酶复合体（丙 酮酸脱氢酶系）催化。 ▪丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶复合体，包 括丙酮酸脱氢酶组分E1、二氢硫辛酰转乙酰基酶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(黄素腺嘌呤二核苷酸), NAD+,CoASH 及Mg2+六种辅助因子组装而成。
谷氨酸 天冬氨酸
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 充称为回补反应或填补反应(anaplerotic reaction)。
（2）乙醛酸循环——三羧酸循环支路
CoASH
乙酰CoA 草酰乙酸 CoASH 乙酰CoA 乙 醛 ②酸
三羧酸循
环在异柠
柠檬酸
檬酸与苹
果酸间搭
了一条捷 ① 异柠檬酸 径。（省
了6步）
苹果酸 三羧酸循环
琥珀酸
4 、 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）
COOH
C=O CH2 +COASH+NAD+ CH2 COOH ❖ TCA中第二次氧化作用、脱羧过程
COO-
C=O CH2 + COO-
O C-CH3 S-COA
O C-SCOA
柠檬酸合酶
CH2
HO-C-COO-
CH2
COO-
H2O
❖ 单向不可逆 ❖ 可调控的限速步骤 ❖ 氟乙酰CoA导致致死合成
常作为杀虫药
COO- COA
HO-CCH-C2OOCH2
+ HS-COA+H+
COO- 三羧酸
柠檬酸合酶是柠檬酸循环的关键酶。活性受ATP、 NADH、琥珀酰-CoA、酯酰-CoA等的抑制。
循环有以下特点：
1、乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，使两个C原子进入循环。在以后
的两步脱羧反应中，有两个C原子以CO2的形式离开循环，相当于乙酰CoA的 2个C原子形成CO2。
2、在循环中有4对H原子通过4步氧化反应脱下，其中3对用以还原NAD+生
成3个NADH+H+,1对用以还原FAD,生成1个FADH2。 3、由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成1个GTP,
FAD
CH(OH)COOH (1) 丙酮酸脱氢酶复合体
琥珀酸H2C COOH
C H2
COOHGTP
CoASH
(7) GDP+Pi
+ NAD(P)
+ (4)
NAD(P)H+H
CH 2COOH CHCOOH
(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
丙酮酸
CO2
CH3 CO
丙酮酸脱羧酶
CH3 HC OH
(CH2)4COOS
TPP
E1
S
硫辛酸酰胺
TPP
二氢硫辛酸脱氢酶
FADH2
+ NAD
E3
FAD
NADH+H+
COO H
O CH3C S
E (CH2)4CO2O-
HS
乙酰二氢硫辛酰胺
E2
(CH2)4COOHS
二氢硫辛酰胺
HS
硫辛酸转乙酰基酶
HSCoA
O
CH3C ～ SCoA
乙酰CoA
形成酶复合体有什么好处呢？
丙酮酸
CO 2
CH 3 CO COO H
丙酮酸脱羧酶
CH 3 HC OH
TPP
E1
(CH 2)4CO S
NH
S
硫辛酸
TPP
E2
O
(CH 2)4CO NH
CH 3C S
HS
多肽链
HS
乙酰二氢硫辛酸
HS
E2
二氢硫辛酸脱氢酶
FADH 2
E3
FAD
5 、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生 GTP（琥珀酰COA 合成酶）
S COA
GDP+Pi
C=O
CH2 CH2
COOH
GTP+HSCOA
COOH CH2 CH2 COOH
❖ 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
❖ 产生一个高能磷酸键，哺乳动物中形成一分子GTP，植物和 微生物中直接形成ATP
柠檬酸循环
一. 由丙酮酸形成乙酰CoA 二. 三羧酸循环的过程 三. 三羧酸循环的化学计量 四. 三羧酸循环的回补反应 五. 三羧酸循环的调控 六. 三羧酸循环的生物学意义
一、由丙酮酸形成乙酰CoA
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+CoASH+NAD+
2、磷酸化和去磷酸化作用的调节：丙酮酸脱氢酶组分 E1的磷酸化状态无活性，反之有活性。其磷酸化受E2 上结合的激酶和磷酸酶作用。Ca2+通过激活磷酸酶， 使丙酮酸脱氢酶组分活化。
E 激酶
2 磷酸酶
Ca2+激活
使E1磷酸化（无活性形式） 使磷酸化的E1去磷酸化（有活性形式）
二 TCA循环的过程
三羧酸循环
SCOA
C=O CH2 +NADH+H+ +CO2 CH2 COOH
❖ α-酮戊二酸脱氢酶复合体（受产物琥珀酰-CoA和NADH抑制，受高能荷抑 制）与丙酮酸脱氢酶复合体相似
➢α-酮戊二酸脱氢酶E1（不受磷酸化和去磷酸化调节） ➢氢硫辛酰转琥珀酰酶E2 ➢二氢硫辛酰脱氢酶E3 ➢辅助因子：TPP、硫辛酸、CoA、FAD、NAD+、Mg2+
❖ 开始四碳酸之间的转变
7 、 延胡索酸被水化生成L-苹果酸（延 胡索酸酶）
COOH
COOH
CH
延胡索酸酶 HO-CH
CH +H2O
H-C-H
COOH
COOH
8 、 苹果酸脱氢生成草酰乙酸（苹果酸 脱氢酶）
COOH HO-CH
H-C-H +NAD+
COOH
COOH C=O +NADH+H+ CH2
-OAs
O HO H
亚砷酸
H
+
S 二HS氢硫辛R酰胺
H
R-As=O
+
S H
有机砷化物 S
R
S
-OAsபைடு நூலகம்
S
+ 2H2 RO
S
RAs
S
+ H2O R
丙酮酸脱氢酶复合体的调控
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：受乙酰CoA和NADH的控制。乙酰CoA 抑制转乙酰基酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酰脱 氢酶E3组分。抑制效应被CoA和NAD+逆转。