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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。
三羧酸循环的实验依据•在被丙二酸抑制的肌肉糜悬浮液中直接加入六碳三羧酸或α-酮戊二酸等有机酸，同样有琥珀酸的积累。
说明在丙酮酸氧化途径中，上述物质都可转化成琥珀酸。
•在被丙二酸抑制的肌肉糜悬浮液中直接加入琥珀酸脱氢酶催化反应的产物如延胡索酸、苹果酸、草酰乙酸等有机酸，也可以引起琥珀酸的积累。
说明另有一条途径氧化生成琥珀酸，因此Krebs提出了环状氧化的概念糖酵的有解偶氧联氧化—三羧酸——循环COCOOH)+CoA SH+NAD 第一阶段丙酮酸(CH 3COCOOH)+CoA-SH+NAD +→乙酰CoA(CH 3CO~SCoA)+CO 2+NADH+H +场所:真核细胞的线粒体基质丙酮酸脱羧酶—丙酮酸脱氢酶复合体E1二氢硫辛酸乙酰转移酶—E2—体:二氢硫辛酸脱氢酶E3丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应（五个辅酶激活氧化脱羧反应调节（五个辅酶，Mg2+激活，氧化脱羧反应。
调节酶，限速步骤。
）乙酰～SCoA结构示意图丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应砒霜中毒三羧酸循环过程三羧酸循环过程（成三羧酸循环的各步反应（柠檬酸合成酶催化，不可逆，限速步骤。
别构酶，受产物ATP NADH C A ATP,NADH 反馈抑制及其它琥珀酰CoA,长链脂酰CoA 抑制。
）三羧酸循环的各步反应（顺乌头酸酶催化，具几何异构专一性。
三羧酸循环的各步反应（异柠檬酸脱氢酶，氧化脱羧。
调节酶。
脱的碳不是乙酰COA 上的碳，而是草酰乙酸上的碳1。
）a 三羧酸循环的各步反应（a-酮戊二酸脱氢酶系，五个辅酶，镁离子激活。
不可逆，限速步骤氧化脱羧产生个高能键脱的碳不是步骤。
氧化脱羧。
产生一个高能键。
脱的碳不是乙酰COA 上的碳，而是草酰乙酸上的碳4。
为调节酶）节酶。
）三羧酸循环的各步反应（琥珀酸硫激酶。
产生1个GTP 和水。
琥珀酸为一对称分子。
四个碳为草酰乙酸两个和乙酰COA 两个）（琥珀酸脱氢酶三羧酸循环的各步反应（琥珀酸脱氢酶，氧化反应。
延胡索酸为反式。
）三羧酸循环的各步反应（延胡索酸酶，具几何异构专一性。
L-苹果酸。
含羟基的两个碳为乙酰COA 的碳。
）三羧酸循环的各步反应（苹果酸脱氢酶。
氧反应生草酰酸酰中的个碳氧化反应。
再生草酰乙酸。
乙酰COA 中的两个碳变成新的草酰乙酸的3，4位碳，上次草酰乙酸的位碳）2，3位碳变成新的草酰乙酸的1，2位碳。
）三羧酸循环的各步反应物质变化总的反应式为：丙酮酸→CO2CH3COCOOH+2H2O+4NAD++FAD+GDP+Pi3CO2+4NADH+4H++FADH2+GTP 碳原子氧原子氢原子水分子GDP+Pi(即在第五步发生底物水平磷酸化反应)碳原子的去向•形成乙酰CoA时生成一个CO 2释放。
•乙酰CoA进入三羧酸循环释放两个CO2，分别在三羧酸循第三步和第四步反应但经同位素标记实验发现，三羧酸循环中释放的两个CO2中的碳原子并不是直接来自进入循环的乙酰基，而是原先草酰乙酸中的两个碳原子。
这是由于酶与底物以特殊方式结合，经酶催化进行了不对称反应催进行了不对称反。
碳原子的去向氧原子的来源的六个氧原子来自:释放出的三个CO2•丙酮酸中的三个氧原子•三羧酸循环中消耗两个水分子中的两个氧原子O时产生的一个•在GDP+Pi→GTP+H2水分子中的一个氧原子氢原子的来源与去向来源:丙酮酸中的两对氢原子、消耗两个水分子中的O时产生的一个两对氢原子、GDP+Pi→GTP+ H2水分子中的一对氢原子中的去向:•形成乙酰CoA时，一对氢原子给了受氢体NAD+•在三羧酸循环第三步、第四步和第八步反应中有三对氢原子分别给了受氢体NAD+•在三羧酸循环第六步反应中有一对氢原子给了受氢体FAD水分子的产生和消耗产生:O反应产生一个水分子GDP+Pi→GTP+ H2消耗:水解一步反应中，乙酰CoA的高能硫酯键水解•第一水合反应七步反应中，延胡索酸的水合•第七水解•第五五步反应中，琥珀酰CoA的高能硫酯键水解能量变化•三羧酸循环是葡萄糖完全•氧化的前奏经氧化磷酸化过程后葡萄糖完全氧化的能量变化能量变化(1)糖酵解途径（胞浆）•葡萄糖→2丙酮酸C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi→2CH COCOOH+2H O+2NADH++2H++2ATP C3COCOO2O N能量变化(2)22C A（）•2丙酮酸→2乙酰CoA（线粒体基质）2CH3COCOOH +2CoA-SH+2NAD +2CH3CO~SCoA+2CO +→2CH3CO SCoA+2CO 2+2NADH+2H能量变化(3)•三羧酸循环：2乙酰CoA→4CO（线粒体基质）22CH CO~SCoA+4H O+6NAD++2FAD+2GDP+2PiC3CO SCo2O6N G→4CO2+2CoA-SH＋6NADH+6H++2FADH2+2GTP 有氧氧化能量变化2分子ATP和2分子GTP(底物水平磷酸化反应形成)NADH+H胞浆中2（NADH +H+）中线粒体中8（NADH +H+）和2 FADH还原型辅酶或辅基必须通过电子传递系统和氧化磷酸化系统被分子氧氧化成水能量变化（4）P/O比值指每消耗一原子O，掺入有机物的无机P的摩尔数，常作为氧化磷酸化的指标。
当电子进入呼吸链的复合物I，1/2 O 2还原为H 2O时，ATP合成的比率（P/O）为NADH +H + 2.5，所以：25(氧化) 2.5个ATP(5)能量变化()当电子进入呼吸链的CoQ，1/2 O 2还原为H 2O时，ATP合成的比率（P/O）为1.5，所以：FADH 215(氧化) 1.5个ATP能量变化(6)GTP ATP•其反应方程式为：GTP+ADP→GDP+ATP每分子葡萄糖氧化成CO+H O时合成的ATP22底物水平磷酸化：4ATP+胞浆2NADH+2H+氧化：3或5ATP+8NADH+10H+氧化：20ATP+2FADH2氧化：3ATP=30或32ATP每分子葡萄糖氧化成CO +H O时合成的ATP 22TCA的生理意义•糖的有氧代谢是生物机体获得能量的主要途径•三羧酸循环是有机物质完全氧化的共同途径•三羧酸循环是分解代谢和合成代谢途径的枢纽•三羧酸循环产生的CO 2，其中一部分排出体外，其余部分供机体生物合成需要三羧酸循环是中心代谢途径三羧酸循环的调节癌细胞生长繁殖中的代谢调控。
