丙酮酸羧化 PEP的羧化 PEP的羧化 苹果酸脱氢 由氨基酸形成
动物体内的主要回补反应) 丙酮酸羧化(动物体内的主要回补反应 动物体内的主要回补反应
生物素Mg2+ 生物素Mg2+
在线粒体内进行 草酰乙酸或循 环中任何一种 中间产物不足 乙酰-CoA 乙酰浓度增加
高水平的乙酰CoA激活 高水平的乙酰CoA激活 CoA
COOH COOH 延胡索酸酶 HO-CH CH +H2O CH H-C-H COOH COOH
8 、 苹果酸脱氢生成草酰乙酸（苹果酸 苹果酸脱氢生成草酰乙酸（ 脱氢酶） 脱氢酶）
COOH HO-CH +NAD+ H-C-H COOH COOH C=O +NADH+H+ CH2 COOH
TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。 TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。 中第四次氧化的步骤
羟乙基TPP 羟乙基TPP
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 丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤 丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤， 的分支点，所以此体系受到严密的调节控制： 的分支点，所以此体系受到严密的调节控制： 产物抑制：乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2组分， CoA抑制乙酰转移酶E2组分 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 E3组分 CoA和 抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3组分。抑制效应被CoA和 NAD+逆转 逆转。 NAD+逆转。 核苷酸反馈调节：丙酮酸脱氢酶E1受GTP抑制 脱氢酶E1 抑制， 2、核苷酸反馈调节：丙酮酸脱氢酶E1受GTP抑制，被 AMP活化 活化。 AMP活化。 砷化物与E2 E2中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力的砷 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。 化物。 可逆磷酸化作用的调节：丙酮酸脱氢酶E1的磷酸化 脱氢酶E1 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。 状态无活性，反之有活性。 5、Ca2+激活
三羧酸循环的过程
TCA经四次氧化，二次脱羧， TCA经四次氧化，二次脱羧， 经四次氧化 通过一个循环，可以认为乙酰COA 通过一个循环，可以认为乙酰COA 2CO2
乙酰辅酶A 乙酰辅酶A 草酰乙酸 苹果酸 异柠檬酸 柠檬酸
延胡索酸 a-酮戊二酸 琥珀酸珀酸脱氢生成延胡索酸
嵌入线粒体内膜
COOH COOH 琥珀酸脱氢酶 CH CH2 +FADH2 +FAD HC CH2 COOH COOH
TCA中第三次氧化的步骤 TCA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
COOH CH2 COOH
7 、 延胡索酸被水化生成苹果酸（延胡 延胡索酸被水化生成苹果酸（ 索酸酶） 索酸酶）
三羧酸循环
一. 二. 三. 四. 五. 六. 由丙酮酸形成乙酰CoA 由丙酮酸形成乙酰CoA 三羧酸循环的过程 三羧酸循环的过程 三羧酸循环的化学计量 三羧酸循环的回补反应 三羧酸循环的调控 三羧酸循环的生物学意义
由丙酮酸形成乙酰CoA 一、由丙酮酸形成乙酰CoA
丙酮酸进入线粒体转变为乙酰CoA 丙酮酸进入线粒体转变为乙酰CoA,这是连接糖酵解 CoA, 和三羧酸循环的纽带： 和三羧酸循环的纽带： 丙酮酸+ 丙酮酸+CoA+NAD+ 乙酰CoA+ 乙酰CoA+ C2O+NADH+H+
CO2
COOH CO CH2 CH2 COOH
4 、 α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰 酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰 酮戊二酸氧化脱羧成为 COA（ α-酮戊二酸脱氢酶复合体） 酮戊二酸脱氢酶复合体） （ 酮戊二酸脱氢酶复合体
COOH CO +COASH+NAD+ CH2 CH2 COOH SCOA CO +NADH+H+ +CO2 CH2 CH2 COOH
乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O 乙酰 2C2O+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+ 循环有以下特点： 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 原子进入循环。在以后的 、乙酰 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸， 原子进入循环。 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸 使两个C原子进入循环 两步脱羧反应中，有两个C原子以 2的形式离开循环，相当于乙酰 原子以CO 的形式离开循环，相当于乙酰CoA的2 两步脱羧反应中，有两个 原子以 的 原子形成CO 个C原子形成 2。 原子形成 2、在循环中有 对H原子通过 步氧化反应脱下，其中 对用以还原 原子通过4步氧化反应脱下 对用以还原NAD+生 、在循环中有4对 原子通过 步氧化反应脱下，其中3对用以还原 对用以还原FAD,生成 个FADH2。 生成1个 成3个NADH+H+,1对用以还原 个 对用以还原 生成 3、由琥珀酰 形成琥珀酸时， 、由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成 个GTP, 形成琥珀酸时 偶联有底物水平磷酸化生成1个 1GTP 1ATP。 。 4、循环中消耗两分子水。 、循环中消耗两分子水。 5、3NADH 7.5 ATP ， 1FADH2 1.5ATP，再加上 、 ，再加上1 个GTP 6、单向进行 、 7、整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。 、整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。
可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的 可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的 TCA 有氧氧化途径， 有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量 的最有效的方式， 的最有效的方式，也是机体产生能量的主要 方式。 方式。
四、三羧酸循环的回补反应
三羧酸循环不仅是产生ATP的途径， 三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它的中间产物也 ATP的途径 是生物合成的前体， 是生物合成的前体，如 α-酮戊二酸 草酰乙酸 琥珀酰CoA 琥珀酰CoA 谷氨酸 天冬氨酸 卟啉环
TCA循环 TCA循环 速度降低 产生更多的草酰乙酸
丙酮酸羧化酶
PEP羧化（在植物、酵母、细菌） 羧化 在植物、酵母、细菌）
反应在胞液中进行
苹果酸脱氢
丙酮酸 苹果酸
氨基酸转化
天冬氨酸 α-酮戊二酸 酮戊二酸 谷氨酸
草酰乙酸
五、三羧酸循环的调控
三羧酸循环的速度主要取决于细胞对ATP的需求量， 三羧酸循环的速度主要取决于细胞对ATP的需求量，另外 ATP的需求量 也受细胞对于中间产物需求的影响。 个调控部位。 也受细胞对于中间产物需求的影响。有 3个调控部位。 柠檬酸合成酶（限速酶） 1、柠檬酸合成酶（限速酶） ATP、NADH是该酶的变构抑制剂 高浓度的ATP 是该酶的变构抑制剂， ATP、NADH是该酶的变构抑制剂，高浓度的ATP 和NADH 抑制柠檬酸的合成，即抑制三羧酸循环地进行。 抑制柠檬酸的合成，即抑制三羧酸循环地进行。高农 度的琥珀酰-CoA抑制该酶的活性 抑制该酶的活性。 度的琥珀酰-CoA抑制该酶的活性。 2、异柠檬酸脱氢酶 该酶受ATP NADH变构抑制 ATP和 变构抑制， ADP变构促进和 变构促进和Ca 激活。 该酶受ATP和NADH变构抑制，受ADP变构促进和Ca2+激活。 3、α-酮戊二酸脱氢酶 该酶受产物琥珀酰CoA NADH抑制 也受高能荷抑制。 CoA和 抑制， 该酶受产物琥珀酰CoA和NADH抑制，也受高能荷抑制。 激活。 Ca2+激活。
反应不可逆，分5步进行，由丙酮酸脱氢酶复合体催化。 反应不可逆， 步进行， 丙酮酸脱氢酶复合体催化。 催化 丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶复合体，包 丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶复合体， 丙酮酸脱氢酶E1 二氢硫辛酸乙酰转移酶E2 E1、 E2、 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)、 E3三种不同的酶及焦磷酸硫胺素 辛酸脱氢酶E3三种不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫 辛酸， Mg2+六种辅助因子组装而成 六种辅助因子组装而成。 辛酸，FAD, NAD+,CoA 及Mg2+六种辅助因子组装而成。
5 、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生 转化成琥珀酸， 琥珀酰 转化成琥珀酸 GTP（琥珀酰 合成酶） （琥珀酰COA 合成酶）
S COA GDP+Pi CO 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 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+ADP GDP+ATP
在pH7.0，25°C的平衡态时，柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：4：6 异
3 、 由异柠檬酸氧化脱羧生成 酮戊二酸 由异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸 异柠檬酸脱氢酶） （异柠檬酸脱氢酶）
COOH COOH + NADH+H+ NAD H+ HO- CH CO CH-COOH CH-COOH Mg 2+ CH2 CH2 COOH COOH 草酰琥珀酸 α-酮戊二酸 TCA中第一次氧化作用、脱羧过程 中第一次氧化作用、 中第一次氧化作用 异柠檬酸脱氢酶为第二个调节酶 三羧酸到二羧酸的转变
COA COOCH2 HO-C α -COO- + HS-COA+H+ CH2 COO- 三羧酸
2、 柠檬酸异构化成异柠檬酸（顺乌 、 柠檬酸异构化成异柠檬酸（ 头酸酶） 头酸酶）
COOCOOH2O CH H2O CH2 HO-C α-COOC α-COOCH2 CH2 COOCOO柠檬酸 顺乌头酸 COOHO- CH CH-COOCH2 COO异柠檬酸