三羧酸循环的回补反应
6、糖无氧酵解和有氧氧化的总结
糖分解方式 O2参与 最终产物 能量（ATP) 1mol 葡萄糖 反应部位 有氧氧化 有 H2O 和CO2
38ATP
无氧酵解 无 丙酮酸 2ATP 胞液
酵解： 酵解：胞液 其它： 其它：线粒体
asteur效应： Pasteur效应：
Pasteur效应： Pasteur效应： 效应 氧存在下酵解速度降低的现象， 氧存在下酵解速度降低的现象，即糖的有氧氧化对 糖无氧酵解的抑制作用 机理： 机理： 有氧时， 可进入线粒体内氧化， 有氧时，NADH + H+ 可进入线粒体内氧化，于是 丙酮酸就进行有氧氧化而不生成乳酸---丙酮酸就进行有氧氧化而不生成乳酸---有氧氧化可 抑制糖无氧酵解。 抑制糖无氧酵解。 缺氧时，氧化磷酸化受阻，ADP与Pi不能合成ATP， 不能合成ATP 缺氧时，氧化磷酸化受阻，ADP与Pi不能合成ATP， 致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途径的限速酶， ADP/ATP比值升高 致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途径的限速酶， 故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。 故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。
第二节、三羧酸循环 第二节、
三羧酸循环是由四碳原子的草酰乙酸与二碳原 子的乙酰辅酶A(丙酮酸氧化脱羧的产物)缩合 丙酮酸氧化脱羧的产物) 丙酮酸氧化脱羧的产物 生成具有三个羧基的柠檬酸开始，经过一系列 脱氢和脱羧反应后又以草酰乙酸的再生成结束， 在循环过程中，乙酰CoA CoA被氧化成 在循环过程中，乙酰CoA被氧化成 H2O 和CO2， 并释放出大量能量。 并释放出大量能量。 由于循环中首先生成含有三个羧基的柠檬酸， 并且循环中有三个三元羧酸（柠檬酸、异柠檬 柠檬酸、 柠檬酸 酸和草酰琥珀酸），故被称为三羧酸循环或柠 柠 酸和草酰琥珀酸 檬酸循环，简称TCA循环。 檬酸循环
GDP＋Pi ＋
GTP
CoASH
TCA第三阶段： TCA第三阶段：草酰乙酸再生 第三阶段
FAD FADH2 H2 O
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸酶
苹果酸 脱氢酶
NAD+
NADH+H+
草酰乙酸
三羧酸循环
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
琥珀酸
琥珀酸 辅酶A 辅酶A
三羧酸循环循环一次的产物
三羧酸循环特点: 三羧酸循环特点:
一次底物水平磷酸化 二次脱羧 三个不可逆反应 四次脱氢 mol乙酰CoA经三羧酸循环彻 乙酰CoA 1 mol乙酰CoA经三羧酸循环彻 底氧化净生成10 molATP。 底氧化净生成10 molATP。
2、三羧循环的化学计量和能量计量
a、总反应式: 、 COSCoA+3NAD CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O⇒ +CoASH+3NADH 3NADH+3H 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP b、三羧酸循环的能量计量 、
柠檬酸循环中间产物是生物合成的前体
直接利用柠檬酸循环中间产物的生物合 成途径： 葡萄糖生物合成（糖异生） 脂类的生物合成：脂肪酸和胆固醇 氨基酸的生物合成 卟啉类的生物合成：卟啉的主要碳原子 来自琥珀酰CoA
返回
糖与氨基酸、 糖与氨基酸、 脂肪代谢的 联系
5、三羧酸循环的回补反应
三羧酸循环由于参与其他代谢途径而失 去的中间产物必须及时补充，才能维持 三羧酸循环的正常进行。 对柠檬酸循环中间产物有补充作用的反 应称为三羧酸循环的回补反应。 应称为三羧酸循环的回补反应
三羧酸循环
1、三羧酸循环的化学历程 三羧酸循环的化学历程 2、三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能量计量 三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能量计量 3、 三羧循环的生物学意义 、 三羧循环的生物学意义 4、 三羧酸循环的调控 、 三羧酸循环的调控 5、草酰乙酸的回补反应（一般了解） 、草酰乙酸的回补反应（一般了解）
O CH3-C-SCoA
CoASH
1.三羧酸循环 1.三羧酸循环 途径 TCA） （TCA）
柠檬酸 顺乌头酸
NADH
草酰乙酸
NAD+
苹果酸
异柠檬酸
NAD+
NADH +CO2
H2OΒιβλιοθήκη 延胡索酸 α－酮戊二酸FADH2
NAD+
NADH +CO2
琥珀酸
FAD
GTP
琥珀酰CoA 琥珀酰
1）乙酰CoA 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸 乙酰CoA
葡萄糖完全氧化产生的ATP 葡萄糖完全氧化产生的ATP
酵解阶段： 酵解阶段： 2 ATP 2 × 1 NADH 丙酮酸氧化： 丙酮酸氧化：2 × 1NADH 三羧酸循环： 三羧酸循环：2 × 1 GTP 2 × 3 NADH 2 × 1 FADH2
1：3 ： 1：2 ： 1：3 (或2) ： 或
2 ATP 2 × (3或2 ATP ) 或 2 × 3 ATP 2 ×1 ATP 2 × 9 ATP 2 × 2ATP
调控步骤
OH
O CH2 C S-CoA
柠檬酸合成酶 Citrate synthase
CH COOCH2 COO-
柠檬酰(Citroyl)-CoA
柠檬酸合成酶的调控
ATP、 NADH、 琥珀酰－CoA等抑制酶活性； 草酰乙酸和乙酰－CoA激活酶活性
2）柠檬酸异构化生成异柠檬酸
顺乌 头酸 酶
顺乌头酸
三羧酸循环
三羧酸循环是德国科学家Hans Krebs于1937年 正式提出 ， 故三羧酸循环也被称为Krebs循环 循环。 循环 这一途径在动、植物，微生物细胞中普遍存在， 不仅是糖分解代谢的主要途径，也是脂肪、 不仅是糖分解代谢的主要途径，也是脂肪、蛋 白质分解代谢的最终途径，具有重要的生理意 白质分解代谢的最终途径 义。 1953年Krebs获得诺贝尔奖，并被称为ATP循 循 环之父。 环之父
TCA第一阶段：柠檬酸生成 第一阶段： 第一阶段
O CH3-C-SCoA
CoASH 顺乌头 酸酶 H2O
柠檬酸合成酶 草酰乙酸
H2 O
TCA第二阶段： TCA第二阶段：氧化脱羧 第二阶段
NAD+ NADH+H+ CO2 异柠檬酸脱氢酶 NAD+ NADH+H+ CO2 α－酮戊二酸 脱氢酶
琥珀酸 硫激酶
异柠檬酸
3）异柠檬酸氧化脱羧生成α—酮戊二酸 异柠檬酸氧化脱羧生成α 酮戊二酸 氧化脱羧生成
异柠檬酸脱氢酶 • 三羧酸循环中第一次氧化脱羧作用 • 异柠檬酸脱氢酶是三羧酸循环的限速酶
异柠檬酸脱氢酶的调控
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。NAD+ 、 Mg2+和ADP有协同作用。 有协同作用。 有协同作用 NADH和ATP可以抑制酶活性 可以抑制酶活性。 和 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; 在低能状态时酶活性被激活.
能量“现金” 能量“现金” : 1 GTP 能量“支票”: 1ATP
3
兑换率 1：3 ： 兑换率 1：2 ：
9ATP 2ATP
12ATP
NADH 1 FADH2
葡萄糖分解代谢过程中能量的产生 葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式： 葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式： 直接产生ATP 生成高能分子NADH ATP； NADH或 直接产生ATP；生成高能分子NADH或FADH2，后者 在线粒体呼吸链氧化并产生ATP ATP。 在线粒体呼吸链氧化并产生ATP。 糖酵解：1分子葡萄糖 → 2分子丙酮酸，净生 糖酵解： 分子丙酮酸， 成了2 ATP，同时产生2 NADH。 成了2个ATP，同时产生2个NADH。 丙酮酸氧化脱羧： →乙酰CoA，生成1 乙酰CoA 丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸 →乙酰CoA，生成1 NADH。 个NADH。 三羧酸循环：乙酰CoA 三羧酸循环：乙酰CoA → CO2和H2O，产生一 GTP（ ATP）、 ）、3 NADH和 个GTP（即ATP）、3个NADH和1个FADH2。
琥珀酰CoA 琥珀酰CoA合 CoA合 成酶
这是三羧酸循环中唯一的底物水平磷酸化直接产 生高能磷酸键的步骤。 GTP+ ADP GDP +ATP
6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸
三羧酸循环中第三步氧化还原反应 琥珀酸脱氢酶是三羧酸循环中唯一掺入线粒体内膜的 直接与呼吸链联系。 酶，直接与呼吸链联系。 延胡索酸是反丁烯二酸，而不是顺丁烯二酸(马来酸 马来酸)， 延胡索酸是反丁烯二酸，而不是顺丁烯二酸 马来酸 ， 后者不能参加代谢，对有机体有毒性。 后者不能参加代谢，对有机体有毒性。
4）α—酮戊二酸 氧化脱羧成为琥珀酰辅酶A 氧化脱羧
α—酮戊二酸脱 氢酶复合体 三羧酸循环中第二个氧化脱羧反应，
α-酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮 酸氧化脱羧相同，组成类似： 酸氧化脱羧相同，组成类似：
含三个酶及六个辅助因子 三个酶: 三个酶 α-酮戊二酸脱羧酶、 脱羧酶、 酮戊二酸脱羧酶 氢硫辛转琥珀酰基酶、 二 氢硫辛转琥珀酰基酶、 二氢硫辛酸还原酶 六个辅助因子： 辅酶A、 六个辅助因子： 辅酶 、FAD、NAD+、 、 、 镁离子、硫辛酸、 镁离子、硫辛酸、TPP
强调
尽管分子氧不直接参与到TCA循环，但 TCA循环却严格需要氧，是糖的有氧氧 化途径。 若在无氧条件，NADH 和 FADH2 不能进 入氧化呼吸链再生，从而使TCA循环无 法进行。
3、 三 羧 酸 循 环 的 调 节
调节位点
O CH3-C-SCoA