2. TCA循环的总反应
二、TCA循环 循环
2. TCA循环的总反应
二、TCA循环 循环
每经历一次TCA循环 循环 每经历一次 个碳原子通过乙酰 进入循环， 有2个碳原子通过乙酰 个碳原子通过乙酰CoA进入循环，以后有 个 进入循环 以后有2个 碳原子通过脱羧反应离开循环。 碳原子通过脱羧反应离开循环。 对氢原子通过脱氢反应离开循环 有4对氢原子通过脱氢反应离开循环，其中 对 对氢原子通过脱氢反应离开循环，其中3对 NADH携带 1对由 携带， 对由FADH 携带。 由NADH携带，1对由FADH2携带。 分子高能磷酸化合物GTP，通过它可生成 产生1分子高能磷酸化合物 ，通过它可生成1 产生 分子高能磷酸化合物 分子ATP。 。 分子 消耗2分子水， 分别用于合成柠檬酸（ 消耗 分子水，分别用于合成柠檬酸 （ 水解柠檬 分子水 酰CoA）和延胡索酸的加水。 ）和延胡索酸的加水。
所以， 循环需要在有氧的条件下进行。 所以 ， TCA循环需要在有氧的条件下进行。 否 循环需要在有氧的条件下进行
携带的H无法交给氧 无法交给氧， 则NADH和FADH2携带的 无法交给氧，即呼吸链 和 不能被再生， 氧化磷酸化无法进行， 不能被再生 氧化磷酸化无法进行 ， NAD+及 FAD不能被再生， 使TCA循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体而无法进 循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体而无法进 行。
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 3. 异柠檬酸氧化脱羧
这阶段放出了1分子 产生1分子NADH 这阶段放出了1分子CO2，由 C6 → C5 ；产生1分子
NADP+(gold); Ca2+(red))
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 4. α-酮戊二酸氧化脱羧
α-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合 酮戊二酸脱氢酶复合体与 非常相似，也包含三种酶、五六种辅因子。 体非常相似，也包含三种酶、五六种辅因子。
2. TCA循环的总反应
二、TCA循环 循环
产物NADH和FADH2的去路 和 的去路: 产物
循环产生的NADH和 FADH2 必须经呼 由 TCA循环产生的 循环产生的 和 吸链将电子交给O 才能回复成氧化态， 吸链将电子交给 2， 才能回复成氧化态 ， 再去接 循环脱下的氢。 受TCA循环脱下的氢。 循环脱下的氢
TPP
lipoate FAD
(E1, E2, E3)
Reaction 4
Decarboxylated first, then oxidized; the carbon released as CO2 is not from the acetyl group joined; The α-ketoglutarate dehydrogenase complex closely resembles the pyruvate dehyrogenase complex in structure and function (the two E1s and two E2s are similar, the two E3s are identical).
这步反应由 C4 → C6 。
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 2. 柠檬酸异构化成异柠檬酸
IronIron-sulfur (red), cysteines (yellow) and isocitrate (white)
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 3. 异柠檬酸氧化脱羧
3.能量的化学计量 能量
二、TCA循环 循环
乙酰CoA通过 通过TCA循环脱下的氢由 循环脱下的氢由NADH及 乙酰 通过 循环脱下的氢由 及 FADH2经呼吸链传递给 2，由此而形成大量 经呼吸链传递给O 由此而形成大量 形成大量ATP
碳 源 乙酰CoA 乙酰CoA → 2CO2 1GTP → 1ATP 能 量 3ATP× 3NADH → 3ATP×3 = 9ATP 2ATP× 1FADH2 → 2ATP×1 = 2ATP 共 12ATP 12ATP
一、丙酮酸氧化脱羧 整个过程涉及到的6个辅因子：TPP(焦磷酸硫胺素 焦磷酸硫胺素) 整个过程涉及到的6个辅因子：TPP(焦磷酸硫胺素)、 CoA、 SSL(硫辛酸 硫辛酸) FAD、 SSL(硫辛酸)、FAD、NAD+、CoA、Mg2+等。
丙酮酸脱氢酶复合体呈圆球形，每个复合体含有： 丙酮酸脱氢酶复合体呈圆球形，每个复合体含有： PDH、24个TA、 6个PDH、24个TA、6个DLD 其中TA为复合物的核心，它的一条硫辛酸臂可以旋转。 TA为复合物的核心 其中TA为复合物的核心，它的一条硫辛酸臂可以旋转。
Pyruvate
CO2 Acetyl-CoA
Hydroxyethyl-TPP
E2 (dihydrolipoyl transacetylase): consisting the core, 24 subunits; E1 (pyruvate dehydrogenase): bound to the E2 core, 24 subunits; E3 (dihydrolipoyl dehydrogenase): bound to the E2 core, 12 subunits.
三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)， 又叫 三羧酸循环 ， 循环， 做 TCA循环 ， 是由于该循环的第一个产物是柠檬酸 循环 它含有三个羧基，故此得名。 ，它含有三个羧基，故此得名。 该 循环 的提出 的主要 贡献者 是英国 生化学 家 Krebs，所以又称 ，所以又称Krebs循环。 循环。 循环
该循环还叫做柠檬酸循环。 该循环还叫做柠檬酸循环。 柠檬酸循环
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸 乙酰CoA 乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸
An aldol condensation
The methyl carbon of acety-CoA joins the carbonyl carbon of oxaloacetate; citroyl-CoA is a transient intermediate; hydrolysis of the thioester bond releases a large amount of free energy.
二、TCA循环 循环
Step 8. 苹果酸至草酰乙酸（再生） 苹果酸至草酰乙酸（再生）
Oxaloacetate is regenerated!
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 8. 苹果酸至草酰乙酸（再生） 苹果酸至草酰乙酸（再生）
The active site of malate dehydrogenase. Malate is shown in red; NAD+ blue.
Coenzyme A (CoA-SH): discovered in 1945 by Lipmann, delivers activated acyl groups (with 2-24 carbons) for degradation or biosynthesis.
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 4. α-酮戊二酸氧化脱羧
这阶段又放出了1分子 这阶段又放出了1分子CO2，由 C5 → C4 ； ， 又产生1分子 又产生 分子NADH；形成1个高能硫酯键。 分子 ；形成1个高能硫酯键。
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 5. 由琥珀酰CoA生成高能磷酸键 由琥珀酰CoA生成高能磷酸键 CoA
一、丙酮酸氧化脱羧
Pyruvate dehydrogenase complexes from E. coli: the electron micrograph
a huge multimeric assembly of three kinds of enzymes, having 60 subunits in bacteria and more in mammals.
Malonate (丙二酸) is a strong competitive inhibitor 这阶段合成了1分子高能磷酸化合物 这阶段合成了 分子高能磷酸化合物GTP 分子高能磷酸化合物
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 6. 琥珀酸氧化成延胡索酸
这一阶段的反应为 的变化； 这一阶段的反应为C4的变化； 反应为 的变化 产生1分子 分子NADH。 产生 分子FADH2、1分子 分子 、 分子 。
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
Step 1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸 乙酰CoA CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸
这步反应由 C4 → C6 。
Citrate synthase. Citrate is shown in green and CoA pink
1. 化学反应过程
二、TCA循环 循环
E2 E3
A model of the E. coli pyruvate dehydrognase complex showing the three kinds of enzymes and the flexible lipoamide arms covalently attached to E2
丙酮酸的氧化脱羧的部位： 丙酮酸的氧化脱羧的部位：线粒体
The oxidative decarboxylation of pyruvate in mitochondria: the overall chemical transformation, involving five cofactors and three enzymes.