丙酮酸脱氢酶复合体的组成
八聚体 丙酮酸脱氢酶复合体
硫辛酰胺辅基
砷化物对硫辛酸的毒害作用 亚砷酸盐和有机砷化物与E2上的 硫辛酰胺上的-SH结合，使酶失 去催化能力。
有机砷化物对微生物的 酶的毒害比人类更大， 过去曾将砷化物作为抗 菌药物用于治疗锥虫病
硫辛酰赖氨酰臂 与二氢硫辛酰转乙酰基酶的Lys残基相连
琥珀酸脱氢酶具有立体专一性
延胡索酸
马来酸
TCA 循 环 小 结 总 图
TCA
10 ATP
TCA
3-NADH+H+ (2.5ATP)
循 环 小 结 总 图
FADH2 (1.5ATP)
CO2
葡萄糖分解的能量代谢
葡萄糖（胞液） -2ATP 4ATP 2(NADH+H+) 2×丙酮酸（胞液） 2×丙酮酸（线粒体） NADH+H+ 2×乙酰CoA 3(NADH+H+) TCA FADH2 GTP CO2 2
甘油磷酸 穿梭系统 苹果酸 穿梭系统
2×1.5 2×2.5
呼吸链，进行 氧化磷酸化
3或5
2×4×2.5=20 2×1.5=3 2
1分子葡萄糖彻底氧化共产生30或32个ATP
甘油磷酸穿梭系统图
苹果酸穿梭系统图
碳原子的去向
• 乙酰CoA进入三羧酸循环释放两个CO2 ，分别在三羧酸 循第三步和第四步的氧化脱羧反应 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辅酶 A，而是原先草酰乙酸中的两个碳原子。
• 2. 三羧酸循环是三大营养素的最终代谢通路：
糖、脂肪、氨基酸在体内进行生物氧化都将产生乙 酰CoA，然后进入三羧酸循环进行降解。
三羧酸循环是三大营养素的最终代谢通路
糖原 Glc 三脂酰甘油 FA、甘油 乙酰CoA 三羧酸循环 胆固醇，酮体 NADH/ FADH CO2 蛋白质 氨基酸
H2O
• 3. TCA是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽：
Krebs于1937年 提出TCA循环， 1931年提出氨基 酸代谢的鸟氨酸 循环。
柠檬酸循环概貌
柠檬酸循环反应过程
限速酶
柠檬酸合酶
*
+
草酰乙酸
乙酰CoA
⑴ H2O HSCoA 柠檬酸 顺乌头酸酶
氟乙酸（有毒植物叶）氟乙 酰CoA 致死性合成氟柠檬酸 抑制后一步酶的反应(灭鼠药)
限速酶
丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸
柠檬酸循环 CoASH 柠檬酸 乙酰CoA 异柠檬酸
精氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸 谷氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰乙酰CoA 天冬酰胺 苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸 谷氨酰胺
α-酮戊二酸
缬氨酸
琥珀酰CoA 苹果酸 三羧酸循环 延胡索酸
尽管O2没有直接参与柠檬酸循环，但没有O2 的存在，柠檬酸循环就不能进行，为什么？
三羧酸循环特点:
一次底物水平磷酸化： 每循环一次，底物水平磷酸化 一次生成1GTP(ATP)； 二次脱羧：每一次循环经历两次脱羧，放出2CO2; 三个不可逆反应： 四次脱氢：每一循环经历四次脱氢，其中3次以NAD+ 为氢受体，1次以FAD为氢受体；
苯丙氨酸 酪氨酸
5. TCA循环的双重作用
TCA循环不仅是产生ATP的途径，其产生的中间物也 是生物合成的前体，具有分解代谢和合成代谢双重性。这 些中间物必需不断补充才能保证TCA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回补反应。
The citric acid cycle is ampibolic.
三点附着学说
CO2来自草酰乙酸而不是乙 酰CoA，但净结果是氧化 了1分子乙酰CoA p296 习题
TCA的物质变化
乙酰CoA→CO2总的反应式为： 乙酰CoA + 2H2O + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP+HSCoA
丙酮酸脱氢 酶复合体
柠檬酸合酶
TCA 循 环 的 调 节
-酮戊二酸脱氢酶系 异柠檬酸脱氢酶
有氧氧化的调节
① 酵解途径：己糖激酶 关 键 酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶 ② 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体 ③ 三羧酸循环：柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 α-酮戊二酸脱氢酶复合体
糖 代 谢 调 节
GDP+Pi ⑸ HSCoA+GTP
琥珀酸脱氢酶 ⑹ 延胡索酸 FADH2 丙二酸 FAD
抑制剂
琥珀酸
延胡索酸酶 ⑺ 延胡索酸 H2O NAD+ ⑻ NADH+H+ 苹果酸脱氢酶 苹果酸
草酰乙酸
草酰乙酸
柠 檬 酸 合 酶
酶构象 结合草酰乙酸的构象
•催化TCA的第一步反应，不可逆。 •是TCA的一个限速酶，活性受ATP、NADH、琥 珀酰CoA及长链脂肪酰CoA的抑制。 •AMP可解除抑制
乙醛酸循环——三羧酸循环支路
• 植物细胞内乙酰 CoA在乙醛酸体内 生成琥珀酸、乙醛 酸和苹果酸
草酰乙酸
柠檬酸 异柠檬酸 苹果酸 合酶 乙醛酸 异柠檬酸 裂解酶
• 因为以乙醛酸为 中间代谢物，故 称乙醛酸循环。
象在三羧酸循环 中异柠檬酸与苹 果酸间搭了一条 捷径。
苹果酸
只 有 一 次 脱 氢
乙醛酸循环
PDH复合物的活性调节
磷酸化和去磷酸化的共价调节
受蛋白激酶（磷酸化，失活）和磷酸酶（去磷酸化， 激活）控制；
E1分子上的Ser-OH被磷酸激酶催化磷酸化而失去活性，一旦磷 酸基团被磷酸酶催化水解（去磷酸化）可恢复活性。
受效应物调节
三羧酸循环——糖的最后氧化途径
三羧酸循环（Tricarboxylic acid circle，简写为 TCA循环）：在线粒体中，乙酰CoA与草酰乙酸缩合 生成柠檬酸，然后经过一系列的反应，乙酰基被氧化分 解，而草酰乙酸再生的循环反应过程。 因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧 基的有机酸，所以叫做三羧酸循环； 又由于第一个生成物是柠檬酸，因此称为柠檬酸循环； 也以发现者Krebs命名为Krebs循环。
乙醛酸体 (glyoxysome)中进行
乙醛酸循环的生物学意义
CO2 1. -羟乙基TPP的生成 NADH+H+ 5. NADH+H+ 的生成 NAD+ 2.乙酰硫辛酰 胺的生成
CoASH 3.乙酰CoA 的生成
4. 硫辛酰胺的生成
乙酰CoA的形成
此反应是一个不可逆反应，可分5步进行： ① 丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP； ②二氢硫辛酰转乙酰基酶催化羟乙基氧化为乙酰基，并转移 给硫辛酰胺形成乙酰硫辛酰胺； ③二氢硫辛酸转乙酰酶催化乙酰硫辛酰胺上的乙酰基转移给 CoA生成乙酰CoA； ④二氢硫辛酸脱氢酶催化二氢硫辛酰胺的再氧化，并将氢交 给FAD生成FADH2-E； ⑤ NADH+被FADH2还原，得到NADH。
• 糖转变成脂肪：在能量供应充足的条件下，从食物摄取 的糖相当一部分转变成脂肪储存。 • 三羧酸循环中的羧酸可用于合成一些非必需氨基酸如天 冬氨酸、谷氨酸等。 • 琥珀酰CoA可用以与甘氨酸合成血红素； • 乙酰CoA是合成胆固醇的原料。 因而，三羧酸循环在提供生物合成的前体中起重要作用。
4. 许多氨基酸的碳骨架是TCA的中间产物，通过草 酰乙酸等可转变为葡萄糖（参见糖异生）
⑵
* 异柠檬酸脱氢酶
-酮戊二酸 ⑶ NADH+H++CO2 NAD+ 异柠檬酸
限速酶
α-酮戊二酸脱 氢酶系 ⑷ - 酮戊二酸 NAD+ +HSCoA
*
NADH+H+ +CO2
琥珀酰CoA 琥珀酰CoA 合成酶
底物水平磷酸化
E1：-酮戊二酸脱氢酶 E2：二氢硫辛酰转琥珀酰酶 E3：二氢硫辛酸脱氢酶
顺乌头酸酶 的铁硫中心
氟柠檬酸
经顺乌头酸生成异柠檬酸
TCA的第一次氧化脱羧
NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体） 异柠檬酸脱氢酶
别构酶，ATP及NADH对酶有抑制作用
NADP为辅酶（胞质、线粒体）
包括三个酶组分： 1）-酮戊二酸 dHE(E1’) 2） 琥珀酰转移酶(E2’) 3） 二氢硫辛酸dHE(E3’) 3种辅助因子：TPP, FAD, Lipoic acid(Lipoamide) 该酶也是调节酶，受产物NADH, succinyl CoA抑制； ATP、 GTP对酶有反馈抑制；不受磷酸化的共价调节。
有氧氧化的反应过程
糖的有氧氧化代谢途径可分 为四个阶段： 葡萄糖酵解 丙酮酸氧化脱羧 三羧酸循环 呼吸链的氧化磷酸化
Glc 丙酮酸 胞质 1
丙酮酸 线粒体 乙酰CoAБайду номын сангаас2
TCA循环 H2O [O] ATP ADP NADH+H+ FADH2 呼吸链 4 CO2
3
丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA
• 丙酮酸经线粒体内膜上特异载体转运进入线粒体， 在丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase complex) 的催化下氧化脱羧生成乙酰CoA 。
三羧酸循环小结 三羧酸循环小结
①真核生物发生在线粒体，原核生物发生在胞质。为不可逆反 应，三个限速酶（柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二 酸脱氢酶系） ② 1分子乙酰-CoA经TCA两次脱羧反应，生成2分子CO2，循 环的中间产物既不能通过TCA生成，也不被TCA所消耗。 ③循环中有4次脱氢反应（生成3 NADH和1 FADH2）；一次 底物水平磷酸化（生成1 GTP（ATP））。每完成一次循 环，1分子乙酰-CoA可氧化生成10 ATP ④ TCA循环中碳骨架的不对称反应，用同位素标记乙酰CoA 碳原子，发现乙酰CoA从碳骨架的一端掺入，而从另一端 发生脱羧反应，反应是不对称的。