丙酮酸脱氢酶
E1
二氢硫辛酰转乙 E2 酰基酶
24 TPP 丙酮酸氧化脱羧 24 硫辛酰胺 将乙酰基转移到CoA
二氢硫辛酸脱氢酶 E3
12 FAD 将还原型硫辛酰胺 转变为氧化型
分步反应
①
O CH3 CCOOH+TPP E1
OH CH 3 C TPP + CO 2
H
E1：丙酮酸脱氢酶
羟乙基TPP
焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用
柠檬酸循环
无氧条件下:葡萄糖经分解代谢形成丙 酮酸，丙酮酸继续形成乳酸或乙醇。
有氧条件下:丙酮酸可继续进行有氧分 解，最后完全氧化，形成CO2和水。此 途径分为柠檬酸循环和氧化磷酸化两 个阶段。
柠檬酸循环的概念：
在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙 酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA，乙酰CoA经 一系列氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O 并产生能量的过程，称为柠檬酸循环。由 于柠檬酸含三个羧基，所以亦称为三羧酸 循环。(tricarboxylic acid cycle), 简称 TCA循环。由于它是由H.A.Krebs（德国） 正式提出的，所以又称Krebs循环。
环
顺乌头酸
的
过
苹果酸
程
及
延胡索酸
其
调
琥珀酸
控
NADH
琥珀酰CoA
(-)
(-)
α-
异柠檬酸
异柠檬酸
(-)
脱氢酶
(+) ADP
(+) Ca 2+
酮戊二酸
α- 酮戊二酸
脱氢酶复合体 (+) Ca 2+
GTP
ATP
六、三羧酸循环的生物学意义
➢ 与糖酵解一起构成糖的有氧代谢，为有机体提供大 量的能量
➢ 是糖、脂类和蛋白质代谢联络的枢纽
H
R-As=O
+
S H
有机砷化物 S
R
S
-OAs
S
+ 2H2 RO
S
RAs
S
+ H2O R
丙酮酸脱氢酶复合体的调控
由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处于代谢途 径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：
1.产物抑制：受乙酰CoA和NADH的控制。乙酰CoA抑制转乙 酰基 酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酰脱氢酶E3组分。抑制效 应被CoA和NAD+逆转。
＊
2
COOH
＊
异柠檬酸
CH COOH H+ CO2
草C＊H酰2琥＊C珀OO酸H
CH 2
a-C＊酮H戊2 二C＊O酸OH (a-KG)
高等动植物及大多数微生物中异柠檬酸脱氢 酶 有两类
NAD+为辅酶 （线粒体） NADP+为辅酶 （线粒体和细胞质）
异柠檬酸脱氢酶是一个变构酶 ADP变构激活 异柠檬酸
产生更多的草酰乙酸
乙酰-CoA 浓度增加
高水平的乙酰CoA激活
丙酮酸羧化酶
2.PEP羧化
（在植物、酵母、细菌）
❖反应在胞液中进行
3.苹果酸脱氢
COOH
COOH
COOH
苹 果 酸 酶 CHOH 苹 果 酸 脱C氢O 酶
CO
CH3
丙酮酸
NADPH CO2
NADP+ CH2 NAD+ COOH
NADHCH2 COOH
嘧啶环
VB 1
易形成C-离子
C-
噻唑环
丙酮酸
C-
CH3-C-COOH OH CO2
②
OH
S E2
CH3 C TPP + L
H
S
O
CH3 C～S L + TPP
HS
硫辛酸
乙酰硫辛酸
E2：转乙酰酶
硫辛酸：
SS
H2C CH (CH2)4 COOH C H2
O
CH3 ③
C～S L
+HS～CoA E2
HS
a－酮戊二酸
NAD+
NADH +CO2
乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O
2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+ 循环有以下特点：
➢乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，使两个C原子进入循环。在以后的两步 脱羧反应中，有两个C原子以CO2的形式离开循环，相当于乙酰CoA的2个C原 子形成CO2。
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，它的中间产物也 是生物合成的前体，如
α-酮戊二酸 谷氨酸 草酰乙酸 天冬氨酸 琥珀酰CoA 卟啉环
上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环 的运转，因此必须不断补充才能维持其正常进行，这种补充 称为回补反应或填补反应(anaplerotic reaction)。
＊CH 2 COOH (a -KG)
a-KG脱氢酶
复合体
CO～ SCoA
CH 2
NAD+ NADH+H+ ＊CH 2 ＊COOH HSCoA CO2 琥珀酰CoA
该酶与丙酮酸脱氢酶复合体相似
5. 琥珀酰CoA转化成琥珀酸 （琥珀酰CoA合成酶催化）
CO～ SCoA
CH 2
CH
＊
2
COOH
＊
琥珀酰CoA
2.异柠檬酸脱氢酶
该酶受ATP和NADH变构抑制，受ADP变构促进和Ca2+激
3.α活-酮。戊二酸脱氢酶
该酶受产物琥珀酰CoA和NADH抑制，也受高能荷抑制。 Ca2+激活。
丙酮酸
(-)
丙酮酸脱氢酶复合体
三 羧
(-)
(+) Ca 2+
乙酰 CoA
（-）
酸
柠檬酸合成酶
(-) (-)
循
草酰乙酸
柠檬酸
(-)
＊＊
＊ CH3
＊
C～SCoA+ O
柠檬酸合酶
C COOH
HO
CH 2 COOH C COOH
O
CH2 COOHH2O HSCoA CH 2 COOH
乙酰CoA
草酰乙酸
柠檬酸
❖ 单向不可逆 ❖ 可调控的限速步骤 ❖ 氟乙酰CoA导致致死合H成O常-C作-C为OO杀- 虫药
柠檬酸合酶是柠檬酸循环的关键酶，活性受ATP、 NADH、琥珀酰-CoA、酯酰-CoA等的抑制。
＊＊
柠檬酸
顺乌头酸
异柠檬酸
90 : 4 : 6
3. 异N柠AD檬+ N酸AD氧H+化H+脱羧形成a-酮戊二酸 （异C柠O檬2 酸脱氢酶催化）
异柠檬酸
异柠檬酸
脱氢酶
HO CH COOH
脱氢酶
HO CH COOH
O C COOH
CH COOH NAD+ NADH+H+
(NADP+ NADPH+H+）
CH
❖ 该酶含FAD外，还有三种铁硫聚簇， 2Fe-2S， 3Fe-4S，4Fe-4S 开始四碳酸之间的转变
7.延胡索酸被水化生成L-苹果酸 （延胡索酸酶催化）
HOOCCH
延胡索酸酶
HC COOH
延胡索酸
H2O
HO CH COOH CH2 COOH
苹果酸
8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 （苹果酸脱氢酶催化）
相互协同M作g用2+ NAD+ ADP
变构抑制作用 NADH ATP
细菌中 异柠檬酸脱氢酶 磷酸化 失活
去磷酸化 活化
植物，微生物中
异柠檬酸脱氢酶 氧化脱羧
异柠檬酸裂解酶
琥珀酸+乙醛酸
a-酮戊二酸
4. a-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰CoA （a-酮戊二酸脱氢酶复合体催化）
O C COOH
CH 2
2化 磷.磷状酸酸态酶化无作和活 用去。性磷C，酸a反2化+之通作有过用活激的性活调。磷节其酸：磷酶丙酸，酮化使酸受丙脱E酮氢2上酸酶结脱组合氢分的酶E激1组的酶分磷和活酸 化。
激酶 磷酸酶
Ca2+激活
E 使E1磷酸化（无活性形式） ×
使磷酸化的E1去磷酸化（有活性形式） 1
O CH3-C-SCoA
➢在循环中有4对H原子通过4步氧化反应脱下，其中3对用以还原NAD+生成3 个NADH+H+,1对用以还原FAD,生成1个FADH2。
➢由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成1个GTP, 1GTP→1ATP。 ➢3NADH → 7.5 ATP ; 1FADH2 → 1.5ATP; 再加上1个GTP ➢单向进行 ➢整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。
FAD
HSCoA
O
C H 3 C～～S CoA
NAD+
NADH+H+
E1：丙酮酸脱氢酶 E2：转乙酰化酶 E3：二氢硫辛酸脱氢酶
砷化物对丙酮酸脱氢酶复合体E2中的辅基硫辛酰胺的 毒害作用。（由于a-酮戊二酸脱氢酶复合体也含硫辛 酰胺辅基，因此，砷化物也有毒害作用）
-OAs
O HO H
亚砷酸
H
+
S 二HS氢硫辛R酰胺
4. 氨基酸转化
天冬氨酸 α-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， 另外也受细胞对于中间产物需求的影响。有3个调控 部位: 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 和 NADH抑制柠檬酸的合成，即抑制三羧酸循环地进行。高 浓度的琥珀酰-CoA抑制该酶的活性。