第九章 糖代谢2-TCAcycle

糖代谢之TCA循环

三羧酸循环首先从乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始，经多步反应回到草酰乙酸，消耗乙酰CoA产生CO2、NADH、FADH2和ATP。此循环定义在线粒体内膜上，全部酶也在此内膜上，分8步反应。草酰乙酸TCA循环一TCA循环的化学途径二TCA循环的生理意义三回补反应TCA循环是燃料物质氧化分解的中心途径?TCA循环的三个名字三羧酸循环柠檬酸循环Krebs循环TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1953"forhisdiscoveryofthecitricacidcycle"

HansAdolfKrebs(1900-1981)UnitedKingdom

Krebsdiscoveredtheureacyclein1932beforeheelucidatedthecitricacidcycle!三羧酸循环的途径柠檬酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸乙酰CoA8步反应（一）TCA循环的具体过程1强放能反应，不可逆，第一个限速步骤2催化的酶为柠檬酸（缩）合酶3柠檬酸合酶属于别构酶，活性受ATP、NADH、琥珀酰CoA、酯酰CoA等抑制，是柠檬酸循环中的限速酶乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸柠檬酸合酶第一步：乙酰辅酶A+草酰乙酸→柠檬酸（三羧基）1该反应可逆，中间物为顺乌头酸2催化的酶为乌头酸酶柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸乌头酸酶乌头酸酶第二步：柠檬酸→异柠檬酸（三羧基）1放能反应，氧化还原反应之一，受氢体为NAD或NADP2催化的酶为异柠檬酸脱氢酶3异柠檬酸脱氢酶是一种别构调节酶。活性受ADP、NAD+激活，受ATP、NADH抑制α-酮戊二酸异柠檬酸

异柠檬酸脱氢酶第三步：异柠檬酸→α-酮戊二酸（二羧基）1氧化还原反应之二，受氢体为NAD2催化的酶为α-酮戊二酸脱氢酶系，此酶系与丙酮酸脱氢酶系非常类似。3

第三个调控步骤，产生能量用于推动反应向氧化方向进行，大部分能量保存于高能硫酯键α-酮戊二酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸脱氢酶系第四步：α-酮戊二酸→琥珀酰辅酶A（一羧基）1琥珀酰CoA的高能硫酯键断裂与GDP的磷酸化偶联，在哺乳动物中生成GTP，在植物和微生物中生成ATP，是TCA循环中唯一的底物磷酸化2催化的酶为琥珀酰合成酶琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酰合成酶H2O第五步：琥珀酰CoA

→琥珀酸（二羧基）1氧化还原反应之三，可逆，受氢体为FAD2催化的酶为琥珀酸脱氢酶.琥珀酸延胡索酸琥珀酸脱氢酶第六步：琥珀酸→延胡索酸（二羧基）1催化的酶是延胡索酸酶2延胡索酸具有严格的立体专一性延胡索酸L-苹果酸延胡索酸酶第七步：延胡索酸→L-苹果酸（二羧基）1催化的酶是苹果酸脱氢酶2氧化还原反应之四，受氢体为NAD3尽管该反应从自由能看应逆向进行，但由于乙酰CoA和草酰乙酸是强放能反应，因此反应向草酰乙酸方向进行L-苹果酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶第八步：L-苹果酸→草酰乙酸（二羧基）三羧酸循环的途径柠檬酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸乙酰CoAOverview（二）TCA循环的化学计量通过TCA循环产生的NADH和FADH2全部进入到线粒体内的电子传递链中，将所携带的H传递给O2，而本身重新生成NAD和FAD每分子NADH+H通过电子传递链产生2.5个ATP，每分子FADH2通过电子传递链产生1.5个ATP请大家计算，一轮TCA循环，产生多少ATP?哺乳动物TCA产生ATP:3NADH,1FADH23X2.5+1.5=9植物和微生物TCA产生ATP：3NADH,1FADH2,1ATP3X2.5+1.5+1=10计算一分子葡糖糖彻底氧化分解所产生的ATP数量！糖酵解：2ATP,2NADH2+5=72丙酮酸→2乙酰辅酶A:2NADH2.5x2=5TCA循环9x2=18或10x2=2030或322从G开始，有氧氧化中水分子的产生与消耗

3从G开始，有氧氧化过程中CO2的产生

（三）三羧酸循环的特点1从——和——开始，到——结束。每循环一周消耗一个——，进行——次脱羧，——次脱氢，——次底物磷酸化，能量和CO2主要在三羧酸循环中产生。2三羧酸循环必须在——氧条件下进行，若无氧，脱下的H无法进入呼吸链彻底氧化。3在3、4、8步反应，生成NADH，在6步中生成FADH2，在第5步进行一次底物水平磷酸化。二TCA循环的生理意义1糖类代谢、脂类代谢以及氨基酸代谢的共同途径，即燃料物质氧化分解的共同途径2为各种生物分子的合成提供原料3通过TCA循环释放出ATP以及NADH+H，而NADH+H进入电子传递链将H传递给氧，同时释放出大量ATP的过程Aminoacids

氨基酸Fattyacids

脂肪酸Glucose

葡萄糖Glycolysis

糖酵解Pyruvate

丙酮酸Acety1-CoA

乙酰CoACitrate

柠檬酸Oxaloacetate

草酰乙酸Respiratory

呼吸链1糖类代谢、脂类代谢以及氨基酸代谢的共同途径，即燃料物质氧化分解的共同途径2TCA循环为生物合成提供原料α-酮戊二酸柠檬酸谷氨酸嘌呤脂肪酸琥珀酰CoA卟啉苹果酸草酰乙酸丙酮酸乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖天冬酰氨天冬氨酸嘧啶各种氨基酸三回补反应

当柠檬酸循环的中间物因用于其他物质合成时，尤其当蛋白质合成旺盛时，其中间物的浓度会减少，从而导致该循环的终端产物草酰乙酸不能重复生成影响TCA循环正常进行。在这种情况下，为确保TCA循环，必须有相应补充中间物的途径，即回补途径1.丙酮酸羧化支路2.乙醛酸途径3.其他途径回补反应1.丙酮酸羧化支路植物和微生物动物2.乙醛酸循环TheGlyoxylateCycle植物（plants）、藻类（algae）和某些细菌（bacteria）通过乙醛酸循环途径可以利用乙酸作为唯一碳源和能源异柠檬酸裂解酶（Isocitrate

lyase）和苹果酸合酶（malate

synthase）是乙醛酸循环特有的两种酶动物组织没有乙醛酸循环，不能通过该循环将脂肪酸转变为糖类琥珀酸延胡索酸苹果酸乙醛酸异柠檬酸柠檬酸草酰乙酸苹果酸合酶异柠檬酸裂解酶糖异生油类植物种子中的油脂代谢糖乙醛酸循环草酰乙酸乙酰