生物化学教学课件：第六章 三羧酸循环

三羧酸循环亦称柠檬酸循环（citricacidcycle），这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环。第六章三羧酸循环糖原三酯酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoA

TCA循环2H呼吸链H2OADP+Pi

ATPCO2*营养物在生物体内氧化的一般过程第一节

三羧酸循环反应过程

在真核生物，TCA循环在线粒体中进行，与呼吸链在功能和结构上相偶联。一分子乙酰CoA氧化分解后共可生成10分子ATP，故此阶段可生成2×10=20分子ATP。柠檬酸合酶+*H2OHSCoA顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶Mg2+NAD+NADH+H++CO2⑴⑵⑶*α-酮戊二酸脱氢酶复合体NADH+H++CO2*NAD++HSCoA琥珀酰CoA合成酶GTPGDP+PiFADFADH2琥珀酸脱氢酶⑷⑸⑹H2ONAD+NADH+H+延胡索酸酶苹果酸脱氢酶⑺⑻第二节三羧酸循环的特点：一循环反应在线粒体(mitochondrion)中进行，为不可逆反应。二每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成10分子ATP。14C标记发现CO2的碳原子来自草酰乙酸，而不是乙酰CoA，存在着碳原子的置换。三TCA循环的中间产物本身并无量的变化1TCA循环的中间产物包括草酰乙酸在内起着催化剂的作用，本身并无量的变化。2不可能通过TCA直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或其他中间产物；同样，这些中间产物也不可能直接在TCA循环中被氧化生成CO2和H2O。3TCA循环中的草酰乙酸主要来自丙酮酸的直接羧化，也可通过苹果酸脱氢产生。无论何种来源，其最终来源是葡萄糖。四三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。五循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。六循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。七三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系。八琥珀酰CoA合成酶也叫琥珀酸硫激酶

第三节三羧酸循环的生理意义一是糖、脂、蛋白质三大物质分解供能的共同通路。二是糖、脂、三蛋白质三大物质互变的共同途径。三TCA循环是一条“两用代谢途径”TCA循环在大多数生物中是分解代谢途径;多种生物合成途径也利用TCA循环的中间产物作为合成反应的起始物。1

TCA循环参与合成和分解途径的组成TCA中间产物2

TCA循环中间产物是合成糖、脂肪酸和氨基酸的前体循环中间产物可以异生为糖草酰乙酸异生为葡萄糖氨基酸乙酰CoA循环中间产物可为胞液中脂酸合成提供原料合成脂酸柠檬酸-丙酮酸循环α-酮戊二酸+NH4+TCA循环中间产物可为非必需氨基酸合成提供碳架谷氨酸谷氨酸脱氢酶NADH+H+NAD+3添补反应补充TCA循环中间产物参与其他代谢途径而消耗的TCA循环中间产物必须及时补充，才能保持TCA循环顺利进行。这类反应被称为添补反应（anapleroticreaction）。最重要的添补反应是由丙酮酸羧化酶催化的，从丙酮酸生成草酰乙酸的反应。丙酮酸+CO2草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATPADP+Pi乙酰CoA是丙酮酸羧化酶的激活剂。当循环中间产物不足时，循环速度降低，乙酰CoA浓度上升，激活丙酮酸羧化酶，添补草酰乙酸。TCA循环中的酶促反应可以将草酰乙酸转变为其他中间产物，如α-酮戊二酸，柠檬酸，直到所有中间产物回复到一个适当水平。奇数碳链脂肪酸琥珀酰CoA某些氨基酸α-酮戊二酸、草酰乙酸此外，可由别的途径生成一些中间产物，如：第四节三羧酸循环的调控

一、丙酮酸脱氢酶复合体的活性变化可影响乙酰CoA的生成

丙酮酸脱氢酶复合体的调节别构调节别构抑制剂：乙酰CoA、NADH、ATP别构激活剂：AMP、ADP、NAD+

当乙酰CoA充足时，或[ATP]/[ADP]和[NADH]/[NAD_]比值增高时，该酶活性被别构抑制。而当机体需要能量时，或[ATP]/[ADP]降低时，该酶被AMP等变构激活。化学修饰调节当胞内ATP增高时，丙酮酸脱氢酶复合体成分中的丙酮酸脱氢酶（E1）由于磷酸化而失活；当ATP减少时，磷蛋白磷酸酶去除E1上的磷酸基团而激活该复合体。共价修饰调节

二、TCA循环受底物、产物和调节酶活性调节TCA循环的速度和流量主要受３种因素的调控：底物的供应量催化循环最初反应的酶的产物反馈别构抑制产物堆积的抑制作用１TCA循环中有３个调节酶TCA循环中催化３个不可逆反应的酶：柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶乙酰CoA

柠檬酸草酰乙酸琥珀酰CoA

α-酮戊二酸异柠檬酸苹果酸NADHFADH2GTPATP异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体–ATP+ADPADP+ATP–柠檬酸琥珀酰CoA

NADH–琥珀酰CoA

NADH+Ca2+Ca2+２TCA循环与上游和下游反应协调上游：在正常情况下，（糖）酵解途径和TCA循环的速度相协调；下游：氧化磷酸化的速率对TCA循环的运转也起着非常重要的作用。三、TCA循环的多种酶以复合体形式存在于线粒体TCA循环中的酶在线粒体中是以多种酶组成的复合体形式存在，能够有效地将代谢中间产物从一种酶传递给另一种酶。这些复合体具有高效介导中间产物流通的功能，因此也可影响代谢的速率。除酶以外还有钙离子。当线粒体钙离子浓度升高时，异柠檬酸脱氢酶，α-酮戊二酸脱氢酶，丙酮酸脱氢酶被激活。从而推动三羧