三羧酸循环及其影响因素对运动能力的影响

三羧酸循环及其影响因素对运动能力的影响一、本文概述三羧酸循环（TricarboxylicAcidCycle，也被称为柠檬酸循环或Krebs循环）是生物体内进行能量转换的关键过程，主要发生在线粒体中。它不仅是糖、脂肪和蛋白质分解代谢的最终途径，也是合成能量货币ATP的主要场所。对于运动员而言，三羧酸循环的效率直接影响其运动表现和恢复能力。本文旨在探讨三羧酸循环及其影响因素对运动能力的影响，以期为运动员的训练和比赛提供科学依据。本文将首先介绍三羧酸循环的基本概念、过程和功能，然后分析影响三羧酸循环效率的主要因素，包括线粒体数量和功能、酶活性、底物供应等。接着，本文将深入探讨这些因素如何影响运动能力，包括耐力、力量、速度和恢复等。本文还将提出一些建议，以帮助运动员通过优化三羧酸循环来提高运动表现。通过本文的研究，我们希望能够为运动员的训练和比赛提供更加科学、有效的指导，同时也为相关领域的研究提供有益的参考。二、三羧酸循环的基本原理与过程三羧酸循环（TricarboxylicAcidCycle，也被称为柠檬酸循环或Krebs循环）是生物体内进行能量转换和物质代谢的核心过程之一。这个循环发生在细胞的线粒体基质中，是一个由一连串酶促反应构成的连续传递链。其基本原理与过程可以简要概述如下：起始阶段：乙酰辅酶A（Acetyl-CoA）与草酰乙酸（Oxaloacetate）在乙酰辅酶A羧化酶的作用下缩合生成柠檬酸（Citrate），并释放出水分子。这是三羧酸循环的起始步骤。氧化脱羧阶段：柠檬酸在顺乌头酸酶的作用下异构化为顺乌头酸（Isocitrate），随后在异柠檬酸脱氢酶的作用下氧化脱羧生成α-酮戊二酸（α-Ketoglutarate）和NADH+H⁺。α-酮戊二酸再经过脱氢、脱羧反应生成琥珀酰辅酶A（Succinyl-CoA）和GDP（GTP），同时生成FADH₂。电子传递与氧化磷酸化：在线粒体内膜上，NADH+H⁺和FADH₂通过电子传递链传递给氧分子，生成水分子和ATP。这是氧化磷酸化的过程，是细胞产生ATP的主要方式。再合成阶段：琥珀酰辅酶A在琥珀酸硫激酶的作用下释放CoA-SH，同时生成琥珀酸（Succinate）。琥珀酸随后在琥珀酸脱氢酶的作用下氧化生成延胡索酸（Fumarate），并生成NADH+H⁺。延胡索酸再经过水化反应生成苹果酸（Malate）。完成循环：苹果酸在苹果酸脱氢酶的作用下脱氢生成草酰乙酸，并生成NADH+H⁺。草酰乙酸再次与乙酰辅酶A结合，开始新一轮的三羧酸循环。整个三羧酸循环过程中，每轮循环会产生3个NADH+H⁺、1个FADH₂和1个GTP（或ATP），并消耗1个乙酰辅酶A。这些产物和能量对于细胞的代谢活动，包括运动时的能量供应，具有至关重要的作用。三、影响三羧酸循环的主要因素三羧酸循环是细胞内能量生成的重要过程，它受到多种内外因素的影响。这些因素在运动过程中尤为重要，因为它们直接影响运动时的能量供应和疲劳的产生。以下是影响三羧酸循环的主要因素：底物浓度：三羧酸循环的底物主要是乙酰CoA，其浓度直接影响循环的速率。运动时，肌肉对能量的需求增加，若底物供应不足，可能导致三羧酸循环速率下降，影响能量供应。酶活性：循环中的多种酶，如柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶等，其活性直接影响循环的效率和速度。运动时，酶活性可能受到pH值、温度、辅因子浓度等多种因素的影响。辅因子和抑制剂：三羧酸循环中的许多反应需要特定的辅因子，如NAD+、FAD等。这些辅因子的浓度和氧化还原状态直接影响循环的速率。某些代谢产物可能作为抑制剂影响循环的进行。线粒体数量和功能：三羧酸循环主要在线粒体中进行，因此线粒体的数量和功能直接影响循环的效率。运动训练可以提高线粒体数量和功能，从而提高三羧酸循环的效率。氧供应：有氧条件下，三羧酸循环产生的NADH+H+可以通过氧化呼吸链被氧化生成水和ATP。若氧供应不足，NADH+H+的氧化受阻，将影响三羧酸循环的进行。pH值：三羧酸循环中的某些反应对pH值敏感，pH值的改变可能影响酶的活性和反应速率。三羧酸循环在运动能力中扮演着关键角色。通过了解影响三羧酸循环的主要因素，我们可以更好地理解运动时机体的能量供应和代谢调控机制，从而为提高运动能力提供理论依据。四、三羧酸循环与运动能力的关系三羧酸循环作为细胞内能量转换的核心过程，与运动能力之间存在着密切的关系。运动过程中，肌肉需要大量的能量来支持收缩和维持体温，这些能量主要由三羧酸循环提供。三羧酸循环的效率直接影响着运动能力的高低。三羧酸循环的速率决定了运动时的能量供应能力。在运动中，随着肌肉活动的增加，对ATP的需求也迅速上升。三羧酸循环通过不断地将乙酰CoA氧化生成CO2和H2O，同时释放出大量的能量，为肌肉收缩提供动力。三羧酸循环的速率越快，能量供应越充足，运动能力也就越强。三羧酸循环的中间产物对于运动能力的调节也具有重要意义。例如，柠檬酸可以通过抑制磷酸二酯酶的活性来减少ATP的分解，从而维持ATP的水平；琥珀酸则可以通过参与氧化呼吸链的电子传递来增加ATP的合成。这些中间产物通过调节ATP的合成与分解，间接地影响着运动能力。三羧酸循环的调控机制也对运动能力产生影响。例如，AMPK（腺苷酸活化蛋白激酶）是一种重要的能量感受器，当细胞内ATP水平下降时，AMPK会被激活并促进三羧酸循环的速率增加，以满足能量需求。在运动过程中，AMPK的活性水平直接影响着三羧酸循环的速率和能量供应能力。三羧酸循环与运动能力之间存在着密切的关系。通过优化三羧酸循环的速率、调节中间产物的水平和调控相关酶的活性等方式，可以有效地提高运动能力。在未来的研究中，深入探讨三羧酸循环与运动能力之间的关系及其调控机制，对于提高运动表现和预防运动相关疾病具有重要意义。五、运动训练中三羧酸循环的调控策略运动训练中，对三羧酸循环的调控是提高运动员运动能力的重要手段。通过合理的训练方法和营养补充，可以有效地促进三羧酸循环的正常进行，从而提高运动员的能量供应和代谢效率。有氧训练是提高三羧酸循环效率的关键。通过长时间、低强度的有氧运动，可以提高线粒体的数量和活性，进而促进三羧酸循环的进行。这种训练方式可以使运动员在比赛中更好地利用脂肪和碳水化合物作为能量来源，延长运动时间，提高运动表现。营养补充也是调控三羧酸循环的重要手段。在训练过程中，合理补充碳水化合物、脂肪和蛋白质等营养物质，可以为三羧酸循环提供充足的底物，保证能量的稳定供应。同时，补充一些维生素、矿物质等微量营养素，也可以促进三羧酸循环的正常进行。训练过程中的恢复和休息也不容忽视。运动员在训练后需要充分的休息和恢复，以避免过度疲劳和能量耗尽。适当的休息可以帮助运动员的身体恢复，促进三羧酸循环的恢复和重建，为下一次训练做好准备。运动训练中三羧酸循环的调控策略包括有氧训练、营养补充和恢复休息等多个方面。通过合理的调控手段，可以有效地促进三羧酸循环的正常进行，提高运动员的运动能力。六、结论与展望本文详细探讨了三羧酸循环及其影响因素对运动能力的影响。通过综合研究，我们得出以下几点三羧酸循环是细胞内能量生成的关键过程，对运动能力有着直接的影响。多种因素，如营养摄入、运动强度、环境因素和个体差异等，均可对三羧酸循环产生影响，进而调控运动能力。我们还发现，优化三羧酸循环是提高运动能力的有效途径。展望未来，我们希望进一步深入研究三羧酸循环的调控机制，寻找提高运动能力的新方法。我们也将关注如何通过合理的饮食和训练，优化个体的三羧酸循环，以达到提高运动表现的目的。我们还将探讨如何利用现代生物技术手段，如基因编辑等，对三羧酸循环进行精准调控，以期在未来的运动训练中实现个性化、科学化的训练模式。三羧酸循环及其影响因素对运动能力的影响是一个复杂而重要的研究领域。我们相信，随着科学技术的不断发展，我们将能够更深入地理解这一过程的调控机制，为运动员的训练和比赛提供更为科学、有效的指导。参考资料：三羧酸循环，也被称为柠檬酸循环，是生物界中普遍存在的一种生化过程。这个过程的发现，不仅对生物科学有着深远的影响，而且对我们理解自然界的运行规律，乃至人类社会的运作方式，都有着重要的启示。三羧酸循环的发现，可以追溯到20世纪初。当时，科学家们正在努力研究生物体内的能量产生机制。尽管科学家们已经知道了细胞可以通过糖酵解产生ATP，但是这个过程并不能完全解释细胞是如何产生大量的能量的。在这个背景下，三羧酸循环被发现了。1926年，美国生化学家萨姆纳成功地提取到了三羧酸循环中的关键酶——柠檬酸循环酶系，并证实了三羧酸循环的存在。这一发现，使得生物体内的能量产生机制得到了完整的解释。自然界是不断循环的：三羧酸循环是一个循环的过程，它表明自然界中的物质是不断循环利用的。这个观念对我们的环保观念有着深远的影响，提醒我们要重视资源的循环利用，减少浪费。生物体的自我调节：三羧酸循环的过程中，存在着许多反馈调节，以保证循环的正常进行。这使得我们理解了生物体内部自我调节的重要性，也启示我们在设计和构建系统时，需要考虑自我调节机制。不断改进和优化：三羧酸循环是一个不断改进和优化的过程。在这个过程中，许多中间产物被转化为其他物质，或者被循环利用。这启示我们在解决问题时，需要不断地改进和优化我们的方法和策略。相互协作的重要性：在三羧酸循环中，许多酶和中间产物相互协作，共同完成循环。这启示我们，在团队工作和生活中，相互协作的重要性。只有通过协作，我们才能更好地完成任务。蛋白质是人体的重要组成部分，对于维持身体健康和促进生长发育具有重要作用。在运动领域，蛋白质也扮演着至关重要的角色。本文将探讨蛋白质补充对运动能力的影响，以帮助运动员和健身爱好者更好地理解蛋白质的作用，并为其运动训练提供有益的参考。蛋白质是肌肉的主要构成成分，对于肌肉的生长和修复起着至关重要的作用。在进行高强度运动时，肌肉会产生微损伤，而蛋白质是修复这些损伤的主要物质。适当的蛋白质补充有助于肌肉的恢复和生长，从而增强身体的耐力和力量。除了对肌肉的影响外，蛋白质还对身体的能量代谢和免疫系统产生影响。蛋白质中的氨基酸可以转化为葡萄糖，为身体提供能量。蛋白质也是维持免疫系统健康的重要物质，有助于提高身体的抵抗力，减少生病和疲劳的风险。蛋白质的补充并非越多越好。过量的蛋白质摄入可能导致肾脏负担加重，甚至引发健康问题。运动员和健身爱好者应根据自身的训练情况和营养需求，合理安排蛋白质的摄入量。蛋白质补充对运动能力具有积极的影响。适当的蛋白质摄入有助于肌肉的生长和修复，提高身体的能量代谢和免疫系统健康。为了获得最佳效果，运动员和健身爱好者应根据自身情况合理安排蛋白质的摄入量，避免过量摄入带来的负面影响。通过合理的营养搭配和科学的运动训练，我们可以更好地提升自己的运动能力，实现健康和健身的目标。三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle，TCAcycle）是需氧生物体内普遍存在的代谢途径。原核生物中分布于细胞质，真核生物中分布在线粒体。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，例如柠檬酸（C6），所以叫做三羧酸循环，又称为柠檬酸循环（citricacidcycle）或者是TCA循环；或者以发现者HansAdolfKrebs（英1953年获得诺贝尔生理学或医学奖）的姓名命名为Krebs循环。三羧酸循环是三大营养素（糖类、脂类、氨基酸）的最终代谢通路，又是糖类、脂类、氨基酸代谢联系的枢纽。三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle）是一个由一系列酶促反应构成的循环反应系统，在该反应过程中，首先由乙酰辅酶A（C2）与草酰乙酸（OAA）（C4）缩合生成含有3个羧基的柠檬酸（C6），经过4次脱氢（3分子NADH+H+和1分子FADH2），1次底物水平磷酸化，最终生成2分子CO2，并且重新生成草酰乙酸的循环反应过程。糖类物质如葡萄糖或糖原在有氧条件下彻底氧化，产生二氧化碳和水，并释放出能量的过程称为糖的有氧氧化。人们发现，肌肉糜在有氧存在时，没有乳酸的生成，也没有丙酮酸的累积，但仍有能量放出。著名生物化学家H.Kreb等为阐明在有氧情况下丙酮酸的代谢，作了大量的研究工作，提出了糖的有氧氧化途径，为此获1953年诺贝尔奖。糖的有氧氧化与糖的无氧酵解有一段共同途径，即葡萄糖—丙酮酸，所不同的是在生成丙酮酸以后的反应。在有氧情况下，丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系的催化下，氧化脱羧生成乙酰CoA，后者再经三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle）氧化成CO2，和H2O。在有氧情况下，肌糖原酵解的产物乳酸也可能转变成丙酮酸。例如，血乳酸可被心肌等组织利用作为能源，是人体在激烈运动后的恢复期所进行的一个反应。在这段恢复时间，呼吸仍加快加深，乳酸重新氧化成丙酮酸，后者再进一步氧化成水和CO2。克雷布斯博士在第二次世界大战爆发期间因受到纳粹的迫害，不得不逃往英国。虽然在德国，他是位非常优秀的医生，但是在英国，由于没有行医许可证，得不到社会的承认，他只能转而从事基础医学的研究。刚开始选择课题时，仅仅因为他对食物在体内究竟是如何变成水和二氧化碳这一课题充满了兴趣，他便毫不犹豫地选择了这个课题，并且着手调查前人研究这一课题的各种材料。在报告中，他看到有的学者报告说：“A物质经过氧化变成了B物质。”又有学者说：“C物质经过氧化变成了D物质，然后又进一步变成E物质。”还有学者认为：“C物质是从B物质中得到的。或者可以说，是F物质变成了G物质。”另外一些学者则认为，是“G物质经过氧化变成A物质”等等。看着来自四面八方的研究报告，克雷布斯想，如果把这些零散的数据整理出来，说不定可以发现食物代谢的结构。就像玩解谜游戏那样，克雷布斯将这些数据仔细整理了一番，结果发现食物在体内是按F、G、A、B、C、D、E这样一个顺序变化的。再仔细了解从A到F这些化学物质，发现E和F之间断了链。如果E和F之间存在一种物质，那么，这条食物循环反应链就完整了。马上集中精力，全力寻找物质。4年后终于查明，物质就是如今放在饮料中作为酸味添加剂的柠檬酸。他完成了食物的循环链，并且将它命名为柠檬酸循环。克雷布斯的循环理论解释了食物在体内进入柠檬酸循环后，按照A、B、C、D、E、F、G的顺序循环反应，最终氧化成二氧化碳和水。他的伟大不仅仅在于发现了几个化学物质的变化，而且在于将每一个活的变化整理出来，找出了可以解释动态生命现象的结构。由于这一业绩，他在1953年获诺贝尔生理学或医学奖。柠檬酸循环也叫三羧酸循环或TCA循环。进入体内的营养成分在糖酵解→柠檬酸循环→电子传递等一系列呼吸作用下得到分解，产生能量。乙酰辅酶A在循环中出现：柠檬酸（I）是循环中第一个产物，它是通过草酰乙酸（）和乙酰辅酶A（I）的乙酰基间的缩合反应生成的。如上所述，乙酰辅酶A是早先进行的糖酵解，氨基酸降解或脂肪酸氧化的一个产物。Acetyl-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+3H2O→CoA-SH+3NADH+3H++FADH2+GTP+2CO2两个碳原子以CO2的形式离开循环。循环最后草酰乙酸会再次生成，再次从乙酰辅酶A中得到两个碳原子。就是说，一分子六碳化合物（柠檬酸）经过多部反应分解成一分子四碳化合物（草酰乙酸）。草酰乙酸会在接下来的反应中遵循同样的途径获得两个碳原子，再次成为柠檬酸。能量会在接下来的其中一步反应里以GTP的形式释放（和ATP一样，是细胞的能量货币）。但是循环中生成的氢载体（NADH+HandFADH2）将会在细胞呼吸链里释放更多的能量，这也正是细胞呼吸的主要目的。柠檬酸循环的前提是，早先进行的糖酵解等过程能提供足够的活化乙酸，以乙酰辅酶A的形式出现在循环。NADH+H和FADH2是辅酶，它们能携带质子和电子，并在需要的时候释放它们。循环中产生的总能量为一分子ATP（准确来说是GTP），而细胞呼吸的全部四步反应（包括呼吸链中的内呼吸），一个葡萄糖分子则产生32分子的ATP。2002年之前一直认为是38ATP，当时认为一个FADH2可以产生2个ATP，一个NADH2可以产生3个ATP，这是理想化化学计算的结果。实测一个FADH2可以产生5个ATP，一个NADH2可以产生5个ATP。详情请查阅电子传递链与氧化磷酸化。如进行苹果酸穿梭则不会减少能量，还是32ATP，在脑等部位会进行3磷酸甘油穿梭，减少2分子ATP，最终净产生30ATP。所以说，在生物化学专业答题时需回答32或30。乙酰-CoA进入由一连串反应构成的循环体系，被氧化生成H₂O和CO₂。由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸（oxaloaceticacid）缩合生成的含有三个羧基的柠檬酸，因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环（citratecycle）。在三羧酸循环中，柠檬酸合成酶催化的反应是关键步骤，草酰乙酸的供应有利于循环顺利进行。其详细过程如下：乙酰CoA具有硫酯键，乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合。首先柠檬酸合酶的组氨酸残基作为碱基与乙酰-CoA作用，使乙酰-CoA的甲基上失去一个H+，生成的碳阴离子对草酰乙酸的羰基碳进行亲核攻击，生成柠檬酰-CoA中间体，然后高能硫酯键水解放出游离的柠檬酸，使反应不可逆地向右进行。该反应由柠檬酸合酶（citratesynthase）催化，是很强的放能反应。由草酰乙酸和乙酰-CoA合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点，柠檬酸合酶是一个变构酶，ATP是柠檬酸合酶的变构抑制剂，α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性，长链脂酰-CoA也可抑制它的活性，AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。柠檬酸的叔醇基不易氧化，转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇，就易于氧化，此反应由顺乌头酸酶催化，为一可逆反应。在异柠檬酸脱氢酶作用下，异柠檬酸的仲醇氧化成羰基，生成草酰琥珀酸（oxalosuccinicacid）的中间产物，后者在同一酶表面，快速脱羧生成α-酮戊二酸（α-ketoglutarate）、NADH和CO2，此反应为β-氧化脱羧，此酶需要镁离子作为激活剂。此反应是不可逆的，是三羧酸循环中的限速步骤，ADP是异柠檬酸脱氢酶的激活剂，而ATP，NADH是此酶的抑制剂。在α-酮戊二酸脱氢酶系作用下，α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰-CoA、NADH·H+和CO₂，反应过程完全类似于丙酮酸脱氢酶系催化的氧化脱羧，属于α-氧化脱羧，氧化产生的能量中一部分储存于琥珀酰coa的高能硫酯键中。α-酮戊二酸脱氢酶系也由三个酶（α-酮戊二酸脱羧酶、硫辛酸琥珀酰基转移酶、二氢硫辛酸脱氢酶）和五个辅酶（tpp、硫辛酸、hscoa、NAD+、FAD）组成。此反应也是不可逆的。α-酮戊二酸脱氢酶复合体受ATP、GTP、NADH和琥珀酰-CoA抑制，但其不受磷酸化/去磷酸化的调控。在琥珀酸硫激酶（succinatethiokinase）的作用下，琥珀酰-CoA的硫酯键水解，释放的自由能用于合成gtp，在细菌和高等生物可直接生成ATP，在哺乳动物中，先生成GTP，再生成ATP，此时，琥珀酰-CoA生成琥珀酸和辅酶A。琥珀酸脱氢酶（succinatedehydrogenase）催化琥珀酸氧化成为延胡索酸。该酶结合在线粒体内膜上，而其他三羧酸循环的酶则都是存在线粒体基质中的，这酶含有铁硫中心和共价结合的FAD，来自琥珀酸的电子通过FAD和铁硫中心，然后进入电子传递链到O₂，丙二酸是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶强有力的竞争性抑制物，所以可以阻断三羧酸循环。延胡索酸酶仅对延胡索酸的反式双键起作用，而对顺丁烯二酸（马来酸）则无催化作用，因而是高度立体特异性的。在苹果酸脱氢酶（malicdehydrogenase）作用下，苹果酸仲醇基脱氢氧化成羰基，生成草酰乙酸（oxalocetate），NAD+是脱氢酶的辅酶，接受氢成为NADH·H+。在此循环中，最初草酰乙酸因参加反应而消耗，但经过循环又重新生成。所以每循环一次，净结果为1个乙酰基通过两次脱羧而被消耗。循环中有机酸脱羧产生的二氧化碳，是机体中二氧化碳的主要来源。在三羧酸循环中，共有4次脱氢反应，脱下的氢原子以NADH+H+和FADH2的形式进入呼吸链，最后传递给氧生成水，在此过程中释放的能量可以合成ATP。乙酰辅酶A不仅来自糖的分解，也可由脂肪酸和氨基酸的分解代谢中产生，都进入三羧酸循环彻底氧化。并且，凡是能转变成三羧酸循环中任何一种中间代谢物的物质都能通过三羧酸循环而被氧化。所以三羧酸循环实际是糖、脂、蛋白质等有机物在生物体内末端氧化的共同途径。三羧酸循环既是分解代谢途径，但又为一些物质的生物合成提供了前体分子。如草酰乙酸是合成天冬氨酸的前体，α-酮戊二酸是合成谷氨酸的前体。一些氨基酸还可通过此途径转化成糖。乙酰-CoA+3NAD++FAD+ADP+Pi+3H2O+CoA-SH—→2CO2+3NADH+FADH2+ATP+3H++CoA-SHCO₂的生成，循环中有两次脱羧基反应（反应3和反应4）两次都同时有脱氢作用，但作用的机理不同，由异柠檬酸脱氢酶所催化的β氧化脱羧，辅酶是nad+，它们先使底物脱氢生成草酰琥珀酸，然后在Mn2+或Mg2+的协同下，脱去羧基，生成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸脱氢酶系所催化的α氧化脱羧反应和前述丙酮酸脱氢酶系所催经的反应基本相同。应当指出，通过脱羧作用生成CO₂，是机体内产生CO₂的普遍规律，由此可见，机体CO₂的生成与体外燃烧生成CO₂的过程截然不同。三羧酸循环的四次脱氢，其中三对氢原子以NAD+为受氢体，一对以FAD为受氢体，分别还原生成NADH+H+和FADH2。它们又经线粒体内递氢体系传递，最终与氧结合生成水，在此过程中释放出来的能量使adp和pi结合生成ATP，凡NADH+H+参与的递氢体系，每2H氧化成一分子H₂O，生成分子5ATP，而FADH2参与的递氢体系则生成5分子ATP，再加上三羧酸循环中一次底物磷酸化产生一分子ATP，那么，一分子柠檬酸参与三羧酸循环，直至循环终末共生成10分子ATP。乙酰-CoA中乙酰基的碳原子，乙酰-CoA进入循环，与四碳受体分子草酰乙酸缩合，生成六碳的柠檬酸，在三羧酸循环中有二次脱羧生成2分子CO₂，与进入循环的二碳乙酰基的碳原子数相等，此时乙酰辅酶A中的2个碳已全部转变为CO₂，同时其中的一部分能量已转变成了NADH和ATP中的能量。三羧酸循环的中间产物，从理论上讲，可以循环不消耗，但是由于循环中的某些组成成分还可参与合成其他物质，而其他物质也可不断通过多种途径而生成中间产物，所以说三羧酸循环组成成分处于不断更新之中。下面以转氨基作用偶联尿素循环为例，TCA的中间产物可以作为其他代谢途径的前体。其中丙酮酸羧化酶催化的生成草酰乙酸的反应最为重要。因为草酰乙酸的含量多少，直接影响循环的速度，因此不断补充草酰乙酸是使三羧酸循环得以顺利进行的关键。三羧酸循环中生成的苹果酸和草酰乙酸也可以脱羧生成丙酮酸，再参与合成许多其他物质或进一步氧化。糖有氧氧化分为两个阶段，第一阶段糖酵解途径的调节在糖酵解部分已探讨过，下面主要讨论第二阶段丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA并进入三羧酸循环的一系列反应的调节。丙酮酸脱氢酶复合体、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体是这一过程的限速酶。丙酮酸脱氢酶复合体受别构调控也受化学修饰调控，该酶复合体受它的催化产物ATP、乙酰-CoA和NADH有力的抑制，这种别构抑制可被长链脂肪酸所增强，当进入三羧酸循环的乙酰-CoA减少，而AMP、CoA和NAD+堆积，酶复合体就被别构激活，除上述别位调节，在脊椎动物还有第二层次的调节，即酶蛋白的化学修饰，PDH含有两个亚基，其中一个亚基上特定的一个丝氨酸残基经磷酸化后，酶活性就受抑制，脱磷酸化活性就恢复，磷酸化-脱磷酸化作用是由特异的磷酸激酶和磷酸蛋白磷酸酶分别催化的，它们实际上也是丙酮酸酶复合体的组成，即前已述及的调节蛋白，激酶受ATP别构激活，当ATP高时，PDH就磷酸化而被激活，当ATP浓度下降，激酶活性也降低，而磷酸酶除去PDH上磷酸，PDH又被激活了。对三羧酸循环中柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶的调节，主要通过产物的反馈抑制来实现的，而三羧酸循环是机体产能的主要方式。因此ATP/ADP与NADH/NAD+两者的比值是其主要调节物。ATP/ADP比值升高，抑制柠檬酸合成酶和异柠檬酶脱氢酶活性，反之ATP/ADP比值下降可激活上述两个酶。NADH/NAD+比值升高抑制柠檬酸合成酶和α－酮戊二酸脱氢酶活性，除上述ATP/ADP与NADH/NAD+之外其它一些代谢产物对酶的活性也有影响，如柠檬酸抑制柠檬酸合成酶活性，而琥珀酰-CoA抑制α-酮戊二酸脱氢酶活性。组织中代谢产物决定循环反应的速度，以便调节机体ATP和NADH浓度，保证机体能量供给。为机体提供能量：每摩尔葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2时，净生成30mol或32mol（糖原则生成31~33mol）ATP。因此在一般生理条件下，各种组织细胞（除红细胞外）皆从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但产能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也极高。三羧酸循环是三大营养物质的共同氧化途径：乙酰CoA，不但是糖氧化分解的产物，也是脂肪酸和氨基酸代谢的产物，因此三羧酸循环实际上是三大有机物质在体内氧化供能的共同主要途径。据估计人体内2/3的有机物质通过三羧酸循环而分解。三羧酸循环是三大物质代谢联系的枢纽：糖有氧氧化过程中产生的α-酮戊二酸、丙酮酸和草酰乙酸等与氨结合可转变成相应的氨基酸；而这些氨基酸脱去氨基又可转变成相应的酮酸而进入糖的有氧氧化途径。同时脂类物质分解代谢产生的甘油、脂肪酸代谢产生的乙酰CoA也可进入糖的有氧氧化途径进行代谢。三羧酸循环是机体将糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。在糖代谢中，糖经此途径氧化产生的能量最多。每分子葡萄糖经有氧氧化生成H2O和CO2时，可净产生32分子ATP或30分子ATP。（1）此循环的中间产物（如草酰乙酸、α-酮戊二酸）是合成糖、氨基酸、脂肪等的原料。其中OAA可以脱羧成为PEP，参与糖异生，重新合成生物体内的能源。acetylCOA可以合成丙二酰ACP，参与软脂酸合成。OAA可以在转氨酶的参与下，进行转氨基作用，生成Asp，参与ureacycl，合成精氨酸代琥珀酸等尿素前体物质。其中某些代谢物质，还能参与嘌呤和嘧啶的合成，甚至合成卟啉ring，参与