【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 NADH + 2H + + 2ATP + 2H2O 返回章 第三節(jié) 三羧酸循環(huán) 同位素示蹤； 尿素循環(huán) 第三節(jié) 三羧酸循環(huán) 一、 TCA概念 二、 TCA反應(yīng)歷程 三、 TCA要點(diǎn) 四、 TCA的生理意義 五、 TCA的回補(bǔ)反應(yīng) 六、糖酵解的調(diào)控 七、乙醛酸循環(huán) 第三節(jié) 三羧酸循環(huán) 一 、 TCA的概念 三羧酸循環(huán) (Tricarboxylic acid circle)， 又稱檸檬酸循環(huán) ， Krebs循環(huán) ， 簡(jiǎn)寫(xiě)為 TCA循環(huán) 有氧條件下 ， 由乙酰 CoA和草酰乙酸縮合成有三個(gè)羧基的檸檬酸 ， 再經(jīng)一系列氧化和脫羧 ，最終生成二氧化碳和還原型輔酶并產(chǎn)生能量的過(guò)程 。 場(chǎng)所 : 真核細(xì)胞的線粒體基質(zhì) 反應(yīng)過(guò)程的酶，除了琥珀酸脫氫酶是定位于真核生物線粒體內(nèi)膜，其余均位于線粒體基質(zhì)中。 返回節(jié) 二、三羧酸循環(huán)的反應(yīng)歷程 （ 1）檸檬酸的合成 P336 高度放能反應(yīng)。 檸檬酸有嚴(yán)格的立體專一性，生成 S檸檬酸 三羧酸循環(huán)的各步反應(yīng) （ 2）檸檬酸的異構(gòu)化 羥基加在來(lái)源于 OAA的 β碳上 前手性 三羧酸循環(huán)的各步反應(yīng) （ 3）異檸檬酸的氧化 主要是輔酶 I 哺乳動(dòng)物中有以輔酶 Ⅱ 為輔因子的同工酶，不只存在于線粒體中，細(xì)胞溶膠中也存在。 三羧酸循環(huán)的各步反應(yīng)（ 4） 類似于丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 三羧酸循環(huán)的各步反應(yīng)（ 5） 底物水平磷酸化 琥珀酰 CoA合成酶，琥珀酰硫激酶 植物、微生物直接生成 ATP 合成酶與合酶 三羧酸循環(huán)的各步反應(yīng)（ 6） 琥珀酸脫氫酶有嚴(yán)格的立體異構(gòu)專一性，生成反式結(jié)構(gòu)。 真核生物該酶定位于線粒體內(nèi)膜上，也是電子傳遞鏈的組分之一。 丙二酸是該酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。 三羧酸循環(huán)的各步反應(yīng)（ 7） 也有嚴(yán)格的立體異構(gòu)專一性，只形成 L蘋果酸。 三羧酸循環(huán)的各步反應(yīng)（ 8） 自由能變表明，該反應(yīng)在熱力學(xué)上是不利反應(yīng)。但由于OAA與乙酰 CoA的縮合是高度放能反應(yīng)，同時(shí) OAA大量消耗，因而得以進(jìn)行。 TCA概貌 TCA概貌 TCA概貌 返回節(jié) 三、 TCA要點(diǎn) 三、 TCA要點(diǎn) 1. 1次底物水平磷酸化 生成 1ATP 2. 兩次氧化脫羧 （ 碳原子去向 ） 3. 三次 NADH，一次 FADH2（ 氫原子來(lái)源和去向 ） 4. 嚴(yán)格需氧 5. 消耗 2分子水 6. 總反應(yīng)式 Pyr + 2H2O + 4NAD+ + FAD + GDP + Pi 3CO2 + 4NADH + 4H+ + FADH2 + GTP 碳原子 的去向 ? 形成乙酰 CoA時(shí)生成一個(gè) CO2釋放 ? 乙酰 CoA 進(jìn)入三羧酸循環(huán)釋放兩個(gè) CO2，分別在 TCA第三步 和 第四步 反應(yīng) 但經(jīng)同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， TCA中釋放的 兩個(gè) CO2中的碳原子并不是直接來(lái)自乙酰基 ，而是原先 草酰乙酸中的兩個(gè)碳原子 。這是由于酶與底物以特殊方式結(jié)合，經(jīng)酶催化進(jìn)行了不對(duì)稱反應(yīng)。 氫原子的來(lái)源與去向 來(lái)源 : Pyr中的 2對(duì) 氫原子、消耗兩個(gè)水分子中的 2對(duì)氫原子、 GDP+Pi→GTP+ H 2O時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)水分子中的 1對(duì) 氫原子。 去向 : ? 形成乙酰 CoA時(shí)， 1對(duì) 氫原子給了受氫體 NAD+ ?在三羧酸循環(huán)第三步、第四步和第八步反應(yīng)中有 3對(duì)氫原子分別給了受氫體 NAD+ ? 在三羧酸循環(huán)第六步反應(yīng)中有 1對(duì) 氫原子給了受氫體 FAD G有氧氧化的過(guò)程及能量變化 ? 三羧酸循環(huán)是葡萄糖完全氧化的 前奏 ， 經(jīng)氧化磷酸化過(guò)程后葡萄糖完全氧化。 （ 1）糖酵解途徑（胞漿） ?葡萄糖 → 2丙酮酸 Glc + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi →2Pyr + 2H 2O + 2NADH+ + 2H+ + 2ATP （ 3）三羧酸循環(huán)： 2乙酰 CoA→4CO 2（線粒體基質(zhì)） 2CH3CO~SCoA+4H2O+6NAD++2FAD+2GDP+2Pi →4CO 2+2CoASH+6NADH+6H++2FADH2+2GTP （ 2） 2丙酮酸 → 2乙酰 CoA（線粒體基質(zhì) ） 2Pyr + 2CoASH + 2NAD+ →2CH 3CO~SCoA + 2CO2 + 2NADH + 2H+ （ 4）還原型輔酶或輔基必須通過(guò)電子傳遞系統(tǒng)和氧化磷酸化系統(tǒng)被分子氧氧化成水 。 能量變化 ? 有氧氧化能量變化：以每分子葡萄糖計(jì) – 2ATP和 2GTP(底物水平磷酸化反應(yīng)形成 ) – 胞漿中 2(NADH + H+) – 線粒體中 8(NADH + H+)和 2FADH2 – 還原型輔酶或輔基必須通過(guò)電子傳遞系統(tǒng)和氧化磷酸化系統(tǒng)被分子氧氧化成水 每分子葡萄糖氧化成 CO2+H2O時(shí)合成的 ATP P342 返回節(jié) 四、 TCA的生理意義 1. 是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)徹底氧化的 共同途徑 2. 是分解代謝和合成代謝途徑的 樞紐 （ 兩用性 、雙重作用 ） 3. 提供多種分子的合成前體 4. 脫羧產(chǎn)生的 CO2， 其中一部分排出體外 ， 其余部分供機(jī)體生物合成需要 5. 是需氧生物獲得能量的主要途徑 (進(jìn)入呼吸鏈 ) ① TCA是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化的共同途徑。 糖 脂 肪 蛋 白 質(zhì)乙 酰 C o A2 C O2G T P 3 N A D H ( H+) 和 F A D H2 三 羧 酸循 環(huán)4 H2O2 O2 呼吸鏈氧 化 磷 酸 化1 1 A D P + 1 1 P i1 1 A T P乙 酰 C o A草 酰 乙 酸檸 檬 酸α 酮 戊 二 酸琥 珀 酰 C o A脂 肪 酸膽 固 醇谷 氨 酸 其 他 氨 基 酸嘌 呤嘧 啶血 紅 素嘌 呤 、 嘧 啶其 他 氨 基 酸乙 酰 C o A天 冬 氨 酸② TCA是三大物質(zhì)分解和合成代謝的樞紐 奇數(shù)脂肪酸 Val Ile Met G 脂肪酸 P344 雙重作用 四、 TCA的生理意義 1. 是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)徹底氧化的 共同途徑 2. 是分解代謝和合成代謝途徑的 樞紐 （ 兩用性 ） 3. 提供多種分子的合成前體 4. 脫羧產(chǎn)生的 CO2， 其中一部分排出體外 ， 其余部分供機(jī)體生物合成需要 5. 是需氧生物獲得能量的主要途徑 (進(jìn)入呼吸鏈 ) 返回節(jié) P343 丙酮酸羧化（最重要的填補(bǔ)反應(yīng)） 五、 TCA的回補(bǔ)反應(yīng) 及時(shí)補(bǔ)充 TCA的中間物 P343 Pyr羧化酶 PEP羧化 PEP羧激酶 PEP + CO2 草酰乙酸 PEP羧化酶 （高等植物、細(xì)菌和酵母） （心肌和骨骼?。? PEP羧化酶 返回節(jié) Asp和 Glu脫氨 Asp 草酰乙酸 Glu α酮戊二酸 奇數(shù)脂肪酸、 Ile等產(chǎn)生琥珀酰 CoA （一）丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié) 變構(gòu)調(diào)節(jié) 六、 TCA的調(diào)控 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)（磷酸化失活） 丙 酮 酸丙 酮 酸 脫 氫 酶 復(fù) 合 體乙 酰 C o AA M P 、 N A D+、 C o A 、 C a2 +A T P 、 N A D H 、 脂 肪 酸P342 HOCH2 HOCH2 OP CH2 CH2 OP TPP TPP ADP 乙酰 CoA NAD+ NADH 2ATP + 2ADP 2Pi + 2H2O Ca2+ 胰島素 （無(wú)活性） （活性） 蛋白激酶 磷酸酶 TPP TPP 共價(jià)修飾調(diào)節(jié) 激酶和磷酸酶的活性受別構(gòu)效應(yīng)物控制 TPP TPP （二） 檸檬酸合酶 (多見(jiàn)于原核生物 ) ? 變構(gòu)激活劑： ADP