【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(chēng)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(zhuān)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(lèi)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(zhuān)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(zhuān)一性，只形成 L蘋(píng)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(chēng)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