第九章 糖代謝2-TCAcycle

糖代謝之TCA循環(huán)

三羧酸循環(huán)首先從乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸開(kāi)始，經(jīng)多步反應(yīng)回到草酰乙酸，消耗乙酰CoA產(chǎn)生CO2、NADH、FADH2和ATP。此循環(huán)定義在線粒體內(nèi)膜上，全部酶也在此內(nèi)膜上，分8步反應(yīng)。草酰乙酸TCA循環(huán)一TCA循環(huán)的化學(xué)途徑二TCA循環(huán)的生理意義三回補(bǔ)反應(yīng)TCA循環(huán)是燃料物質(zhì)氧化分解的中心途徑?TCA循環(huán)的三個(gè)名字三羧酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)Krebs循環(huán)TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1953"forhisdiscoveryofthecitricacidcycle"

HansAdolfKrebs(1900-1981)UnitedKingdom

Krebsdiscoveredtheureacyclein1932beforeheelucidatedthecitricacidcycle!三羧酸循環(huán)的途徑檸檬酸異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸乙酰CoA8步反應(yīng)（一）TCA循環(huán)的具體過(guò)程1強(qiáng)放能反應(yīng)，不可逆，第一個(gè)限速步驟2催化的酶為檸檬酸（縮）合酶3檸檬酸合酶屬于別構(gòu)酶，活性受ATP、NADH、琥珀酰CoA、酯酰CoA等抑制，是檸檬酸循環(huán)中的限速酶乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸檸檬酸合酶第一步：乙酰輔酶A+草酰乙酸→檸檬酸（三羧基）1該反應(yīng)可逆，中間物為順烏頭酸2催化的酶為烏頭酸酶檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸烏頭酸酶烏頭酸酶第二步：檸檬酸→異檸檬酸（三羧基）1放能反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)之一，受氫體為NAD或NADP2催化的酶為異檸檬酸脫氫酶3異檸檬酸脫氫酶是一種別構(gòu)調(diào)節(jié)酶?；钚允蹵DP、NAD+激活，受ATP、NADH抑制α-酮戊二酸異檸檬酸

異檸檬酸脫氫酶第三步：異檸檬酸→α-酮戊二酸（二羧基）1氧化還原反應(yīng)之二，受氫體為NAD2催化的酶為α-酮戊二酸脫氫酶系，此酶系與丙酮酸脫氫酶系非常類似。3

第三個(gè)調(diào)控步驟，產(chǎn)生能量用于推動(dòng)反應(yīng)向氧化方向進(jìn)行，大部分能量保存于高能硫酯鍵α-酮戊二酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸脫氫酶系第四步：α-酮戊二酸→琥珀酰輔酶A（一羧基）1琥珀酰CoA的高能硫酯鍵斷裂與GDP的磷酸化偶聯(lián)，在哺乳動(dòng)物中生成GTP，在植物和微生物中生成ATP，是TCA循環(huán)中唯一的底物磷酸化2催化的酶為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氧化還原反應(yīng)之三，可逆，受氫體為FAD2催化的酶為琥珀酸脫氫酶.琥珀酸延胡索酸琥珀酸脫氫酶第六步：琥珀酸→延胡索酸（二羧基）1催化的酶是延胡索酸酶2延胡索酸具有嚴(yán)格的立體專一性延胡索酸L-蘋果酸延胡索酸酶第七步：延胡索酸→L-蘋果酸（二羧基）1催化的酶是蘋果酸脫氫酶2氧化還原反應(yīng)之四，受氫體為NAD3盡管該反應(yīng)從自由能看應(yīng)逆向進(jìn)行，但由于乙酰CoA和草酰乙酸是強(qiáng)放能反應(yīng)，因此反應(yīng)向草酰乙酸方向進(jìn)行L-蘋果酸草酰乙酸蘋果酸脫氫酶第八步：L-蘋果酸→草酰乙酸（二羧基）三羧酸循環(huán)的途徑檸檬酸異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸乙酰CoAOverview（二）TCA循環(huán)的化學(xué)計(jì)量通過(guò)TCA循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2全部進(jìn)入到線粒體內(nèi)的電子傳遞鏈中，將所攜帶的H傳遞給O2，而本身重新生成NAD和FAD每分子NADH+H通過(guò)電子傳遞鏈產(chǎn)生2.5個(gè)ATP，每分子FADH2通過(guò)電子傳遞鏈產(chǎn)生1.5個(gè)ATP請(qǐng)大家計(jì)算，一輪TCA循環(huán)，產(chǎn)生多少ATP?哺乳動(dòng)物TCA產(chǎn)生ATP:3NADH,1FADH23X2.5+1.5=9植物和微生物TCA產(chǎn)生ATP：3NADH,1FADH2,1ATP3X2.5+1.5+1=10計(jì)算一分子葡糖糖徹底氧化分解所產(chǎn)生的ATP數(shù)量！糖酵解：2ATP,2NADH2+5=72丙酮酸→2乙酰輔酶A:2NADH2.5x2=5TCA循環(huán)9x2=18或10x2=2030或322從G開(kāi)始，有氧氧化中水分子的產(chǎn)生與消耗

3從G開(kāi)始，有氧氧化過(guò)程中CO2的產(chǎn)生

（三）三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)1從——和——開(kāi)始，到——結(jié)束。每循環(huán)一周消耗一個(gè)——，進(jìn)行——次脫羧，——次脫氫，——次底物磷酸化，能量和CO2主要在三羧酸循環(huán)中產(chǎn)生。2三羧酸循環(huán)必須在——氧條件下進(jìn)行，若無(wú)氧，脫下的H無(wú)法進(jìn)入呼吸鏈徹底氧化。3在3、4、8步反應(yīng)，生成NADH，在6步中生成FADH2，在第5步進(jìn)行一次底物水平磷酸化。二TCA循環(huán)的生理意義1糖類代謝、脂類代謝以及氨基酸代謝的共同途徑，即燃料物質(zhì)氧化分解的共同途徑2為各種生物分子的合成提供原料3通過(guò)TCA循環(huán)釋放出ATP以及NADH+H，而NADH+H進(jìn)入電子傳遞鏈將H傳遞給氧，同時(shí)釋放出大量ATP的過(guò)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

檸檬酸Oxaloacetate

草酰乙酸Respiratory

呼吸鏈1糖類代謝、脂類代謝以及氨基酸代謝的共同途徑，即燃料物質(zhì)氧化分解的共同途徑2TCA循環(huán)為生物合成提供原料α-酮戊二酸檸檬酸谷氨酸嘌呤脂肪酸琥珀酰CoA卟啉蘋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種氨基酸三回補(bǔ)反應(yīng)

當(dāng)檸檬酸循環(huán)的中間物因用于其他物質(zhì)合成時(shí)，尤其當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)合成旺盛時(shí)，其中間物的濃度會(huì)減少，從而導(dǎo)致該循環(huán)的終端產(chǎn)物草酰乙酸不能重復(fù)生成影響TCA循環(huán)正常進(jìn)行。在這種情況下，為確保TCA循環(huán)，必須有相應(yīng)補(bǔ)充中間物的途徑，即回補(bǔ)途徑1.丙酮酸羧化支路2.乙醛酸途徑3.其他途徑回補(bǔ)反應(yīng)1.丙酮酸羧化支路植物和微生物動(dòng)物2.乙醛酸循環(huán)TheGlyoxylateCycle植物（plants）、藻類（algae）和某些細(xì)菌（bacteria）通過(guò)乙醛酸循環(huán)途徑可以利用乙酸作為唯一碳源和能源異檸檬酸裂解酶（Isocitrate

lyase）和蘋果酸合酶（malate

synthase）是乙醛酸循環(huán)特有的兩種酶動(dòng)物組織沒(méi)有乙醛酸循環(huán)，不能通過(guò)該循環(huán)將脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷愮晁嵫雍魉崽O果酸乙醛酸異檸檬酸檸檬酸草酰乙酸蘋果酸合酶異檸檬酸裂解酶糖異生油類植物種子中的油脂代謝糖乙醛酸循環(huán)草酰乙酸乙酰