第二十章 檸檬酸循環(huán)

第20章檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)是有氧呼吸的重要環(huán)節(jié)。是丙酮酸氧化的重要途徑。乙酰CoA生成檸檬酸循環(huán)概述檸檬酸循環(huán)的反應機制檸檬酸循環(huán)的能量計算檸檬酸循環(huán)的調控乳酸◆葡萄糖的有氧氧化包括四個階段。

①葡萄糖到丙酮酸（2丙酮酸、2ATP、2NADH）,與糖酵解的此階段相似.

②丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA

③三羧酸循環(huán)（CO2、H2O、ATP、NADH）

④氧化磷酸化（NADH-----ATP）葡萄糖→→→丙酮酸→→乙酰輔酶A→→→CO2+H2O

酵解細胞溶膠中三羧酸循環(huán)有氧分解線粒體膜線粒體中一、丙酮酸生成乙酰CoA丙酮酸轉變?yōu)橐阴oA由丙酮酸脫H酶系催化，丙酮酸脫H酶系由三種酶和五種輔因子組成:三種酶:丙酮酸脫氫酶（E1）、二氫硫辛酸轉乙酰基酶（E2）和二H硫辛酸脫H酶（E3）。五種輔因子是:TPP,硫辛酸,HS-CoA,FAD,NAD+丙酮酸脫氫酶系的活性調節(jié)高濃度的ATP或GTP對丙酮酸脫H酶的活性具有抑制作用，高濃度的AMP對丙酮酸脫H酶的活性具有促進作用。羥乙基-TPP-E1丙酮酸脫H酶ATP或GTP（-）（+）AMP丙酮酸乙酰CoA與CoA、NADH與NAD+競爭酶的活性中心，高濃度的NADH和乙酰CoA使E2和E3催化的反應向相反方向進行，并使E2停留在乙?；男问蕉荒芙邮茉贓1-TPP上的羥乙基，使E1停留在羥乙基化的形式，最終抑制丙酮酸脫羧作用。

二、檸檬酸循環(huán)（TCA）循環(huán)的反應步驟（一）檸檬酸的合成（二）異檸檬酸的生成（三）α_酮戊二酸的生成（四）琥珀酰CoA的生成（五）從琥珀酰輔酶A到琥珀酸（六）琥珀酸被氧化成延胡索酸（七）蘋果酸的生成（八）蘋果酸被氧化為草酰乙酸CH3COSCoA+2H2O+3NAD++FAD+ADP+Pi2CO2+3NADH+3H++FADH2+CoASH+ATPC6H12O6+6H2O+10NAD++2FAD+4ADP+4Pi6CO2+10NADH+10H++2FADH2+4ATPG→CO2+H2O產生ATP38個G→CO2+H2O產生ATP39個（肌肉、神經組織中36個）三、檸檬酸循環(huán)的化學總結算（一）總化學反應式：（二）三羧酸循環(huán)的與特點1.三羧酸循環(huán)，檸檬酸循環(huán),克雷布斯(Krebs)循環(huán)2.整個反應是單向的，因檸檬酸合酶和α-酮戊二酸脫H酶系催化的反應是不可逆的.3.每循環(huán)一圈都納入一個乙酰CoA，兩個碳原子進入循環(huán)，兩個碳又以2CO2的形式離開循環(huán)，三羧酸循環(huán)的第一輪循環(huán)釋放的CO2全來自草酰乙酸部分，乙酰CoA羰基碳在第二輪循環(huán)中釋放。甲基碳在第三輪循環(huán)中釋放。4.放能過程：有四次脫H，三次脫酶的輔酶是NAD+，一次脫酶的輔酶是FAD它們把H經呼吸鏈傳給氧生成水偶聯(lián)ATP生成。5.產能的方式是底物水平磷酸化（每一循環(huán)生成1molGTP），消耗兩分子水。6.限制酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫H酶和α-酮戊二酸脫H酶系7、反應場所是線粒體（三）三羧酸循環(huán)的意義1、為機體提供大量的能量，是機體利用糖和其它物質氧化獲得能量的有效方式。2、是糖類、脂類和蛋白質在生物體內氧化的共同途徑，是三大物質相互轉化的樞紐。是生物利用糖或其他物質氧化而獲得能量的最有效方式。3、三羧酸循環(huán)雖是分解途徑又與合成途徑相溝通，因在TCA途徑中的一些中間產物（檸檬酸、蘋果酸α-酮戊二酸）是許多物質的合成原料。提供多種化合物的碳骨架，所以檸檬酸循環(huán)具有雙重作用。（四）檸檬酸循環(huán)的調控草酰乙酸+乙酰CoA檸檬酸合成酶檸檬酸草酰乙酸，乙酰CoA蘋果酸，丙酮酸（-）ATP，NADH琥珀酰CoA（+）異檸檬酸異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸ATP，NADH（-）ADP，Ga2+（+）（+）ADPα-酮戊二酸α-酮戊二酸脫H酶系檸檬酸NADH、琥珀酰CoACa2+、ATP、GTP（-）（五）TCA的回補反應在正常情況下線粒體中乙酰CoA和草酰乙酸的濃度就不能被檸檬酸合成酶飽和，所以這些中間產物必須不斷補充，以維持TCA循環(huán)。

產生草酰乙酸的途徑有三個：

（1）丙酮酸羧化酶催化丙酮酸固定CO2生成草酰乙酸

丙酮酸羧化酶（輔酶為生物素）是一個調節(jié)酶，乙酰CoA可以增加其活性。

（2）磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸固定CO2轉化成草酰乙酸，消耗能量。該酶催化可逆反應,在腦、心臟中存在這個反應。

（3）Asp、Glu轉氨可生成草酰乙酸和α-酮戊二酸

Ile、Val、Thr、Met也會形成琥珀酰CoA，最后生成草酰乙酸。三、三羧酸循環(huán)的支路---乙醛酸循環(huán)(一)乙醛酸循環(huán)特點1、催化乙醛酸循環(huán)的酶既存在與線粒體中，也存在一種植物特有的乙醛酸循環(huán)體中。2、這條途徑動物體內沒有，只存在于植物和微生物中3、該途徑中有兩種酶:異檸檬酸裂解酶和蘋果酸脫氫酶存在于乙醛循環(huán)體中。（二）乙醛酸途徑的過程1、線粒體的草酰乙酸轉變?yōu)樘於彼?，天冬氨酸被轉運到乙醛酸循環(huán)體中，再轉變?yōu)椴蒗Ｒ宜帷?、草酰乙酸與乙酰CoA縮合為檸檬酸。3、檸檬酸轉變?yōu)楫悪幟仕帷?、異檸檬酸裂解酶將異檸檬酸裂解為琥珀酸和乙醛酸，琥珀酸被運送到線粒體內，進入TCA循環(huán)重新生成草酰乙酸，完成一次循環(huán)，由此可見乙醛酸途徑導致乙酰CoA凈轉變?yōu)橐胰┧帷?、蘋果酸合成酶催化乙醛酸和另一乙酰CoA縮合為蘋果酸。6、蘋果酸從乙醛酸循環(huán)體中轉運出來，進入胞液，在胞液中,在蘋果酸脫氫酶催化下氧化為草酰乙酸，草酰乙酸又在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下生成磷酸烯醇式丙酮酸進入糖異生途徑?！镆胰┧嵫h(huán)中生成的四碳二羧酸仍可返回三羧酸循環(huán)，所以乙醛酸循環(huán)可以看作是三羧酸循環(huán)的支路。（三）乙醛酸循環(huán)總反應式此途徑可看作是將2乙酰CoA轉變?yōu)?個草酰乙酸，同時將2分子NAD+和1分子的FAD還原。乙醛酸循環(huán)總反應式：2CH3COSCoA+2H2O+NAD+CH2COOHCH2COOH+2CoASH+NADH+H+

（四）乙醛酸循環(huán)的生物學意義★以二碳物為原料合成三羧酸循環(huán)中的二羧酸與三羧酸，作為三羧酸循環(huán)上化合物的補充。

★由于丙酮酸的氧化脫羧生成乙酰輔酶A是不可逆反應,因脂肪酸和甘油在分解代謝中都會生成乙酰CoA