4.TCA循环GAI

第四节三羧酸循环概念：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O并产生能量的过程，称为柠檬酸循环，亦称为三羧酸循环(tricarboxylicacidcycle),简称TCA循环。由于它是由H.A.Krebs（德国）正式提出的，所以又称Krebs循环。三羧酸循环在线粒体基质中进行。三羧酸循环一.由丙酮酸形成乙酰CoA二.三羧酸循环的过程三.三羧酸循环的化学计量四.三羧酸循环的回补反应五.三羧酸循环的调控六.三羧酸循环的生物学意义丙酮酸进入线粒体转变为乙酰CoA,这是连接糖酵解和三羧酸循环的纽带：丙酮酸+CoA+NAD+乙酰CoA+CO2+NADH+H+一、由丙酮酸形成乙酰CoA反应不可逆，分5步进行，由丙酮酸脱氢酶复合体催化。丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶复合体，包括丙酮酸脱氢酶E1、二氢硫辛酸乙酰转移酶E2、二氢硫辛酸脱氢酶E3三种不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，FAD,NAD+,CoA及Mg2+六种辅助因子组装而成。二TCA循环的过程C=OCOO-CH2COO-C-CH3S-COAOCH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OCH2COO-HO-C-COO-COO-CH2柠檬酸合酶++HS-COA+H+H2OCOA1、乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸单向不可逆可调控的限速步骤氟乙酰CoA导致致死合成常作为杀虫药三羧酸CH2COO-HO-C-COO-COO-CH2CHCOO-C-COO-COO-CH2HO-CHCOO-CH-COO-COO-CH22、柠檬酸异构化成异柠檬酸（顺乌头酸酶）H2OH2O顺乌头酸在pH7.0，25C的平衡态时，柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：4：6柠檬酸异柠檬酸HO-CHCOOHCH-COOHCOOHCH23、由异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸（异柠檬酸脱氢酶）COCOOHCH-COOHCOOHCH2COCOOHCH2COOHCH2NAD+NADH+H+H+CO2TCA中第一次氧化作用、脱羧过程异柠檬酸脱氢酶为第二个调节酶三羧酸到二羧酸的转变草酰琥珀酸α-酮戊二酸Mg2+4、α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA（α-酮戊二酸脱氢酶复合体）COCOOHCH2COOHCH2+COASH+NAD+COSCOACH2COOHCH2+NADH+H++CO2TCA中第二次氧化作用、脱羧过程α-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似α-酮戊二酸脱氢酶E1琥珀酰转移酶E2二氢硫辛酸脱氢酶E3TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2+5、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生GTP（琥珀酰COA合成酶）COSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOATCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤GTP+ADPGDP+ATP6、琥珀酸脱氢生成延胡索酸COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2TCA中第三次氧化的步骤丙二酸为该酶的竞争性抑制剂开始四碳酸之间的转变琥珀酸脱氢酶HCCOOHCH2COOH嵌入线粒体内膜COOHCHCOOHCH7、延胡索酸被水化生成苹果酸（延胡索酸酶）COOHHO-CHCOOHH-C-H+H2O延胡索酸酶COOHHO-CHCOOHH-C-H8、苹果酸脱氢生成草酰乙酸（苹果酸脱氢酶）+NAD+COOHC=OCOOHCH2+NADH+H+TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶A三羧酸循环的过程TCA经四次氧化，二次脱羧，通过一个循环，可以认为乙酰COA2CO2三、三羧酸循环的化学计量乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+循环有以下特点：1、乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，使两个C原子进入循环。在以后的两步脱羧反应中，有两个C原子以CO2的形式离开循环，相当于乙酰CoA的2个C原子形成CO2。2、在循环中有4对H原子通过4步氧化反应脱下，其中3对用以还原NAD+生成3个NADH+H+,1对用以还原FAD,生成1个FADH2。3、由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成1个GTP,1GTP1ATP。4、循环中消耗两分子水。5、3NADH9ATP，1FADH22ATP，再加上1个GTP6、单向进行7、整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。1分子乙酰CoA通过TCA循环被氧化，可生成12分子ATP。若从丙酮酸开始，加上纽带生成的1个NADH，则共产生12+3=15个ATP。若从葡萄糖开始，共可产生15×2+8=38个ATP可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量的最有效的方式，也是机体产生能量的主要方式。六、三羧酸循环的生物学意义与糖酵解构成糖的有氧代谢途径，为机体提供大量的能量，一分子葡萄糖经EMP、TCA循环和呼吸链氧化共可产生38个ATP。TCA循环是糖、脂类、蛋白质代谢联络的枢纽。TCA循环中间产物脂肪酸、氨基酸合成代谢分解代谢产物CO2+H2O+能量TCA循环既是物质分解代谢的组成部分，亦是物质合成的重要步骤，为其他生物合成提供原料。草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶A三羧酸循环的过程及其调控2CO21ATP、NADH琥珀酰-CoA抑制2ATP、NADH抑制ADP、Ca2+激活3ATP、NADH琥珀酰-CoA抑制ADP、Ca2+激活