第,章糖酵解和三羧酸循環(huán)

第十章糖代謝糖代謝包括分解代謝和合成代謝植物和某些藻類能夠利用太陽能，將二氧化碳和水合成糖類化合物，即光合作用。是自然界規(guī)模最大的一種能量轉(zhuǎn)換過程。動物和大多數(shù)微生物所需的能量，主要是由糖的分解代謝提供的。另方面，糖分解的中間產(chǎn)物，又為生物體合成其它類型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳鏈骨架。當(dāng)前第1頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖的消化與吸收人及哺乳動物：食物（淀粉，二糖如蔗糖，麥芽糖和乳糖）口入唾液α-淀粉酶水解α-1，4糖苷鏈(產(chǎn)物:麥芽糖,麥芽三糖,α-糊精)消化道胰液腸（主要）α-糊精酶（水解α-1，4和α-1，6糖苷鍵），麥芽糖酶，蔗糖酶，乳糖酶單糖腸粘膜細(xì)胞吸收當(dāng)前第2頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)血液循環(huán)單糖→腸粘膜細(xì)胞吸收→匯入肝---→各組織吸收率D-葡萄糖，100；D-果糖43，D-甘露糖19，L-阿拉伯糖9單糖吸收與Na+同向協(xié)同運(yùn)輸，需ATP吸收后其它糖在各種酶的催化下，主要有三個去向：以多糖或蔗糖的形式存儲經(jīng)糖酵解氧化成為丙酮酸氧化脫羧成為磷酸戊糖當(dāng)前第3頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)葡萄糖的代謝葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后，葡萄糖的有氧分解代謝分三步（兩步）進(jìn)行：（1）糖酵解：葡萄糖丙酮酸。此反應(yīng)過程一般在無氧條件下進(jìn)行，又稱為無氧分解。“（2）丙酮酸乙酰CoA”（3）三羧酸循環(huán)：乙酰CoACO2+H2O。由于此氧化過程是通過檸檬酸等幾種三元羧酸的循環(huán)反應(yīng)來完成的，通常稱為三羧酸循環(huán)或檸檬酸循環(huán)。由于分子氧是此系列反應(yīng)的最終受氫體，所以又稱為有氧分解。當(dāng)前第4頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)第一節(jié)糖酵解糖酵解葡萄糖降解成丙酮酸并伴隨著生成ATP的酶促反應(yīng)序列。當(dāng)前第5頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖酵解途徑發(fā)現(xiàn)歷史1875年法國科學(xué)家巴斯得(L.Pasteur)就發(fā)現(xiàn)葡萄糖在無氧條件下被酵母菌分解生成乙醇的現(xiàn)象。1897年德國的漢斯·巴克納兄弟(Hansbuchner和Edwardbuchner)發(fā)現(xiàn)發(fā)酵作用可以在不含細(xì)胞的酵母抽提液中進(jìn)行。當(dāng)前第6頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖酵解途徑實驗依據(jù)將酵母液透析后就會失去發(fā)酵能力將酵母液加熱到50℃也會失去發(fā)酵能力由此推斷發(fā)酵需要兩類物質(zhì)：一是熱不穩(wěn)定的，不可透析的組分即酶；二是熱穩(wěn)定的可透析的組分，如輔酶、ATP、金屬離子等。當(dāng)前第7頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖酵解途徑實驗依據(jù)酵母抽提液的發(fā)酵速度比完整酵母慢，且逐漸緩慢直至停頓如果加入無機(jī)磷酸鹽，可以恢復(fù)發(fā)酵速度，但不久又會再次緩慢，同時加入的磷酸鹽濃度逐漸下降。上述現(xiàn)象說明在發(fā)酵過程中需要磷酸，可能磷酸與葡萄糖代謝中間產(chǎn)物生成了糖磷酸酯。完整細(xì)胞可通過ATP水解提供磷酸。當(dāng)前第8頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖酵解途徑實驗依據(jù)碘乙酸對酵母生長有抑制作用將葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保溫，可以分離出少量的磷酸丙糖（主要是3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮的平衡混合物）因此推斷磷酸己糖可能裂解為兩分子三碳糖，而碘乙酸對三碳糖進(jìn)一步分解的酶有抑制作用當(dāng)前第9頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖酵解途徑實驗依據(jù)氟化鈉對酵母生長也有抑制作用將1,6-二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提液以及氟化鈉一起保溫有磷酸甘油酸積累（3-和2-磷酸甘油酸的平衡混合物）由此推斷3-磷酸甘油酸是3-磷酸甘油醛的氧化產(chǎn)物，2-磷酸甘油酸又是前者變位后的產(chǎn)物，氟化鈉對2-磷酸甘油酸進(jìn)一步反應(yīng)的酶有抑制作用當(dāng)前第10頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)1940年前德國的生物化學(xué)家恩伯頓，G(GustarEmbden)和邁耶霍夫，O(OttoMeyerhof)等人的努力完全闡明了糖酵解的整個途徑，揭示了生物化學(xué)的普遍性。因此糖酵解途徑又稱Embden-Meyerhof途徑(簡稱EMP)。當(dāng)前第11頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖酵解——糖的共同分解途徑葡萄糖酵解的總反應(yīng)式：Glc+2Pi+2ADP+2NAD+2丙酮酸＋2ATP+2NADH+H++2H2O酵解途徑場所:細(xì)胞質(zhì)中氧氣:不需要請單擊當(dāng)前第12頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)1、糖酵解EMP途徑糖酵解的酶系研究比較透徹部位：全部反應(yīng)在細(xì)胞漿（細(xì)胞胞液）中進(jìn)行10步糖酵解Glucose---→丙酮酸→乳酸可分為兩個階段

當(dāng)前第13頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)（1）葡萄糖的磷酸化

反應(yīng)機(jī)理：ATP的γ-磷酸基團(tuán)在葡萄糖催化下，轉(zhuǎn)移到葡萄糖分子上。糖酵解中的限速酶意義：將葡萄糖分子磷酸化成了易參加代謝反應(yīng)的活化形式；磷酸化的葡萄糖分子帶有很強(qiáng)的極性基團(tuán)，不能透過細(xì)胞膜，能夠防止細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖分子向外滲出；為以后底物水平磷酸化貯備了磷酸基。當(dāng)前第14頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)若以糖原為起始物：糖原先經(jīng)磷酸化酶作用，磷酸解為1-磷酸葡萄糖，再由磷酸葡萄糖變位酶催化轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖，從而進(jìn)入共同分解途徑。不需要ATP（能量）當(dāng)前第15頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)（2）G-6-P的異構(gòu)化異構(gòu)化反應(yīng)是以開鏈形式進(jìn)行，異構(gòu)結(jié)束后又轉(zhuǎn)變成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。己醛糖變成己酮糖。當(dāng)前第16頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)（3）F-6-P磷酸化反應(yīng)磷酸果糖激酶（PFK）特性：1）需要二價金屬離子Mg2+或Mn2+作為輔助因子；2）別構(gòu)酶：ATP是其別構(gòu)抑制劑，檸檬酸、脂肪酸可增強(qiáng)其抑制作用，ADP、AMP、無機(jī)磷是其別構(gòu)激活劑；3）限速酶：糖酵解中最重要的限速酶。當(dāng)前第17頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)（4）裂解反應(yīng)1，6-二磷酸果糖在第3與第四碳原子之間裂解為兩個三碳化合物。當(dāng)前第18頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)（5）1,6-二磷酸果糖兩分子3-磷酸甘油醛當(dāng)前第19頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖的裂解——EMP途徑第一階段是耗能的

Glucose2*3磷酸-甘油醛Glucose通過磷酸化作用為分解代謝作好準(zhǔn)備，然后裂解為丙糖（3磷酸-甘油醛）共5步第一階段有兩個調(diào)節(jié)酶，消耗兩分子ATP

當(dāng)前第20頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)b.第二階段—醛氧化成酸當(dāng)前第21頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3－磷酸甘油醛CH2OPO3H2CHOHCHOCH2OPO3H2CHOHCOPO3H2O1,3-二磷酸甘油酸甘油醛3-磷酸脫氫酶NAD+NADH

+H++當(dāng)前第22頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸CH2OPO3H2CHOHCOPO3H2O1,3-二磷酸甘油酸ADPATP磷酸甘油酸激酶CH2OPO3H2CHOHCOHO3-磷酸甘油酸2Mg+當(dāng)前第23頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶CH2OPO3H2CHOHCOHO3-磷酸甘油酸CH2OHCHOPO3H2COHO2-磷酸甘油酸2Mg+當(dāng)前第24頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)2-二磷酸甘油酸磷酸烯丙酮酸2-磷酸甘油酸CH2OHCHOPO3H2COHOCH2COPO3H2COHO磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶當(dāng)前第25頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸CH2COPO3H2COHO磷酸烯醇式丙酮酸ADPATP2Mg+丙酮酸激酶COHOCHOHCH2烯醇式丙酮酸當(dāng)前第26頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)烯醇式丙酮酸丙酮酸COHOCHOHCH2烯醇式丙酮酸COOHCCH3O丙酮酸當(dāng)前第27頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖酵解中的能量變化當(dāng)前第28頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖酵解——糖的共同分解途徑

酵解（glycolysis)是酶將葡萄糖降解成丙酮酸并伴隨著生成ATP的反應(yīng)序列。葡萄糖酵解的總反應(yīng)式：Glc+2Pi+2ADP+2NAD+2丙酮酸＋2ATP+2NADH+H++2H2O酵解途徑場所:細(xì)胞質(zhì)中氧氣:不需要請單擊當(dāng)前第29頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)（1）乳酸發(fā)酵（同型乳酸發(fā)酵）lacticfermation動物乳酸菌（乳桿菌、乳鏈球菌）

G+2ADP+2Pi2乳酸＋2ATP+2水

c.第三階段——丙酮酸的去向，有氧和無氧條件下產(chǎn)物不同當(dāng)前第30頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)（2）酒精發(fā)酵（酵母的第Ⅰ型發(fā)酵）

alcoholicfermation當(dāng)前第31頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)當(dāng)前第32頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)Glucose+2H3PO4+2ADP2乳酸+2ATP+2H2O

（2乙醇）糖酵解無氧途徑的產(chǎn)能氧化一個Glucose，凈得2個ATP若從糖原開始氧化，凈得3個ATP當(dāng)前第33頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)糖酵解的作用化學(xué)反應(yīng)歷程（10步反應(yīng)）糖酵解有二重作用：一是降解產(chǎn)生ATP，二是產(chǎn)生含碳的中間物為合成反應(yīng)提供原料。在酵解過程中有三個不可逆反應(yīng)，也就是說有三個調(diào)控步驟，分別被三個酶多點(diǎn)調(diào)節(jié)：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。己糖激酶可以控制葡萄糖的進(jìn)入，丙酮酸激酶調(diào)節(jié)酵解的出口。當(dāng)前第34頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)a.磷酸果糖激酶的調(diào)節(jié)磷酸果糖激酶（6-磷酸果糖激酶-1）是糖酵解途徑最重要的調(diào)節(jié)酶（四聚體）

ATP和檸檬酸（TCA循環(huán)）是其抑制劑磷酸果糖激酶

2，6-二磷酸果糖、AMP是其激活劑

2，6-二磷酸果糖的作用在于增加6-磷酸果糖激酶對6-磷酸果糖的親和力和取消ATP的抑制作用。6-FP有促進(jìn)2，6-二磷酸果糖的合成并抑制其水解的作用。當(dāng)F-6-P濃度升高時，即可引起2，6-二磷酸果糖濃度加大，進(jìn)而激活F-6-P激酶，這種過程為正反饋激活作用。糖酵解的調(diào)節(jié)6-磷酸果糖（+）磷酸果糖激酶-2果糖二磷酸酶6-磷酸果糖（-）當(dāng)前第35頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)b．己糖激酶的調(diào)節(jié)己糖激酶—別構(gòu)酶骨骼肌己糖激酶受產(chǎn)物的反饋抑制調(diào)節(jié)肝的葡萄糖激酶不受產(chǎn)物濃度調(diào)節(jié)，保證Glucose在肝內(nèi)轉(zhuǎn)化(如糖原合成)c.丙酮酸激酶的調(diào)節(jié)別構(gòu)酶ATP是其別構(gòu)抑制劑1，6-二磷酸果糖是其別構(gòu)激活劑，有利于酵解的進(jìn)行當(dāng)前第36頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)利用糖酵解途徑進(jìn)行甘油發(fā)酵酒精發(fā)酵之初：

即：α-磷酸甘油脫氫酶磷酸二羥丙酮+NADH+H+α-磷酸甘油+NAD+

磷酯酶

α-磷酸甘油+H2O甘油+Pi當(dāng)有了足夠的乙醛作為受氫體，代謝途徑的流向就不再朝甘油方向了。將受氫體乙醛除去，則勢必造成發(fā)酵液中甘油的積累。（導(dǎo)致）α-磷酸甘油CNADH+H+當(dāng)前第37頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)當(dāng)前第38頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)

兩種方法:

將亞硫酸氫鈉(NaHSO3)加入發(fā)酵液中，能與乙醛發(fā)生加成反應(yīng)，生成難溶的結(jié)晶狀產(chǎn)物，使乙醛不能再作為受氫體，迫使NADH+H+用于磷酸二羥丙酮的還原，生成甘油。酵母酒精發(fā)酵的發(fā)酵液pH值調(diào)至堿性，保持在pH7.6以上，則2分子乙醛之間發(fā)生歧化反應(yīng)，1分子被還原成乙醇，1分子被氧化成乙酸。乙醛失去了作為受氫體的作用，NADH+H+只好用于還原磷酸二羥丙酮，并生成甘油。亞硫酸鹽法:堿法甘油發(fā)酵:節(jié)首上一頁下一頁當(dāng)前第39頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)問題人血漿中的葡萄糖大約維持在5mM。而在肌肉細(xì)胞中的游離葡萄糖濃度要低得多。細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖濃度為什么如此之低？臨床上常用靜脈注射葡萄糖來補(bǔ)充病人食物來源，由于葡萄糖轉(zhuǎn)換為葡萄糖-6-磷酸要消耗ATP的，那么臨床上卻不能直接靜脈注射葡萄糖-6-磷酸呢？<>答:因為進(jìn)入肌肉細(xì)胞的葡萄糖常常被磷酸化，葡萄糖一旦磷酸化就不能從細(xì)胞內(nèi)逃掉。在pH7時，葡萄糖-6-磷酸的磷酸基團(tuán)解離，分子帶凈的負(fù)電荷。由于膜通常對帶電荷的分子是不通透的，所以葡萄糖-6-磷酸就不能從血流中進(jìn)入細(xì)胞，因此也就不能進(jìn)入酵解途徑生成ATP。當(dāng)前第40頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)磷酸己糖旁路、HMS途徑

（HexoseMonophosphateshunt）糖酵解是機(jī)體內(nèi)糖分解代謝的主要途徑，但不是唯一途徑。實驗研究也表明：在組織中添加酵解抑制劑如碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，這說明葡萄糖還有其它的代謝途徑。許多組織細(xì)胞中都存在有另一種葡萄糖降解途徑，即磷酸戊糖途徑（pentosephosphatepathway,PPP），也稱為磷酸己糖旁路（hexosemonophosphatepathway/shunt,HMP）。參與磷酸戊糖途徑的酶類都分布在動物細(xì)胞漿中，動物體中約有30%的葡萄糖通過此途徑分解。當(dāng)前第41頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)磷酸戊糖途徑的兩個階段2、非氧化分子重排階段

6核酮糖-5-P5果糖-6-P5葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段6G-6-P6葡萄糖酸-6-P6核酮糖-５-P

6NADP+6NADPH+6H+6NADP+6NADPH+6H+6CO26H2O當(dāng)前第42頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶當(dāng)前第43頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一

（5-磷酸核酮糖異構(gòu)化）

差向異構(gòu)酶異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖當(dāng)前第44頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二

（基團(tuán)轉(zhuǎn)移）

+24-磷酸赤蘚糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖當(dāng)前第45頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)基團(tuán)轉(zhuǎn)移（續(xù)前）

+24-磷酸赤蘚糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖轉(zhuǎn)酮酶25-磷酸木酮糖當(dāng)前第46頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)1,6-二磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛縮酶H2OPi二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三

（3-磷酸甘油醛異構(gòu)、縮合與水解）

異構(gòu)酶當(dāng)前第47頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)當(dāng)前第48頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式

磷酸戊糖途徑的生理意義產(chǎn)生大量NADPH,主要用于還原（加氫）反應(yīng)，為細(xì)胞提供還原力產(chǎn)生大量的磷酸核糖和其它重要中間產(chǎn)物與光合作用聯(lián)系，實現(xiàn)某些單糖間的轉(zhuǎn)變非氧化階段戊糖的轉(zhuǎn)變主要受控于底物濃度。5-磷酸核糖過多時，可轉(zhuǎn)化成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醇進(jìn)行酵解。6葡萄糖-6-磷酸+7H2O+12NADP+6CO2+5葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++Pi當(dāng)前第49頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)2.磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)肝臟中的各種戊糖途徑的酶中以6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性最低，所以它是戊糖途徑的限速酶，催化不可逆反應(yīng)步驟。其活性受NADP+/NADPH比值的調(diào)節(jié)，NADPH競爭性抑制6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的活性。機(jī)體內(nèi)NAD+/NADH比NADP+/NADPH的比值要高幾個數(shù)量級，前者為700，后者為0.014，這使NADHP可以進(jìn)行有效的反饋抑制調(diào)控。只有NADPH在脂肪的生物合成中被消耗時才能解除抑制，再通過6-磷酸葡萄糖脫氫酶產(chǎn)生出NADPH。6-磷酸葡萄糖與蠶豆病當(dāng)前第50頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)第十一章檸檬酸循環(huán)

-糖的有氧分解糖的有氧分解是各種需氧生物獲得大量能量的最有效途徑1.糖有氧分解的過程

第一階段Glucose循酵解途徑氧化成丙酮酸糖有氧分解

第二階段丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA

第三階段乙酰CoA經(jīng)TCA循環(huán)生成CO2+H20當(dāng)前第51頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)A．第一階段

糖→2丙酮酸

胞漿中進(jìn)行有氧進(jìn)入線粒體NADH轉(zhuǎn)入線粒體→呼吸鏈B．第二階段

丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA

線粒體中進(jìn)行C．第三階段檸檬酸循環(huán)糖的有氧氧化三階段當(dāng)前第52頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)1.丙酮酸氧化脫羧—乙酰CoA的生成基本反應(yīng)：糖酵解生成的丙酮酸可穿過線粒體膜進(jìn)入線粒體內(nèi)室。在丙酮酸脫氫酶系的催化下，生成乙酰輔酶A。當(dāng)前第53頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)丙酮酸脫氫酶系

是個多酶集合體，復(fù)合物中的酶分子通過非共價鍵聯(lián)系在一起，催化一個連續(xù)反應(yīng)，即酶復(fù)合物中一個酶反應(yīng)中形成的產(chǎn)物立刻被復(fù)合物中下一個酶作用。丙酮酸脫氫酶復(fù)合物位于線粒體膜上，是由丙酮酸脫氫酶、二氫硫辛酰胺乙酰轉(zhuǎn)移酶（和二氫硫辛酰胺脫氫酶三種酶，以及TPP（焦磷酸硫胺素）、CoASH、硫辛酸、FAD、NAD＋和Mg2+6種輔助因子組成的。

當(dāng)前第54頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)2.乙酰CoA的徹底氧化分解——TricarboxylicacidcycleTCA當(dāng)前第55頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)檸檬酸循環(huán)

又稱為三羧酸循環(huán)（簡寫TCA循環(huán)），因為循環(huán)中存在三羧酸中間產(chǎn)物。又因為該循環(huán)是由H.A.Krebs首先提出的，所以又叫做Krebs循環(huán)（1953年獲諾貝爾獎）。

檸檬酸循環(huán)是有氧代謝的樞紐，糖、脂肪和氨基酸的有氧分解代謝都匯集在檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)，同時檸檬酸循環(huán)的中間代謝物又是許多生物合成途徑的起點(diǎn)。因此檸檬酸循環(huán)既是分解代謝途徑，又是合成代謝途徑，可以說是分解、合成兩用途徑。當(dāng)前第56頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)TCA第一階段：檸檬酸生成

H2O草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASHH2O檸檬酸合成酶順烏頭酸酶（1）

檸檬酸合成酶催化乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸

（2）

順烏頭酸酶催化前手性分子檸檬酸轉(zhuǎn)化成手性分子異檸檬酸H2O當(dāng)前第57頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)TCA第二階段：氧化脫羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫酶CO2－酮戊二酸脫氫酶琥珀酰CoA合成酶

（3）

異檸檬酸脫氫酶催化異檸檬酸氧化生成a-酮戊二酸和CO2

這一步反應(yīng)是檸檬酸循環(huán)中四個氧化還原反應(yīng)的第一個，由異檸檬酸脫氫酶催化。NAD＋作為酶的輔酶。生成一個NADH的同時生成a-酮戊二酸和CO2，反應(yīng)是不可逆的

（4）

a-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物催化a-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA

（5）

琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化

這個反應(yīng)是檸檬酸循環(huán)中唯一的一步底物水平磷酸化反應(yīng)。當(dāng)前第58頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)TCA第三階段：草酰乙酸再生6）琥珀酸在脫氫酶催化下生成延胡索酸（反丁烯二酸）

這是檸檬酸循環(huán)中的第三步氧化還原反應(yīng)，琥珀酸脫氫酶帶有輔基FAD，生成FADH2。

7）

延胡索酸酶催化延胡索酸水化生成L-蘋果酸8）

蘋果酸脫氫酶催化蘋果酸氧化重新形成草酰乙酸，完成一輪檸檬酸循環(huán)

這是檸檬酸循環(huán)的最后一個反應(yīng)，也是循環(huán)中的第4步氧化還原反應(yīng)。L-蘋果酸在以NAD＋為輔酶的蘋果酸脫氫酶催化下氧化生成草酰乙酸，同時NAD＋還原生成NADH反應(yīng)是可逆的。當(dāng)前第59頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)三羧酸循環(huán)過程總結(jié)(一次循環(huán))8種酶催化，在檸檬酸循環(huán)中存在著3個不可逆反應(yīng)，可能是潛在的調(diào)節(jié)部位，為由檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶和a-酮戊二酸脫氫酶催化的反應(yīng)，但在體內(nèi)的抑制機(jī)制并沒有確定。反應(yīng)類型縮合1、脫水1、氧化4、底物水平磷酸化1、水化1生成3分子NADH(還原型CoⅠ)生成1分子FADH2生成1分子ATP三羧酸循環(huán)總反應(yīng)式當(dāng)前第60頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)當(dāng)前第61頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)TCA循環(huán)總結(jié)算乙酰-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H++CoA-SHTCA循環(huán)中能量的產(chǎn)生3×

NADH+1FADH2+1ATP當(dāng)前第62頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)葡萄糖分解代謝過程中能量的產(chǎn)生能量有兩種形式：直接產(chǎn)生ATP；NADH或FADH2在線粒體呼吸鏈氧化并產(chǎn)生ATP。糖酵解：1分子葡萄糖2分子丙酮酸，凈生成了2個ATP，同時產(chǎn)生2個NADH+H+。丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸乙酰CoA，生成1個NADH+H+。三羧酸循環(huán)：乙酰CoACO2和H2O，產(chǎn)生一個GTP（即ATP）、3個NADH和1個FADH2。當(dāng)前第63頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義1.普遍存在2.生物體獲得能量的最有效方式3.是糖類、蛋白質(zhì)、脂肪三大物質(zhì)轉(zhuǎn)化的樞紐4.獲得微生物發(fā)酵產(chǎn)品的途徑檸檬酸、谷氨酸檸檬酸合酶與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)前第64頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)2、糖有氧分解的生理意義A．提供能量：糖的有氧分解是哺乳動物的產(chǎn)能的主要過程比較一下有氧分解和無氧分解的產(chǎn)能情況：G無氧分解的ATP生成量2ATPG有氧分解的ATP生成量32ATP（肝腎心）

(30)ATP（骨骼肌腦）當(dāng)前第65頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)問題用搗碎的肌肉組織進(jìn)行的早期實驗表明，檸檬酸循環(huán)是需氧途徑，通過此循環(huán)代謝的物質(zhì)最終氧化成CO2。但是加入循環(huán)中間產(chǎn)物會導(dǎo)致消耗比預(yù)期多的氧氣。例如肌肉勻漿中加入1μmol的延胡索酸，需要消耗25μmoL的氧氣，但下面的氧化反應(yīng)方程式顯示，只需要3μmoL氧氣就能完全氧化1μmol的延胡索酸。當(dāng)琥珀酸、蘋果酸和草酰乙酸加入肌肉勻漿液中時也有類似現(xiàn)象。試解釋為什么這些中間物的加入會導(dǎo)致比預(yù)期多的氧氣消耗。

－OOCCH=CHCOO－+3O2→4CO2+2H2O<>答：因為檸檬酸循環(huán)為環(huán)式，因而檸檬循環(huán)的中間體極大地剌激了O2的利用。延胡索酸并不是被氧化生成4個CO2（該過程需要3個O2），相反它進(jìn)入檸檬酸循環(huán)生成一個分子的草酰乙酸，它起著催化劑的作用，是加快了檸檬酸循環(huán)，這當(dāng)然比它直接氧化消耗的氧多得多。當(dāng)然要觀察到這些催化效應(yīng)，在該組織中必須供給足夠的丙酮酸或乙酰CoA。

其它中間產(chǎn)物如琥珀酸、蘋果酸和草酰乙酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，也是通過增加循環(huán)中間體的濃度，加速了整個檸檬酸循環(huán)的速度，因此極大地剌激了O2的消耗。當(dāng)前第66頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)B.糖的需氧代謝是物質(zhì)代謝的總樞紐

分解代謝；凡是能轉(zhuǎn)變成糖有氧分解代謝中間體的物質(zhì)都可進(jìn)入TCA循環(huán)→CO2+H2O合成代謝；CA循環(huán)的部分中間體可作為脂肪酸，AA等合成的原料，如草酰乙酸，α-酮戊二酸可轉(zhuǎn)化為各種AA，乙酰-CoA是脂肪酸合成的原料。當(dāng)前第67頁\共有74頁\編于星期五\20點(diǎn)3、糖有氧分解的調(diào)節(jié)糖的有氧分解是機(jī)體獲得能量的主要方式，其速度受機(jī)體對ATP需求量的調(diào)節(jié)。三個階段都有調(diào)節(jié)點(diǎn)A、凡影響糖酵解酶系的因素也影響糖的有氧分解B、丙酮酸脫氫酶系的調(diào)節(jié)

別構(gòu)酶激活劑：CoA，AMP，NAD+抑制劑：乙酰CoA，ATP，NADH+H+

丙酮酸脫氫酶E1(脫磷酸，活性）丙酮酸脫氫酶E1(磷酸化，無活性）共價修飾調(diào)節(jié)ATPADPE1激酶E1磷酸酶H2OPi+乙酰CoA