《羧酸循环》课件

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1、第十章三羧酸循环TricarboxylicAcidCycle第一节三羧酸循环的发现DiscoveryoftheCitricAcidCycle糖原三酯酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATCA循环2H呼吸链H2OADP+PiATPCO2*营养物在生物体内氧化的一般过程一、三羧酸循环是三类营养物质氧化分解的（共同）第二阶段在真核生物，TCA循环在线粒体中进行，与呼吸链在功能和结构上相偶联。三羧酸循环亦称柠檬酸循环（citricacidcycle），这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠

2、檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环。二、Krebs发现三羧酸循环1937年，HansKrebs利用鸽子胸肌（这块肌肉在飞行中有相当高的呼吸频率，因此特别适合于氧化过程的研究）的组织悬液，测定了在不同的有机酸作用下，丙酮酸氧化过程中的耗氧率，首次提出在动物组织中丙酮酸氧化途径的假说。AlbertSzent-Gyorgyi等已经发现动物肌肉组织中某些4碳二羧酸（琥珀酸、延胡索酸、苹果酸和草酰乙酸）能刺激氧的消耗。Krebs证实了这项发现，并且发现它们也可刺激丙酮酸的氧化过

3、程。而且他还发现肌肉中丙酮酸的氧化还可被6碳三羧酸，如柠檬酸、顺乌头酸和异柠檬酸及5碳的α-酮戊二酸激活。上述有机酸的激活效应是显著的，任何一种这些有机酸的增加，甚至是很少量的增加都能大大激活丙酮酸的氧化过程。Krebs的第二项重大发现是观察到丙二酸对丙酮酸有氧氧化的抑制作用。丙二酸是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，在肌肉悬浮液中，无论加入上述哪一种有机酸，只要丙二酸存在，丙酮酸的有氧氧化过程就会被抑制。这表明在涉及丙酮酸氧化的酶促反应中，琥珀酸和琥珀酸脱氢酶必定是很关键的成分。Krebs进一步

4、发现，当用丙二酸去抑制肌肉组织悬液中的丙酮酸的有氧氧化时，在这个悬液介质中就会有柠檬酸、α-酮戊二酸和琥珀酸的积累，这表明柠檬酸和α-酮戊二酸通常为琥珀酸的前体。根据上述实验观察和一些其他的证据，Krebs得出一个结论：上述有机三羧酸和二羧酸可以以一个符合化学逻辑的序列排列。因为用丙酮酸和草酰乙酸与肌组织共同孵育，即可导致溶液介质中柠檬酸的堆积，所以Krebs推理这一系列反应是以循环的方式而不是以线性的方式存在，即它的开始和结尾是连在一起的。从这些简单的实验和逻辑推理中，Krebs假定他所称的柠檬酸循环是肌肉

5、中碳水化合物氧化的主要途径。柠檬酸循环也称TCA循环，因为在Krebs提出这个循环假说的若干年以后，还不确定柠檬酸或者一些其它的三羧酸，例如异柠檬酸是否是由丙酮酸和草酰乙酸反应所形成的第一个产物。自Krebs提出TCA循环的假设后，研究发现该循环不仅在肌肉组织中起作用，而且在需氧动物和植物的所有组织中，以及许多需氧微生物中均发挥着功能。TCA循环最初只是建立在实验基础上的假说。随后，在体外对参与循环中酶的研究证实并阐明了该循环的细节。但是这些酶是否在完整的活细胞的循环中真正发挥功能？细胞内该循环的效率是否足以

6、解释动物组织中葡萄糖氧化的效率？这些问题已经通过用同位素标记的代谢物研究（如丙酮酸或乙酸酯分子中特定碳原子的13C或14C标记等同位素示踪实验），证实TCA循环确实以很高的效率在活细胞中存在。现在TCA循环已被公认为是营养物分解代谢的必经途径。第二节三羧酸循环的反应过程ReactionsofTricarboxylicAcidCycleReactionsTCA循环是一个由一系列酶促反应构成的循环反应系统，在该反应过程中，首先由乙酰CoA（主要来自于三大营养物质的分解代谢）与草酰乙酸缩合生成含3个羧基的柠檬酸

7、（citricacid），再经过4次脱氢、2次脱羧，生成4分子还原当量（reducingequivalent）和2分子CO2，重新生成草酰乙酸的这一循环反应过程称为三羧酸循环。还原当量（reducingequivalent）一般是指以氢原子或氢离子形式存在的一个电子或一个电子当量。一、TCA循环由八步反应组成循环反应途径（一）乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸乙酰辅酶A（acetylCoA）与草酰乙酸（oxaloacetate）缩合成柠檬酸（citrate）；反应由柠檬酸合酶（citratesynthase）催

8、化。（二）柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸此反应是由顺乌头酸酶催化的异构化反应。由两步反应构成，(1)脱水反应；(2)水合反应。（三）异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶（Isocitratedehydrogenase）作用下，氧化脱羧而转变成-酮戊二酸（-Ketoglutarate）。（四）α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA在-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下-酮戊二酸氧化