三羧酸循环过程
三羧酸循环(TCA)
磷酸戊糖途径PPP：Pentose Phosphate Pathway 己糖磷酸途径HMP：Hexose Monophosphate Pathway 磷酸己糖支路HMS：Hexose Monophosphate Shunt G直接氧化途径DOPG：Direct Oxidation Pathway of Glucose
净 生 成 2 × 1 ATP，2×3mol（NADH＋H＋），2×1 molFADH2，2×2 molCO2
由于氧化磷酸化，1mol（NADH＋H＋）可生成3molATP, 1 molFADH2可生成2molATP。
因此：第一阶段：净生成8molATP 第二阶段：净生成6molATP，2 molCO2 第三阶段：净生成24molATP，4 molCO2
低：大量的NADH抑制酶的活性，使TCA循环 减速。
2、ATP，琥珀酰CoA抑制柠檬酸合成酶、α—酮戊 二酸脱氢酶的活性，使TCA循环减速。
异柠檬脱氢酶受ATP抑制，被ADP激活。 3、丙酮酸脱氢酶系的调节见前
细胞中ATP浓度越高时，TCA速度下降； NAD＋/NADH的比值越高时，TCA速 度越快。
就HMP而言，关键的调控位是：
6—P—G脱氢酶催化的不可逆反应。
（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）
2
3-磷酸甘油醛
异 构 酶
醛缩酶
H2O Pi
二磷酸果糖酯酶
1,6-二 磷酸果糖
6-磷酸果糖
总反应式为： A式：6 6—P—G＋12NADP＋＋6H2O 6CO2＋12（NADPH＋H＋）
4 6—P—F＋2 3—P—G＋
然后：2 3—P—G 6—P—F
三羧酸循环总结
真题回顾【2002 - 22 生物化学A 型题】在三羧酸循环中，经底物水平磷酸化生成的高能化合物是A. ATPB. GTPC. UTPD. CTPE. TTP题目解析在糖的无氧酵解和三羧酸循环中一共有三个底物水平磷酸化：1,3-二磷酸甘油酸+ ADP →3-磷酸甘油酸+ ATP；磷酸烯醇式丙酮酸+ ADP →丙酮酸+ ATP；琥珀酰辅酶A + GDP →琥珀酸+ GTP。
故该题正确选项为B。
考点讲解【2015 年西综大纲，生物化学，（二）物质代及其调节，2. 糖的有氧氧化（三羧酸循环）的过程、意义及调节】一、三羧酸循环的过程1. 在柠檬酸合酶的催化下乙酰辅酶A + 草酰乙酸缩合→柠檬酸。
2. 柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸。
3. 在异柠檬酸脱氢酶的作用下异柠檬酸氧化脱羧→α-酮戊二酸。
4. 在α-酮戊二酸脱氢酶复合体的作用下α-酮戊二酸氧化脱羧→琥珀酰辅酶A。
5. 琥珀酰辅酶A 合成酶催化下琥珀酰辅酶A 经底物水平磷酸化→琥珀酸。
6. 琥珀酸脱氢酶作用下琥珀酸→延胡索酸。
7. 延胡索酸酶作用下延胡索酸→苹果酸。
8. 苹果酸脱氢酶作用下苹果酸→草酰乙酸。
二、总结1. 反应5 为一次底物水平磷酸化产生GTP。
2. 每个循环消耗一分子乙酰辅酶A。
3. 反应3、4 两次脱羧，体CO2 的主要来源。
4. 反应1、3、4 中三个关键酶柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶。
5. 反应3、4、8 脱氢由NAD+ 接受，反应6 脱氢由FAD 接受，共4 次脱氢。
6. 反应于线粒体进行，乙酰辅酶A 起始产生10 ATP，丙酮酸起始产生12.5 ATP，葡萄糖起始产生30 / 32 ATP。
7. 三大营养物资的代通路，糖、脂肪、蛋白质联系的枢纽。
8. 反应1、3、4 为不可逆反应，其他为可逆反应。
三、三羧酸循环的意义1. 三羧酸循环是三大营养物资的最终代通路（1）糖、脂肪、氨基酸生物氧化后都会生成乙酰辅酶A，然后，其进入三羧酸循环进行降解。
三羧酸循环体系
丙酮酸脱氢酶
E1
二氢硫辛酰转乙 E2 酰基酶
24 TPP 丙酮酸氧化脱羧 24 硫辛酰胺 将乙酰基转移到CoA
二氢硫辛酸脱氢酶 E3
12 FAD 将还原型硫辛酰胺 转变为氧化型
分步反应
①
O CH3 CCOOH+TPP E1
OH CH 3 C TPP + CO 2
H
E1：丙酮酸脱氢酶
羟乙基TPP
焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用
CH2
COO-
O
=
丙酮酰-CoA: CH3-C-CH2-SCo是A,另一抑制剂
2. 柠檬酸异构化形成异柠檬酸（乌头酸酶催化）
CH 2 COOH
CH COOH HO CH COOH
HO C COOH
C COOH
CH 2 COOH
＊＊
H 2O
CH
＊
2
COOH
＊
H 2O
CH COOH
CH 2 COOH ＊＊
丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶 复合体，包括：
三种不同的酶
丙酮酸脱氢酶组分(E1) 二氢硫辛酰转乙酰基酶(E2) 二氢硫辛酸脱氢酶(E3)
六种辅助因子
焦磷酸硫胺素(TPP) 硫辛酸 黄素腺嘌呤二核苷酸( FAD ) NAD+ CoASH Mg2+
大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容
缩写 肽链数 辅基 催化反应
H
R-As=O
+
S H
有机砷化物 S
R
S
-OAs
S
+ 2H2 RO
S
RAs
S
+ H2O R
丙酮酸脱氢酶复合体的调控
三羧酸循环能量产生过程
三羧酸循环能量产生过程三羧酸循环（Citric Acid Cycle），也被称为柠檬酸循环或Krebs循环，是一种重要的能量产生过程。
它是细胞呼吸的关键环节，在线粒体内进行。
三羧酸循环将来自糖类、脂肪和蛋白质的营养物质分解，并产生三氧化碳、还原辅酶和ATP等能量。
下面将详细介绍三羧酸循环的能量产生过程。
三羧酸循环的开始是通过将乙酰辅酶A与草酰乙酸结合形成柠檬酸。
这个反应是一个有氧反应，需要耗费能量。
接着，柠檬酸进一步被氧化为顺式-异柠檬酸，然后转化为脱羧酮戊二酸。
这些反应释放出二氧化碳和还原辅酶。
在这些步骤之后，脱羧酮戊二酸经过一系列的转化，最终生成果酸。
果酸再经过一次脱羧反应，形成苹果酸。
苹果酸会转化为柠檬酸，然后循环开始再次。
在三羧酸循环的过程中，每一个果酸分子会通过一系列的反应生成3个还原辅酶NADH和1个还原辅酶FADH2。
这些还原辅酶会进一步参与线粒体内的电子传递链反应，最终产生ATP。
在电子传递链反应中，NADH和FADH2释放出的电子会被接受并在线粒体内形成负电位。
这些电子会通过一系列的蛋白质复合物传递，最终到达细胞内膜的细胞色素氧化酶复合物。
在这个复合物中，电子与氧气结合生成水，同时释放出能量。
这些能量被用来驱动ATP合成酶酶的活性，从而产生ATP。
总结起来，三羧酸循环通过将乙酰辅酶A与草酰乙酸结合形成柠檬酸，然后通过一系列的反应生成果酸和苹果酸。
在这些反应中释放出二氧化碳和还原辅酶。
果酸再经过一次脱羧反应，形成苹果酸，然后转化为柠檬酸，循环开始再次。
在这个过程中，每一个果酸分子会生成3个NADH和1个FADH2，这些还原辅酶会参与线粒体内的电子传递链反应，最终产生ATP。
通过三羧酸循环，细胞能够从糖类、脂肪和蛋白质中提取能量。
这个过程对于维持细胞的正常功能至关重要，也是生命活动的基础之一。
三羧酸循环的能量产生过程充分利用了营养物质的化学能，为细胞提供了所需的能量。
1.写出三羧酸循环的过程及意义
1.写出三羧酸循环的过程及意义三羧酸循环（也称为柠檬酸循环或Krebs循环），是细胞内发生的一系列化学反应，主要用于产生细胞所需的能量和提供适当的中间产物以合成其他重要分子。
该循环在细菌、植物和动物的细胞中普遍存在，并且对于生命体的生存和正常功能至关重要。
本文将详细介绍三羧酸循环的过程和其意义。
1.三羧酸循环的过程三羧酸循环是一种与线粒体质膜结合的代谢途径，包含八个化学反应步骤。
整个过程发生在线粒体基质中，并利用化合物名称如隐香酸（oxaloacetate）、柠檬酸（citrate）、异柠檬酸（isocitrate）、酮戊二酸（ketoglutarate）、琥珀酸（succinate）、富马酸（fumarate）和丙酮酸（malate）等。
下面是三羧酸循环的步骤：第一步：醋酸与隐香酸结合，生成柠檬酸。
该反应由柠檬酸合酶催化。
第二步：柠檬酸逐步失去水分子，生成异柠檬酸。
第三步：异柠檬酸经异柠檬酸脱氢酶的作用，去除一个羟基和一个氢离子，生成酮戊二酸。
第四步：酮戊二酸进一步经过酮戊二酸脱氢酶的作用，产生琥珀酸。
第五步：琥珀酸通过水的加入，生成富马酸。
第六步：富马酸经过水的去除，形成丙酮酸。
第七步：丙酮酸经丙酮酸脱氢酶的作用，去除一个羧基和两个氢离子，产生隐香酸。
第八步：隐香酸再次与醋酸结合，循环重新开始。
2.三羧酸循环的意义三羧酸循环对于细胞内能量的产生和许多其他生化过程至关重要。
以下是三羧酸循环的一些重要意义：能量产生：三羧酸循环是细胞的主要能量生成途径之一。
在循环过程中，化学键的断裂和形成产生的能量被储存在能量载体分子ATP中，供细胞使用。
每一个完成一次循环的分子所生成的ATP通常为3个分子，同时还生成3个还原型辅酶NADH和1个还原型辅酶FADH2。
这些能量载体随后参与到线粒体呼吸链中产生更多的ATP。
提供中间产物：三羧酸循环不仅仅是产生能量的过程，还是合成其他生物分子所必需的中间产物的来源。
循环中的中间产物可以被进一步转化为葡萄糖（糖酵解）和氨基酸（蛋白质合成），或用于合成细胞所需的脂肪酸、胆固醇等生化物质。
三羧酸循环
三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成有三个羧基的柠檬酸, 柠檬酸经一系列反应, 一再氧化脱羧, 经α酮戊二酸、琥珀酸, 再降解成草酰乙酸。
而参与这一循环的丙酮酸的三个碳原子, 每循环一次, 仅用去一分子乙酰基中的二碳单位, 最后生成两分子的CO2 , 并释放出大量的能量。
柠檬酸循环（Citric acid cycle）：也称为三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle，TCA），Krebs循环。
是用于乙酰CoA中的乙酰基氧化成CO2的酶促反应的循环系统，该循环的第一步是由乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸。
（一）三羧酸循环的过程乙酰CoA进入由一连串反应构成的循环体系，被氧化生成H2O和CO2。
由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸(oxaloacetic acid)缩合生成的含有三个羧基的柠檬酸，因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环(citrate cycle)。
在三羧酸循环中，柠檬酸合成酶催化的反应是关键步骤，草酰乙酸的供应有利于循环顺利进行。
其详细过程如下：(1)乙酰-CoA进入三羧酸循环乙酰CoA具有硫酯键，乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合。
首先柠檬酸合酶的组氨酸残基作为碱基与乙酰CoA作用，使乙酰CoA的甲基上失去一个h+，生成的碳阴离子对草酰乙酸的羰基碳进行亲核攻击，生成柠檬酰CoA中间体，然后高能硫酯键水解放出游离的柠檬酸，使反应不可逆地向右进行。
该反应由柠檬酸合成酶(citrate synthase)催化，是很强的放能反应。
由草酰乙酸和乙酰CoA合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点，柠檬酸合成酶是一个变构酶，ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂，此外，α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性，长链脂酰CoA也可抑制它的活性，AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。
(2 )异柠檬酸形成柠檬酸的叔醇基不易氧化，转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇，就易于氧化，此反应由顺乌头酸酶催化，为一可逆反应。
三羧酸循环过程
三羧酸循环糖酵解的最终产物丙酮酸，在有氧条件下进入线粒体，通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环逐步脱羧脱氢，彻底氧化分解,这一过程称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle，TCAC)。
这个循环是英国生物化学家克雷布斯(H.Krebs)首先发现的，所以又名Krebs 循环(Krebs cycle)。
1937年他提出了一个环式反应来解释鸽子胸肌内的丙酮酸是如何分解的，并把这一途径称为柠檬酸循环(citric acid cycle)，因为柠檬酸是其中的一个重要中间产物。
TCA循环普遍存在于动物、植物、微生物细胞中，是在线粒体基质中进行的。
TCA循环的起始底物乙酰CoA不仅是糖代谢的中间产物，也是脂肪酸和某些氨基酸的代谢产物。
因此，TCA循环是糖、脂肪、蛋白质三大类物质的共同氧化途径。
（一）三羧酸循环的化学历程TCA循环共有9步反应(图5-6)。
1.反应(1)丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体催化下氧化脱羧生成乙酰CoA，这是连结EMP与TCAC的纽带。
丙酮酸脱氢酶复合体(pyruvic acid dehydrogenase complex)是由3种酶组成的复合体，含有6种辅助因子。
这3种酶是：丙酮酸脱羧酶(pyruvic acid decarboxylase)、二氢硫辛酸乙酰基转移酶(dihydrolipoyl transacetylase)、二氢硫辛酸脱氢酶(dihydrolipoic acid dehydrogenase)。
6种辅助因子。
6种辅助因子分别是硫胺素焦磷酸(thiamine pyrophosphate,TPP)、辅酶A (coenzyme A)、硫辛酸(lipoic acid)、FAD(flavin adenine dinucleotide)、NAD+(nicotinamide adenine dinucleotide)和Mg2+。
图5-6 三羧酸循环的反应过程上述反应中从底物上脱下的氢是经FAD→FADH2传到NAD+再生成NADH＋H+。
三羧酸循环
三羧酸循环三羧酸循环是由四碳原子的草酰乙酸与二碳原子的乙酰辅酶 A （丙酮酸氧化脱羧的产物）缩合生成 具有三个羧基的柠檬酸开始，经过一系列脱氢和脱羧反应后又以草酰乙酸的再生成结束， 在循环过程 中，乙酰CoA 被氧化成H 20和CO 2，并释放出大量能量。
由于循环中首先生成含有三个羧基的柠檬酸， 并且循环中有三个三元羧酸（柠檬酸、异柠檬酸和 草酰琥珀酸），故被称为三羧酸循环或柠檬酸循环，简称TCA 循环。
II —C —C t M> I HC —f H1.乙酰CoA 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合成酶Citrate syn thaseATP 、NADH 、琥珀酰—CoA 等抑制酶活性; 草酰乙酸和乙酰-CoA 激活酶活性2•柠檬酸异构化生成异柠檬酸Acrt>l-<'oA+ O=C —COOCH a -C s 0HO —C —COOXG - -32.2 Id/rnoJ<xx>O+CO 2C<M>_片柠擁酸 NAD +I IC' ICOO -NAD +coo J Iff 2J.H ! Fcoo'C'OOH I) < nA-SHH-COO('[[.—(OO OxHluiicvlrtte(llj —COO Citrateatnite H-vnithA&f柠擁 tt(Citroyl>CoA山"=-2T? 9 Umnla ） 异柠檬酸脱氢酶被Ca 2+活化，它是一个别构酶•b ） 正调控物是ADP ，ADP 可增加酶和底物的亲和力。
NAD +、Ca 2+和ADP 有协同作用c ） NADH 和ATP 可以抑制酶活性。
d ） 总之，细胞在具有高能状态时酶活性被抑制；在低能状态时酶活性被激活• 4. —酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶A三羧酸循环中第二个氧化脱羧反应，释放大量能量，产生NADH 和CO2.CH 2-COO~ CH a + C02 C —S-CnA ISuccinyl-QjASG^= -33+5 kJ/mol此酶也是一个调节酶，受其产物 NADH 、琥珀酰CoA 和Ca 2+抑制，细胞高能荷时，ATP 也可反 馈抑制酶的活性。
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三羧酸循环过程
乙酰-CoA进入由一连串反应构成的循环体系，被氧化生成H₂O和CO₂。
由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸(oxaloaceticacid)缩合生成的含有三
个羧基的柠檬酸，因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环(citratecycle)。
在三羧酸循环中，柠檬酸合成酶催化的反应是关键步骤，草酰乙酸的供应有利于循环顺利进行。
其详细过程如下：1、乙酰-CoA进入三羧酸循环乙酰CoA具有硫酯键，乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合。
首先柠檬酸合酶的组氨酸残基作为碱基与乙酰-CoA作用，使乙酰-CoA的甲基上失去一个h+，生成的碳阴离子对草酰乙酸的羰基碳进行亲核攻击，生成柠檬酰-CoA中间体，然后高能硫酯键水解放出游离的柠檬酸，使反应不可逆地向右进行。
该反应由柠檬酸合成酶(citratesynthase)催化，是很强的放能反应。
由草酰乙酸和乙酰-CoA 合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点，柠檬酸合成酶是一个变构酶，ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂，此外，α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性，长链脂酰-CoA也可抑制它的活性，AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。
2、异柠檬酸形成柠檬酸的叔醇基不易氧化，转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇，就易于氧化，此反应由顺乌头酸酶催化，为一
可逆反应。
3、第一次氧化脱羧在异柠檬酸脱氢酶作用下，异柠檬酸的仲醇氧化成羰基，生成草酰琥珀酸(oxalosuccinicacid)的中间产物，后者在同一酶表面，快速脱羧生成α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)、NADH和CO2，此反应为β-氧化脱羧，此酶需要镁离子作为激活剂。
此反应是不可逆的，是三羧酸循环中的限速步骤，ADP是异柠檬酸脱氢酶的激活剂，而ATP，NADH是此酶的抑制剂。
4、第二次氧化脱羧在α-酮戊二酸脱氢酶系作用下，α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰-CoA、NADH·H+和CO₂，反应过程完全类似于丙酮酸脱氢酶系催化的氧化脱羧，属于α?氧化脱羧，氧化产生的能量中一部分储存于琥珀酰coa的高能硫酯键中。
α-酮戊二酸脱氢酶系也由三个酶(α-酮戊二酸脱羧酶、硫辛酸琥珀酰基转移酶、二氢硫辛酸脱氢酶)和五个辅酶(tpp、硫辛酸、hscoa、NAD+、FAD)组成。
此反应也是不可逆的。
α-酮戊二酸脱氢酶复合体受ATP、GTP、NADH和琥珀酰-CoA抑制，但其不受磷酸化/去磷酸化的调控。
5、底物磷酸化生成ATP 在琥珀酸硫激酶(succinatethiokinase)的作用下，琥珀酰-CoA的硫酯键水解，释放的自由能用于合成gtp，在细菌
和高等生物可直接生成ATP，在哺乳动物中，先生成GTP，再生成ATP，此时，琥珀酰-CoA生成琥珀酸和辅酶A。
6、琥珀酸脱氢琥珀酸脱氢酶(succinatedehydrogenase)催化琥珀酸氧化成为延胡索酸。
该酶结合在线粒体内膜上，而其他三羧酸循环的酶则都是存在线粒体基质中的，这酶含有铁硫中心和共价结合的fad，来自琥珀酸的电子通过fad和铁硫中心，然后进入电子传递链到O₂，丙二酸是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶强有力的竞争性抑制物，所以可以阻断三羧酸循环。
7、延胡索酸的水化延胡索酸酶仅对延胡索
酸的反式双键起作用，而对顺丁烯二酸(马来酸)则无催化作用，因而是高度立体特异性的。
8、草酰乙酸再生在苹果酸脱氢酶(malicdehydrogenase)作用下，苹果酸仲醇基脱氢氧化成羰基，生成草酰乙酸(oxalocetate)，NAD+是脱氢酶的辅酶，接受氢成为NADH·H+(图4-5)。
在此循环中，最初草酰乙酸因参加反应而消耗，但经过循环又重新生成。
所以每循环一次，净结果为1个乙酰基通过两次脱羧而被消耗。
循环中有机酸脱羧产生的二氧化碳，是机体中二氧化碳的主要来源。
在三羧酸循环中，共有4次脱氢反应，脱下的氢原子以NADH+H+和FADH2的形三羧酸循环
式进入呼吸链，最后传递给氧生成水，在此过程中释放的能量可以合成ATP。
乙酰辅酶A不仅来自糖的分解，也可由脂肪酸和氨基酸的分解代谢中产生，都进入三羧酸循环彻底氧化。
并且，凡是能转变成三羧酸循环中任何一种中间代谢物的物质都能通过三羧酸循环而被氧化。
所以三羧酸循环实际是糖、脂、蛋白质等有机物在生物体内末端氧化的共同途径。
三羧酸循环既是分解代谢途径，但又为一些物质的生物合成提供了前体分子。
如草酰乙酸是合成天冬氨酸的前体，α-酮戊二酸是合成谷氨酸的前体。
一些氨基酸还可通过此途径转化成糖。