糖酵解 三羧酸循环最全总结

合集下载

糖酵解三羧酸循环全面总结材料

糖酵解三羧酸循环全面总结材料

在高等植物中存在着多条呼吸代谢的生化途径,这是植物在长期进化过程中,对多变环境条件适应的体现。

在缺氧条件下进行酒精发酵和乳酸发酵,在有氧条件下进行三羧酸循环和戊糖磷酸途径,还有脂肪酸氧化分解的乙醛酸循环以及乙醇酸氧化途径等(图5-2)。

图5-2 植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图一、糖酵解己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程,称为糖酵解(glycolysis)。

整个糖酵解化学过程于1940年得到阐明。

为纪念在研究这一途径中有突出贡献的三位生物化学家:G.Embden,O.Meyerhof和J.K.Parnas,又把糖酵解途径称为EmbdenMeyerhofParnas途径,简称EMP途径(EMP pathway)。

糖酵解普遍存在于动物、植物、微生物的细胞中。

(一)糖酵解的化学历程糖酵解途径(图5-3)可分为下列几个阶段:图5-3糖酵解途径1.己糖的活化(1~9)是糖酵解的起始阶段。

己糖在己糖激酶作用下,消耗两个ATP逐步转化成果糖-1,6二磷酸(F-1,6-BP)。

如以淀粉作为底物,首先淀粉被降解为葡萄糖。

淀粉降解涉及到多种酶的催化作用,其中,除淀粉磷酸化酶(starch phosphorylase)是一种葡萄糖基转移酶外,其余都是水解酶类,如α-淀粉酶(α-amylase)、β-淀粉酶(β-amylase)、脱支酶(debranching enzyme)、麦芽糖酶(maltase)等。

2.己糖裂解(10~11)即F-1,6-BP在醛缩酶作用下形成甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸,后者在异构酶(isomerase)作用下可变为甘油醛-3-磷酸。

3.丙糖氧化(12~16)甘油醛-3-磷酸氧化脱氢形成磷酸甘油酸,产生1个ATP和1个NADH,同时释放能量。

然后,磷酸甘油酸经脱水、脱磷酸形成丙酮酸,并产生1个ATP,这一过程分步完成,有烯醇化酶和丙酮酸激酶参与反应。

糖酵解过程中糖的氧化分解是在没有分子氧的参与下进行的,其氧化作用所需要的氧来自水分子和被氧化的糖分子。

糖酵解 三羧酸循环最全总结

糖酵解 三羧酸循环最全总结

在高等植物中存在着多条呼吸代谢的生化途径,这是植物在长期进化过程中,对多变环境条件适应的体现。

在缺氧条件下进行酒精发酵和乳酸发酵,在有氧条件下进行三羧酸循环和戊糖磷酸途径,还有脂肪酸氧化分解的乙醛酸循环以及乙醇酸氧化途径等(图5-2)。

图5-2 植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图一、糖酵解己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程,称为糖酵解(glycolysis)。

整个糖酵解化学过程于1940年得到阐明。

为纪念在研究这一途径中有突出贡献的三位生物化学家:G.Embden,O.Meyerhof和J.K.Parnas,又把糖酵解途径称为EmbdenMeyerhofParnas途径,简称EMP途径(EMP pathway)。

糖酵解普遍存在于动物、植物、微生物的细胞中。

(一)糖酵解的化学历程糖酵解途径(图5-3)可分为下列几个阶段:图5-3糖酵解途径1.己糖的活化(1~9)是糖酵解的起始阶段。

己糖在己糖激酶作用下,消耗两个ATP逐步转化成果糖-1,6二磷酸(F-1,6-BP)。

如以淀粉作为底物,首先淀粉被降解为葡萄糖。

淀粉降解涉及到多种酶的催化作用,其中,除淀粉磷酸化酶(starch phosphorylase)是一种葡萄糖基转移酶外,其余都是水解酶类,如α-淀粉酶(α-amylase)、β-淀粉酶(β-amylase)、脱支酶(debranching enzyme)、麦芽糖酶(maltase)等。

2.己糖裂解(10~11)即F-1,6-BP在醛缩酶作用下形成甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸,后者在异构酶(isomerase)作用下可变为甘油醛-3-磷酸。

3.丙糖氧化(12~16)甘油醛-3-磷酸氧化脱氢形成磷酸甘油酸,产生1个ATP和1个NADH,同时释放能量。

然后,磷酸甘油酸经脱水、脱磷酸形成丙酮酸,并产生1个ATP,这一过程分步完成,有烯醇化酶和丙酮酸激酶参与反应。

糖酵解过程中糖的氧化分解是在没有分子氧的参与下进行的,其氧化作用所需要的氧来自水分子和被氧化的糖分子。

细胞呼吸的过程糖酵解与三羧酸循环

细胞呼吸的过程糖酵解与三羧酸循环

细胞呼吸的过程糖酵解与三羧酸循环好嘞,以下是为您创作的关于“细胞呼吸的过程糖酵解与三羧酸循环”的文案:咱们都知道,生命活动离不开能量,就像汽车跑起来得加油一样。

那细胞获取能量的方式之一就是细胞呼吸。

细胞呼吸这个过程可不简单,其中糖酵解和三羧酸循环就是两个特别重要的环节。

先来说说糖酵解。

这就好比是细胞呼吸的“开场秀”。

想象一下,细胞就像一个大大的工厂,而糖酵解就是工厂里的第一条生产线。

我记得有一次在实验室观察细胞样本的时候,显微镜下那一个个小小的细胞,就像是一个个忙碌的小世界。

在糖酵解的过程中,葡萄糖这个“原材料”被分解,经过一系列的反应,变成了丙酮酸。

这个过程就像是把一块大木头逐步拆解成小木块。

这个过程不需要氧气的参与,不管是在有氧还是无氧的环境下,它都能“兢兢业业”地工作。

在细胞质基质中,一系列的酶就像熟练的工人,有序地进行着每一步操作。

然后呢,丙酮酸就进入到了下一个重要的环节——三羧酸循环。

这三羧酸循环啊,那可是细胞呼吸的“重头戏”。

它就像是一个复杂而高效的“能量转化机器”。

丙酮酸进一步被分解,产生了二氧化碳和氢。

这里面的化学反应那叫一个精妙,每一步都精准无误,就好像是经过了精心设计的舞蹈动作,环环相扣。

我曾经给学生们讲这个的时候,有个学生瞪着大眼睛问我:“老师,这细胞里的反应咋这么神奇呢?”我笑着回答他:“这就是生命的奥秘呀,小朋友!”在这个循环过程中,产生的氢会通过一系列的传递,最终与氧气结合生成水,同时释放出大量的能量。

这能量就像是细胞的“动力源泉”,让细胞能够正常地工作、生长、分裂。

总的来说,糖酵解和三羧酸循环共同构成了细胞呼吸的重要过程。

它们就像是细胞这个小世界里的“能量生产线”,不停地为细胞的生命活动提供着动力。

咱们再回过头想想,其实细胞呼吸的过程和我们的日常生活也有相似之处。

比如说,我们要完成一项大任务,也得像细胞呼吸一样,一步一步有条不紊地进行,每个环节都不能出错,才能最终达到目标,收获成功的“能量”。

糖有氧氧化的三个阶段

糖有氧氧化的三个阶段

糖有氧氧化的三个阶段
糖的有氧氧化是指糖分子在细胞内经过一系列的反应,最终转化为能量的过程。

这个过程可以被分为三个阶段:糖的糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。

第一阶段:糖的糖酵解
糖酵解是指糖分子在细胞质内被分解成为小分子的代谢产物。

在糖酵解的过程中,葡萄糖分子被分解成为两个分子的丙酮酸,同时释放出两个ATP分子。

这个过程是在细胞质内进行的,不需要氧气的参与。

第二阶段:三羧酸循环
三羧酸循环是指将丙酮酸进一步分解成为二氧化碳和水,同时释放出更多的ATP 分子。

这个过程需要在线粒体内进行,需要氧气的参与。

在三羧酸循环中,丙酮酸被氧化成为乙酰辅酶A,然后乙酰辅酶A与四碳酸分子结合形成六碳酸分子,最终生成三个分子的二氧化碳和一个分子的ATP。

第三阶段:氧化磷酸化
氧化磷酸化是指将三羧酸循环中产生的NADH和FADH2分子转化为更多的ATP分子。

这个过程需要在线粒体内进行,需要氧气的参与。

在氧化磷酸化中,
NADH和FADH2分子被氧化成为NAD+和FAD分子,同时释放出能量。

这个能量被用来将ADP分子磷酸化成为ATP分子,从而产生更多的能量。

总结
糖的有氧氧化过程可以被分为三个阶段:糖的糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。

这个过程需要在细胞质和线粒体内进行,需要氧气的参与。

在这个过程中,糖分子被分解成为小分子的代谢产物,同时释放出能量,这个能量被用来合成ATP 分子,从而提供细胞所需的能量。

糖酵解三羧酸循环总结归纳

糖酵解三羧酸循环总结归纳

精心整理在高等植物中存在着多条呼吸代谢的生化途径,这是植物在长期进化过程中,对多变环境条件适应的体现。

在缺氧条件下进行酒精发酵和乳酸发酵,在有氧条件下进行三羧酸循环和戊糖磷酸途径,还有脂肪酸氧化分解的乙醛酸循环以及乙醇酸氧化途径等(图5-2)。

图5-2植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图一、糖酵解己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程,称为糖酵解(glycolysis)。

整个糖酵解化学1.糖酵解普遍存在于生物体中,是有氧呼吸和无氧呼吸途径的共同部分。

2.糖酵解的产物丙酮酸的化学性质十分活跃,可以通过各种代谢途径,生成不同的物质(图5-4)。

图5-4丙酮酸在呼吸和物质转化中的作用3.通过糖酵解,生物体可获得生命活动所需的部分能量。

对于厌氧生物来说,糖酵解是糖分解和获取能量的主要方式。

4.糖酵解途径中,除了由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶等所催化的反应以外,多数反应均可逆转,这就为糖异生作用提供了基本途径。

二、发酵作用生物体中重要的发酵作用有酒精发酵和乳酸发酵。

在酒精发酵(alcoholfermentation)过程中,糖类经过糖酵解生成丙酮酸。

然后,丙酮酸先在丙酮酸脱羧酶(pyruvicaciddecarboxylase)作用下脱羧生成乙醛。

CH3COCOOH→CO2+CH3CHO(5-5)乙醛再在乙醇脱氢酶(alcoholdehydrogenase)的作用下,被还原为乙醇。

CH3CHO+NADH+H+→CH3CH2OH+NAD+(5-6)在缺少丙酮酸脱羧酶而含有乳酸脱氢酶(lacticaciddehydrogenase)的组织里,丙酮酸便被NADH还原为乳酸,即乳酸发酵(lactatefermentation)。

CH3COCOOH+NADH+H+→CH3CHOHCOOH+NAD+(5-7)在无氧条件下,通过酒精发酵或乳酸发酵,实现了NAD+的再生,这就使糖酵解得以继续进行。

无氧呼吸过程中形成乙醇或乳酸所需的NADH+H+,一般来自于糖酵解。

糖酵解和三羧酸循环

糖酵解和三羧酸循环

一.糖无氧氧化反应(分为糖酵解途径和乳酸生成两个阶段)(一)糖酵解的反应过程(不是限速酶的反应均是可逆的)1.葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖[1] 己糖激酶(hexokinase)催化,I-IV型,肝细胞中为IV型,又称葡萄糖激酶区别:前者Km值小、特异性差。

意义:浓度较低时,肝细胞不能利用Glc。

[2]需要Mg++参与,消耗1分子ATP[3]关键酶(限速酶):己糖激酶。

[4]反应不可逆,受激素调控。

[5]磷酸化后的葡萄糖不能透过细胞膜而逸出细胞。

2.2. 6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖[1]醛糖、酮糖异构体互变,需Mg++参与3.6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖(F-1,6-BP ))[1]关键酶:6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1),主要调节点。

.[2]需要Mg++参与,消耗1分子ATP [3]反应不可逆。

4. 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖5. 磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛糖酵解途径上半段完成,消耗2分子ATP6.3-磷酸甘油醛氧化为1、3-二磷酸甘油酸[1]胞浆中脱氢(无氧氧化不产能,有氧氧化产生2.5×2或1.5×2分子ATP)[2]生成高能磷酸键7.1.3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸[1]. 生成1×2分子ATP,产能方式:底物水平磷酸化。

8. 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸9. 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)[1]生成高能磷酸键10. 磷酸烯醇式丙酮酸转变成ATP和丙酮酸[1] 关键酶:.丙酮酸激酶[2]反应不可逆[3]产生1×2个ATP(底物磷酸化)至此完成”糖酵解途径”(二)丙酮酸被还原为乳酸[1]缺氧时进行。

[2]反应由乳酸脱氢酶(LDH)催化[3]2H来自于3-磷酸甘油醛脱氢[4]反应可逆糖酵解的特点:[1]细胞内定位:胞浆(cytosol)[2])限速酶(3个):己糖激酶, 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1), 丙酮酸激酶[3]产能:方式:底物水平磷酸化数量:2×2-2=2个ATP(从Glc开始)2×2-1=3个ATP(从糖原开始)[4]终产物:lactate(乳酸循环)糖酵解的生理意义:1、在缺氧情况下供能:如高原缺氧、心肺功能不全时缺氧。

糖酵解__三羧酸循环

糖酵解__三羧酸循环

NADH+H+
H C COO CH2 COO
-
-
CoA S C O CH2 CH2 COO
-
COO O C CH2 CH2
-
COO H C
C H COO
-
CO2
-
FAD
COO
GTP
GDP+Pi
NAD+
4 5 3-磷酸甘油醛 磷酸丙糖异构酶 磷酸二羟丙酮 6 3-磷酸甘油醛+NAD++H3PO4 3-磷酸甘油醛脱氢酶 1,3-二磷酸甘油酸+ NADH+H+ 7 8
1,3-二磷酸甘油酸+ADP 磷酸甘油酸激酶3-磷酸甘油酸+ATP 3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶 2-磷酸甘油酸
9 2-磷酸甘油酸 烯醇化酶 磷酸烯醇式丙酮酸 10 磷酸烯醇式丙酮酸+ADP 丙酮酸激酶 丙酮酸+ATP
1,3-二磷酸甘油酸 ADP 磷酸甘油激酶 ATP 3-二磷酸甘油酸 磷酸甘油移位酶 2-二磷酸甘油酸 烯醇化酶 磷酸烯醇式丙酮酸
乳 酸 脱 氢 酶
三羧酸循环
糖酵解的全过程
CH 2 OH H OH O H H
CH2O P
ATP
ADP
H OH OH H
O H H OH OH
P OCH2 H
O HO H
CH2OH OH
OH
H OH
OH
OH
磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸
葡萄糖 葡萄糖
CO O H CO C H2 P
6-磷酸葡萄糖
CO OH C =O C H3
6-磷酸果糖
P OCH2 H HO
O HO H
CH2O P OH

三羧酸循环记忆方法

三羧酸循环记忆方法

三羧酸循环记忆一:糖无氧酵解过程中的“1、2、3、4”1:1分子的葡萄糖2:此中归纳为:6个2(1)2个阶段;经过2个阶段生成乳酸(葡萄糖--丙酮酸--乳酸)(2)2个磷酸化(葡萄糖--6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖--1,6-双磷酸糖);(3)2个异构化,即可逆反应(6-磷酸葡萄糖--6-磷酸果糖、3-磷酸甘油酸--2-磷酸甘油酸);(4)2个底物水平磷酸化(1,3-二磷酸甘油酸--3-磷酸甘油酸、磷酸希醇式丙酮酸--丙酮酸);(5)2个ATP消耗(两个磷酸化中消耗了),净得2个分子的ATP;(6)产生2分子NADH(1个NADH=3个ATP)3:整个过程需要3个关键酶(第一步:己糖激酶、第二步:6-磷酸果糖激酶-1、第三步:丙酮酸激酶)4:生成4分子的ATP.二:糖有氧氧化中的“1、2、3、4、5、6、7”1:1分子的葡萄糖2:2分子的丙酮酸、2个定位(胞浆、线粒体)3:3个阶段:(1)糖酵解途径生成丙酮酸(2)丙酮酸生成乙酰CO-A(3)三羧酸循环和氧化磷酸化4:三羧酸循环中的4次脱氢反应生成3个NADH和1个FADH25:三羧酸循环中第5步反应:底物水平磷酸化是此循环中唯一生成高能磷酸键的反应6:期待有人总结7:整个有氧氧化需7个关键酶参与:己糖激酶、6-磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、丙酮酸脱氢酶复合体、拧檬酸合酶、异拧檬酸脱氢酶、a-酮戊二酸脱氢酶复合体5、关于坚持的名言,6 7 8 9 10 11 12 13 14 15关于坚持不懈的50条励志名人名言16、意志若是屈从,不论程度如何,它都帮助了暴力。

——但丁17、只要有坚强的意志力,就自然而然地会有能耐、机灵和知识。

——陀思妥耶夫斯基18、功崇惟志,业广惟勤。

——佚名19、能够岿然不动,坚持正见,度过难关的人是不多的。

——雨果20、立志用功如种树然,方其根芽,犹未有干;及其有干,尚未有枝;枝而后叶,叶而后花。

——王守仁21、谁有历经千辛万苦的意志,谁就能达到任何目的。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

在高等植物中存在着多条呼吸代谢的生化途径,这是植物在长期进化过程中,对多变环境条件适应的体现。

在缺氧条件下进行酒精发酵和乳酸发酵,在有氧条件下进行三羧酸循环和戊糖磷酸途径,还有脂肪酸氧化分解的乙醛酸循环以及乙醇酸氧化途径等(图5-2)。

图5-2 植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图一、糖酵解己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程,称为糖酵解(glycolysis)。

整个糖酵解化学过程于1940年得到阐明。

为纪念在研究这一途径中有突出贡献的三位生物化学家:G.Embden,O.Meyerhof和J.K.Parnas,又把糖酵解途径称为EmbdenMeyerhofParnas途径,简称EMP途径(EMP pathway)。

糖酵解普遍存在于动物、植物、微生物的细胞中。

(一)糖酵解的化学历程糖酵解途径(图5-3)可分为下列几个阶段:图5-3糖酵解途径1.己糖的活化(1~9)是糖酵解的起始阶段。

己糖在己糖激酶作用下,消耗两个ATP逐步转化成果糖-1,6二磷酸(F-1,6-BP)。

如以淀粉作为底物,首先淀粉被降解为葡萄糖。

淀粉降解涉及到多种酶的催化作用,其中,除淀粉磷酸化酶(starch phosphorylase)是一种葡萄糖基转移酶外,其余都是水解酶类,如α-淀粉酶(α-amylase)、β-淀粉酶(β-amylase)、脱支酶(debranching enzyme)、麦芽糖酶(maltase)等。

2.己糖裂解(10~11)即F-1,6-BP在醛缩酶作用下形成甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸,后者在异构酶(isomerase)作用下可变为甘油醛-3-磷酸。

3.丙糖氧化(12~16)甘油醛-3-磷酸氧化脱氢形成磷酸甘油酸,产生1个ATP和1个NADH,同时释放能量。

然后,磷酸甘油酸经脱水、脱磷酸形成丙酮酸,并产生1个ATP,这一过程分步完成,有烯醇化酶和丙酮酸激酶参与反应。

糖酵解过程中糖的氧化分解是在没有分子氧的参与下进行的,其氧化作用所需要的氧来自水分子和被氧化的糖分子。

在糖酵解过程中,每1mol葡萄糖产生2mol丙酮酸时,净产生2molATP和2molNADH+H+。

根据图5-3,糖酵解的总反应可归纳为:C6H12O6+2NAD++2ADP+2H3PO4→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP (5-4)(二)糖酵解的生理意义1.糖酵解普遍存在于生物体中,是有氧呼吸和无氧呼吸途径的共同部分。

2.糖酵解的产物丙酮酸的化学性质十分活跃,可以通过各种代谢途径,生成不同的物质(图5-4)。

图5-4 丙酮酸在呼吸和物质转化中的作用3.通过糖酵解,生物体可获得生命活动所需的部分能量。

对于厌氧生物来说,糖酵解是糖分解和获取能量的主要方式。

4. 糖酵解途径中,除了由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶等所催化的反应以外,多数反应均可逆转,这就为糖异生作用提供了基本途径。

二、发酵作用生物体中重要的发酵作用有酒精发酵和乳酸发酵。

在酒精发酵(alcohol fermentation)过程中,糖类经过糖酵解生成丙酮酸。

然后,丙酮酸先在丙酮酸脱羧酶(pyruvic acid decarboxylase)作用下脱羧生成乙醛。

CH3COCOOH→CO2+CH3CHO (5-5)乙醛再在乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase)的作用下,被还原为乙醇。

CH3CHO+NADH+H+→CH3CH2OH+NAD+ (5-6)在缺少丙酮酸脱羧酶而含有乳酸脱氢酶(lactic acid dehydrogenase)的组织里,丙酮酸便被NADH还原为乳酸,即乳酸发酵(lactate fermentation)。

CH3COCOOH+NADH+H+→CH3CHOHCOOH+NAD+ (5-7)在无氧条件下,通过酒精发酵或乳酸发酵,实现了NAD+的再生,这就使糖酵解得以继续进行。

无氧呼吸过程中形成乙醇或乳酸所需的NADH+H+,一般来自于糖酵解。

因此,当植物进行无氧呼吸时,糖酵解过程中形成的2分子NADH+H+就会被消耗掉(图5-5),这样每分子葡萄糖在发酵时,只净生成2分子ATP,葡萄糖中的大部分能量仍保存在乳酸或乙醇分子中。

可见,发酵作用能量利用效率低,有机物耗损大,依赖无氧呼吸不可能长期维持细胞的生命活动,而且发酵产物的产生和累积,对细胞原生质有毒害作用。

如酒精累积过多,会破坏细胞的膜结构;若酸性的发酵产物累积量超过细胞本身的缓冲能力,也会引起细胞酸中毒。

图5-5 NAD+与NADH的周转与丙酮酸还原之间的关系三、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+。

2.反应(2)乙酰CoA在柠檬酸合成酶催化下与草酰乙酸缩合为柠檬酸,并释放CoASH,此反应为放能反应(△G°,=-32.22kJ·mol-1)。

3.反应(3)由顺乌头酸酶催化柠檬酸脱水生成顺乌头酸,然后加水生成异柠檬酸。

4.反应(4)在异柠檬酸脱氢酶催化下,异柠檬酸脱氢生成NADH,其中间产物草酰琥珀酸是一个不稳定的β-酮酸,与酶结合即脱羧形成α-酮戊二酸。

5.反应(5)α酮戊二酸在α酮戊二酸脱氢酶复合体催化下形成琥珀酰辅酶A和NADH,并释放CO2。

α酮戊二酸脱氢酶复合体是由α酮戊二酸脱羧酶(α-ketoglutaric acid decarboxylase)、二氢硫辛酸琥珀酰基转移酶(dihydrolipoyl transsuccinylase) 及二氢硫辛酸脱氢酶所组成的,含有6种辅助因子:TPP、NAD+、辅酶A、FAD、硫辛酸及Mg2+。

该反应不可逆。

6.反应(6)含有高能硫酯键的琥珀酰CoA在琥珀酸硫激酶催化下,利用硫酯键水解释放的能量,使ADP磷酸化成ATP。

该反应是TCA循环中唯一的一次底物水平磷酸化,即由高能化合物水解,放出能量直接形成ATP的磷酸化作用。

7.反应(7)琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化下,脱氢氧化生成延胡索酸,脱下的氢生成FADH2。

丙二酸、戊二酸与琥珀酸的结构相似,是琥珀酸脱氢酶特异的竞争性抑制剂。

8.反应(8)延胡索酸经延胡索酸酶催化加水生成苹果酸。

9.反应(9)苹果酸在苹果酸脱氢酶的催化下氧化脱氢生成草酰乙酸和NADH。

草酰乙酸又可重新接受进入循环的乙酰CoA,再次生成柠檬酸,开始新一轮TCA循环。

TCA循环的总反应式为:CH3COCOOH+4NAD++FAD+ADP+Pi+2H2O3CO2+4NADH+4H++FADH2+ATP(5-8)(二)三羧酸循环的回补机制TCA循环中某些中间产物是合成许多重要有机物的前体。

例如草酰乙酸和α酮戊二酸分别是天冬氨酸和谷氨酸合成的碳架,延胡索酸是苯丙氨酸和酪氨酸合成的前体,琥珀酰CoA是卟啉环合成的碳架。

如果TCA循环的中间产物大量消耗于有机物的合成,就会影响TCA循环的正常运行,因此必须有其他的途径不断地补充,这称之为TCA循环的回补机制(replenishing mechanism)。

主要有三条回补途径:1.丙酮酸的羧化丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸。

Pyr+CO2+H2O+ATPOAA+ADP+Pi (5-9)丙酮酸羧化酶的活性平时较低,当草酰乙酸不足时,由于乙酰CoA 的累积可提高该酶活性。

这是动物中最重要的回补反应。

2.PEP的羧化作用在糖酵解中形成的PEP不转变为丙酮酸,而是在PEP羧化激酶作用下形成草酰乙酸,草酰乙酸再被还原为苹果酸,苹果酸经线粒体内膜上的二羧酸传递体与Pi进行电中性的交换,进入线粒体基质,可直接进入TCA 循环;苹果酸也可在苹果酸酶的作用下脱羧形成丙酮酸,再进入TCA循环都可起到补充草酰乙酸的作用。

这一回补反应存在于高等植物、酵母和细菌中,动物中不存在。

PEP+CO2+H2O→OAA+Pi (5-10)3.天冬氨酸的转氨作用天冬氨酸和α酮戊二酸在转氨酶作用下可形成草酰乙酸和谷氨酸:ASP+α-酮戊二酸OAA+Glu (5-11)通过以上这些回补反应,保证有适量的草酰乙酸供TCA循环的正常运转。

(三)三羧酸循环的特点和生理意义1.在TCA循环中底物(含丙酮酸)脱下5对氢原子,其中4对氢在丙酮酸、异柠檬酸、α-酮戊二酸氧化脱羧和苹果酸氧化时用以还原NAD+,一对氢在琥珀酸氧化时用以还原FAD。

生成的NADH和FADH2,经呼吸链将H+和电子传给O2生成H2O,同时偶联氧化磷酸化生成ATP。

此外,由琥珀酰CoA形成琥珀酸时通过底物水平磷酸化生成ATP。

因而,TCA 循环是生物体利用糖或其它物质氧化获得能量的有效途径。

2.乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸,使两个碳原子进入循环。

在两次脱羧反应中,两个碳原子以CO2的形式离开循环,加上丙酮酸脱羧反应中释放的CO2,这就是有氧呼吸释放CO2的来源,当外界环境中二氧化碳浓度增高时,脱羧反应减慢,呼吸作用就减弱。

相关文档
最新文档