三羧酸循环总结教学文案
三羧酸循环(TCA)PPT学习教案
CO2＋H2O，说明另有途径。
（2）用同位素14C标记C1和C6 ，如果是EMP、TCA，那么生 成的14C1O2和14C6O2 分子数应相等，但实验表明14C1 更容 易氧化为CO2，说明另有途径。
说明G分解的主要途径是EMP和TCA，但并非唯一途径， HMP也是G分解的途径，只是在6—P—G上直接氧化。
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二、三羧酸循环概要
TCA循环一轮分10步完成。来自丙酮 酸脱氢脱羧后的乙酰基（C2单位）由CoA带 着进入TCA，第一步是C2与一个C4化合物 （草酰乙酸）结合成C6化合物（柠檬酸）， 然后经过2次脱羧（生成2个CO2）和4次脱 氢（生成3NADH＋1FADH2），还产生1个 GTP（高能化合物），最终回到C4化合物 （草酰乙酸），结束一轮循环。
净生成2molATP，2mol（NADH＋H＋）
第二阶段：2mol丙酮酸
2mol乙酰CoA
净生成2mol（NADH＋H＋），2 molCO2 第三阶段：2mol乙酰CoA经TCA彻底氧化分解
净 生 成 2 × 1 ATP，2×3mol（NADH＋H＋），2×1 molFADH2，2×2 molCO2
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HMP的两个关键酶
转 酮 酶 或 转 羟乙醛 基酶
转 醛 酶 或 转 二羟丙 酮基酶
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6 、 5 — P—R＋5—P—Xu
3—P—G（
3—P甘油醛）＋7—P—S（7—P—景天庚酮糖）
将5—P—Xu的乙酮醇基转移给5—P—R。
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由于氧化磷酸化，1mol（NADH＋H＋）可生成3molATP, 1 molFADH2可生成2molATP。
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第二十三章 三羧酸循环
柠檬酸的合成
柠檬酸合酶的两种构象
氟代乙酸在细胞内的代谢转变及其对TCA循环的影响
反应2：柠檬酸的异构化
柠檬酸异构化成异柠檬酸
由顺乌头酸酶催化 柠檬酸不是氧化的好底物，但异柠檬酸却不
一样，经过异构化，三级羟基变成了易氧化 的二级羟基 在形成的异柠檬酸分子中，羟基只会与来源 于草酰乙酸的β-碳原子而绝对不会与来源 于乙酰-CoA的β-碳原子相连! 顺乌头酸酶使用铁硫蛋白为辅助因子
柠檬酸的异构化
铁硫蛋白在顺乌头酸酶反应中的作用
顺乌头酸酶催化反应中产物的立体专一性
反应3：异柠檬酸的脱氢
脂肪酸的β氧化 氨基酸的氧化分解 丙酮酸的氧化脱羧——由丙酮酸脱氢酶系催化
反应1：柠檬酸的合成
这是一步不可逆反应
由柠檬酸合酶催化
柠檬酸合酶由两个相同的亚基组成，它被视为酶“诱导 契合”学说又一代表性的例子
在无底物结合时，酶两个亚基的构象呈开放型；当结合 底物以后，则被诱导为紧密型。在反应中，OAA首先与 酶活性中心结合，这种结合迅速诱导活性中心的构象发 生变化，从而创造出乙酰-CoA的结合位点。随后，乙酰CoA结合到酶活性中心，并与OAA形成柠檬酰-CoA。这 时，酶的构象再次发生变化，远离活性中心的一个关键 的Asp残基被拉入到柠檬酰-CoA上的硫酯键，很快硫酯键 被切开，终产物辅酶A和柠檬酸被依次释放。
总反应：乙酰-CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O
→2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H＋+CoA
三羧酸循环方程式
三羧酸循环方程式嘿，朋友们！今天咱们来聊聊生物化学里超酷的三羧酸循环方程式。
这三羧酸循环啊，就像是细胞里的一场超级马拉松，每个分子都在拼命地跑圈呢！你看啊，乙酰辅酶A就像一个超级运动员，一头扎进了这个循环。
方程式是：乙酰辅酶A + 3NAD⁺ + FAD + GDP + Pi + 2H₂O → 2CO₂+3NADH + FADH₂+ GTP + 2H⁺ + 辅酶A。
这乙酰辅酶A就像带着使命的小火箭，它和草酰乙酸一结合，就开启了这场奇妙之旅。
这里面的NAD⁺就像个贪心的小怪兽，到处抢电子。
每三个NAD⁺在这个循环里都能变成NADH，就好像小怪兽吃饱了变成了超级大怪兽，能量满满。
而FAD呢，就像个低调的忍者，也来凑个热闹，变成FADH₂。
草酰乙酸就像个循环的起始站和终点站，每次都在那等着乙酰辅酶A来组队。
整个过程就像一个超级精密的齿轮组，一环扣一环，少了哪个都不行。
再说说二氧化碳的产生，那简直就像是细胞在呼吸的时候打了个小嗝，“嗝”的一下，二氧化碳就出来了。
而且这二氧化碳还像是细胞排出的小废物，完成了使命就被赶走啦。
GTP就像是这个循环中的小奖励，虽然没有ATP那么出名，但也是能量货币呢，就像在马拉松途中得到的小奖品。
那些氢离子啊，就像一群调皮的小蚂蚁，在这个循环里到处乱跑。
它们的存在也很重要，就像小蚂蚁虽小，但能推动很大的东西一样。
整个三羧酸循环就像一个热闹的大集市，每个分子都在自己的摊位上忙活着，进行着氧化还原反应这个神奇的交易，不断地产生能量，就像集市里的商家在赚钱一样。
如果把细胞比作一个小工厂，三羧酸循环就是这个工厂里最核心的生产线，源源不断地生产着能量和各种有用的物质。
要是这个生产线停了，那细胞这个小工厂可就乱套了，就像工厂里的主要机器坏了一样，会是一场大灾难呢。
这个三羧酸循环方程式看起来复杂，其实就像一场精心编排的舞蹈，每个分子都知道自己的舞步，它们按照这个方程式的节奏，在细胞这个大舞台上欢快地跳着，为生命的延续贡献着自己的力量呢。
三羧酸循环
调节功能
糖有氧氧化分为两个阶段，第一阶段糖酵解途径的调节在糖酵解部分已探讨过，下面主要讨论第二阶段丙酮 酸氧化脱羧生成乙酰-CoA并进入三羧酸循环的一系列反应的调节。丙酮酸脱氢酶复合体、柠檬酸合成酶、异柠檬 酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体是这一过程的限速酶。
的生理意义
1、为机体提供能量：每摩尔葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2时，净生成30mol或32mol（糖原则生成31~ 33mol） ATP。因此在一般生理条件下，各种组织细胞（除红细胞外）皆从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但产 能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也极高。
2、三羧酸循环是三大营养物质的共同氧化途径：乙酰CoA，不但是糖氧化分解的产物，也是脂肪酸和氨基酸 代谢的产物，因此三羧酸循环实际上是三大有机物质在体内氧化供能的共同主要途径。据估计人体内2/3的有机 物质通过三羧酸循环而分解。
3、三羧酸循环是三大物质代谢联系的枢纽：糖有氧氧化过程中产生的α-酮戊二酸、丙酮酸和草酰乙酸等与 氨结合可转变成相应的氨基酸；而这些氨基酸脱去氨基又可转变成相应的酮酸而进入糖的有氧氧化途径。同时脂 类物质分解代谢产生的甘油、脂肪酸代谢产生的乙酰CoA也可进入糖的有氧氧化途径进行代谢 。
循环中产生的总能量为一分子ATP（准确来说是：GTP），而细胞呼吸的全部四步反应（包括呼吸链中的内呼 吸），一个葡萄糖分子则产生32分子的ATP。2002年之前一直认为是38ATP，当时认为一个FADH2可以产生2个ATP， 一个NADH2可以产生3个ATP，这是理想化化学计算的结果。实测一个FADH2可以产生1.5个ATP，一个NADH2可以产 生2.5个ATP。详情请查阅电子传递链与氧化磷酸化。
以三羧酸循环为例试谈课堂教学方法
“三羧酸循环”又称柠檬酸循环，是从乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含有三个羧基的柠檬酸开始，经过一系列的代谢反应，再重新生成草酰乙酸而形成的循环反应过程。
它是糖、脂肪、蛋白质三大营养物质分解代谢的最终通路，也是其代谢联系的枢纽。
由于三羧酸循环知识点分散，概念抽象而路径繁杂，是生物化学中的重点内容，也是学生一直反映难理解的部分。
要把三羧酸循环讲透彻，要求教师具有精心的教学设计以及较强的讲解能力。
以下，笔者根据教学实践经历，以生化教学中的三羧酸循环教学为例，借此谈谈课堂的教学方法。
1完善教学设计扩展相关知识教师在课前查阅与三羧酸循环有关的资料，写好讲稿与教案，做好课堂的设计。
同时，引导学生课前复习糖有氧氧化的前两个阶段，再预习三羧酸循环内容。
在此基础上，引领学生通过互联网查阅“三羧酸循环”的相关知识，如查阅关于“三羧酸循环”的发现者——汉斯·克雷布斯的小故事。
通过了解三羧酸循环的发现历史，激发学生学习的兴趣并让学生受到科学的熏陶。
2激发学习兴趣强化引言教学“良好的开端是成功的一半”。
在新知识引入时，能否激起学生对新知识的学习兴趣和求知欲以充分调动学生内在的学习动力是课堂成功的关键。
三羧酸循环的教学同样需要从有吸引力的前言开始，给学生营造一个良好的知识氛围，发挥好“兴趣”这个“教师”的作用。
如引入时可以介绍三羧酸循环的背景知识：1937年，英国生物化学家Krebs把食物的氧化过程和从柠檬酸到草酰乙酸的一系列反应联系在一起，破解了丙酮酸是如何彻底分解成水和二氧化碳的谜团，提出了三羧酸循环的理论并发表在英国的《酶学》杂志上，引起生化界的巨大反响。
通过背景故事的引入，为接下来的课堂内容作铺垫，引起学生们的求知欲望，更好地进入学习的状态。
3前后融会贯通衔接新旧知识在教学过程中，要善于利用学生旧知识旧经验与新知识之间的差距，努力创造认知的冲突，使学生产生企盼、渴知的学习心理，由此激发学习欲望。
三羧酸循环是糖的有氧氧化的第三个阶段，在此阶段之前，还经历了第一阶段丙酮酸的生成和第二阶段乙酰辅酶A的生成。
生物化学 - 第09章 三羧酸循环(07级)-文档资料
目录
4. 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 化脱羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)； 该脱氢酶复合体的组成及催化机理与丙酮酸脱氢 酶复合体类似。
目录
5. 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应
琥珀酰CoA合成酶催化，琥珀酰CoA的高能硫酯键水
或三羧酸循环中其他产物；
目录
表面上看来，草酰乙酸在三羧酸循环中是不会 消耗的，但实际上它可被反复利用。 TAC 中的中间代谢物能够转变为其他物质，借 以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。 例如： 草酰乙酸 α-酮戊二酸 柠檬酸 琥珀酰CoA 天冬氨酸
谷氨酸
脂肪酸 卟啉
目录
草酰乙酸的来源如下：
柠檬酸 裂解酶
常重要的作用。
目录
五、TCA循环中的多种酶以复合体形式 存在于线粒体
代谢区室（metabolons）
TCA循环中的酶在线粒体中是以多种酶组成的复 合体形式存在，这种酶复合体被称为代谢区室。
作用：具有高效介导中间产物流通的功能，将代谢 中间产物从一种酶传递给另一种酶。
目录
第三节 三羧酸循环的生理意义
柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸→α-酮戊二酸 丙酮酸 ↑ ↓ 草酰乙酸 ← 苹果酸 ← 延胡羧酸 ← 琥珀酸
后来Zynen证实丙酮酸→乙酰CoA.
目录
TCA循环最初是建立在实验基础上的推理假说。
酶的研究：证实并阐明了该循环的细节。
同位素标记代谢物研究：证实TCA循环， 如：丙酮酸或乙酸酯分子中特定碳原子的13C或
目录
（二）TCA循环中间产物是合成糖、脂肪酸 和氨基酸的前体
大连理工大学生物化学--三羧酸循环分析解析
丙酮酸的氧化
丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA 总反应式：
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丙酮酸脱氢酶复合物位于线粒体膜上
HSCoA
丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶 辅酶
NAD+
E1 ：丙酮酸脱氢酶
E2 ：二氢硫辛酰转乙酰基酶
E3 ：二氢硫辛酸脱氢酶
TPP CoA-SH 硫辛酸 FAD NAD＋
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乙酰COA系列具有很高的酰基转移势能
Wagner-Janregy 等异柠檬酸是柠檬酸的氧化产物。
1936 1937 1937 Green等 猪心肌中提得苹果酸脱氢酶。 Martius, F.Knoop 等证明柠檬酸经顺乌头酸异构化为异柠檬酸，
并进一步氧化成-酮戊二酸。
Hans Krebs 证明柠檬酸来自乙酰CoA和草酰乙酸的缩合。
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合酶（synthase）：催化不需要任何核苷三磷酸（如ATP、 GTP等）作为能量来源的缩合反应； 合成酶（synthetase）：催化的缩合反应必须使用ATP或其 他核苷三磷酸作为合成反应的能量来源； 连接酶（Ligase）：催化使用ATP或其他能量来源，将2个 原子连接在一起的缩合反应； 裂解酶（lyase）：催化断裂过程的酶，这一过程中发生电 子冲排； 激酶（kinase）：将核苷三磷酸上的磷酰基转移到一个受体 分子的酶； 磷酸化酶（phosphorylase）：磷酸化 磷酸酶（phosphatase）：去磷酸化
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柠檬酸循环中的酶分布在线粒体中
真核生物：
转运
丙酮酸
线粒体
乙酰CoA
嵌在内膜中的丙酮酸转运酶可以特异地将丙酮酸从膜间质 转运到线粒体的基质中，进入基质的丙酮酸脱羧生成乙酰 CoA，经柠檬酸循环进一步被氧化。 氧化磷酸化：H+/电子沿电子传递链传递过程中能量逐步释 放，同时伴有ADP磷酸化成ATP，吸收这些能量储存于 ATP中，即氧化与磷酸化反应是偶联在一起~。三羧酸循环 中脱下的氢进入呼吸链氧化磷酸化，生成水和ATP。 20
三羧酸循环及其生理意义
1、三羧酸循环的关键步骤、关键 酶及其作用。
2、三羧酸循环的特点。 3、三羧酸循环的生理意义。
4
三羧酸循环又称为柠檬酸循环， 是物质代谢和能量代谢的关键环节。循 环由草酰乙酸与乙酰COA缩合成含有3个 羧基的柠檬酸开始，经过一系列的脱氢 和脱羧反应后，又以草酰乙酸的再生成 结束。每次循环相当于一乙个酰基 被氧 化。
E、采用多媒体课件教学有助于突出重点内容和关
键步骤，而且更加生动形象，起到化难为易的作
用。
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4、点到为止，留有余味。“三羧酸循环” 是多种物质代谢和能量代谢的中心环节，在 氨基酸和脂代谢没讲之前，需留有余味，点 到为止。
5、物质的分子结构对医学生不要求掌握，只 要求对个别重要物质的分子结构有一些了解 及印象，以便对一些重要的反应步骤及其生 理意义有更进一步的认识和理解。这样可以 使学生集中精力学习和理解在医学和临床实 践中更加有用的知识，因此没作更多的要求。
脂肪
氨基酸 α -酮戊二酸
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又如：
三羧酸循环中的琥珀酸、延胡索酸、 草酰乙酸等都有象α-酮戊二酸这样的联 系和沟通作用。
（这在第八章的第四节中还将作详 细介绍。）
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上面就是我们这堂课学习的全部内容。 现在让我们简要回顾一下我们这堂课的重点 内容：
1、三羧酸循环的关键反应及关键酶有：
柠檬酸合成酶 异柠檬酸脱氢酶
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请思考： 三羧酸循环障碍常发生在哪些 环节？对物质和能量代谢会产生什么样的 影响？
引导、提示:
从以下几个方面考虑：
关键步骤（或关键酶）、能量代谢、某些 代谢物（中间产物）堆积、引起哪些疾病等。
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1、生物化学是医学基础课中比较难学的一门重要 课程。而“三羧酸循环”是物质代谢和能量代 谢的核心，是《生物化学》的重中之重，同时 也是生物化学中学生感到很难学的内容（即难 中之难）。因此，讲好这一重点，突破这一难 点，是讲好这门课程的关键。有助于学生认识 和理解物质代谢和能量代谢的关键所在，理顺 物质
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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. ATP
B. GTP
C. UTP
D. CTP
E. 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）物质代谢及其调节，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，体内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. 反应于线粒体内进行，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. 三大营养物资的代谢通路，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谢通路
（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。
（2）三羧酸循环中只有一个底物水平磷酸化生成GTP，循环本身不是生成能量的主要环节。
（3）作用为4 次脱氢，为氧化磷酸化反应生成ATP 提供还原当量。
2. 三羧酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽
（1）糖转化为脂肪
糖分解成丙酮酸后进入线粒体可以转化为乙酰辅酶A，乙酰辅酶A 只能转移到线粒体外才能合成脂酸。
糖→丙酮酸→进入线粒体合成乙酰辅酶A + 草酰乙酸→柠檬酸→载体转运至胞质柠檬酸裂解酶作用→乙酰辅酶A + 草酰乙酸。
乙酰辅酶A 合成脂酸。
草酰乙酸→苹果酸→丙酮酸，其可以进入线粒体，此即为柠檬酸-丙酮酸循环。
（2）脂肪、氨基酸转化为糖
理论上脂肪、氨基酸转化为乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环，最终生成草酰乙酸，进而经过糖异生转化为糖。
实际上的转化量是很少的。
三羧酸循环中产生的中间产物可以合成其他的化合物，如琥珀酰辅酶A + 甘氨酸→血红素，乙酰辅酶A 可以合成胆固醇等等。
四、三羧酸循环的调节
1. 底物、产物及关键酶
（1）底物
乙酰辅酶A 和草酰乙酸为柠檬酸合酶的底物，其含量可以影响可以影响反应速率。
（2）关键酶
三羧酸循环有三个关键酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶。
其中柠檬酸合酶可以决定乙酰辅酶A 进入三羧酸循环的速率。
（3）产物
•
异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶催化产物有NADH，酶活性可以在其升高时被抑制。
•
•
ADP 可以激活异柠檬酸脱氢酶。
•
•
琥珀酰辅酶A 抑制α-酮戊二酸脱氢酶、柠檬酸合酶活性。
•
•
柠檬酸抑制柠檬酸合酶的活性。
•
•
终产物ATP 可以抑制柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶活性，此作用ADP 可以抵消。
•
2. 三羧酸循环与上、下游反应相协调
（1）ATP、NADH 反馈抑制
柠檬酸对磷酸果糖激酶-1 的别构抑制实现了糖酵解途径和三羧酸循环的相协调。
（2）氧化磷酸化速率对三羧酸循环的运转也起到重要作用
三羧酸循环脱下的氢参与氧化磷酸化，如果氧化磷酸化被抑制，则NADH + H+ 仍保持还原状态，这样三羧酸循环也将无法进行下去。