执业医师三羧酸循环

临床执业医师考点：糖类代谢　　三、能量变化　　C6H12O6+2Pi+2ADP+2NAD+=2C3H4O3+2ATP+2NADH+2H++2H2O 　　有氧时2个NADH经呼吸链可产生6个ATP，共产生8个ATP;无氧时生成乳酸，只有2个ATP。在骨骼肌和脑组织中，NADH进入线粒体要经过甘油磷酸穿梭系统，在细胞质中由3-磷酸甘油脱氢酶催化，将磷酸二羟丙酮还原生成3-磷酸甘油，进入线粒体后再氧化生成磷酸二羟丙酮，返回细胞质。因为其辅酶是FAD，所以生成FADH2，只产生2个ATP。这样其还原当量(2H++2e)被带入线粒体，生成FADH2，进入呼吸链，结果共生成6个ATP。 　　其他组织如肝脏和心肌等，通过苹果酸穿梭系统，在苹果酸脱氢酶作用下还原草酰乙酸，生成苹果酸，进入线粒体后再氧化生成草酰乙酸。不过草酰乙酸不能通过线粒体膜，必需经谷草转氨酶催化生成天冬氨酸和α-酮戊二酸才能返回细胞质。线粒体中苹果酸脱氢酶的辅酶是NAD，所以可生成3个ATP。　　四、丙酮酸的去向　　生成乙酰辅酶A：有氧时丙酮酸进入线粒体，脱羧生成乙酰辅酶A，通过三羧酸循环彻底氧化成水和CO2。 　　生成乳酸：乳酸菌及肌肉供氧不足时，丙酮酸接受3磷酸甘油醛脱氢时产生的NADH上的H，在乳酸脱氢酶催化下还原生成乳酸。LDH有5种同工酶，A4在骨骼肌，B4在心肌。A4以高速催化丙酮酸的还原，使骨骼肌可在缺氧时运动;H4速度慢并受丙酮酸抑制，所以心肌在正常情况下并不生成乳酸，而是将血液中的乳酸氧化生成丙酮酸，进入三羧酸循环。骨骼肌产生的大量乳酸还可由肝脏氧化生成丙酮酸，再通过糖的异生转变为葡萄糖，供骨骼肌利用，称为乳酸循环或Coli氏循环。 　　生成乙醇：在酵母菌中，由丙酮酸脱羧酶催化生成乙醛，再由乙醇脱氢酶催化还原生成乙醇。　　五、其他单糖　　果糖：可由己糖激酶催化形成6-磷酸果糖而进入酵解。己糖激酶对葡萄糖的亲和力比果糖大12倍，只有在脂肪组织中，果糖含量比葡萄糖高，才由此途径进入酵解。肝脏中有果糖激酶，可生成1-磷酸果糖，再被1-磷酸果糖醛缩酶裂解生成甘油醛和磷酸二羟丙酮，甘油醛由三碳糖激酶磷酸化生成3-磷酸甘油醛，进入酵解。 　　半乳糖：在半乳糖激酶催化下生成1-磷酸半乳糖(需镁离子)，再在1-磷酸半乳糖尿苷酰转移酶催化下与UDP-葡萄糖生成UDP-半乳糖和1-磷酸葡萄糖，UDP-半乳糖被UDP-半乳糖4-差向酶催化生成UDP-葡萄糖。反应是可逆的，半乳糖摄入不足时可用于合成半乳糖。 　　甘露糖：由己糖激酶催化生成6-磷酸甘露糖，被磷酸甘露糖异构酶催化生成6-磷酸果糖，进入酵解。　　第三节 三羧酸循环 　　一、丙酮酸脱氢酶复合体　　(一)反应过程：5步，第一步不可逆。 　　脱羧，生成羟乙基TPP，由E1催化。 　　羟乙基被氧化成乙酰基，转移给硫辛酰胺。由E2催化。 　　形成乙酰辅酶A。由E2催化。 　　氧化硫辛酸，生成FADH2。由E3催化。 　　氧化FADH2，生成NADH。 　　复合体有60条肽链组成，直径30nm，E1和E2各24个，E3有12个。其中硫辛酰胺构成转动长臂，在电荷的推动下携带中间产物移动。 　　(二)活性调控 　　此反应处于代谢途径的分支点，收到严密调控： 　　产物抑制：乙酰辅酶A抑制E2，NADH抑制E3。可被辅酶A和NAD+逆转。 　　核苷酸反馈调节：E1受GTP抑制，被AMP活化。 　　共价调节：E1上的特殊丝氨酸被磷酸化时无活性，水解后恢复活性。丙酮酸抑制磷酸化作用，钙和胰岛素增加去磷酸化作用，ATP、乙酰辅酶A、NADH增加磷酸化作用。　　二、三羧酸循环的途径： 8步。曾经怀疑第一个组分是其他三羧酸，故名三羧酸循环。也叫Krebs循环。 　　辅酶A与草酰乙酸缩合，生成柠檬酸 　　由柠檬酸缩合酶催化，高能硫酯键水解推动反应进行。受ATP、NADH、琥珀酰辅酶A和长链脂肪酰辅酶A抑制。ATP可增加对乙酰辅酶A的Km。氟乙酰辅酶A可形成氟柠檬酸，抑制下一步反应的酶，称为致死合成，可用于杀虫剂。 　　柠檬酸异构化，生成异柠檬酸 　　由顺乌头酸酶催化，先脱水，再加水。是含铁的非铁卟啉蛋白。需铁及巯基化合物(谷胱甘肽或Cys等)维持其活性。 　　氧化脱羧，生成α-酮戊二酸 　　第一次氧化，由异柠檬酸脱氢酶催化，生成NADH或NADPH。中间物是草酰琥珀酸。是第二个调节酶，能量高时抑制。生理条件下不可逆，是限速步骤。细胞质中有另一种异柠檬酸脱氢酶，需NADPH，不是别构酶。其反应可逆，与NADPH还原当量有关。 　　氧化脱羧，生成琥珀酰辅酶A 　　第二次氧化脱羧，由α-酮戊二酸脱氢酶体系催化，生成NADH。其中E1为α-酮戊二酸脱氢酶，E2为琥珀酰转移酶，E3与丙酮酸脱氢酶体系相同。机制类似，但无共价调节。 　　分解，生成琥珀酸和GTP 　　是唯一一个底物水平磷酸化，由琥珀酰辅酶A合成酶(琥珀酰硫激酶)催化。GTP可用于蛋白质合成，也可生成ATP。需镁离子。 　　脱氢，生成延胡索酸 　　第三步氧化还原反应，由琥珀酸脱氢酶催化，生成FADH2。琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜，直接与呼吸链相连。FADH2不与酶解离，电子直接转移到酶的铁原子上。 　　水化，生成苹果酸 　　由延胡索酸酶催化，是反式加成，只形成L-苹果酸。 　　脱氢，生成草酰乙酸 　　第四次氧化还原，由L-苹果酸脱氢酶催化，生成NADH。反应在能量上不利，由于草酰乙酸的消耗而进行。　　三、总结　　能量情况：每个循环产生3个NADH，1个FADH2，1个GTP，共12个ATP。加上酵解和丙酮酸脱氢，每个葡萄糖有氧氧化共产生36-38个ATP。 　　不对称反应　　四、回补反应　　三羧酸循环的中间物是许多生物合成的前体，如草酰乙酸和α-酮戊二酸可用于合成天冬氨酸和谷氨酸，卟啉的碳原子来自琥珀酰辅酶A。这样会降低草酰乙酸浓度，抑制三羧酸循环。所以必需补充草酰乙酸。 　　丙酮酸羧化：与ATP、水和CO2在丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸。需要镁离子和生物素。是调节酶，平时活性低，乙酰辅酶A可促进其活性。 　　PEP+ CO2+GDP=草酰乙酸+GTP 由磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化，需Mn2+，在脑和心脏中有这个反应。 　　由天冬氨酸转氨生成草酰乙酸，谷氨酸生成α-酮戊二酸，异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸生成琥珀酰辅酶A。　　五、乙醛酸循环 　　六、许多植物和微生物可将脂肪转化为糖，是通过一个类似三羧酸循环的乙醛酸循环，将2个乙酰辅酶A合成一个琥珀酸。 此循环生成异柠檬酸后经异柠檬酸裂解酶催化，生成琥珀酸和乙醛酸，乙醛酸与另一个乙酰辅酶A缩合产生苹果酸，由苹果酸合成酶催化。然后与三羧酸循环相同。　　第四节 磷酸戊糖途径 　　一、作用在细胞质中进行

临床执业医师考点：糖类代谢 　　(一)产生NADP，为生物合成提供还原力，如脂肪酸、固醇等。NADPH还可使谷胱甘肽维持还原态，维持红细胞还原性。 　　(二)产生磷酸戊糖，参加核酸代谢 　　(三)是植物光合作用中从CO2合成葡萄糖的部分途径　　二、途径　　(一)氧化阶段：生成5-磷酸核酮糖，并产生NADPH 　　 葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸脱氢酶作用下生成6-磷酸葡萄糖酸内酯，并产生NADPH。是此途径的调控酶，催化不可逆反应，受NADPH反馈抑制。 　　 被6-磷酸葡萄糖酸δ内酯酶水解，生成6-磷酸葡萄糖酸。 　　 在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用下脱氢、脱羧，生成5-磷酸核酮糖，并产生NADPH。 　　(二)分子重排，产生6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛 　　 异构化，由磷酸戊糖异构酶催化为5-磷酸核糖，由磷酸戊糖差向酶催化为5-磷酸木酮糖。 　　 转酮反应。5-磷酸木酮糖和5-磷酸核糖在转酮酶催化下生成3-磷酸甘油醛和7-磷酸景天庚酮糖。此酶也叫转酮醇酶，需TPP和镁离子，生成羟乙醛基TPP负离子中间物。 　　 转醛反应。7-景天庚酮糖与3-磷酸甘油醛在转醛酶催化下生成4-磷酸赤藓糖和6-磷酸果糖，反应中酶分子的赖氨酸氨基与酮糖底物生成西弗碱中间物。 　　 转酮反应。4-磷酸赤藓糖与5-磷酸木酮糖在转酮酶催化下生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。 　　 总反应为： 　　3核糖-5-磷酸=2果糖-6-磷酸+甘油醛-3-磷酸 　　如细胞中磷酸核糖过多，可以逆转反应，进入酵解。　　第五节 糖醛酸途径 　　一、意义　　(一)解毒：肝脏中的糖醛酸有解毒作用，可与含羟基、巯基、羧基、氨基等基团的异物或药物结合，生成水溶性加成物，使其溶于水而排出。 　　(二)生物合成：UDP-糖醛酸可用于合成粘多糖，如肝素、透明质酸、硫酸软骨素等。 　　(三)合成维生素C，但灵长类不能。 　　(四)形成木酮糖，可与磷酸戊糖途径相连。　　二、过程　　(一)6-磷酸葡萄糖转化为UDP-葡萄糖，再由NAD连接的脱氢酶催化，形成UDP-葡萄糖醛酸。 　　(二)合成维生素C：UDP-葡萄糖醛酸经水解、还原、脱水，形成L-古洛糖酸内酯，再经L-古洛糖酸内酯氧化酶氧化成抗坏血酸。灵长类动物、豚鼠、印度果蝙蝠不能合成。 　　(三)通过C5差向酶，形成UDP-艾杜糖醛酸。 　　(四)L-古洛糖酸脱氢，再脱羧，生成L-木酮糖，然后与NADPH加氢生成木糖醇，还原NAD+生成木酮糖，与磷酸戊糖途径相连。　　第六节 糖的异生 　　一、意义　　(一)将非糖物质转变为糖，以维持血糖恒定，满足组织对葡萄糖的需要。人体可供利用的糖仅150克，而且储量最大的肌糖原只供本身消耗，肝糖原不到12小时即全部耗尽，这时必需通过异生补充血糖，以满足脑和红细胞等对葡萄糖的需要。 　　(二)将肌肉酵解产生的乳酸合成葡萄糖，供肌肉重新利用，即乳酸循环。　　二、途径　　基本是酵解的逆转，但有三步不同： 　　(一)由丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸 　　 丙酮酸在丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸 　　此酶存在于肝和肾脏的线粒体中，需生物素和镁离子。镁离子与ATP结合，提供能量，生成羧基生物素，再转给丙酮酸，形成草酰乙酸。此酶是别构酶，受乙酰辅酶A调控，缺乏乙酰辅酶A时无活性。ATP含量高可促进羧化。此反应联系三羧酸循环和糖异生，乙酰辅酶A可促进草酰乙酸合成，如ATP含量高则三羧酸循环被抑制，异生加快。 　　 草酰乙酸过膜：异生在细胞质中进行，草酰乙酸要转化为苹果酸才能出线粒体膜，在细胞质中再氧化成草酰乙酸。这是由苹果酸脱氢酶催化的，同时带出一个NADH。因为线粒体中还原辅酶多，NAD+NADH在细胞质中是500-700，线粒体中是5-8。 　　 磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化草酰乙酸生成PEP。反应需GTP提供磷酰基，速度受草酰乙酸浓度和激素调节。胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素可增加肝脏中的酶量，胰岛素相反。 　　总反应为： 　　丙酮酸+ATP+GTP+H2O=PEP+ADP+GDP+Pi+H+ 　　反应消耗2个高能键，比酵解更易进行。 　　(二)果糖二磷酸酶催化果糖-1，6-二磷酸水解为果糖-6-磷酸。需镁离子。是别构酶，AMP强烈抑制酶活，平时抑制酶活50%。果糖2，6-二磷酸也抑制，ATP、柠檬酸和3-磷酸甘油酸可激活。 　　(三)6-磷酸葡萄糖水解，生成葡萄糖。由葡萄糖-6-磷酸酶催化，需镁离子。此酶存在于肝脏，脑和肌肉没有。 　　总反应为： 　　2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H2O=葡萄糖+NAD+ +4ADP+2GDP+6Pi　　三、糖异生的前体　　(一)三羧酸循环的中间物，如柠檬酸、琥珀酸、苹果酸等。 　　(二)大多数氨基酸是生糖氨基酸，如丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸等，可转变为三羧酸循环的中间物，参加异生。 　　(三)肌肉产生的乳酸，可通过乳酸循环(Cori循环)生成葡萄糖 。 　　反刍动物胃中的细菌将纤维素分解为乙酸、丙酸、丁酸等，奇数碳脂肪酸可转变为琥珀酰辅酶A，参加异生。　　第七节 糖原的合成与分解 　　一、分解代谢　　(一)糖原磷酸化酶从非还原端水解α-1，4糖苷键，生成1-磷酸葡萄糖。到分支点前4个残基停止，生成极限糊精。可分解40%。有a,b两种形式，b为二聚体，磷酸化后生成有活性的a型四聚体。b也有一定活性，受AMP显著激活。 　　(二)去分支酶：有两个活性中心，一个是转移酶，将3个残基转移到另一条链，留下以α-1，6键相连的分支点。另一个活性中心起脱支酶作用，水解分支点残基，生成游离葡萄糖。 　　(三)磷酸葡萄糖变位酶：催化1-磷酸葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖，经1，6-二磷酸葡萄糖中间物。 　　(四)肝脏、肾脏、小肠有葡萄糖6-磷酸酶，可水解生成葡萄糖，补充血糖。肌肉和脑没有，只能氧化供能。　　二、合成：与分解不同　　(一)在UDP-葡萄糖焦磷酸化酶作用下，1-磷酸葡萄糖生成UDP-葡萄糖，消耗一个UTP，生成焦磷酸 　　(二)糖原合成酶将UDP-葡萄糖的糖基加在糖原引物的非还原端葡萄糖的C4羟基上。引物至少要有4个糖基，由引发蛋白和糖原起始合成酶合成，将UDP-葡萄糖加在引发蛋白的酪氨酸羟基上。糖原合成酶a磷酸化后活性降低，称为b，其活性依赖别构效应物6-磷酸葡萄糖激活。 　　(三)分支酶合成支链。从至少11个残基的链上将非还原端7个残基转移到较内部的位置，形成1，6键分支。新的分支必需与原有糖链有4个残基的距离。分支可加快代谢速度，增加溶解度。　　三、衍生糖的合成　　(一)GDP-岩藻糖 　　Glc→Glc-6-P→Fru-6-P→Man-6-P→Man-1-P→GDP-Man→GDP-岩藻糖 　　(二)UDP-葡萄糖胺 　　Fru-6-P→葡萄糖胺-6-P→NacG-6-P→NAcG-1-P→UDP-NacG 　　(三)CMP-唾液酸 　　UDP-NAcG→N-乙酰神经氨酸-9-磷酸→N-乙酰神经氨酸(唾液酸)→CMP-唾液酸　　第八节 糖代谢的调节 　　一、酵解的调节　　三个酶。通过能量与生物合成的原料调节。 　　(一)磷酸果糖激酶是限速酶。其调节物有： 　　 ATP是底物，也是负调节物，可被AMP逆转。当细胞中能荷(ATPAMP)高时，酶对6-磷酸果糖的亲和力降低。 　　 柠檬酸是三羧酸循环的第一个产物，其浓度增加表示生物合成的前体过剩，可加强ATP的抑制作用。 　　 氢离子也有抑制作用，可防止乳酸过多引起血液酸中毒。 　　 2，6-二磷酸果糖是别构活化剂，可增加对底物的亲和力。由磷酸果糖激酶2合成，在果糖二磷酸酶催化下水解成6-磷酸果糖。这两个酶称为前后酶或双功能酶，组成相同，其丝氨酸磷酸化后起磷酸酶作用，去磷酸则起激酶作用。 　　(二)己糖激酶控制酵解的入口，因为6-磷酸葡萄糖的用处较多，参加磷酸戊糖途径、糖醛酸途径和糖原合成等，所以不是关键酶，由产物反馈抑制，磷酸果糖激酶活性降低则6-磷酸葡萄糖积累，抑制己糖激酶活性。 　　(三)丙酮酸激酶控制出口。 　　 1，6-二磷酸果糖起活化作用，与磷酸果糖激酶协调，加速酵解。 　　 丙酮酸转氨生成丙氨酸，别构抑制，表示生物合成过剩。 　　 其三种同工酶调节不同，肝脏的L型同工酶受ATP别构抑制，且有可逆磷酸化。血糖低时被级联放大系统磷酸化，降低活性，而肌肉中的M型不受磷酸化调节，血糖低时也可酵解供能。A型介于两者之间。　　二、三羧酸循环的调控

二、糖有氧氧化　　葡萄糖的有氧氧化包括四个阶段。 　　①糖酵解产生丙酮酸(2丙酮酸、 2ATP、2NADH) 　　②丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 2×(CO2、NADH) 　　③三羧酸循环 2×(2CO2、ATP、3NADH、FADH2) 　　④呼吸链氧化磷酸化 (NADH-----ATP) 　　三羧酸循环：乙酰CoA经一系列的氧化、脱羧，最终生成CO2、H2O、并释放能量的过程，又称柠檬酸循环、Krebs循环。 　　原核生物：①~④阶段在胞质中 　　真核生物：①在胞质中，②~④在线粒体中 　　1、丙酮酸脱羧生成乙酰CoA。此反应在真核细胞的线粒体基质中进行，这是连接糖酵解与TCA的中心环节。 　　1) 丙酮酸脱氢酶系：丙酮酸脱氢酶系是一个十分庞大的多酶体系，位于线粒体膜上，电镜下可见。 　　Eli丙酮酸脱氢酶复合体： 　　分子量：5×106，直径45nm，比核糖体稍大。 　　酶 辅酶 每个复合物亚基数 　　丙酮酸脱羧酶(E1) TPP 24 　　二氢硫辛酸转乙酰酶(E2) 硫辛酸 24 　　二氢硫辛酸脱氢酶(E3) FAD、NAD+ 12 　　此外，还需要CoA、Mg2+作为辅因子。这些肽链以非共价键结合在一起，在碱性条件下，复合体可以解离成相应的亚单位，在中性时又可以重组为复合体。所有丙酮酸氧化脱羧的中间物均紧密结合在复合体上，活性中间物可以从一个酶活性位置转到另一个酶活性位置，因此，多酶复合体有利于高效催化反应及调节酶在反应中的活性。 　　2) 反应步骤： 　　(1)丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP 　　(2)二氢硫辛酸乙酰转移酶(E2)使羟乙基氧化成乙酰基 　　(3)E2将乙酰基转给CoA，生成乙酰-CoA 　　(4)E3氧化E2上的还原型二氢硫辛酸 　　(5)E3还原NAD+生成NADH 　　3) 丙酮酸脱氢酶系的活性调节：从丙酮酸到乙酰CoA是代谢途径的分支点，此反应体系受到严密的调节控制，此酶系受两种机制调节。 　　(1)可逆磷酸化的共价调节： 　　丙酮酸脱氢酶激酶(EA)(可被ATP激活) 　　丙酮酸脱氢酶磷酸酶(EB) 　　磷酸化的丙酮酸脱氢酶(无活性) 　　去磷酸化的丙酮酸脱氢酶(有活性) 　　(2)别构调节：ATP、CoA、NADH是别构抑制剂。ATP抑制E1;CoA抑制E2;NADH抑制E3。 　　4) 能量变化：1分子丙酮酸生成1分子乙酰CoA，产生1分子NADH(3ATP)。 　　2、 三羧酸循环(TCA)的过程 　　TCA循环：每轮循环有2个C原子以乙酰CoA形式进入，有2个C原子完全氧化成CO2放出，分别发生4次氧化脱氢，共释放12ATP。 　　1) 反应步骤 　　(1)、 乙酰CoA+草酰乙酸→柠檬酸 　　柠檬酸合酶，TCA中第一个调节酶：受ATP、NADH、琥珀酰CoA、和长链脂肪酰CoA的抑制;受乙酰CoA、草酸乙酸激活。氟乙酰CoA可与草酰乙酸生成氟柠檬酸，抑制下一步反应的酶，据此，可以合成杀虫剂、灭鼠药。 　　(2)、 柠檬酸→异柠檬酸 　　由顺鸟头酸酶催化 　　(3)、 异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸和NADH 　　异柠檬酸脱氢酶，这是三羧酸循环中第一次氧化脱羧反应， TCA中第二个调节酶：Mg2+(Mn2+ )、NAD+和ADP可活化此酶，NADH和ATP可抑制此酶活性。细胞在高能状态：ATPADP、NADHNAD+比值高时，酶活性被抑制。线粒体内有二种异柠檬酸脱氢酶，一种以NAD+为电子受体，另一种以NADP+为受体。前者只在线粒体中，后者在线粒体和胞质中都有。 　　(4)、 α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA和NADH 　　α-酮戊二酸脱氢酶系，TCA循环中的第三个调节酶：受NADH、琥珀酰CoA、Ca2+、ATP、GTP抑制，α-酮戊二酸脱氢酶系为多酶复合体，与丙酮酸脱氢酶系相似(先脱羧，后脱氢) 　　(5)、 琥珀酰CoA生成琥珀酸和GTP 　　琥珀酰CoA合成酶(琥珀酸硫激酶)，这是TCA中唯一的底物水平磷酸化反应，直接生成GTP。在高等植物和细菌中，硫酯键水解释放出的自由能，可直接合成ATP。在哺乳动物中，先合成GTP，然后在核苷二磷酸激酶的作用下，GTP转化成ATP。 　　(6)、 琥珀酸脱氢生成延胡索酸(反丁烯二酸)和FADH 　　琥珀酸脱氢酶是TCA循环中唯一嵌入线粒体内膜的酶。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可阻断三羧酸循环。 　　(7)、 延胡索酸水化生成L-苹果酸 　　延胡索酸酶具有立体异构特性，OH只加入延胡索酸双键的一侧，因此只形成L-型苹果酸。 　　(8)、 L-苹果酸脱氢生成草酰乙酸和NADH 　　L-苹果酸脱氢酶，平衡有利于逆反应，但生理条件下，反应产物草酰乙酸不断合成柠檬酸，其在细胞中浓度极低，少于10-6molL，使反应向右进行。 　　2) TCA循环小结 　　(1)、总反应式： 　　丙酮酸 + 4NAD+ + FAD + GDP → 4NADH + FADH2 + GTP + 3CO2 + H2O 　　乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP → 3NADH + FADH2 + GTP + 2CO2 + H2O 　　(2)、 一次底物水平的磷酸化、二次脱羧反应，三个调节位点，四次脱氢反应。 　　3个NADH、1个FADH2进入呼吸链 　　(3)、 三羧酸循环中碳骨架的不对称反应 　　同位素标记表明，乙酰CoA上的两个C原子在第一轮TCA上并没有被氧化。 　　被标记的羰基碳在第二轮TCA中脱去。在第三轮TCA中，两次脱羧，可除去最初甲基碳的50%，以后每循环一次，脱去余下甲基碳的50% 　　3) 一分子Glc彻底氧化产生的ATP数量(按NADH的PO=3,FADH2的为2来计算) 　　(在肝脏中) 　　反应 酶 ATP消耗 产生ATP方式 ATP数量 合计 　　糖 酵 解 已糖激酶 1 -1 8 　　磷酸果糖激酶 1 -1 　　磷酸甘油醛脱氢酶 NADH呼吸链氧化磷酸化 2×3 　　磷酸甘油酸激酶 底物水平磷酸化 2×1 　　丙酮酸激酶 底物水平磷酸化 2×1 　　TCA 丙酮酸脱氢酶复合物 NADH 2×3 30 　　异柠檬酸脱氢酶 NADH 2×3 　　α-酮戊二酸脱氢酶复合物 NADH 2×3 　　琥珀酸脱氢酶 FADH2 2×2 　　苹果酸脱氢酶 NADH 2×3 　　琥珀酰CoA合成酶 底物水平磷酸化 2×1 　　净产生：38ATP 　　在骨骼肌、脑细胞中，净产生：36ATP 　　甘油磷酸穿梭，1个NADH生成2个ATP 　　苹果酸穿梭，1个NADH生成3个ATP 　　(1)、 磷酸甘油穿梭机制： 　　磷酸二羟丙酮+NADH+H+→3-磷酸甘油+NAD+ 　　3-磷酸甘油进入线粒体，将2H交给FAD而生成FADH2，FADH2可传递给辅酶Q，进入呼吸链，产生2ATP(3-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是FAD)。 　　(2)、 苹果酸穿梭机制： 　　胞液中NADH可经苹果酸酶催化，使草酰乙酸还原成苹果酸，再通过苹果酸-α-酮戊二酸载体转运，进入线粒体，由线粒体内苹果酸脱氢酶催化，生成NADH和草酰乙酸，NADH进入呼吸链氧化，生成3ATP。(苹果酸脱氢酶的辅酶是NAD+) 　　1分子Glc在肝、心中完全氧化，产生38ATP，在骨骼肌、神经系统组织中，产生36ATP。 　　4) 三羧酸循环的代谢调节 　　(1)、 柠檬酸合酶(限速酶)：受ATP、NADH、琥珀酰CoA及脂酰CoA抑制。 　　受乙酰CoA、草酰乙酸激活 　　(2)、 异柠檬酸脱氢酶：NADH、ATP可抑制此酶，ADP可活化此酶，当缺乏ADP时就失去活性。 　　(3)、 α-酮戊二酸脱氢酶：受NADH和琥珀酰CoA抑制。 　　5) TCA的生物学意义 　　(1) 氧化提供能量。线粒体外的NADH，可通过3-磷酸甘油穿梭和苹果酸穿梭机制，运到线粒体内，经呼吸链再氧化，这两种机制在不同组织的细胞中起作用。 　　(2) TCA是生物体内其它有机物氧化的主要途径，如脂肪、氨基酸、糖 　　(3) TCA是物质代谢的枢纽。一方面，TCA是糖、脂肪、氨基酸等彻底氧化分解的共同途径;另一方面，循环中生成的草酰乙酸、α-酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酰CoA和延胡索酸等又是合成糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料，因而TCA将各种有机物的代谢联系起来。TCA是联系体内三大物质代谢的中心环节，为合成其它物质提供C架。 　　6) TCA的回补反应 　　三羧酸循环中间物的的回补：在TCA循环中，有些中间产物是合成其它物质的前体，如卟啉的主要碳原子来自琥珀酰CoA，Glu、Asp可以从α-酮戊二酸和草酰乙酸衍生而成，一旦草酰乙酸浓度下降，则会影响TCA循环，因此这些中间产物必须不断补充，以维持TCA循环。 　　产生草酰乙酸的途径有三个： 　　(1)、 丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸 　　丙酮酸羧化酶是一个调节酶，乙酰CoA可以增加其活性。需要生物素为辅酶 　　(2)、 磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸转化成草酰乙酸 　　在脑、心脏中存在这个反应。 　　(3)、 Asp、Glu转氨可生成草酰乙酸和α-酮戊二酸 　　Ile、Val、Thr、Met也会形成琥珀酰CoA，最后生成草酰乙酸 　　附： 葡萄糖有氧氧化生成的ATP 　　反　　　应 辅酶 ATP 　　第一阶段 葡萄糖　6-磷酸葡萄糖 -1 　　6-磷酸果糖　1，6双磷酸果糖 -1 　　2*3-磷酸甘油醛　2*1,3-二磷酸甘油酸 NAD+ 2*3或2*2(详见) 　　2*1,3-二磷酸甘油酸　2*3-磷酸甘油酸 2*1 　　2*磷酸烯醇式丙酮酸　2*丙酮酸 2*1 　　第二阶段 2*丙酮酸　2*乙酰CoA NAD+ 2*3 　　第三阶段 2*异柠檬酸　2*α-酮戊二酸 NAD+ 2*3 　　2*α-酮戊二酸　2*琥珀酰CoA NAD+ 2*3 　　2*琥珀酰CoA　2*琥珀酸 2*1 　　2*琥珀酸　2*延胡索酸 FAD 2*2 　　2*苹果酸　2*草酰乙酸 NAD+ 2*3 　　净生成　　　38或36个ATP 　　3、磷酸戊糖途径 　　也称磷酸己糖支路，发生在胞质中。细胞内Glc的氧化分解，除通过糖酵解，三羧酸循环和发酵外，还能直接氧化分解。即反应开始，在G-6-P上的C2原子上直接氧化，通过一系列转化被分解，此为磷酸戊糖途径。 　　两个事实： 　　①用碘乙酸和氟化物抑制糖酵解(磷酸甘油醛脱氢酶)发现Glc的消耗并不因此而受影响，证明葡萄糖还有其它的分解途径 　　②用14C分别标记Glc的C1和C6，然后分别测定14CO2生成量，发现C1标记的Glc比C6标记的Glc更快、更多地生成14CO2 ，如果糖酵解是唯一的`代谢途径，那么14C1和14C2生成14CO2的速度应该相同。 　　1)、 反应过程 　　Glc经磷酸戊糖途径氧化分解可分为两个阶段。 　　第一阶段：6-磷酸葡萄糖氧化脱羧生成5-磷酸核糖 　　第二阶段：磷酸戊糖分子重排，产生不同碳链长度的磷酸单糖 　　(1) 6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成5-磷酸核酮糖 　　在此氧化脱羧阶段中，Glc经两次脱氢，一次脱羧，生成5-磷酸核酮糖及NADPH。6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的调控酶，NADPH反馈抑制此酶活性。 　　(2) 磷酸戊糖异构生成5-磷酸核糖及5-磷酸木酮糖 　　(表异构酶)5-磷酸木酮糖产率：23; (异构酶) 5-磷酸核糖产率：13 　　(3) 磷酸戊糖通过转酮、转醛反应生成酵解途径的中间产物(F-6-P，3-磷酸甘油醛) 　　 转酮反应：5-磷酸木酮糖将自身的二碳单位(羟乙酰基)转到5-磷酸核糖的C1上，生成3-磷酸甘油醛和7-磷酸景天庚酮糖。 　　转酮酶需TPP为辅酶，作用机理与丙酮酸脱氢酶中的TPP类似。 　　 转醛反应：转醛酶将7-磷酸庚酮糖上的三碳单位(二羟丙酮基)转到3-磷酸甘油醛的C1上，生成4-磷酸赤鲜糖和6-磷酸果糖。 　　(4)转酮反应(转酮酶) 　　4-磷酸赤鲜糖接受另一分子5-磷酸木酮糖上的二碳单位(羟乙酰基)，生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛