三羧酸循环的生理意义(精选5篇)

三羧酸循环的生理意义（精选5篇）

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篇一：三羧酸循环的生理意义

三羧酸循环的生理意义

三大营养素彻底氧化的最终代谢通路；是三大营养素代谢联系的枢纽；为其他合成代 谢提供小分子前体；为氧化磷酸化提供还原当量。

1.三羧酸循环是三大营养素（糖类、脂类、氨基酸）的最终代谢通路，又是糖类、脂类、氨基酸代谢联系的枢纽。

2．糖、脂肪和氨基酸代谢的联系通路，三羧酸循环另一重要功能是为其他合成代谢提供小分子前体。α-酮戊二酸和草 1

酰乙酸分别是合成谷氨酸和天冬氨酸的前体；草酰乙酸先转变成丙酮酸再合成丙氨酸；许多氨基酸通过草酰乙酸可异生成糖。所以三羧酸循环是糖、脂肪酸(不能异生成糖)和某些氨基酸相互转变的代谢枢纽。

三羧酸循环（英语：Tricarboxylic acid cycle；TCA cycle），或柠檬酸循环（Citric acid cycle）或克雷伯氏循环(Krebs

Cycle)，是需氧生物体内普遍存在的代谢途径，因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的柠檬酸，因此得名；或者以发现者汉斯阿道夫克雷伯命名为克雷伯氏循环，简称克氏循环（Krebs cycle）。三羧酸循环是三大营养素（糖类、脂类、氨基酸）的最终代谢通路，又是糖类、脂类、氨基酸代谢联系的枢纽。在三羧酸循环中，反应物葡萄糖或者脂肪酸会变成乙酰辅酶A。这种“活化醋酸”（一分子辅酶和一个乙酰基相连），会在循环中分解生成最终产物二氧化碳并脱氢，质子将传递给辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）和黄素腺嘌呤（FAD），使之成为NADH + H+和FADH2。NADH + H+和FADH2会继续在呼吸链中被氧化成NAD+和FAD，并生成水。这种受调节的“燃烧”会生成ATP，提供能量。真核生物的线粒体和原核生物的细胞质是三羧酸循环的场所。它是呼吸作用过程中的一步，但在需氧型生物中，它先于呼吸链发生。厌氧型生物则首先遵循同样的途径分解高能有机化合物，例如糖酵解，但之后并不进行三羧酸 2

循环，而是进行不需要氧气参与的发酵过程。

三羧酸循环中的限速酶是什么？【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。】 那一步反应是底物水平磷酸化，催化的酶是什么？【琥珀酰辅酶A变为琥珀酸，催化酶为琥珀酰辅酶A合成酶。】

1、三羧酸循环是了机体获取能量的主要方式。1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成38个ATP（不同生物化学书籍上数字不同，近年来大多数倾向于32个ATP），其中三羧酸循环生成24个ATP，在一般生理条件下，许多组织细胞皆从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。

2、三羧酸循环是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径，三羧酸循环的起始物乙酰-CoA，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和来自蛋白质的某些氨基酸代谢，因此三羧酸循环实际上是三 3

种主要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。

3、三羧酸循环是体内三种主要有机物互变的联络机构，因糖和甘油在体内代谢可生成α-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物，这些中间产物可以转变成为某些氨基酸；而有些氨基酸又可通过不同途径变成α-酮戊二酸和草酰乙酸，再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油，因此三羧酸循环不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径，而且也是它们互变的联络机构。

篇二：三羧酸循环的生理意义

1、三羧酸循环是了机体获取能量的主要方式。1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成38个ATP（不同生物化学书籍上数字不同，近年来大多数倾向于32个ATP），其中三羧酸循环生成24个ATP，在一般生理条件下，许多组织细胞皆从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。

2、三羧酸循环是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径，三羧酸循环的起始物乙酰-CoA，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和 4

来自蛋白质的某些氨基酸代谢，因此三羧酸循环实际上是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。

3、三羧酸循环是体内三种主要有机物互变的联络机构，因糖和甘油在体内代谢可生成α-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物，这些中间产物可以转变成为某些氨基酸；而有些氨基酸又可通过不同途径变成α-酮戊二酸和草酰乙酸，再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油，因此三羧酸循环不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径，而且也是它们互变的联络机构。

篇三：三羧酸循环及其生理意义

1. TCA循环示意图

三羧酸循环（TAC）：也称为柠檬酸循环（CAC），是丙酮酸有氧氧化过程的一系列步骤的总称。三羧酸循环在线粒体基质中进行，因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的有机酸，所以叫做三羧酸循环。由丙酮酸开始，先经氧化脱酸作用，并乙酰化形成乙酰辅酶A和1mol的（NADH+H+)。乙酰辅酶A进入三碳酸循环然后被彻底氧 5

化为CO2和H2O。乙酰CoA中的乙酰基氧化成的酶促反应的循环系统，该循环的第一步是由乙酰CoA经草酰乙酸缩合形成柠檬酸。反应过程的酶，除了琥珀酸脱氢酶是定位于线粒体内膜外，其余均位于线粒体基质中。

2.三羧酸循环的生理意义

1、三羧酸循环是机体获取能量的主要方式，同时它也为体内某些物质的合成提供了原料。如为血红素提供琥珀酰CaA。1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成38个ATP（不同生物化学书籍上数字不同，近年来大多数倾向于32个ATP），其中三羧酸循环生成24个ATP，在一般生理条件下，许多组织细胞皆从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。

2、三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质这三种物质在体内被彻底氧化的共同代谢途径。三羧酸循环的起始物乙酰-CoA，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和来自蛋白质的某些氨基酸代谢，因此三羧酸循环实际上是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。

3、三羧酸循环糖、脂质、蛋白质以及其它某些氨基酸代谢联系和互变的枢纽，是体内三种主要有机物互变的联络机 6

构。因糖和甘油在体内代谢可生成α-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物，这些中间产物可以转变成为某些氨基酸；而有些氨基酸又可通过不同途径变成α-酮戊二酸和草酰乙酸，再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油，因此三羧酸循环不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径，而且也是它们互变的联络机构。

所以说，三羧酸循环在我们人体生命活动中发挥着不可替代的作用，是人体活动的基础之一。

篇四：ch四三羧酸循环

Tricarboxylic acid cycleChapter 4 Chapter 4

TricarboxylicTricarboxylic acid cycle三羧酸循环

（糖代谢Ⅱ）

三羧酸循环不仅是糖、脂肪、氨基酸等化合物生物氧化的共同通路，同时也为各种生物合成提供前体，成为各代谢途径连接的枢纽。

TCA cycle is the hub of intermediary

TCA cycle is the

metabolism serving both the catabolic and

amphibolic anabolic process, thus it is an anabolic process,

7

thus it is an amphibolicamphibolic

pathway.

acid cycle(TCA cycle) TricarboxylicTricarboxylic

acid acid cycle(TCAcycle(TCA cycle)

Citric acid cycle

Krebs cycle

4.1 生物氧化

4.2 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA

4.3 三羧酸循环

4.4 三羧酸循环的调节

4.5 丙酮酸代谢障碍与疾病

4.6 乙醛酸循环

4.1 生物氧化

——有机物在机体内氧化分解成CO2和H2O， ——

并释放能量的过程。亦称细胞呼吸作用（cellular

respiration）。

生物氧化可分三个阶段：

Stage1：乙酰CoA的生成。 Stage1

Stage2：乙酰CoA的彻底氧化。（TCA cycle）Stage3：电子传递和氧化磷酸化。 Stage3

糖、脂肪、氨基酸

生物氧化的三个阶段

8

生物氧化特点：

1.是体温条件进行的一系列酶促反应，逐步 1.

氧化释放能量。

2.产生的能量绝大多数以化学能形式储存于 2.

一些特殊化合物中，主要是ATP。

CoA）4.2 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰（acetyl-acetyl-CoA

CoA—联系糖酵解和三羧酸循环的中心环节

—� 反应部位：线粒体基质（真核细胞） 丙酮酸通

carrier）进入线粒过特异的运输蛋白（pyruvatepyruvate

carrier

体。

� 氧化脱羧反应由丙酮酸脱氢酶复合体（丙酮酸脱氢酶系）催化。该复合体由三个酶和五个辅酶或辅基组成，是一个庞大的多亚基聚合体。

丙酮酸脱氢酶复合体

dehydrogenase complex）pyruvate dehydrogenase complex（pyruvate

Enzymes

pyruvate dehydrogenaseE1: E1: pyruvatepyruvate

丙酮酸脱氢酶

dihydrolipoyl

transacetylaseE2:

9

E2:

dihydrolipoyldihydrolipoyl

二氢硫辛酸乙酰转移酶E3: dihydrolipoyl

dehydrogenaseE3: dihydrolipoyldihydrolipoyl 二氢硫辛酸脱氢酶

Coenzymes/prosthetic groupTPP: thiamine pyrophosphate

（焦磷酸硫胺素）FAD: flavin adenine dinucleotideFAD:

flavinflavin adenine adenine dinucleotide （黄素腺嘌呤二核苷酸）

: coenzyme A（辅酶A）CoACoA: coenzyme Anicotinamide

adenine dinucleotideNAD+: : nicotinamidenicotinamide

adenine adenine dinucleotide

（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）Lipoate（硫辛酸）

acyl carrier and both as an both as an acylacyl carrier and

an electron carrier

硫辛酸结构

丙酮酸脱氢酶复合体排列示意图

E2

E3

dihydrolipoyl transacetylase):E2

( (dihydrolipoyldihydrolipoyl transacetylase): consisting

the core, 24 subunits;

pyruvate

dehydrogenase):E1

10

( (pyruvatepyruvate

dehydrogenase):

bound to the E2 core, 24 subunits;

dihydrolipoyl dehydrogenase):E3

( (dihydrolipoyldihydrolipoyl dehydrogenase): bound to

the E2 core, 12 subunits.

kinase and (a protein kinasekinase and (a protein

kinase and phosphoprotein Protein Protein kinasekinase and

and phosphoproteinphosphoprotein

, not shown here, are phosphatasephosphatase, not shown

here, are

also part of the complex)

A model of the E. coli pyruvate dehydrognase pyruvate

dehydrognase complex showing the three kinds of enzymes

and

lipoamide arms covalently attached to E2the flexible the

flexible lipoamidelipoamide arms covalently attached to E

pyruvate Electron micrograph of Electron

micrograph of pyruvatepyruvate

complexes from E. colidehydrogenasedehydrogenase

complexes from

�

氧化脱羧反应过程经过5步反应：

11

丙酮酸脱氢酶复合体的作用

� 丙酮酸脱氢酶复合体的反应机制精巧而又复杂。三种酶结构上的整合使得一系列复杂的反应得以协调进行。

� 任何引起丙酮酸脱氢酶功能异常的因素都会导致疾病。（4.5）

� 类似的复合体还包括TCA中的α-酮戊二酸脱氢

dehydrogenase），以及发酶（α-ketoglutarateketoglutarate

现于一些原核细胞中的分支链α-酮酸脱氢酶

α-ketoacid dehydrogenase）（branched-chain

branched-chain αketoacid

dehydrogenase）。和3-羟基丁酮脱氢酶（acetoinacetoin

daltons4~10 million daltons这些复合体是分子量介于4~10

million

的庞大的多亚基聚合体。具有共同进化起源。

4.3 三羧酸循环（TCA cycle）

4.3.1 概况

�三羧酸循环的反应部位：真核细胞的线粒体和原核细胞的胞浆。

�三羧酸循环是一个环式代谢途径。2C的乙酰基以乙酰CoA的形式加入循环，首先和草酰乙酸反应，经过8步反应（其中4步是氧化反应），释放2CO2和能量，最后再生一个草酰乙酸。循环中的中间代谢物没有任何净增长。

12

TCA cycle

4.3.2 TCA 反应过程

②

Fluoroacetate, which has been used as a rat poison, is a

potent inhibitor of the cycle, although it dose not inhibit

directly any of the enzymes of the cycle. The mechanism of

inhibition is that

can be converted to fluorocitrate, which is a

fluoroacetatefluoroacetate can be converted to

fluorocitratefluorocitrate, which is a

inhibitor of potent inhibitor of aconitase.

prochiral nature of citrateThe The prochiralprochiral

nature of citrate

The The prochiralprochiralprochiral nature of citrate

nature of citrate

⑤ ?

The substrate-level phosphorylationThe substrate-level

phosphorylation

琥

珀酸

草

酰

13

乙

酸

⑥

The third oxidation step

as an strong inhibitorMalonateMalonate as an strong

inhibitor

dehydrogenase, the only enzyme �SuccinateSuccinate

dehydrogenase, the only enzyme

in TCA cycle bound to the inner membrane of

mitochondria, is directly associated with the

electron-transport chain, the link between the TCA and ATP

formation.

�Malonate（丙二酸）is an strong inhibitor of succinate

succinatesuccinate dehydrogenase.

⑦

A A stereospecificstereospecificstereospecific enzyme

enzyme

Deficiency�FumaraseFumarase Deficiency

The condition is characterized by severe

encephalomyopathy,

neurological

encephalomyopathyencephalomyopathy,

14

neurological impairment,

impairment,

and dystonia developing soon after

dystoniadystonia developing soon after birth.

Energy in citric acid cycle

4.3.4 三羧酸循环对生物合成前体的供应及其回

reactions )补反应 (AnapleroticAnaplerotic reactions

�TCA的中间代谢物可作为合成葡萄糖、氨基酸、核苷酸、脂肪酸、胆固醇、胆红素等物质的前体。

�当TCA中间代谢物被移走后，就要通过回补反应来合成补充，才能维持TCA的正常进行。

TCA is a source of biosynthetic precursors.

篇五：三’-三羧酸循环

Tricarboxylic acid/Krebs cycle-1

丙酮酸脱氢酶复合体：E1-丙酮酸脱氢酶组分(TPP，丙酮酸氧化脱羧)；

E2-二氢硫辛酰转乙酰基酶(硫辛酰胺，将乙酰基转移到CoA)；

E3-二氢硫辛酸脱氢酶(FAD，将还原型硫辛酰胺转变为氧化型)

15

丙酮酸+CoASH+NAD

+乙酰CoA+CO2+NADH

丙酮酸脱氢酶复合体体的调控：①产物控制：NADH和乙酰CoA和酶作用的底物NAD+和CoA竞争酶的活性部位，乙酰CoA抑制E2，NADH抑制E3；如果NADH/NAD+和乙酰CoA/CoA的比值高，E2则处于与乙酰基结合的形式，这时不能接受在E1酶上与TPP结合着的羟乙基基团，使E1酶上的TPP停留在与羟乙基结合的状态，从而抑制了丙酮酸脱羧酶作用的进行。 ②E1的磷酸化和去磷酸化是使丙酮酸脱氢酶复合体失活和激活的重要方式；E2分子上结合有两种酶，一种激酶，一种磷酸酶，激酶使E1磷酸化，磷酸酶使磷酸化的E1去磷酸化从而激活E1；Ca2+通过激活磷酸酶的作用，也使E1激活。

1

柠檬酸合酶：草酰乙酸+乙酰CoA+H2

O

乌头酸酶：柠檬酸柠檬酸+CoA+H+ 异柠檬酸(柠檬酸异柠檬酸) 顺乌头酸+H2O ； 顺乌头酸+H2

O

异柠檬酸脱氢酶：异柠檬酸+NAD+→草酰琥珀酸 16

+NADH+H+；草酰琥珀酸+H+→a-酮戊二酸+CO2

(异柠檬酸+NAD

+

草酰琥珀酸+H+→a-酮戊二酸+CO2

a-酮戊二酸脱氢酶复合体：a-酮戊二酸+NAD+

+CoASH

琥珀酸-CoA合成酶：琥珀酰

CoA+GDP+Pi

琥珀酸脱氢酶：琥珀酸+FAD

延胡索酸酶：延胡索酸+H2O

苹果酸脱氢酶：苹果酸+NAD+琥珀酰CoA+NADH+H++CO2 a-酮戊二酸+NADH+CO2) 琥珀酸+GTP+CoASH 延胡索酸+FADH2 苹果酸 草酰乙酸+NADH+H+

(填补反应)丙酮酸羧化酶：丙酮酸+ATP+CO

2 草酰乙酸+ADP+Pi+2H+(由草酰乙酸或循环中任何一种中间产物的不足而引起TCA速度有任何的降低都会使乙酰CoA浓度增加，而乙酰CoA是丙酮酸羧化酶的激动剂，结果会产生更多的草酰乙酸，从而提高TCA的速度，过量的草酰乙酸被转运到线粒体外用于合成Glc。)

总

反应17

式：乙酰

CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H++CoASH

一、TCA的调控：两方面的调控，一是TCA本身所具有的内部相互制约系统的调节(柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、a-酮戊二酸酶)，二是ADP、ATP、Ca2+对TCA的调节。

1种酶在生理条件下都远离平衡，其ΔG值为负；TCA中酶的活性主要靠底物提供情况推动，并受其生成产物浓度的抑制；关键底物是乙酰CoA、草酰乙酸和产物NADH。

乙酰CoA和草酰乙酸在细胞线粒体中的浓度并不能使柠檬酸合酶达到饱和值，因此该酶对底物的催化速度随底物浓度而变化；乙酰CoA来源于丙酮酸，所以还受到丙酮酸脱氢酶活性的调节；草酰乙酸来源于苹果酸，它与苹果酸保持一定的平衡关系；NADH/NAD+的浓度比也保持一定的平衡关系，当呼吸速度加强时，线粒体中的NADH浓度下降，结果使草酰乙酸的浓度上升，又促使柠檬酸合酶活性增强，柠檬酸合酶活性的强弱直接关系到柠檬酸合成，一般情况下细胞对柠檬酸的利用速度总是高于柠檬酸的合成速度；柠檬酸的利用速度又被NAD为辅助的异柠檬酸脱氢酶所控制，异柠檬酸脱氢酶和乌头酸酶的活性是保持平衡的，而异柠檬酸脱氢酶又受到NADH强烈抑制，且它的对NADH的敏感度高于柠檬酸合酶对NADH的敏感度。

2、机体活动增加总要消耗更多的ATP，于是产生更多的 18

ADP，ADP是异柠檬酸脱氢酶的变构激活剂(activator)，从而增加该酶对底物的亲和力，即降低了异柠檬酸脱氢酶的表观Km值；机体处于静息状态时，ATP的消耗下降、浓度上升，对酶产生抑制效应。

Ca2+能刺激糖原的降解、启动肌肉收缩，还对许多激素信号起中介作用，在TCA中它对丙酮酸脱氢酶磷酸酶起激活作用，对异柠檬酸脱氢酶和a-酮戊二酸脱氢酶都有激活作用。

二、TCA的生物学意义：TCA是绝大多数生物体主要的分解代谢途径，也是准备提供大量的自由能的重要代谢系统，在许多合成代谢中都利用柠檬酸的中间产物作为生物合成的前体来源，于是TCA具有分解代谢和合成代谢的双重性。

①TCA是生物机体获取能量的主要方式：1个分子葡萄糖经无氧酵解净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成32个ATP，糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。 ②三羧酸循环是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径：三羧酸循环的起始物乙酰-CoA，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和来自蛋白质的某些氨基酸代谢，因此三羧酸循环实际上是三种主 19

要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。 ③三羧酸循环是体内三种主要有机物互变的联络机构：因糖和甘油在体内代谢可生成α-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物，这些中间产物可以转变成为某些氨基酸；而有些氨基酸又可通过不同途径变成α-酮戊二酸和草酰乙酸，再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油，因此三羧酸循环不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径，而且也是它们互变的联络机构。

2

Tricarboxylic acid/Krebs cycle-2

三、TCA各步反应的机制和意义：

1、丙酮酸脱氢酶复合体pyruvate dehydrogenase complex：丙酮酸脱氢酶组分pyruvate dehydrogenase component、二氢硫辛酰转乙酰基酶dihydrolipoyl transacetylase 、二氢硫辛酰脱氢酶dihydrolipoyl dehydrogenase。

①丙酮酸脱氢酶组分E1：进行丙酮酸脱羧，以TPP为辅基；TPP分子 的噻唑环中夹在N和S原子之间的C原子有很强的酸性，极易解离而形成负碳离子，反应时，负碳离子向丙酮酸的羰基进攻，结果形成丙酮酸与TPP的加成复合物，然后丙酮酸-TPP加成复合物脱羧形成羟乙基硫胺素焦磷酸hydroxyethyl-TPP，这步反应能进行，是由于TPP环 20

上带正电荷的N原子起着电子“陷阱”的作用，使脱羧后形成的羟乙基上产生稳定的负碳离子。(此反应与酵母菌丙酮酸脱羧反应机制相似)

②丙酮酸脱氢酶组分E1/二氢硫辛酰转乙酰基酶E2：E2以硫辛酰胺lipoamide作为辅基；将羟乙基-TPP氧化转变为乙酰基同时转移到硫辛酰胺上，这是丙酮酸脱氢酶组分恢复正常可以接受下一个丙酮酸分子。 (TPP和硫辛酰胺图片？)

③二氢硫辛酰转乙酰基酶E2：将E2-乙酰基上的乙酰基转移到CoASH分子上，形成游离的乙酰-CoA分子，从而使E2成为还原型的二氢硫辛酰转乙酰基酶(还原型硫辛酰胺)。

④二氢硫辛酰脱氢酶E3：负极为FAD；氧化型的E3有一个活泼的二硫键-S-S-(disulfide group)和一个与酶分子紧密结合的FAD，反应的实质就是E2和E3二硫键之间的互换，即E3的二硫键还原成两个-SH的同时E2的二氢硫辛酰胺形成二硫键-S-S-。

还原型E3的再氧化时，FAD结合-SH上的H形成FADH2，FADH2的H再被转移到NAD+上形成NADH+H+，最终E3恢复氧化型。

砷化物对硫辛酰胺的毒害：亚砷酸盐arsenite和有机砷化物organic arsenicals等砷化物，与丙酮酸脱氢酶复合体的E2中硫辛酰胺的-SH基发生共价结合，使还原型硫辛酰胺失 21

去催化能力；由于a-酮戊二酸脱氢酶复合体a-ketoglutarate

dehydrogenase complex中也含有二氢硫辛酰胺辅基，所以砷化物同样对a-酮戊二酸脱氢酶有抑制作用。

由于很多微生物对砷化物很敏感，原来用砷化物作为抗生药物治疗锥虫病、梅毒等，但砷化物对病人有严重的副作用，如引起湿疹、头晕、头痛、关节炎、痛风、心悸及恶心等症状。

2、柠檬酸合酶citrate synthase：草酰乙酸OAA=oxaloacetate与乙酰-CoA缩合condense形成柠檬酸；反应时，OAA先与柠檬酸合酶结合，此时酶的构象改变暴露出与乙酰-CoA的结合位点，由于酶分子的裂缝合拢也杜绝了溶剂对OAA的干扰，这是个诱导契合模型induced-fit

model；ΔGO’ ＜0，柠檬酰-CoA水解释放的自由能时促使柠檬酰-CoA水解的推动力，其结果产生游离的CoA和柠檬酸，酶分子又恢复其开放型的构象；柠檬酸合酶活性受ATP、NADH、琥珀酰-CoA、酯酰-CoA等的抑制；由氟乙酸形成 的氟乙酰-CoA可被柠檬酸合酶催化与OAA缩合生成氟柠檬酸，它能取代柠檬酸结合顺-乌头酸酶cis-aconitase的活性部位上，从而抑制TCA的下一步反应，这一致死性合成反应特性可用于制造杀虫剂和灭鼠药，各种有毒植物的叶子大都含有氟乙酸，可作为天然杀虫剂使用。

OAA在糖代谢中的作用：①OAA为TCA中起始物，糖氧 22

化产生的乙酰-CoA必须首先与OAA缩合成柠檬酸才能彻底氧化；②OAA也可作为糖异生的原料，经糖异生作用异生为糖；③OAA是丙酮酸、乳酸及生糖氨基酸等异生为糖的中间物。

3、乌头酸酶aconitase：用于柠檬酸是一个叔醇化合物，它的羟基位置妨碍和柠檬酸进一步氧化的需要，而异柠檬酸是仲醇可以进一步氧化；反应在pH7.0和25℃的平衡状态时，柠檬酸、顺-乌头酸、异柠檬酸的浓度比是90:4:6，由于异柠檬酸在下一步反应中极迅速地被氧化，从而推动此反应向异柠檬酸的方向进行。

4、异柠檬酸脱氢酶isocitrate dehydrogenase：异柠檬酸脱氢酶在高等动植物及大多数微生物中实际有两种，一种以NAD+为辅酶，只存在于线粒体中，且它们需要Mg2+或Mn2+激活，另一种以NADP+为辅酶，线粒体和细胞溶液中都存在；异柠檬酸脱氢酶是一种变构调节酶，它的活性受ADP的变构激活，即ADP与酶的结合可增强酶与底物的亲和力，该酶与异柠檬酸、Mg、NAD、ADP的结合是相互协同的，而NADH、ATP对该酶起变构抑制的作用；在能荷低时，NAD的含量升高，不仅有利于柠檬酸脱氢酶，对其他需要NAD为辅酶因子的酶促反应也有推动作用，异柠檬酸脱氢酶所具有的的这些性质使其在TCA中起着调节酶的作用；细菌中的异柠檬酸脱氢酶受磷酸化的抑制，酶活性部位 23

的Ser113一旦被磷酸化就直接抑制了酶与异柠檬酸的直接结合，调节磷酸化和脱磷酸反应的酶在一条肽链上，一端是异柠檬酸脱氢酶激酶isocitrate dehydrogenase kinase，另一端是异柠檬酸脱氢酶磷酸酶isocitrate dehydrogenase

phosphatase；其实在许多植物和有些微生物中异柠檬酸的转变有两种途径，当需要能量时，就氧化脱羧形成a-酮戊二酸，当能量储备充足时，异柠檬酸通过异柠檬酸裂解酶。

5、a-酮戊二酸脱氢酶复合体a-ketoglutarate dehydrogenase

complex：此酶的催化机制与丙酮酸脱氢酶复合体的机制相似，也需要TPP、硫辛酸、CoA、FAD、NAD+、Mg2+ 6种辅因子；a-酮戊

3

二酸脱氢酶复合体受产物琥珀酰-CoA和NADH抑制，同样受高能荷抑制，因此细胞内ATP充裕时，TCA进行的速度就减慢；和丙酮酸脱氢酶不同的是，它不受磷酸化和去磷酸化的共价修饰调节。

a-酮戊二酸氧化释放的能量又三方面的作用：①驱使NAD+还原；②促使反应向氧化方向进行并大量放能；③相当的能量以琥珀酰CoA的高能硫酯键形成形式保存下来。

6、琥珀酰-CoA合成酶succinyl-CoA synthetase/琥珀酰硫激酶succinyl thiokinase：此反应极易向正反两个方向进行，但是在TCA中向形成琥珀酸的方向进行，此反应的要点是 24

产生一个高能磷酸键，在哺乳动物中形成一分子的GTP，在植物和微生物中形成一分子的ATP，这是TCA中唯一产生高能磷酸键的步骤，它属于底物水平磷酸化。

GTP的重要作用：①在蛋白质生物合成中是磷酰基的提供者，即磷酰基供体phosphoryl donor；②参与信号的传递，在与视觉兴奋有关的信号结合蛋白的活化与钝化中起调节作用；③GTP在核苷二磷酸激酶nucleoside diphosphokinase的催化下将磷酰基转给ADP生成ATP。

7、琥珀酸脱氢酶succinate dehydrogenase：琥珀酸脱氢酶与FAD共价相连，由于琥珀酸氧化释放的自由能不足以使脱下的电子转移到NAD+上，所以以FAD作为脱下的电子受体；丙二酸malonate是琥珀酸的类似物，能与琥珀酸脱氢酶结合，但是不能催化脱氢，因此丙二酸是琥珀酸脱氢酶的强烈抑制剂；琥珀酸脱氢酶TCA中唯一嵌入到线粒体内膜的酶，而且只有线粒体中才有，它是线粒体特征酶，分离用以鉴定线粒体的存在；

8、延胡索酸酶fumarase：催化延胡索酸形成L-苹果酸(S-苹果酸)。

9、苹果酸脱氢酶malate dehydrogenase：将L-苹果酸的羟基氧化形成羰基，辅酶为NAD+，但是ΔGO’ ＞0，在热力学反应上是不利的，但由于草酰乙酸和乙酰-CoA的缩合是高度方能的，从而保证了苹果酸的氧化向草酰乙酸方向进 25

行；乳酸脱氢酶、醇脱氢酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶所有已知的脱氢酶都有立体结构专一性，它们都以NAD作为电子受体，且NAD的腺嘌呤核苷部分都是结合在酶的疏水裂缝中，与酶结合的NAD分子呈现伸展的构象形式，而且与NAD相结合的结构域极其相似。

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