1、第10章三羧酸循環(huán)，三羧酸循環(huán)，第一節(jié)三羧酸循環(huán)發(fā)現(xiàn)，Discovery of the Citric Acid Cycle，乙酰CoA，TCA循環(huán)，2H，呼吸鏈，三羧酸循環(huán)也稱為檸檬酸循環(huán)。因為循環(huán)反應(yīng)的第一個中間產(chǎn)物是含有三個羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的理論，循環(huán)也稱為Krebs循環(huán)。2，Krebs發(fā)現(xiàn)了三羧酸循環(huán)。1937年漢斯克拉普斯利用鴿子胸肌(牙齒肌肉在飛行中呼吸頻率相當高，特別適合于氧化過程研究)的組織顯液，根據(jù)其他有機酸作用測量丙酮酸氧化過程的耗氧率。首次在動物組織中提出丙酮酸，Albert Szent-Gyorgyi等發(fā)現(xiàn)，刺激動物肌肉組織的部分4碳二羧酸

2、(丁二酸、延胡索酸、蘋果酸、醋酸)牙齒氧消耗。Krebs確認了牙齒發(fā)現(xiàn)，并發(fā)現(xiàn)它們也能刺激丙酮酸的氧化過程。而且他還發(fā)現(xiàn)肌肉中丙酮酸的氧化可以被檸檬酸、順頭酸、異口酸、五碳的-酮谷氨酸等六碳三羧酸激活。上述有機酸的活化效果顯著。這種有機酸的增加，甚至少量的增加，也能大大激活丙酮酸的氧化過程。Krebs的第二個主要發(fā)現(xiàn)是觀察丙烯酸對丙酮酸有氧氧化的抑制作用。丙二酸是丁二酸的類似物，是丁二酸脫氫酶的競爭抑制劑。肌肉懸浮液中，只要丙二酸存在，就會抑制丙酮酸的有氧氧化過程。這表明，在與丙酮酸氧化相關(guān)的酶反應(yīng)中，丁二酸和丁二酸脫氫酶必須是重要成分。Krebs進一步發(fā)現(xiàn)，在肌肉組織顯液中，用言語抑制丙酮酸

3、的有氧氧化時，牙齒顯液介質(zhì)中存在檸檬酸、-酮丁二酸、丁二酸的積累。這表明檸檬酸和-酮谷氨酸通常是丁二酸的前體。根據(jù)上述實驗觀察和其他證據(jù)，Krebs得出了上述有機三羧酸和二羧酸可以按符合化學邏輯的順序排列的結(jié)論。由于用丙酮酸和草酰乙酸與肌肉組織一起孵化，溶液介質(zhì)中可能會積累檸檬酸，Krebs推斷，牙齒系列反應(yīng)以循環(huán)方式存在，而不是線性方式存在。也就是說，它的開始和結(jié)束是相連的。阿爾伯特愛因斯坦，Northern Exposure(美國電視電視劇)，在這些簡單的實驗和邏輯推理中，Krebs假設(shè)他所說的檸檬酸循環(huán)是肌肉中碳水化合物氧化的主要途徑。檸檬酸周期也稱為TCA循環(huán)，因為Krebs提出牙齒循

4、環(huán)假說幾年后，還不能確定檸檬酸或伊故酸是否是丙酮酸和醋酸反應(yīng)形成的第一個產(chǎn)物。Krebs提出了關(guān)于TCA循環(huán)的假設(shè)后，牙齒循環(huán)不僅在肌肉組織上起作用，在需求動物和植物的所有組織上，還有很多需求氧微生物上也起作用。TCA周期最初只是基于實驗的假設(shè)。之后對體外參與循環(huán)的酶的研究確認并闡明了其循環(huán)的細節(jié)。但是這些酶真的在完整的活細胞循環(huán)中起作用嗎？細胞內(nèi)牙齒循環(huán)的效率是否足以說明動物組織葡萄糖氧化的效率？這些問題通過標記為同位素的代謝物研究(如丙酮酸或乙酸分子中特定碳原子的13C或14C標記等同位素示蹤實驗)，證明了TCA循環(huán)在活細胞中存在高效率。目前，TCA循環(huán)被公認為營養(yǎng)物分解代謝的必要途徑。，

5、2節(jié)三羧酸循環(huán)反應(yīng)過程reactions of tri羧酸循環(huán)反應(yīng)，TCA循環(huán)是由一系列酶反應(yīng)組成的循環(huán)反應(yīng)系統(tǒng)。首先用乙酰膽堿(主要來源于三大營養(yǎng)素的分解代謝)和草乙酸縮合制取含有3個羧基的檸檬酸(citric acid)，然后再制出4個脫氫酶，2個脫氧劑，4分子還原糖量(reducing equivalent)和2分子CO2，重新生成還原當量是電子或電子當量，通常以氫原子或氫離子形式存在。1，TCA循環(huán)通過8階段反應(yīng)形成循環(huán)反應(yīng)途徑，(1)乙酰CoA和?；宜崾湛s合成檸檬酸，乙酰輔酶A(acetyl CoA)和草酸(oxaloacetate)是檸檬酸(Citrate)反應(yīng)是由檸檬酸合成酶催

6、化的。的(citrate synthase)。(b)檸檬酸經(jīng)過順酐轉(zhuǎn)化為異檸檬酸，牙齒反應(yīng)是順酐酶催化的異構(gòu)化反應(yīng)。由兩步反應(yīng)組成，(1)脫水反應(yīng)；(2)水合反應(yīng)。(c)異檸檬酸氧化脫羧化轉(zhuǎn)化為-酮戊二酸，異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶的作用下氧化脫羧化為-酮戊二酸，(4)-酮戊二酸氧化脫羧生成丁二酸CoA，-酮戊二酸脫氫酶復合物催化-酮戊二酸氧化脫羧琥珀酸coa (succinyl-coa)。牙齒脫氫酶復合物的組成和催化機制類似于丙酮酸脫氫酶復合物。(5)琥珀酸CoA合成酶催化基質(zhì)水平磷酸化反應(yīng)，在琥珀酸CoA合成酶的催化下，通過琥珀酸CoA的高能硫酯結(jié)合水解和GDP磷酸化結(jié)合生產(chǎn)琥珀酸、GTP、

7、輔酶A。這是在三羧酸循環(huán)中直接產(chǎn)生高能磷酸鍵的唯一反應(yīng)。目錄，(6)丁二酸脫氫生成延胡索酸，牙齒反應(yīng)由丁二酸脫氫酶催化，其輔酶是FAD，三伏山循環(huán)中唯一與內(nèi)膜相結(jié)合的酶。(7)在延胡索酸中加水制成蘋果酸，延胡索酸酶催化牙齒階段反應(yīng)，(8)蘋果酸脫氫酶生成草酰乙酸，蘋果酸脫氫酶催化牙齒階段反應(yīng)，輔酶是NAD。目錄、NADH、nad、NADH、GTP、gdppi、fad、fadh2、NADH延后酶、一個2碳單位進入TCA后有二次脫復反應(yīng)，產(chǎn)生2分子CO2，是體內(nèi)CO2的主要來源。在TCA循環(huán)過程中，共有4次脫氫酶，其中3次脫氫酶被NAD接受，1次被FAD接受。在TCA循環(huán)過程中，共有4次脫氫，其中

8、3次脫氫被NAD接受，1次被FAD接受。TCA周期本身只能在每個循環(huán)中一次生成一個ATP(基質(zhì)水平磷酸化)。TCA循環(huán)總反應(yīng)式：CH3 coscoa 3NAD FDP PI 2h2o 2 3 NADH 3H FAD h2h scoa GTP，3，TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物本身起著無量變，TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物起著包括醋酸在內(nèi)的催化劑作用，本身有無量變。不能通過TCA直接從乙酰CoA合成醋酸乙酸或其他中間產(chǎn)物。同樣，這些中間產(chǎn)物也不能在TCA循環(huán)中直接氧化生成CO2和H2O。TCA循環(huán)中的草酰亞胺乙酸主要來自丙酮酸的直接羧基化，可以通過蘋果酸脫氫生產(chǎn)。任何來源，其最終來源是葡萄糖。第三節(jié)三羧酸循環(huán)調(diào)節(jié)核

9、糖核酸循環(huán)，1，丙酮酸脫氫酶復合物的活性變化會影響乙酰CoA生成，當脂肪酸或乙酰CoA充足時，或者不要縮放ATP/ADP和NADH/NAD_化學修飾控制當胞內(nèi)ATP升高時，丙酮酸脫氫酶復合成分中的丙酮酸脫氫酶(E1)因磷酸化而被停用。ATP減少時，磷蛋白磷酸酶去除E1的磷酸基團，激活復合物。第二，TCA循環(huán)由基質(zhì)、產(chǎn)物、調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)，TCA循環(huán)的速度和流量主要由縱向因素調(diào)節(jié)。底部的供給催化循環(huán)反應(yīng)的酶的反饋星形結(jié)構(gòu)抑制了產(chǎn)物積累的抑制作用，(1) TCA循環(huán)中有調(diào)節(jié)酶，TCA循環(huán)中有促進逆反應(yīng)的酶：檸檬酸酶。檸檬酸酶、-酮戊二酸脫氫酶復合體、檸檬酸、Ca2、ATP、ADP的影響氧化磷酸化的速

10、度對TCA循環(huán)的運行也起著非常重要的作用。3，TCA循環(huán)中的多種酶作為復合物存在于線粒體中，TCA循環(huán)中的酶作為線粒體中多種酶組成的復合物存在。牙齒酶復合物稱為代謝物，可以在細胞內(nèi)有效地將代斯中間產(chǎn)物從一種酶傳遞到另一種酶。這些復合體具有有效地仲裁中間產(chǎn)品流通的功能，也可能影響代謝率。第四節(jié)三羧酸循環(huán)的生理意義。第一，TCA循環(huán)是“兩用代斯途徑”，TCA循環(huán)是分解大多數(shù)生物的代斯途徑。多種生物合成途徑也利用TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物作為合成反應(yīng)的開始物。(a) TCA循環(huán)參與合成和分解途徑的構(gòu)成，(b) TCA循環(huán)中間產(chǎn)物，(b)TCA循環(huán)中間產(chǎn)物是合成糖、脂肪酸、氨基酸的前體，1 .TCA循環(huán)中間

11、產(chǎn)物為二生糖、草酰亞胺、二生糖、氨基酸、-酮戊二酸NH4、3。TCA循環(huán)中間產(chǎn)物在非必需氨基酸合成中應(yīng)補充碳框架、谷氨酸、谷氨酸脫氫酶、Nadh、NAD、(3)補充反應(yīng)中的TCA循環(huán)中間產(chǎn)物，并及時補充參與其他代斯途徑消耗的TCA循環(huán)中間產(chǎn)物。這種反應(yīng)稱為互補反應(yīng)(anaplerotic reaction)。最重要的補充反應(yīng)是由丙酮酸羧化酶催化，在丙酮酸中生成醋酸的反應(yīng)。乙酰coa是丙酮酸羧化酶活化劑；TCA循環(huán)中的酶反應(yīng)可以將酰胺乙酸轉(zhuǎn)化為其他中間產(chǎn)物。另外，TCA循環(huán)在三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝中具有重要的生理意義，(1) TCA循環(huán)是三大營養(yǎng)物質(zhì)的最終代斯通道，(2) TCA循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸代謝的樞紐。第5節(jié)三羧酸循環(huán)的主要反應(yīng)分析原理，分析tri羧酸循環(huán)，1，硫磺氫輔酶A生成量分析檸檬酸酶活性，反應(yīng)結(jié)果輔酶A和5，5-二反映檸檬酸酶活性。2，用分光光度法測定NADH生成量，分析了異口運算脫氫酶活性，反應(yīng)中異口運算脫氫酶活性的檢測主要通過測定產(chǎn)生的NADH測定340 nm吸光度。檢測系統(tǒng)包括120毫米的D、L-異口運算三鈉、30毫米的硫酸錳、20毫米的NAD和異口運算脫氫酶。第三，用分光光度法測定NADH生成量-酮谷氨酸脫氫酶活