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1、第23章 柠檬酸循环(Citric acid cycle)Tricarboxylic acid cycle糖酵解是糖酵解是无氧无氧和和有氧有氧两条产能途两条产能途径的径的共同起始通路共同起始通路 细胞质细胞质线粒体线粒体酵解过程酵解过程发酵过程发酵过程柠檬酸循环柠檬酸循环德国科学家德国科学家Hans Krebs 1937年提出，年提出，1953年获得诺年获得诺贝尔奖，并被称为柠檬酸循贝尔奖，并被称为柠檬酸循环之父。环之父。TCA循环的发现循环的发现在有氧条件下，糖酵解途径产生的丙酮酸进入线粒体，先转变成在有氧条件下，糖酵解途径产生的丙酮酸进入线粒体，先转变成乙酰乙酰CoA，乙酰，乙酰CoA再进
2、入柠檬酸循环彻底氧化成再进入柠檬酸循环彻底氧化成CO2。在真核。在真核细胞中，柠檬酸循环是在线粒体中进行的。丙酮酸的有氧氧化包细胞中，柠檬酸循环是在线粒体中进行的。丙酮酸的有氧氧化包括两个部分：括两个部分：柠檬酸循环柠檬酸循环氧化磷酸化氧化磷酸化三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TCA 循环循环or Krebs循循环环)糖的有氧氧化的三个步骤糖的有氧氧化的三个步骤 1 1、葡萄糖氧化分解成丙酮酸（即糖酵解，、葡萄糖氧化分解成丙酮酸（即糖酵解，细胞质细胞质中进行）中进行） 2 2、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA CoA （线粒体线粒体
3、中进行）中进行） （丙酮酸（丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A A，简写为乙酰，简写为乙酰CoACoA） 3 3、乙酰、乙酰CoACoA进入进入TCATCA循环循环 （线粒体线粒体中进行）中进行） 三羧酸循环（乙酰三羧酸循环（乙酰CoA CoA H H2 2O O 和和COCO2 2，释放出能量），释放出能量）一、丙酮酸进入柠檬酸循环的一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段准备阶段形成乙酰形成乙酰CoA OCH3CCOO + HSCoA + NAD+ O CH3CSCoA + CO2 + NADH 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸到乙酰丙酮酸到乙酰CoA的总反应式的总反应式1.1.丙酮酸脱氢酶复
4、合体丙酮酸脱氢酶复合体2.2.分分4 4步反应进行步反应进行丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成酶酶缩写缩写肽链数肽链数辅基辅基催化的反应催化的反应丙酮酸丙酮酸脱氢酶脱氢酶E124TPP丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧二氢硫辛酰二氢硫辛酰转乙酰基酶转乙酰基酶E224硫辛酰胺硫辛酰胺 将乙酰基转移到将乙酰基转移到CoA二氢硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶脱氢酶E312FAD将将还还原原型型硫硫辛辛酰酰胺胺转转变变为为氧化型氧化型三种酶三种酶 六种辅基：六种辅基：CoA、NAD+、Mg2+ 硫胺素焦磷酸：硫胺素焦磷酸：thiamine pyrophosphate， TPP硫辛酰胺：硫辛酰胺：lipo
5、amide黄素腺嘌呤二核苷酸：黄素腺嘌呤二核苷酸：flavin adenine dinucleotide，FAD丙酮酸转变为乙酰丙酮酸转变为乙酰CoA的反应步骤的反应步骤 1 1、丙酮酸脱羧反应丙酮酸脱羧反应E1 1）丙酮酸）丙酮酸 TPP 丙酮酸丙酮酸-TPP加成化合物加成化合物 丙酮酸丙酮酸-TPP加成化合物加成化合物 羟乙基羟乙基-TPP共振形式共振形式脱羧脱羧2）羟乙基）羟乙基-TPP 硫辛酰胺硫辛酰胺 乙酰二氢硫辛酰胺乙酰二氢硫辛酰胺 TPP-E1E2羟乙基羟乙基-TPP-硫辛酰胺硫辛酰胺-E2氧化氧化乙酰基乙酰基乙酰二氢硫辛酰胺乙酰二氢硫辛酰胺 乙酰乙酰CoA 二氢硫辛酰胺二氢硫辛
6、酰胺-E22 2、乙酰基转移到、乙酰基转移到CoACoA分子上形成乙酰分子上形成乙酰CoACoA转乙酰基转乙酰基3 3、还原型、还原型E2E2被氧化反应被氧化反应 氧化型氧化型E3 还原型还原型E2 还原型还原型E3 氧化型氧化型E2 还原型还原型E3 还原型还原型E3 氧化型氧化型E3E34 4、还原型、还原型E3E3再氧化再氧化氧化氧化丙酮酸脱氢酶复合体结构丙酮酸脱氢酶复合体结构由由60条条肽肽链链组组成成，总总分分子子量量 为为 50,000kD， 直直 径径 约约30nm，在在电电子子显显微微镜镜下下可可以以看看到到它它是是一一个个多多面面体体结结构。构。E2是复合体的核心是复合体的核
7、心：8个三聚体组成，共个三聚体组成，共24条肽链，条肽链，形成一个中空的立方体。形成一个中空的立方体。有一个由赖氨酸残基与硫辛酰有一个由赖氨酸残基与硫辛酰胺相连的长臂，这个长臂伸长胺相连的长臂，这个长臂伸长后可达后可达，它具有极大的转动灵，它具有极大的转动灵活性，可将底物从一个酶转送活性，可将底物从一个酶转送到另一个酶。到另一个酶。E1及及E3结合在结合在E2的外面：的外面：E1有有24条肽链，条肽链，E3有有12条肽链条肽链硫辛酰赖氨酰臂硫辛酰赖氨酰臂中间产物在氨基酸中间产物在氨基酸臂的作用下快速准臂的作用下快速准确的到达酶催化中确的到达酶催化中心心丙酮酸转变为乙酰丙酮酸转变为乙酰CoA的总
8、图的总图 OCH3CCOO + HSCoA + NAD+ O CH3CSCoA + CO2 + NADH 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体的调控丙酮酸脱氢酶复合体的调控 丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合体体催催化化的的反反应应是是哺哺乳乳动动物物体体内内使使丙丙酮酮酸酸转转变变为为乙乙酰酰CoA的的唯唯一一途途径径。乙乙酰酰CoA既既是是柠柠檬檬酸酸循循环环的的入入口口，又是脂类生物合成的起始物质。又是脂类生物合成的起始物质。1产物控制产物控制乙酰乙酰CoA竞争性抑制竞争性抑制E2NADH竞争性抑制竞争性抑制E32磷酸化和去磷酸化的调控磷酸化和去磷酸化的调控 E2分分子子
9、上上结结合合着着两两种种特特殊殊的的酶酶，一一种种是是激激酶酶，另另一一种种是是磷磷酸酸酶酶，它它们们分分别别使使E1磷磷酸酸化化和和去去磷磷酸酸化化，去去磷磷酸酸化化形形式式是是E1的的活性形式。活性形式。* *砷化物对硫辛酰胺的毒害作用砷化物对硫辛酰胺的毒害作用 * *用于治疗锥虫病、梅毒、白血病用于治疗锥虫病、梅毒、白血病 二、柠檬酸循环概貌二、柠檬酸循环概貌琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶乌头酸酶乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶琥珀酰琥珀酰-CoA合成酶合成酶延胡索酸酶延胡索酸酶L苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶三、柠檬酸循环的反应机制三、柠檬酸循环
10、的反应机制草酰乙酸与乙酰草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸缩合形成柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 乙酰乙酰CoA 柠檬酰柠檬酰CoA 柠檬酸柠檬酸 CoA 柠檬酸合酶柠檬酸合酶1 11 1221 12哺乳动物体内柠檬酸合成酶以二聚体形式存在，形成一个深哺乳动物体内柠檬酸合成酶以二聚体形式存在，形成一个深缝，其中含一个草酰乙酸结合位点。当草酰乙酸与结合位点缝，其中含一个草酰乙酸结合位点。当草酰乙酸与结合位点结合后使亚基转向，酶分子的裂缝合拢，暴露出乙酰结合后使亚基转向，酶分子的裂缝合拢，暴露出乙酰CoA结结合位点。合位点。柠檬酸合成酶的单聚体形柠檬酸合成酶的单聚体形式，绿色原子为柠檬酸，式，绿色原子为
11、柠檬酸，粉色原子为粉色原子为CoA柠檬酸合成酶的柠檬酸合成酶的诱导契合诱导契合机制机制 柠檬酸合酶是柠檬酸合酶是TCA循环的限速酶循环的限速酶。 柠檬酸合酶的调控柠檬酸合酶的调控其活性受其活性受1、ATP、NADH：变构抑制：变构抑制2、琥珀酰、琥珀酰CoA、酯酰、酯酰CoA、丙酮酰、丙酮酰CoA：竞争抑制。：竞争抑制。由氟乙酸形成的氟乙酰由氟乙酸形成的氟乙酰CoA可被柠檬酸合酶催化形成氟柠檬可被柠檬酸合酶催化形成氟柠檬酸，取代柠檬酸结合到顺乌头酸酶活性部位上，抑制下一步反酸，取代柠檬酸结合到顺乌头酸酶活性部位上，抑制下一步反应，这一过程称为应，这一过程称为致死性合成反应致死性合成反应。 杀虫
12、剂、鼠药、有毒树叶杀虫剂、鼠药、有毒树叶氟乙酸氟乙酸柠檬酸异构化形成异柠檬酸柠檬酸异构化形成异柠檬酸 柠檬酸柠檬酸 顺乌头酸顺乌头酸 异柠檬酸异柠檬酸 90 4 6乌头酸酶乌头酸酶乌头酸酶乌头酸酶2221 11 11 1柠柠檬檬酸酸（叔叔醇醇）异异构构化化形形成成异异柠柠檬檬酸酸（仲仲醇醇），更更容容易易被被氧化。氧化。标准状态标准状态乌头酸酶中的乌头酸酶中的Fe-SFe-S聚簇（中心）聚簇（中心）含有这类结构的蛋白质称为铁硫蛋白含有这类结构的蛋白质称为铁硫蛋白4个铁原子个铁原子4个无机硫个无机硫4个个Cys异柠檬酸脱氢异柠檬酸脱氢酶酶 异柠檬酸异柠檬酸 草酰琥珀酸草酰琥珀酸-酮戊二酸酮戊二酸
13、1 12 21 12 2异柠檬酸氧化形成异柠檬酸氧化形成-酮戊二酸酮戊二酸 三羧酸循环中第三羧酸循环中第一次氧化脱羧作一次氧化脱羧作用（用（脱羧反应）脱羧反应）异柠檬酸脱氢酶的调控异柠檬酸脱氢酶的调控v异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶是是一一个个变变构构调调节节酶酶，其其活活性性受受ADP和和NAD+的变构激活，受的变构激活，受ATP和和NADH的变构抑制。的变构抑制。v异柠檬酸脱氢酶可被异柠檬酸脱氢酶可被Mg2+、Mn2+、活化。活化。vNAD+ 、 Mg2+和和ADP有协同作用。有协同作用。v总总之之，细细胞胞在在具具有有高高能能状状态态时时酶酶活活性性被被抑抑制制; 在在低低能能状态时酶活性
14、被激活状态时酶活性被激活.异柠檬酸的分支途径异柠檬酸的分支途径异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶琥珀酸琥珀酸 乙醛酸乙醛酸在植物和有些细菌中发生，当需要能量时，进行氧化反应在植物和有些细菌中发生，当需要能量时，进行氧化反应生成生成-酮戊二酸；当能量储备充分时：酮戊二酸；当能量储备充分时：乙醛酸途径乙醛酸途径酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰CoA 酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰琥珀酰CoA-酮戊酮戊二酸脱氢二酸脱氢酶复合体酶复合体 1 11 12 22 2u三羧酸循环中第二次氧化脱羧作用三羧酸循环中第二次氧化脱羧作用u驱使驱使NAD+还原还原u不可逆反应，使不可逆反应，使
15、TCA向氧化方向进行并大量释放能量向氧化方向进行并大量释放能量u释放的能量主要以琥珀酰释放的能量主要以琥珀酰CoA的高能硫酯键形式保存的高能硫酯键形式保存-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 组分组分缩写缩写辅基辅基催化的反应催化的反应-酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶脱氢酶E1TPP-酮戊二酸酮戊二酸氧化脱羧氧化脱羧二氢硫辛酰转二氢硫辛酰转琥珀酰基酶琥珀酰基酶E2硫辛酰胺硫辛酰胺 将将琥珀酰基琥珀酰基转移到转移到CoA二氢硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶脱氢酶E3FAD将将还还原原型型硫硫辛辛酰酰胺胺转转变变为为氧化型氧化型三种酶三种酶 六种辅基：六种辅基：CoA、NAD+、Mg2+ 和丙酮酸脱氢酶复合物
16、中的和丙酮酸脱氢酶复合物中的E3E3是同一酶是同一酶1产物控制产物控制琥珀酰琥珀酰CoA竞争性抑制竞争性抑制E2NADH竞争性抑制竞争性抑制E32高能荷抑制高能荷抑制ATP，GTP可反馈抑制酶的活性。可反馈抑制酶的活性。3不受磷酸化和去磷酸化的调控不受磷酸化和去磷酸化的调控 酮戊二酸脱氢酶复合体的调控酮戊二酸脱氢酶复合体的调控琥珀酰琥珀酰CoA转化成琥珀酸转化成琥珀酸 烯醇化酶烯醇化酶 琥珀酰琥珀酰CoA CoA 琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶1 11 12 22 2u琥珀酰琥珀酰CoA合成酶也称琥珀酰硫激酶（催化逆反应）合成酶也称琥珀酰硫激酶（催化逆反应）uTCA中中唯一直接产生
17、高能磷酸键的步骤唯一直接产生高能磷酸键的步骤：底物水平磷酸化：底物水平磷酸化 哺乳动物：哺乳动物：GTP 植物和细菌：植物和细菌：ATP。uGTP在蛋白质的生物合成中起在蛋白质的生物合成中起磷酰基供体磷酰基供体及及激活信号蛋白激活信号蛋白的作用，也可以与的作用，也可以与ADP磷酸化磷酸化生成生成ATP相偶联产生能量。相偶联产生能量。琥珀酸脱氢形成延胡索酸琥珀酸脱氢形成延胡索酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸uTCA中第三步氧化还原反应中第三步氧化还原反应u 琥珀酸脱氢酶是三羧酸循环琥珀酸脱氢酶是三羧酸循环中唯一掺入线粒体内膜的酶，中唯一掺入线粒体内膜的酶，直接与呼吸链联系
18、。直接与呼吸链联系。琥珀酸脱氢酶的铁硫琥珀酸脱氢酶的铁硫聚簇聚簇FADFAD和琥珀酸脱氢酶的和琥珀酸脱氢酶的共价结合共价结合u琥珀酸脱氢酶具有严格的立体专一性。延胡索酸是反丁烯二琥珀酸脱氢酶具有严格的立体专一性。延胡索酸是反丁烯二酸，而不是顺丁烯二酸酸，而不是顺丁烯二酸( (马来酸马来酸) )，后者不能参加代谢，对有机，后者不能参加代谢，对有机体有毒性。体有毒性。延胡索酸延胡索酸马来酸马来酸u丙二酸、戊二酸是琥珀酸脱丙二酸、戊二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂氢酶的竞争性抑制剂延胡索酸水合形成延胡索酸水合形成L-苹果酸苹果酸延胡索酸酶延胡索酸酶 延胡索酸延胡索酸 L-苹果酸苹果酸u延胡索酸酶延胡
19、索酸酶具有很高的立体专一性具有很高的立体专一性。它只作用于延胡索。它只作用于延胡索酸，从双键的相反方向加酸，从双键的相反方向加OH和和H，生成，生成L-苹果酸，或苹果酸，或者催化其逆反应，者催化其逆反应，L-苹果酸脱水变成延胡索酸。该酶不能苹果酸脱水变成延胡索酸。该酶不能催化顺丁烯二酸加水变成苹果酸，也不能催化催化顺丁烯二酸加水变成苹果酸，也不能催化D-苹果酸的苹果酸的脱水反应。脱水反应。L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸苹果酸脱氢形成草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 L-苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸u三羧酸循环中第三羧酸循环中第4次氧化还原反应次氧化还原反应uGo + 29.7 kJ/mol，在热
20、力学上不利于草酰乙酸的生成，在热力学上不利于草酰乙酸的生成，而有利于逆向反应。因此，草酰乙酸在细胞内的浓度是很低的。而有利于逆向反应。因此，草酰乙酸在细胞内的浓度是很低的。u在细胞内，不利于草酰乙酸生成的反应可以被在细胞内，不利于草酰乙酸生成的反应可以被TCA的第一步反的第一步反应所推动，向有利于草酰乙酸生成的方向进行。应所推动，向有利于草酰乙酸生成的方向进行。草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸a-a-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰辅酶辅酶A A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A三羧酸循环的过程三羧酸循环的过程 TCATCA经四次氧化，二次脱羧，通过经四次氧
21、化，二次脱羧，通过一个循环，可以认为乙酰一个循环，可以认为乙酰CoACoA2CO2CO2 2四、柠檬酸循环的四、柠檬酸循环的化学总结算化学总结算乙酰乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi +2H2O 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + CoA柠檬酸循环的总反应式柠檬酸循环的总反应式*表明表明TCA循环每循环一次，只有一分子的乙酰循环每循环一次，只有一分子的乙酰CoA被氧化，被氧化，所有所有TCA中间物并不因参加反应而有所增减。中间物并不因参加反应而有所增减。ATP的产量的产量 从从丙丙酮酮酸酸开开始始，柠柠檬檬酸酸循循环环中中循循环环一一
22、圈圈，共共产产生生4个个NADH，1个个FADH2，1个个GTP（ATP），按按每每个个NADH可可以以产产生生个个ATP、每个每个FADH2可以产生个可以产生个ATP计算，共产生计算，共产生:4（NADH）1（FADH2）+ 1（GTP） = 个个ATP 每每个个葡葡萄萄糖糖分分子子（2个个丙丙酮酮酸酸）在在进进入入柠柠檬檬酸酸循循环环后后可可以以产产生生25个个ATP。 每每个个葡葡萄萄糖糖分分子子在在糖糖酵酵解解中中可可以以产产生生2个个ATP和和2个个NADH，共产生共产生 2（ATP）2（NADH）= 7个个ATP 每个葡萄糖分子彻底氧化后共产生每个葡萄糖分子彻底氧化后共产生32个个
23、ATP。糖酵解糖酵解+三羧酸循环的效率三羧酸循环的效率 1摩尔的葡萄糖完全氧化可产生摩尔的葡萄糖完全氧化可产生2867kJ的的能量，若按每摩尔的能量，若按每摩尔的ADP磷酸化需要的能量磷酸化需要的能量计计储能效率储能效率34%比世界上任何一部热机的效率都高！比世界上任何一部热机的效率都高！提问提问：其余能量何处去？：其余能量何处去？答案答案：以热量形式。一部分维持体温，一部：以热量形式。一部分维持体温，一部分散失。分散失。五、柠檬酸循环的调控 在在柠柠檬檬酸酸循循环环中中，虽虽然然有有8种种酶酶参参加加反反应应，但但在在调调节节循循环环速速度度中中起起关关键键作作用用的的是是3种种酶酶：柠柠檬
24、檬酸酸合合酶酶、异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶和和酮酮戊戊二二酸酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体。其调控可以分为两个方面：。其调控可以分为两个方面：柠檬酸循环本身各种物质对酶活性的调控；柠檬酸循环本身各种物质对酶活性的调控；ADP、ATP和和Ca2+的调控。的调控。 柠檬酸循环本身制约系统的调节柠檬酸循环本身制约系统的调节1乙乙酰酰CoA和和草草酰酰乙乙酸酸的的供供应应情情况况。乙乙酰酰CoA来来源源于于丙丙酮酮酸酸，受受到到丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合体体活活性性的的控控制制；草草酰酰乙乙酸酸的的供供应应取取决决于于循循环环是是否否运运行行畅畅通通，以以及中间产物离开循环的速率和补充的速率。及中
25、间产物离开循环的速率和补充的速率。2NADH/NAD+的的比比值值。柠柠檬檬酸酸合合酶酶和和异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶都都受受到到NADH的的抑抑制制，但但异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶对对NADH更更为为敏敏感感。酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合体体也受也受NADH的抑制。的抑制。3产产物物的的反反馈馈抑抑制制。柠柠檬檬酸酸合合酶酶受受高高浓浓度度柠柠檬檬酸酸的的抑抑制制；酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合体体受受琥琥珀珀酰酰CoA的抑制。的抑制。 goATP、ADP和和Ca2+对柠檬酸循环的调节对柠檬酸循环的调节1ATP/ADP的的比比值值。 ATP/ADP的的比比值值对对柠柠檬檬酸
26、酸循循环环中中的的酶酶有有调调节节作作用用，ADP是是异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶的的别别构构促促进进剂剂，可可降降低低该该酶酶的的Km值值，促促进进酶酶与与底物的结合；而底物的结合；而ATP抑制该酶。抑制该酶。2Ca2+浓浓度度。 Ca2+可可激激活活丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶的的磷磷酸酸酶酶，使使丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶去去磷磷酸酸化化而而活活化化，从从而而增增加加乙乙酰酰CoA的的供供应应。同同时时Ca2+也也能能激激活活异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶和和酮戊二酸脱氢酶。酮戊二酸脱氢酶。 乙酰CoA形成和柠檬酸循环中的激活和抑制部位示意图激活激活 抑制抑制 反馈抑制反馈抑制六、柠檬酸循环的双
27、重作用柠檬酸循环是新陈代谢的中心环节。柠檬酸循环是新陈代谢的中心环节。1.是有机体获得生命活动所需能量的主要途径是有机体获得生命活动所需能量的主要途径2.形形成成多多种种重重要要的的中中间间产产物物，是是糖糖、脂脂、蛋蛋白白质质等等物质代谢和转化的中心枢纽物质代谢和转化的中心枢纽既是既是“焚烧炉又是百宝库焚烧炉又是百宝库”柠檬酸循环中间产物是生物合成的前体柠檬酸循环中间产物是生物合成的前体直接利用柠檬酸循环中间产物的生物合成途径：直接利用柠檬酸循环中间产物的生物合成途径：葡萄糖生物合成（糖异生）葡萄糖生物合成（糖异生）脂类的生物合成：脂肪酸和胆固醇脂类的生物合成：脂肪酸和胆固醇氨基酸的生物合成
28、氨基酸的生物合成卟啉类的生物合成：卟啉的主要碳原子来自琥珀卟啉类的生物合成：卟啉的主要碳原子来自琥珀酰酰CoA柠檬酸循环双重作用示意图分解代谢和合成代谢分解代谢和合成代谢双重作用双重作用柠檬酸循环的填补反应柠檬酸循环的填补反应 三羧酸循环由于参与其他代谢途径而失去的三羧酸循环由于参与其他代谢途径而失去的中间产物必须及时补充，才能维持三羧酸循中间产物必须及时补充，才能维持三羧酸循环的正常进行。环的正常进行。对柠檬酸循环中间产物有补充作用的反应称对柠檬酸循环中间产物有补充作用的反应称为三羧酸循环的回补反应。为三羧酸循环的回补反应。产生草酰乙酸的产生草酰乙酸的3个途径个途径1） 丙酮酸在丙酮酸羧化酶
29、丙酮酸在丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)催催化下形成草酰乙酸，需要生物素为辅酶（化下形成草酰乙酸，需要生物素为辅酶（biotin-dependent）。）。 草酰乙酸不足会引起乙酰草酰乙酸不足会引起乙酰CoA水平增高。乙酰水平增高。乙酰CoA可可激活丙酮酸羧化酶，产生更多的草酰乙酸。激活丙酮酸羧化酶，产生更多的草酰乙酸。2） 磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的催化下形成草酰乙酸。酶的催化下形成草酰乙酸。3）天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可以形成草酰乙）天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可以形成草酰乙酸和酸和a酮戊二酸。酮戊二酸。 糖与氨基酸、糖与氨基酸、脂肪代谢的脂肪代谢的联系联系
