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三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle， TCA）-CoA 乙酰-CoA的乙酰基部分经过三羧酸循环被彻底氧化为CO2和H2O，同时释放出大量能量。 三羧酸循环是英国生物化学家Krebs于1937年提出的，后被证实，该途径在动植物和微生物细胞中普遍存在，具有重要的生理意义。这是生物化学领域中一项经典性成就。为此Krebs于1953年获诺贝尔奖。这个循环称Krebs循环，此循环的第一个产物是柠檬酸，又称柠檬酸循环（citric acid cycle），因为柠檬酸有三个羧基，所以也称三羧酸循环。三羧酸循环不仅是糖代谢的主要途径，也是蛋白质、脂肪氧化分解代谢的最终途径。 一、丙酮酸的氧化脱羧 1．总反应： ——丙酮酸在有氧条件下，由丙酮酸脱氢酶系催化生成乙酰-CoA的不可逆反应。 2． 关于丙酮酸脱氢酶系（pyruvate dehydrogenase complex） 该酶是一个多酶复合体，位于线粒体内膜上，包括三种酶和六种辅助因子： 丙酮酸脱氢酶（E1）、 二氢硫辛酸转乙酰酶（E2）、 二氢硫辛酸脱氢酶（E3）； 六种辅助因子——TPP、硫辛酸、CoASH、FAD、 NAD+、Mg2+。 3．反应过程——酶系催化的反应分五步进行：（见下页） 上述反应生成的乙酰CoA进入三羧酸循环，而NADH＋H+则进入呼吸链，产生能量。 该反应受到能量水平与代谢物水平的调节：当细胞内ATP、乙酰CoA和NADH含量高时，可以抑制丙酮酸脱氢酶系。其抑制机理是：使丙酮酸脱氢酶的一个亚基磷酸化而失活；CoA抑制二氢硫辛酸转乙酰基酶，NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶，从而阻止丙酮酸氧化脱羧的进行。 二、三羧酸循环的反应过程 在有氧条件下，乙酰-CoA中的乙酰基经过三羧酸循环被彻底氧化为CO2和H2O，整个过程包括合成、加水、脱氢、脱羧等9步反应。 三羧酸循环中的酶 （1）丙酮酸脱氢酶系 （2）柠檬酸合成酶 （3）顺乌头酸酶 （4）、（5）异柠檬酸脱氢酶 （6）α-酮戊二酸脱氢酶系 （7）琥珀酸硫激酶 （8）琥珀酸脱氢酶 （9）延胡索酸酶 （10）苹果酸脱氢酶 1．乙酰-CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸 由柠檬酸合酶（citrate synthetase）的催化下，形成1分子柠檬酸并释放CoASH，放出大量能量，反应不可逆。 2．柠檬酸异构化生成异柠檬酸 反应由顺乌头酸酶（cis-aconitase）催化。柠檬酸先脱水生成顺乌头酸，然后再加水生成异柠檬酸。 3．异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸 由异柠檬酸脱氢酶的催化下，异柠檬酸被氧化脱氢（这是三羧酸循环的第一次氧化还原反应），生成草酰琥珀酸中间产物。它不稳定，迅速脱羧生成α-酮戊二酸。 异柠檬酸脱氢酶有两种，一种以NAD+为辅酶，另一种则以NADP+为辅酶。对NAD+专一的酶位于线粒体中，它是三羧酸循环中重要的酶。对NADP+专一的酶既存在于线粒体中，也存在于细胞质中，它有着不同的代谢功能。 4．α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰-CoA 这是三羧酸循环中第二个氧化脱羧反应，由α-酮戊二酸脱氢酶系催化，该步反应释放出大量能量，为不可逆反应，产生1分子NADH+H+和1分子CO2。 α-酮戊二酸脱氢酶系与丙酮酸脱氢酶系的结构和催化机制相似，由α-酮戊二酸脱氢酶、转琥珀酰酶和二氢硫辛酸脱氢酶三种酶组成；都是氧化脱羧反应，也需要TPP、硫辛酸、CoASH、FAD、NAD＋及Mg2+六种辅助因子的参与；并同样受产物NADH、琥珀酰-CoA及ATP、GTP的反馈抑制。 5．琥珀酰-CoA生成琥珀酸 琥珀酰-CoA含有一个高能硫酯键，是高能化合物，在琥珀酸硫激酶催化下，高能硫酯键水解释放的能量使GDP磷酸化生成GTP，同时生成琥珀酸。GTP很容易将磷酸基团转移给ADP形成ATP。 这是三羧酸循环中唯一的底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的反应。在植物中琥珀酰-CoA直接生成的是ATP而不是GTP。 6．琥珀酸氧化生成延胡索酸 由琥珀酸脱氢酶催化，酶的辅基FAD是氢受体，这是三羧酸循环中的第三次氧化还原反应。丙二酸、戊二酸等是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。 7．延胡索酸加水生成苹果酸 在延胡索酸酶的催化下，延胡索酸水化生成苹果酸。 8．苹果酸氧化生成草酰乙酸 由苹果酸脱氢酶催化， NAD+是氢受体，这是TCA循环中的第四次氧化还原反应。 至此，草酰乙酸得以再生，又可接受进入循环的乙酰-CoA分子，进行下一轮三羧酸循环反应。三羧酸循环的整个反应历程和催化各步反应的酶概括为表 表三羧酸循环的反应 步骤 反应 酶 辅酶因素 1 乙酰-CoA＋草酰乙酸＋H2O柠檬酸＋ CoASH 柠檬酸合酶 CoASH 2