將C3上的羥基轉(zhuǎn)移至C2。

3）異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮戊二酸。

異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶（關鍵酶）作用下，氧化脫羧產(chǎn)生CO2，脫下的氫由NAD+接受，生成NADH+H+，其余碳骨架轉(zhuǎn)變成α-酮戊二酸。是三羧酸循環(huán)中的第一次氧化脫羧反應，也是第二個限速步驟，反應不可逆。

4）α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA。

α-酮戊二酸在α-酮戊二酸脫氫酶復合體（關鍵酶）催化下，氧化脫羧產(chǎn)生CO2，脫下的氫由NAD+接受，生成NADH+H+，其余碳骨架轉(zhuǎn)變?yōu)殓牾oA（含有高能硫酯鍵）。是三羧酸循環(huán)中的第二次氧化脫羧反應，也是第三個限速步驟，反應不可逆。

α-酮戊二酸脫氫酶復合體的組成及催化過程與丙酮酸脫氫酶復合體類似，使得反應迅速進行。

5）琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應生成琥珀酸。

琥珀酰CoA在琥珀酰CoA合成酶的催化下，水解生成琥珀酸，同時其高能硫酯鍵偶聯(lián)核苷二磷酸，生成高能磷酸鍵，反應可逆。是三羧酸循環(huán)中唯一的底物水平磷酸化（唯一直接生成高能磷酸鍵的反應）。

?? 琥珀酰CoA合成酶有兩種同工酶，分別以GDP或ADP為輔因子，生成GTP或ATP。

6）琥珀酸脫氫生成延胡索酸。

琥珀酸脫氫酶位于線粒體內(nèi)膜，是三羧酸循環(huán)中唯一與內(nèi)膜結合的酶，輔因子是FAD，生成FADH2，生成1.5分子ATP。

7）延胡索酸加水生成蘋果酸。

丙二酸可抑制該反應。

8）蘋果酸脫氫生成草酰乙酸。

由蘋果酸脫氫酶催化。脫下的氫由NAD+接受，生成NADH+H+。

反應可逆，但細胞內(nèi)的草酰乙酸不斷被消耗，故反應不斷向著生成草酰乙酸的方向進行。

總結：整個循環(huán)反應為不可逆反應。

經(jīng)過一次檸檬酸循環(huán)，

消耗一分子乙酰CoA；

經(jīng)4次脫氫，2次脫羧，1次底物水平磷酸化；

生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2（體內(nèi)CO2的主要來源）， 1分子GTP/ATP；

關鍵酶：檸檬酸合酶，α-酮戊二酸脫氫酶復合體，異檸檬酸脫氫酶。

?? 一次三羧酸循環(huán)只進行1次底物水平磷酸化，產(chǎn)生1分子ATP/GTP，故不是線粒體內(nèi)的主要產(chǎn)能方式。

?? 脫羧生成的2分子CO2的C并非是乙酰CoA直接氧化，而是來自草酰乙酸，因此每進行一輪三羧酸循環(huán)，最后再生的草酰乙酸的碳架就被更新一半，但含量并未改變。

?? 三羧酸循環(huán)的各種中間產(chǎn)物本身并無量的變化。故不可能通過三羧酸循環(huán)由乙酰CoA生成草酰乙酸或其他中間產(chǎn)物。這些中間產(chǎn)物也不可能直接氧化為CO2和水。

?? 草酰乙酸必須不斷被更新補充。

TCA的生理意義：檸檬酸循環(huán)在三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝中占核心地位。

檸檬酸循環(huán)是三大營養(yǎng)物質(zhì)分解產(chǎn)能的共同通路。

檸檬酸循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐：檸檬酸發(fā)揮重要的樞紐作用。由于乙酰CoA不能通過線粒體內(nèi)膜，故其先和草酰乙酸縮合成檸檬酸，在通過載體至細胞質(zhì)，在檸檬酸裂解酶作用下裂解釋放出乙酰CoA和草酰乙酸，乙酰CoA可作為脂肪酸合成及膽固醇合成的原料。絕大多數(shù)氨基酸也可轉(zhuǎn)變成糖。

有氧氧化生成的ATP：糖有氧氧化是糖分解供能的主要方式。1mol葡萄糖徹底氧化凈生成30或32molATP。

每分子NADH的氫傳遞給氧，可生成2.5分子ATP；

每分子FADH2的氫傳遞給氧，可生成1.5分子ATP。

1）1分子乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化可產(chǎn)生10分子ATP，3分子NADH產(chǎn)生7.5分子ATP，1分子FADH2產(chǎn)生1.5分子ATP，還有依次底物水平磷酸化產(chǎn)生1分子ATP，共10分子ATP。若從丙酮酸脫氫開始（生成1分子NADH），則產(chǎn)生12.5分子ATP。

2）注意！氧供充足時，3-磷酸甘油醛脫氫時產(chǎn)生的NADH也要轉(zhuǎn)移至線粒體。將NADH轉(zhuǎn)運至線粒體機制有兩種，分別產(chǎn)生2.5分子ATP（蘋果酸天冬氨酸穿梭）、1.5分子ATP（3-磷酸甘油穿梭）。

3）計算1mol葡萄糖凈生成多少ATP？

2+2×12.5+2×2.5=32

2+2×12.5+2×1.5=30

分析：糖酵解階段凈生成2molATP。1mol葡萄糖經(jīng)糖酵解產(chǎn)生2mol丙酮酸，由前敘述可致產(chǎn)生2×12.5molATP。糖酵解時，2mol 3-磷酸甘油醛脫氫還產(chǎn)生2molNADH，其在細胞質(zhì)內(nèi)，轉(zhuǎn)移至線粒體有兩種途徑分別產(chǎn)生1.5/2.5molATP，故產(chǎn)生2×1.5molATP或2×2.5molATP。

3、糖有氧氧化的調(diào)節(jié)（主要受能量供需平衡調(diào)節(jié)）

寫在前面

有氧氧化調(diào)節(jié)的特點：

①調(diào)節(jié)關鍵酶。

②ATP/ADP、ATP/AMP比值全程調(diào)節(jié)，比值增大，所有關鍵酶活性均降低。

③氧化磷酸化影響三羧酸循環(huán)，二者同步。前者速率降低，則后者速率也減慢。

④糖酵解和三羧酸循環(huán)相互調(diào)節(jié)。檸檬酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。

糖酵解階段關鍵酶的調(diào)節(jié)無氧氧化部分已有敘述。

1）丙酮酸脫氫酶復合體調(diào)節(jié)乙酰CoA的生成速率。

別構調(diào)節(jié)：

別構激活劑：ADP、AMP、NAD+

別構抑制劑：ATP、NADH、乙酰CoA

ATP/ADP比值增大，抑制，見于能量過剩；減小，促進，見于能量缺乏。

乙酰CoA/CoA比值升高、NADH/NAD+比值升高，酶活性被抑制。

?? 丙酮酸脫氫酶復合體發(fā)生別構抑制見于餐后糖分解過盛、饑餓狀態(tài)大量脂肪酸氧化。

化學修飾：

丙酮酸脫氫酶激酶——酶磷酸化而失活。

丙酮酸脫氫酶磷酸酶——磷酸化的酶去磷酸化而恢復活性。

除直接別構抑制外，乙酰CoA、NADH也可間接通過增強丙酮酸脫氫酶激酶活性使酶失活。

2）三羧酸循環(huán)的關鍵酶調(diào)節(jié)乙酰CoA的氧化速率。

①底物的別構激活

②產(chǎn)物的別構抑制

③能量狀態(tài)

④Ca2+的激活作用

后續(xù)反應中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應中的酶

?? 糖分解產(chǎn)能過多時，檸檬酸可通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)轉(zhuǎn)移至細胞質(zhì)，裂解釋放乙酰CoA作為合成原料，同時檸檬酸通過激活脂肪酸合成所需的關鍵酶，促進脂質(zhì)合成。故檸檬酸是協(xié)同糖代謝和脂質(zhì)代謝的樞紐物質(zhì)。

3）糖有氧氧化的各個階段相互協(xié)調(diào)。

代謝物別構調(diào)節(jié)：在正常情況下，糖酵解途徑和檸檬酸循環(huán)的代謝速度是相協(xié)調(diào)的。由同一別構劑對多種關鍵酶的調(diào)節(jié)實現(xiàn)。

①檸檬酸：在線粒體內(nèi)抑制檸檬酸合酶，在細胞質(zhì)內(nèi)抑制磷酸果糖激酶-1。

②NADH：線粒體內(nèi)的NADH抑制丙酮酸脫氫酶復合體，還抑制檸檬酸合酶、α-酮戊二酸脫氫酶復合體。下游氧化磷酸化的代謝速度減慢，NADH堆積，進而抑制上游丙酮酸的氧化分解。

能量狀態(tài)：ATP/AMP對有氧氧化的調(diào)節(jié)作用更明顯。

?

4、巴斯德效應：有氧氧化抑制無氧氧化的現(xiàn)象。

細胞質(zhì)中糖酵解產(chǎn)生NADH的去路決定酵解產(chǎn)物丙酮酸的代謝去向。

瓦伯格效應：增值活躍的組織（如腫瘤）即使在有氧時，葡萄糖也不被徹底氧化，而是被分解成乳酸。

意義：避免將葡萄糖全部分解成CO2。從而為腫瘤快速生長積累大量生物合成原料。

?

5、磷酸戊糖途徑的生理意義及過程

磷酸戊糖途徑：從糖酵解的中間產(chǎn)物葡糖-6-磷酸開始形成旁路，通過氧化、基團轉(zhuǎn)移兩個階段生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛，從而返回糖酵解的代謝途徑，亦稱磷酸戊糖旁路。

?? 脂質(zhì)合成旺盛的組織（肝、脂肪組織、脯乳期乳腺）、增值活躍的組織（骨髓、腫瘤）、紅細胞磷酸戊糖途徑活躍。

過程：

要點：

關鍵酶是葡糖-6-磷酸脫氫酶。

兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成2分子NADPH + H+。

反應生成1分子磷酸核糖，釋放1分子CO2。

（二）第二階段是一系列基團轉(zhuǎn)移反應

這一階段非常重要，因為細胞對NADPH的消耗量遠大于磷酸戊糖，多余的戊糖需要通過此反應返回糖酵解的代謝途徑再次利用，5-磷酸核糖最終轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸和3-磷酸甘油醛。

該階段還提供3C、4C、5C、6C、7C中間產(chǎn)物，這些碳骨架是體內(nèi)生物合成所需要的碳源。

部位：細胞質(zhì)

調(diào)節(jié)：磷酸戊糖途徑主要受NADPH/NADP+比值的調(diào)節(jié)。

葡糖-6-磷酸脫氫酶為磷酸戊糖途徑的關鍵酶，酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。另外NADPH對該酶有強烈抑制作用。故磷酸戊糖途徑的流量取決于NADPH的需求。

生理意義：磷酸戊糖途徑不能產(chǎn)生ATP，其主要意義是生成NADPH和磷酸核糖。

1）為核酸的生物合成提供核糖。

體內(nèi)核糖來自磷酸戊糖途徑合成?？捎蒅-6-P氧化脫羧生成，也可由基團轉(zhuǎn)移階段3-磷酸甘油醛和F-6-P生成。人體主要通過前者，但肌組織缺乏葡糖-6-磷酸脫氫酶通過后者。

2）提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應。

①NADPH是許多合成代謝的供氫體。

②NADPH參與體內(nèi)羥化反應。

③NADPH可維持谷胱甘肽(GSH)的還原狀態(tài)。

還原型谷胱甘肽是體內(nèi)重要的抗氧化劑，可以保護一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑。更重要的是GSH可以保護紅細胞膜蛋白的完整性。

葡糖-6-磷酸脫氫酶缺陷者，其紅細胞不能經(jīng)磷酸戊糖途徑獲得足夠的NADPH，不足以使谷胱甘肽保持還原狀態(tài)，因而表現(xiàn)為紅細胞易于破裂，發(fā)生溶血性黃疸。這種溶血現(xiàn)象常發(fā)生在食用蠶豆（強氧化劑），故稱蠶豆病。