三羧酸循環

三羧酸循環的營養學意義講課目的：三羧酸循環在營養中的重要意義1、三羧酸循環是糖，脂肪和蛋白質三種主要有機物在體內徹底氧化的共同代謝途徑，三羧酸循環的起始物乙酰-CoA，不但是糖氧化分解產物，它也可來自脂肪的甘油、脂肪酸和來自蛋白質的某些氨基酸代謝，因此三羧酸循環實際上是三種主要有機物在體內氧化供能的共同通路。

2、只有了解三羧酸循環，才能很容易理解“抗生酮作用、節約蛋白質作用、糖異生、酮癥酸中毒、糖轉化為脂肪、熱氮比、白蛋白濫用、全合一、食物多樣化”等在營養學中的重要作用，才能更好地與醫生、病人溝通，才能把營養學問專業化，讓老百姓相信營養師的水平。三羧酸循環的營養學意義3、營養師不能單純地告訴病人能吃什么，什么不能吃，還得認真學習更多基礎知識，把基礎理論和實踐相結合起來。否則，沒有醫學基礎的人，學習1個月的公共營養師就能代替專業營養師。所以，不要忽視基礎理論的學習。三羧酸循環的營養學意義何為三羧酸循環主要內容：三羧酸循環的概念三羧酸循環——基本介紹三羧酸循環——化學反應三羧酸循環——循環過程三羧酸循環——循環總結三羧酸循環——生理意義三羧酸循環——調節功能三羧酸循環的營養學意義三羧酸循環的概念

三羧酸循環（tricarboxylicacidcycle）是需氧生物體內普遍存在的代謝途徑，因為在這個循環中幾個主要的中間代謝物是含有三個羧基的檸檬酸，所以叫做三羧酸循環，又稱為檸檬酸循環；三羧酸循環是三大營養素（糖類、脂類、氨基酸）的最終代謝通路，又是糖類、脂類、氨基酸代謝聯系的樞紐。三羧酸循環的營養學意義

由乙酰CoA和草酰乙酸縮合成有三個羧基的檸檬酸,檸檬酸經一系列反應,一再氧化脫羧,經α酮戊二酸、琥珀酸,再降解成草酰乙酸。而參與這一循環的丙酮酸的三個碳原子,每循環一次,僅用去一分子乙?；械亩紗挝?最后生成兩分子的CO2,并釋放出大量的能量。三羧酸循環的營養學意義三羧酸循環——基本介紹

檸檬酸循環（tricarboxylicacidcycle）：也稱為三羧酸循環（tricarboxylicacidcycle，TCA），Krebs循環。是用于乙酰—CoA中的乙酰基氧化成CO2的酶促反應的循環系統，該循環的第一步是由乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸。三羧酸循環的營養學意義

在三羧酸循環中，反應物葡萄糖或者脂肪酸會變成乙酰輔酶A（Acetyl-CoA)。這種"活化醋酸"(一分子輔酶和一個乙酰基相連)，會在循環中分解生成最終產物二氧化碳并脫氫，質子將傳遞給輔酶--煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)和黃素腺嘌呤（FAD），使之成為NADH+H+和FADH2。NADH+H+和FADH2會繼續在呼吸鏈中被氧化成NAD+和FAD，并生成水。這種受調節的"燃燒"會生成ATP，提供能量。三羧酸循環的營養學意義真核生物的線粒體和原核生物的細胞質是三羧酸循環的場所。它是呼吸作用過程中的一步，但在需氧型生物中，它先于呼吸鏈發生。厭氧型生物則首先遵循同樣的途徑分解高能有機化合物，例如糖酵解，但之后并不進行三羧酸循環，而是進行不需要氧氣參與的發酵過程。三羧酸循環的營養學意義三羧酸循環——化學反應

乙酰輔酶A在循環中出現：檸檬酸(I)是循環中第一個產物，它是通過草酰乙酸(X)和乙酰輔酶A(XI)的乙?；g的縮合反應生成的。如上所述，乙酰輔酶A是早先進行的糖酵解，蛋白質代謝或脂肪酸代謝的一個產物。三羧酸循環的營養學意義三羧酸循環——循環過程

乙酰-CoA進入由一連串反應構成的循環體系，被氧化生成H2O和CO2。由于這個循環反應開始于乙酰CoA與草酰乙酸(oxaloaceticacid)縮合生成的含有三個羧基的檸檬酸，因此稱之為三羧酸循環或檸檬酸循環(citratecycle)。在三羧酸循環中，檸檬酸合成酶催化的反應是關鍵步驟，草酰乙酸的供應有利于循環順利進行。其詳細過程如下：三羧酸循環的營養學意義1、乙酰-CoA進入三羧酸循環

乙酰CoA具有硫酯鍵，乙?；凶銐蚰芰颗c草酰乙酸的羧基進行醛醇型縮合。首先檸檬酸合酶的組氨酸殘基作為堿基與乙酰-CoA作用，使乙酰-CoA的甲基上失去一個h+，生成的碳陰離子對草酰乙酸的羰基碳進行親核攻擊，生成檸檬酰-CoA中間體，然后高能硫酯鍵水解放出游離的檸檬酸，使反應不可逆地向右進行。該反應由檸檬酸合成酶(citratesynthase)催化，是很強的放能反應。三羧酸循環的營養學意義

由草酰乙酸和乙酰-CoA合成檸檬酸是三羧酸循環的重要調節點，檸檬酸合成酶是一個變構酶，ATP是檸檬酸合成酶的變構抑制劑，此外，α-酮戊二酸、NADH能變構抑制其活性，長鏈脂酰-CoA也可抑制它的活性，AMP可對抗ATP的抑制而起激活作用。三羧酸循環的營養學意義2、異檸檬酸形成

檸檬酸的叔醇基不易氧化，轉變成異檸檬酸而使叔醇變成仲醇，就易于氧化，此反應由順烏頭酸酶催化，為一可逆反應。

三羧酸循環的營養學意義3、第一次氧化脫酸

在異檸檬酸脫氫酶作用下，異檸檬酸的仲醇氧化成羰基，生成草酰琥珀酸(oxalosuccinicacid)的中間產物，后者在同一酶表面，快速脫羧生成α-酮戊二酸(αketoglutarate)、NADH和co2，此反應為β-氧化脫羧，此酶需要Mg2+作為激活劑。此反應是不可逆的，是三羧酸循環中的限速步驟，ADP是異檸檬酸脫氫酶的激活劑，而ATP，NADH是此酶的抑制劑。

三羧酸循環的營養學意義4、第二次氧化脫羧

在α-酮戊二酸脫氫酶系作用下，α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰-CoA、NADH·H+和co2，反應過程完全類似于丙酮酸脫氫酶系催化的氧化脫羧，屬于α氧化脫羧，氧化產生的能量中一部分儲存于琥珀酰coa的高能硫酯鍵中。α-酮戊二酸脫氫酶系也由三個酶(α-酮戊二酸脫羧酶、硫辛酸琥珀?；D移酶、二氫硫辛酸脫氫酶)和五個輔酶(tpp、硫辛酸、hscoa、NAD+、FAD)組成。此反應也是不可逆的。α-酮戊二酸脫氫酶復合體受ATP、GTP、NADH和琥珀酰-CoA抑制，但其不受磷酸化/去磷酸化的調控。

三羧酸循環的營養學意義5、底物磷酸化生成ATP

在琥珀酸硫激酶(succinatethiokinase)的作用下，琥珀酰-CoA的硫酯鍵水解，釋放的自由能用于合成gtp，在細菌和高等生物可直接生成ATP，在哺乳動物中，先生成GTP，再生成ATP，此時，琥珀酰-CoA生成琥珀酸和輔酶A。三羧酸循環的營養學意義6、琥珀酸脫氫

琥珀酸脫氫酶(succinatedehydrogenase)催化琥珀酸氧化成為延胡索酸。該酶結合在線粒體內膜上，而其他三羧酸循環的酶則都是存在線粒體基質中的，這酶含有鐵硫中心和共價結合的fad，來自琥珀酸的電子通過fad和鐵硫中心，然后進入電子傳遞鏈到O2，丙二酸是琥珀酸的類似物，是琥珀酸脫氫酶強有力的競爭性抑制物，所以可以阻斷三羧酸循環。

三羧酸循環的營養學意義7、延胡索酸的水化

延胡索酸酶僅對延胡索酸的反式雙鍵起作用，而對順丁烯二酸(馬來酸)則無催化作用，因而是高度立體特異性的。8、草酰乙酸再生

在蘋果酸脫氫酶(malicdehydrogenase)作用下，蘋果酸仲醇基脫氫氧化成羰基，生成草酰乙酸(oxalocetate)，nad+是脫氫酶的輔酶，接受氫成為NADH·H+。

三羧酸循環的營養學意義

三羧酸循環的總結在此循環中，最初草酰乙酸因參加反應而消耗，但經過循環又重新生成。所以每循環一次，凈結果為1個乙?；ㄟ^兩次脫羧而被消耗。循環中有機酸脫羧產生的二氧化碳，是機體中二氧化碳的主要來源。在三羧酸循環中，共有4次脫氫反應，脫下的氫原子以NADH+H+和FADH2的形式進入呼吸鏈，最后傳遞給氧生成水，在此過程中釋放的能量可以合成ATP。三羧酸循環的營養學意義

乙酰輔酶A不僅來自糖的分解，也可由脂肪酸和氨基酸的分解代謝中產生，都進入三羧酸循環徹底氧化。并且，凡是能轉變成三羧酸循環中任何一種中間代謝物的物質都能通過三羧酸循環而被氧化。所以三羧酸循環實際是糖、脂、蛋白質等有機物在生物體內末端氧化的共同途徑。三羧酸循環的營養學意義三羧酸循環既是分解代謝途徑，但又為一些物質的生物合成提供了前體分子。如草酰乙酸是合成天冬氨酸的前體，α-酮戊二酸是合成谷氨酸的前體。一些氨基酸還可通過此途徑轉化成糖。三羧酸循環-循環總結

乙酰-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi—→2Co2+3NADH+FADH2+GTP+2H++CoA-SH

三羧酸循環的營養學意義1、CO2的生成，循環中有兩次脫羧基反應(反應3和反應4)兩次都同時有脫氫作用，但作用的機理不同，由異檸檬酸脫氫酶所催化的β氧化脫羧，輔酶是nad+，它們先使底物脫氫生成草酰琥珀酸，然后在Mn2+或Mg2+的協同下，脫去羧基，生成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸脫氫酶系所催化的α氧化脫羧反應和前述丙酮酸脫氫酶系所催經的反應基本相同。應當指出，通過脫羧作用生成Co2，是機體內產生Co2的普遍規律，由此可見，機體Co2的生成與體外燃燒生成Co2的過程截然不同。

三羧酸循環的營養學意義2、三羧酸循環的四次脫氫，其中三對氫原子以NAD+為受氫體，一對以FAD為受氫體，分別還原生成NADH+H+和FADH2。它們又經線粒體內遞氫體系傳遞，最終與氧結合生成水，在此過程中釋放出來的能量使adp和pi結合生成ATP，凡NADH+H+參與的遞氫體系，每2H氧化成一分子H2O，生成3分子ATP，而FADH2參與的遞氫體系則生成2分子ATP，再加上三羧酸循環中有一次底物磷酸化產生一分子ATP，那么，一分子檸檬酸參與三羧酸循環，直至循環終末共生成12分子ATP。

三羧酸循環的營養學意義3、乙酰-CoA中乙酰基的碳原子，乙酰-CoA進入循環，與四碳受體分子草酰乙酸縮合，生成六碳的檸檬酸，在三羧酸循環中有二次脫羧生成2分子Co2，與進入循環的二碳乙?；奶荚訑迪嗟?，但是，以Co2方式失去的碳并非來自乙酰基的兩個碳原子，而是來自草酰乙酸。

三羧酸循環的營養學意義4、三羧酸循環的中間產物，從理論上講，可以循環不消耗，但是由于循環中的某些組成成分還可參與合成其他物質，而其他物質也可不斷通過多種途徑而生成中間產物，所以說三羧酸循環組成成分處于不斷更新之中。

例如草楚酰乙酸——→天門冬氨酸

α－酮戊二酸——→谷氨酸

草酰乙酸——→丙酮酸——→丙氨酸

三羧酸循環的營養學意義

其中丙酮酸羧化酶催化的生成草酰乙酸的反應最為重要。因為草酰乙酸的含量多少，直接影響循環的速度，因此不斷補充草酰乙酸是使三羧酸循環得以順利進行的關鍵。三羧酸循環中生成的蘋果酸和草酰乙酸也可以脫羧生成丙酮酸，再參與合成許多其他物質或進一步氧化。三羧酸循環的營養學意義三羧酸循環-生理意義

1、三羧酸循環是機體獲取能量的主要方式。1個分子葡萄糖經無氧酵解僅凈生成2個分子ATP，而有氧氧化可凈生成38個ATP，其中三羧酸循環生成24個ATP，在一般生理條件下，許多組織細胞皆從糖的有氧氧化獲得能量。糖的有氧氧化不但釋能效率高，而且逐步釋能，并逐步儲存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。

三羧酸循環的營養學意義2、三羧酸循環是糖，脂肪和蛋白質三種主要有機物在體內徹底氧化的共同代謝途徑，三羧酸循環的起始物乙酰-CoA，不但是糖氧化分解產物，它也可來自脂肪的甘油、脂肪酸和來自蛋白質的某些氨基酸代謝，因此三羧酸循環實際上是三種主要有機物在體內氧化供能的共同通路，估計人體內2/3的有機物是通過三羧酸循環而被分解的。三羧酸循環的營養學意義3、三羧酸循環是體內三種主要有機物互變的聯結機構，因糖和甘油在體內代謝可生成α-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循環的中間產物，這些中間產物可以轉變成為某些氨基酸；而有些氨基酸又可通過不同途徑變成α-酮戊二酸和草酰乙酸，再經糖異生的途徑生成糖或轉變成甘油，因此三羧酸循環不僅是三種主要的有機物分解代謝的最終共同途徑，而且也是它們互變的聯絡機構。三羧酸循環的營養學意義三羧酸循環-調節功能

糖有氧氧化分為兩個階段，第一階段糖酵解途徑的調節在糖酵解部分已探討過，下面主要討論第二階段丙酸酸氧化脫羧生成乙酰-CoA并進入三羧酸循環的一系列反應的調節。丙酮酸脫氫酶復合體、檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶復合體是這一過程的限速酶。

三羧酸循環的營養學意義

丙酮酸脫氫酶復合體受別構調控也受化學修飾調控，該酶復合體受它的催化產物ATP、乙酰-CoA和NADH有力的抑制，這種別構抑制可被長鏈脂肪酸所增強，當進入三羧酸循環的乙酰-CoA減少，而AMP、CoA和NAD+堆積，酶復合體就被別構激活.三羧酸循環的營養學意義

除上述別位調節，在脊椎動物還有第二層次的調節，即酶蛋白的化學修飾，PDH含有兩個亞基，其中一個亞基上特定的一個絲氨酸殘基經磷酸化后，酶活性就受抑制，脫磷酸化活性就恢復，磷酸化-脫磷酸化作用是由特