（五） TCA循环 （五）三羧酸循环 又称TCA循环、Krebs循环或柠檬酸循环。在绝大多数异养 微生物的呼吸代谢中起关键作用。其中大多数酶在真核生 物中存在于线粒体基质中，在细菌中存在于细胞质中；只 有琥珀酸脱氢酶是结合于细胞膜或线粒体膜上。 主要产物： 4NADH+4H+ 12ATP FADH2 2ATP GTP（底物水平） ATP 3CO2 在物质代谢中的地位：枢纽位置 工业发酵产物：柠檬酸、苹果酸、延胡索酸、琥珀酸和谷氨 酸 C3 CH3 CO~CoA 呼吸链 呼吸链
（五） TCA循环 （五）三羧酸循环 又称TCA循环、Krebs循环或柠檬酸循环。在绝大多数异养 微生物的呼吸代谢中起关键作用。其中大多数酶在真核生 物中存在于线粒体基质中，在细菌中存在于细胞质中；只 有琥珀酸脱氢酶是结合于细胞膜或线粒体膜上。 主要产物： 4NADH+4H+ 12ATP FADH2 2ATP GTP（底物水平） ATP 3CO2 在物质代谢中的地位：枢纽位置 工业发酵产物：柠檬酸、苹果酸、延胡索酸、琥珀酸和谷氨 酸 C3 CH3 CO~CoA 呼吸链 呼吸链
Tricarboxylic Acid Cycle Also called Kreb's cycle and citric acid cycle Accepts AcCoA as input Many intermediates are precursors in synthesis reactions Cyclic pathway(8 steps) Occurs inside mitochondria(in eucaryotes) Substrate level phosporylation 合
丙酮酸在进入三羧酸循 环之先要脱羧生成乙酰 CoA，乙酰CoA和草酰 乙酸缩合成柠檬酸再进 入三羧酸循环。 循环的结果是乙酰CoA 被彻底氧化成CO2和 H2O，每氧化1分子的 乙酰CoA可产生12分 子的ATP，草酰乙酸参 与反应而本身并不消耗
丙酮酸在进入三羧酸循 环之先要脱羧生成乙酰 CoA，乙酰CoA和草酰 乙酸缩合成柠檬酸再进 入三羧酸循环。 循环的结果是乙酰CoA 被彻底氧化成CO2和 H2O，每氧化1分子的 乙酰CoA可产生12分 子的ATP，草酰乙酸参 与反应而本身并不消耗
0 H2C-C-S-CoA acetyl CoA 2C oxaloacetate 6c】 citrate 4C STEP1 STEP2 NADH 6C +H STEP8 NADHH 4C STEP3 co STEP7 5C STEP 4 4C STEP 6 STEP5 4C NADHH 4C CO FADH2 GTP NET RESULT:ONE TURN OF THE CYCLE PRODUCES THREE NADH,ONE GTP,AND ONE FADH2,AND RELEASES TWO MOLECULES OF CO2
NAD NADHH -HS-CoA The complete citric acid cycle.The two carbons from acetyl CoA that enter this turn of the cycle(shadowed in red )will Pyruvate CO acetyl CoA (2C) 0 be converted to CO,in subsequent turns of the cycle:it is the two carbons CH-C-S-CoA shadowed in blue that are converted to HS-CoA CO,in this cycle. COO HO next cycle c-o COO- NADHH + NAD' Step 1 HO-C-COO 0o0 oxaloacetate (4C) CH2 =0 coo- COO- CH2 citrate (6C) isocitrate (6C) COO C00 HC-COO H-C-OH oxaloacetate (4C) HO-CH CH2 malate(4C) coo COO CITRIC ACID CYCLE NAD' HO Step3 Coo- NAD明，H' fumarate (4C) Step 7 COO- CO suceinyl CoA (4CI suceinate(4C) coo Step 4 CH Step 6 c=O coo coo coo" Step 5 FADH, c=0 NAD HS-CoA FAD S-CoA GTP GDP NADHH HS-CoA ® cO
TCA循环的重要特点 1、循环一次的结果是乙酰CoA的乙酰基被氧化为2分子CO2 , 并重新生成1分子草酰乙酸； 2、整个循环有四步氧化还原反应，其中三步反应中将NAD+ 还原为NADH+H+，另一步为FAD还原； 3、为糖、脂、蛋白质三大物质转化中心枢纽。 4、循环中的某些中间产物是一些重要物质生物合成的前体； 5、生物体提供能量的主要形式； 6、为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途径。 如 柠檬酸发酵；Glu发酵等
TCA循环的重要特点 1、循环一次的结果是乙酰CoA的乙酰基被氧化为2分子CO2 , 并重新生成1分子草酰乙酸； 2、整个循环有四步氧化还原反应，其中三步反应中将NAD+ 还原为NADH+H+，另一步为FAD还原； 3、为糖、脂、蛋白质三大物质转化中心枢纽。 4、循环中的某些中间产物是一些重要物质生物合成的前体； 5、生物体提供能量的主要形式； 6、为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途径。 如 柠檬酸发酵；Glu发酵等
三羧酸循环的枢纽位置
三羧酸循环的枢纽位置
GLUCOSE nucleotides glucose 6-phosphate amino sugars fructose 6-phosphate glycolipids glycoproteins GLYCOLYSIS lipids phosphate amino acids serine 3-phosphoglycerate pyrimidines alanine pyruvate cholesterol fatty acids aspartate citrate other amino acids purines oxaloacetate pyrimidines CITRIC ACID CYCLE a-ketoglutarate glutamate heme other amino acids chlorophyll purines
二、递氢、受氢和ATP的产生 ★经上述脱氢途径生成的NADH、NADPH、FAD等还 原型辅酶通过呼吸链等方式进行递氢，最终与受氢体 （氧、无机或有机氧化物）结合，以释放其化学潜能。 ★根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同,把微 生物能量代谢分为呼吸作用和发酵作用两大类. 发酵作用：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模； 呼吸作用：有外援的最终电子受体的生物氧化模式； ★呼吸作用又可分为两类： 有氧呼吸——最终电子受体是分子氧O2 ; 无氧呼吸——最终电子受体是O2以外的 无机氧化物，如NO3 -、SO4 2-等
二、递氢、受氢和ATP的产生 ★经上述脱氢途径生成的NADH、NADPH、FAD等还 原型辅酶通过呼吸链等方式进行递氢，最终与受氢体 （氧、无机或有机氧化物）结合，以释放其化学潜能。 ★根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同,把微 生物能量代谢分为呼吸作用和发酵作用两大类. 发酵作用：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模； 呼吸作用：有外援的最终电子受体的生物氧化模式； ★呼吸作用又可分为两类： 有氧呼吸——最终电子受体是分子氧O2 ; 无氧呼吸——最终电子受体是O2以外的 无机氧化物，如NO3 -、SO4 2-等
FERMENTATION: Example: On the left side, glucose is oxidized to pyruvate. On the right side, pyruvate can be reduced to acids, alcohols and gases
FERMENTATION: Example: On the left side, glucose is oxidized to pyruvate. On the right side, pyruvate can be reduced to acids, alcohols and gases