8.能量估算 总反应式
葡萄糖?2Pi?2ADP?2NAD??2丙酮酸?2ATP?2NADH?2H??2H2O
一分子葡萄糖降解到形成2分子丙酮酸的过程中净产生2分子ATP。 9.丙酮酸的去路。 （1）生成乳酸 （2）生成乙醇
①丙酮酸脱羧形成乙醛
在丙酮酸脱羧酶作用下完成。
②乙醛还原生成乙醇同时产生氧化性NAD+ 在乙醇脱氢酶作用下完成。 10.糖酵解作用的调节。
（1）磷酸果糖激酶是关键酶
磷酸果糖激酶是糖酵解作用的限速酶。 （2）果糖-2,6-二磷酸对酵解的调节作用 是磷酸果糖激酶强有力的激动剂。
（3）己糖激酶和丙酮酸激酶对糖酵解的调节作用
①己糖激酶受到自身催化产物葡萄糖-6-磷酸的抑制，但不是酵解作用的限速酶。 ②丙酮酸激酶受到丙氨酸的抑制作用，使酵解过程减慢。 11.其他六碳糖进入糖酵解途径。 （1）果糖
①果糖由果糖激酶催化，在C1位磷酸化，消耗1个分子ATP，形成果糖-1-磷酸。 ②果糖-1-磷酸在果糖-1-磷酸醛缩酶作用下裂解形成二羟丙酮磷酸和甘油醛。 ③甘油醛在甘油醛激酶作用下消耗1分子ATP形成甘油醛-3-磷酸。 ④甘油醛还可以在醇脱氢酶作用下由NADH还原形成甘油。 ⑤甘油在甘油激酶作用下消耗1分子ATP转变为甘油-3-磷酸。
⑥甘油-3-磷酸在甘油磷酸脱氢酶作用下，由NAD+氧化，形成二羟丙酮磷酸。 （2）半乳糖
半乳糖转变为能进入糖酵解途径的中间产物，包括5个步骤。
①半乳糖由半乳糖激酶催化C1磷酸化，形成半乳糖-1-磷酸，消耗1分子ATP。 ②半乳糖-1-磷酸由尿苷酰转移酶催化形成UDP-半乳糖。
③UDP-半乳糖由UDP-半乳糖4-差向异构酶催化生成UDP-葡萄糖。 ④UDP-葡萄糖由UDP-葡萄糖焦磷酸化酶催化形成葡萄糖-1-磷酸。
⑤葡萄糖-1-磷酸由磷酸葡萄糖变位酶催化形成糖酵解中间产物葡萄糖-6-磷酸。 （3）甘露糖
①甘露糖由己糖激酶催化转变为甘露糖-6-磷酸。
②甘露糖-6-磷酸由磷酸甘露糖异构酶催化转变为果糖-6-磷酸。
Chapter 23 柠檬酸循环
一、名词 1.柠檬酸循环
又称三羧酸循环，也称Krebs循环，简称TCA循环，指葡萄糖经过分解代谢形成丙酮酸后，继续进行有氧分解，最后形成CO2和水，这一过程分两个阶段，分别为柠檬酸循环和氧化磷酸化。
2.丙酮酸脱氢酶复合体
催化丙酮酸转变为乙酰-CoA反应的酶的总称。包括（1）丙酮酸脱氢酶组分（E1）（2）二氢硫辛酰转乙酰基酶（E2）（3）二氢硫辛酸脱氢酶（E3）。事实上参与反应的还有其他辅助因子包括：（1）硫胺素焦磷酸（TPP）（2）硫辛酰胺（3）黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）等。
3.柠檬酸合酶
催化草酰乙酸与乙酰-CoA缩合形成柠檬酸反应的酶。该酶催化的反应属于醛醇-克莱森酯缩合反应。是一个典型的由于底物与酶结合而诱导产生的“诱导楔合”模型。 4乌头酸梅
催化柠檬酸转变为异柠檬酸的酶。该酶的Fe-S聚簇与柠檬酸结合，并参与底物的脱水和再水合作用。
5.非血红素铁蛋白
与Fe-S聚簇结合着的蛋白质称为铁-硫蛋白。 6.异柠檬酸脱氢酶
催化异柠檬酸氧化形成α-同戊二酸反应的酶。此反应是一个氧化-还原步骤，也是柠檬酸循环中两次氧化脱羧反应中的第一个反应。有两种形式的酶： （1）以NAD+为辅酶
需要有Mg2+或Mn2+激活，只存在于线粒体中。 （2）以NADP+为辅酶
既存在于线粒体中也存在于细胞溶胶中。 7. α-同戊二酸脱氢酶
催化α-同戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA反应的酶。该酶也是一个多酶复合体，包括：（1）α-同戊二酸脱氢酶（E1）（2）二氢硫辛酰转琥珀酰酶（E2）（3）二氢硫辛酰脱氢酶（E3）。 8.琥珀酰硫激酶
催化琥珀酰-CoA转化成琥珀酸并产生一个高能磷酸键反应的酶。产生的高能磷酸键在哺乳动物中形成一分子GTP，在植物和微生物中直接形成ATP。是柠檬酸循环中唯一直接产生一个高能磷酸键的步骤。 9.GTP作用
（1）在蛋白质的生物合成中是磷酰基的提供者即磷酰基供体 （2）参与信号的传递过程
（3）还可在核苷二磷酸激酶的催化下将磷酰基转给ADP生成ATP 10.琥珀酸脱氢酶
催化琥珀酸脱氢形成延胡索酸反应的酶。该酶以FAD作为其脱下电子的受体，而不是NAD+。因此该酶催化的时两个碳原子之间的氧化。该酶与柠檬酸循环中的其他酶不同，是唯一嵌入到线粒体内膜的酶，是线粒体内膜的一个重要组成部分，而其他的酶大多存在于线粒体的基质中。
11.延胡索酸酶
催化延胡索酸水合形成L-苹果酸反应的酶。该酶具有严格的专一性。
12.苹果酸脱氢酶
催化L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸反应的酶。该酶的辅酶是NAD+。 13.底物水平的磷酸化作用
由不包括电子传递链和氧而形成的高能核苷三磷酸的反应。 二、简答
1.催化丙酮酸转变为乙酰-CoA的反应步骤。 （1）丙酮酸脱羧反应
总反应式：丙酮酸?TPP?羟乙基-TPP?CO2
可分为两个步骤：
①发生在TPP辅基的催化反应
由丙酮酸脱氢酶组分催化的脱羧反应，催化形成的羟乙基-TPP中间物不转变为乙醛和TPP，而是将它转给下一个酶，即二氢硫辛酰转乙酰基酶。 ②羟乙基氧化形成乙酰基
（2）乙酰基转移到CoA分子上形成乙酰-CoA
在二氢硫辛酰转乙酰基酶分子上结合着的乙酰基，由该酶的催化，将乙酰基转移到CoA-SH分子上，形成游离的乙酰-CoA。该反应是一个酯基转移反应。
（3）还原性二氢硫辛酰转乙酰基酶氧化，形成氧化型的二氢硫辛酰转乙酰基酶
在此反应中，氧化性的NAD+起着氧化剂的作用，催化此反应的酶称二氢硫辛酸脱氢酶，简称E3。
（4）还原型的E3再氧化
还原型的E3二硫键的再氧化先由该酶结合着的辅基FAD接受-SH基的氢原子，形成FADH2，接着又将氢原子转移给NAD+，于是恢复其氧化型。 2.丙酮酸脱氢酶复合体催化反应的简单图解。
3.砷化物对硫辛酰胺的毒害作用。
（1）与丙酮酸脱氢酶复合体中的E2辅基硫辛酰胺的巯基发生共价结合，使还原型硫辛酰胺形成失去催化能力的砷化物。
（2）同样的机制也表现在对α-同戊二酸脱氢酶的抑制作用。 4.丙酮酸脱氢酶复合体的调控。 （1）产物控制
由NADH和乙酰-CoA控制。这两种产物表现的抑制作用是和酶的作用底物即NAD+和CoA竞争酶的活性部位，是竞争性抑制。 （2）磷酸化和去磷酸化的调控
E1的磷酸化和去磷酸化是使丙酮酸脱氢酶复合体失活和激活的重要方式。
（3）总之，丙酮酸脱氢酶的活化或抑制根据细胞能荷的高低和生物合成对相应中间物的需要，收到多种因素灵活地调控。 5.柠檬酸循环概貌。
6.柠檬酸循环的反应机制。
柠檬酸循环的反应共包括8个步骤。
（1）草酰乙酸与乙酰-CoA缩合形成柠檬酸
①催化酶：柠檬酸合酶，属于调控酶，是柠檬酸循环中的限速酶。
②反应特性：属于醛醇-克莱森酯缩合反应，是一个典型的由于底物与酶结合而诱导产生的“诱导楔合”模型。 ③抑制剂：
A.ATP、NADH、琥珀酰-CoA、酯酰-CoA等 B.丙酮酰-CoA
（2）宁酸异构化形成异柠檬酸
催化酶：乌头酸酶，该酶的Fe-S聚簇与柠檬酸结合，并参与底物的脱水和再水合作用。 （3）异柠檬酸氧化形成α-同戊二酸
①催化酶：异柠檬酸脱氢酶，两种形式的酶：A.以NAD+为辅酶需要有Mg2+或Mn2+激活，只存在于线粒体中。B.以NADP+为辅酶既存在于线粒体中也存在于细胞溶胶中。
②酶特性：异柠檬酸脱氢酶是一个变构调节酶，活性受到ADP变构激活。NADH、ATP对该酶起变构抑制作用。 ③异柠檬转变的两条途径
A.当需要能量时，异柠檬酸氧化脱羧形成α-同戊二酸 B.当能量贮备充裕时，异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸。 （4）α-同戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA
①催化酶：α-同戊二酸脱氢酶，是一个多酶复合体，包括：A.α-同戊二酸脱氢酶（E1）B.二氢硫辛酰转琥珀酰酶（E2）C.二氢硫辛酰脱氢酶（E3）。 ②酶特性：需要TPP、硫辛酸、CoA、FAD、NAD+、Mg2+6种辅助因子。受到其产物珀酰-CoA
和NADH的抑制，同样也受到高能荷的抑制。和丙酮酸脱氢酶复合体中不同的是：α-同戊二酸脱氢酶不受磷酸化、去磷酸化共价修饰的调节。 ③α-同戊二酸氧化释放出的能量作用： A.驱使NAD+还原
B.促使反应向氧化方向进行并大量放能
C.相当的能量以琥珀酰-CoA的高能硫酯键形式保存起来 （5）琥珀酰-CoA转化成琥珀酸并产生一个高能磷酸键 ①催化酶：琥珀酰硫激酶。
②反应特性：该反应产生一个高能磷酸键，在哺乳动物中形成一个分子的GTP，在植物和微生物中直接形成ATP。
（6）琥珀酸脱氢形成延胡索酸
①催化酶：琥珀酸脱氢酶，该酶以FAD作为其脱下电子的受体，而不是NAD+，因此琥珀酸脱氢酶催化的是两个碳原子之间的氧化。
②酶特性：琥珀酸脱氢酶与柠檬酸循环中的其他酶不同，是唯一嵌入到线粒体内膜的酶，是线粒体内膜的一个重要组成部分，而其他的酶大多存在于线粒体的基质中。 （7）延胡索酸水合形成L-苹果酸
催化酶：延胡索酸酶，该酶的催化反应具有严格的立体专一性。 （8）L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸
催化酶：苹果酸脱氢酶，辅酶是NAD+。 7.柠檬酸循环的化学总结算。 （1）总化学反应式
乙酰-CoA?3NAD??FAD?GDP?Pi?2CO2?3NADH?FADH2?GTP?2H??CoA?SH
（2）ATP结算：
①从丙酮酸进入循环开始计算 2.5+10=12.5ATP
②从葡萄糖进入循环开始计算 25+2+2×2.5=32ATP 8.柠檬酸循环的调控。
（1）柠檬酸循环本身制约系统的调控
①柠檬酸是柠檬酸合酶底物之一的草酰乙酸的竞争性抑制剂。 ②α-同戊二酸脱氢酶也受产物NADH和琥珀酰-CoA的抑制。 ③异柠檬酸脱氢酶受到NAD+和NADH的抑制。 （2）ATP、ADP和Ca2+对柠檬酸循环的调节
①ADP是异柠檬酸脱氢酶的变构促进剂，增加了该酶对底物的亲和力。 ②ATP浓度上升对异柠檬酸脱氢酶产生抑制效应。
③Ca2+在柠檬酸循环中对丙酮酸脱氢酶的磷酸酶起激活作用，对异柠檬酸酶和α-同戊二酸脱氢酶都有激活作用。 9.柠檬酸循环的双重作用。
（1）分解代谢作用：是绝大所属生物主要的分解代谢途径 （2）合成代谢作用：为许多合成代谢提供前体来源 （3）准备提供大量自由能的重要代谢系统 （4）柠檬酸循环是新陈代谢的中心环节