2. 三羧酸循环（简称TCA循环）

三羧酸循环是由乙酰CoA进入循环与草酰乙酸缩合成含三个羧基的柠檬酸开始，因此又称为柠檬酸循环或Krebs循环（Krebs 1937年提出）。反应中经过异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系催化的两次脱羧反应，生成2分子CO2，这相当于乙酰CoA的2个碳原子被氧化成CO2。就碳原子的数量而言，进入循环的碳原子数与循环中释放出的碳原子数完全相等。但释放的CO2分子中的碳原子并不是进入循环的乙酰基上的碳原子，而是来自于草酰乙酸中的C1和C4。

循环包括四步脱氢反应，其中异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶以NAD+为辅酶，产生3分子的NADH+H+。琥珀酸脱氢酶以FAD为辅基，产生1分子的FADH2。循环中大多数酶位于线粒体基质，只有琥珀酸脱氢酶嵌在线粒体内膜上。

琥珀酰CoA形成琥珀酸的反应伴随有底物水平磷酸化生成1分子GTP。因为GTP能够将ADP磷酸化产生ATP，因此产生1分子GTP也就是产生了1分子ATP。

循环产生的NADH+H+和FADH2经过电子传递体系氧化。当电子和氢质子通过电子传递体系传递给O2的同时偶联生成ATP。一分子NADH+H+生成2.5分子ATP，一分子FADH2生成1.5分子ATP。加上一步底物水平磷酸化反应，因此一分子乙酰CoA通过三羧酸循环被氧化可以生成10.5分子ATP。尽管在整个循环中并没有直接需要氧的步骤，但若无氧，NAD+和 FAD不能再生，使三羧酸循环不能进行。因此，三羧酸循环是严格需氧的。

循环的多个反应是可逆的，但柠檬酸的合成、异柠檬酸和α-酮戊二酸的氧化脱羧三步反应不可逆，因此整个循环只能单方向进行。

3. 三羧酸循环的生物学意义

为机体提供大量的能量。1分子葡萄糖经过酵解、三羧酸循环和呼吸链氧化后，可以产生32分子ATP，能量利用率达40%。

TCA循环不仅是糖、脂肪和蛋白质彻底氧化分解的共同途径，也是这些物质相互转变、相互联系的枢纽。循环的中间产物如草酰乙酸、α-酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酰CoA和延胡索酸等又是糖、脂肪、氨基酸和卟啉环等合成的原料和碳骨架。循环的中间产物可以参与其他代谢途径，其他代谢途径的产物最终可通过三羧酸循环氧化成为CO2和H2O并放出能量。

4. 三羧酸循环的调控

三羧酸循环的调控发生在柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体系催化的三步反应中。柠檬酸合酶是循环的关键限速酶，ATP、NADH、柠檬酸和琥珀酰CoA抑制该酶的活性。异柠檬酸脱氢酶是循环的第二个调控部位，ATP、NADH对酶起抑制作用，ADP 、NAD+对酶起激活作用。α-酮戊二酸脱氢酶复合体系是循环的第三个调控部位，ATP、NADH、琥珀酰CoA为酶的抑制剂，ADP 、NAD+为酶的激活剂。可见，调控的关键因素是[ATP]/[ADP]、[NADH]/[NAD]的比值。比值大时酶活性受抑制，比值小时酶被激活。

5. 回补反应

三羧酸循环的中间产物会因为合成代谢而消耗。如α-酮戊二酸生成谷氨酸、草酰乙酸生成天冬氨酸、柠檬酸转运至胞液后裂解成乙酰CoA用于合成脂肪酸等。上述过程均导致草酰乙酸浓度下降，若不及时补充，循环的运转就

会停止。这种补充称为回补反应。

草酰乙酸的回补主要有三个途径：⑴丙酮酸在丙酮酸羧化酶的催化下形成草酰乙酸。⑵磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的催化下形成草酰乙酸。⑶天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可以形成草酰乙酸和α-酮戊二酸。

6. 乙醛酸循环

乙醛酸循环只存在于一些细菌、藻类和油料植物种子的乙醛酸体中。在这些植物和细菌细胞中除了具有三羧酸循环的酶系以外，还具有另外两种酶（乙醛酸循环的关键酶）：一种是异柠檬酸裂解酶，催化异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸。另一种是苹果酸合酶，催化乙酰CoA和乙醛酸缩合形成苹果酸。乙醛酸循环可以看成是三羧酸循环的一个支路，它在异柠檬酸处分支，绕过了三羧酸循环的两步脱羧反应，因此不发生氧化降解，而是将2分子乙酰CoA合成1分子琥珀酸。产物琥珀酸既可作为三羧酸循环中四碳物的补充，也可以通过糖异生作用合成糖。因此乙醛酸循环是油料植物将脂肪酸转变成糖的途径。

（三） 磷酸戊糖途径（葡萄糖→CO2+H2O） 1. 反应途径

磷酸戊糖途径是另一条需氧的磷酸己糖氧化途径，所以又称为磷酸己糖支路。该途径在胞浆中进行。可将其分为两个阶段：一是氧化脱羧阶段，即6-磷酸葡萄糖经过2次脱氢，1次脱羧生成5-磷酸核糖。脱氢酶的辅酶是NADP+，产生NADPH+H+。这一阶段的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是该途径的关键酶，催化不可逆反应，其活性受 [ NADPH+H+]/ [NADP+]比值的调节，比值大时酶活性受抑制，比值小时酶被激活。二是非氧化的分子重排阶段，即经过转酮反应和转醛反应，产生不同碳链长度（C3、C4、C5、C6、C7）的磷酸单糖，其中3-磷酸甘油醛、6-磷酸果糖可以进入酵解。1分子6-磷酸葡萄糖经过磷酸戊糖途径分解产生6分子CO2，12分子NADPH+H+。

2. 生物学意义

⑴产生大量的NADPH+H+，为细胞的各种合成反应提供还原能力。如脂肪酸、胆固醇的合成，二氢叶酸还原为四氢叶酸，谷胱甘肽的还原（红细胞需要大量的GSH）等需要NADPH+H+作为供氢体。因此在脂肪组织和红细胞中这条途径比较活跃。

⑵ 中间产物可作为许多化合物合成的原料。如5-磷酸核糖是合成核苷酸的原料，也是NAD+、NADP+、FAD等的组分。4-磷酸赤藓糖可与酵解途径中的磷酸烯醇式丙酮酸合成莽草酸，再经莽草酸途径合成芳香族氨基酸。

（四）糖异生作用

非糖物质生成葡萄糖或糖原的过程，称为糖异生作用。 1. 糖异生的原料和器官

非糖物质包括氨基酸、乳酸、甘油、丙酮酸以及三羧酸循环中的一些有机酸。进行糖异生的主要器官是肝脏，其次为肾脏。

2. 糖异生途径

糖异生途径基本上是糖酵解的逆过程。在酵解途径中，除三个反应不可逆外，其他反应均是可逆的，三个不可

逆反应分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶所催化，如果要逆行，则需要另外的酶来催化：由丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化丙酮酸经草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸；由果糖1，6-二磷酸酶催化1，6-二磷酸果糖水解成6-磷酸果糖；由葡萄糖-6-磷酸酶催化6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖。酵解途径与糖异生途径是方向相反的两条代谢途径，通过三个底物循环进行有效的协调。

在动物体内，多种生糖氨基酸可以通过转变成为糖代谢的中间产物如丙酮酸、草酰乙酸及α-酮戊二酸，然后转变成糖。甘油则先经过磷酸化形成磷酸甘油，然后脱氢生成磷酸二羟丙酮，再沿酵解逆行过程生成糖。

3. 糖异生的意义

糖异生的生理意义在于维持血糖水平的恒定；也是肝脏补充或恢复糖原储备的重要途径；长期饥饿时，肾脏糖异生作用增强有利于维持酸碱平衡。 （五）糖原的合成与分解

1. 糖原的合成

葡萄糖合成糖原的过程，称为糖原的生成作用。合成的场所为肝脏和骨骼肌。糖原合成中,1-磷酸葡萄糖在UDP-葡萄糖焦磷酸化酶作用下生成UDP-葡萄糖；UDPG作为葡萄糖的活性供体，在糖原合成酶的催化下将其转移到糖原引物的C-4羟基上，形成以α-1，4-糖苷键相连的直链化合物；在分支酶的催化下形成具有α-1，6-糖苷键相连的分支链。从葡萄糖合成糖原是耗能的过程，在糖原引物上每增加1分子葡萄糖要消耗2分子ATP。

2. 糖原的分解

在糖原的分解中，糖原在磷酸化酶和脱支酶的共同作用下产生1-磷酸葡萄糖和少量游离葡萄糖。磷酸化酶催化糖原非还原性末端葡萄糖残基的α-1，4-糖苷键断裂，产生1-磷酸葡萄糖，这是一个不耗能的磷酸解反应。因此与葡萄糖相比，糖原分子的一个葡萄糖单位进入酵解可多产生1分子ATP。脱支酶（双功能酶）负责转移寡糖链和水解α-1，6-糖苷键，产生少量葡萄糖。

糖原分解的产物1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖，肝脏有葡萄糖-6-磷酸酶可将其水解成葡萄糖释放入血，因此肝糖原是血糖的重要来源。肌肉组织缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，肌糖原不能分解成葡萄糖补充血糖，肌糖原降解产生的6-磷酸葡萄糖只能进行酵解或有氧氧化。因此，肌糖原主要是在肌肉收缩时经糖酵解迅速供能。

糖原合成与分解的关键酶分别为糖原合成酶及磷酸化酶，两者均受到共价修饰和别构调节，其活性大小决定不同代谢途径的代谢速率，从而影响糖原代谢的方向。

（六）糖代谢各途径之间的联系

糖的主要代谢途径有：糖原的分解与合成、糖酵解作用、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径和糖异生作用等。各条代谢途径的特点及生理意义不同，但有三个交汇点可以使各条代谢途径沟通，构成一个整体。

第一个交汇点：6-磷酸葡萄糖

6-磷酸葡萄糖可以沟通所有的糖代谢途径。葡萄糖合成糖原，糖原分解成葡萄糖（肝、肾），非糖物质合成糖都需要经过共同的中间产物6-磷酸葡萄糖。在糖的分解代谢中，它又是糖的无氧酵解、有氧氧化和磷酸戊糖途径的共同中间产物。

第二个交汇点：3-磷酸甘油醛

3-磷酸甘油醛是糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径以及糖异生途径共同的中间产物。 第三个交汇点：丙酮酸

丙酮酸是无氧酵解、有氧氧化、非糖物质异生成糖必经的共同的中间产物。

此外，通过磷酸戊糖途径使戊糖与己糖的代谢联系起来，而各种己糖与葡萄糖的互变，又沟通了各种己糖的代谢。

三、重点、难点

重点：糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径、糖原的合成与分解和糖异生等代谢途径的反应过程，作用部位，能量的产生与消耗，重要中间产物的去路以及关键酶的调控。

难点：关键酶的调控。各代谢途径之间的关系。

第10章 脂类代谢

一、教学大纲基本要求

脂类消化、吸收、转运，脂肪动员，脂肪水解；重点掌握脂肪酸β-氧化，奇数碳脂肪酸氧化，不饱和脂肪酸氧化，酮体代谢，脂肪酸合成，脂肪酸碳链延长，脂肪酸去饱和；了解脂类代谢调控，磷脂合成与降解代谢，胆固醇合成代谢，脂代谢紊乱。

二、本章知识要点

（一）脂类的消化、吸收、转运和贮存 1．脂肪的消化

由于甘油三脂是水不溶性的，而消化作用的酶却是水溶性的，因此甘油三脂的消化是在脂质-水的界面处发生，的消化速度取决于界面的表面积，在小肠蠕动的“剧烈搅拌”下，特别是在胆汁盐的乳化作用下，消化量大幅度增高。胆汁盐是强有力的、用于消化的“去污剂”，它是在肝脏中合成的，经过胆囊分泌进入小肠。脂肪的消化和吸收主要在小肠中进行。另外，肝脏还产生磷脂酰胆碱，它的亲水和疏水基分居分子的两端，也有助于脂肪的乳化。

2．脂肪的吸收

脂肪消化后的产物脂肪酸和2-单酰甘油由小肠上皮黏膜细胞吸收，随后又经黏膜细胞转化为甘油三脂，后者和蛋白质一起包装成乳糜微粒，释放到血液，又通过淋巴系统运送到各种组织。短的和中等长度链的脂肪酸在膳食中含量不多，它们被吸收进入门静脉血液，并以游离酸形式被送人肝脏。即短链和中长链的脂肪酸绕过了形成脂蛋白的途径，它们的这种特性可用于药物治疗学的开发。

3．脂类的转运和贮存

脂肪、磷脂和胆固醇及其它脂类以血浆脂蛋白的形式，由血液运送；而血液中的游离脂肪酸则由血液中的清蛋白运送。近年来，人们对脂蛋白中的载脂蛋白进行了广泛研究，各种载脂蛋白类型间的组分是不同的，即使在同一类型中，载脂蛋白的组分也是各种蛋白质的混合物。乳糜微粒是最大的又是密度较小的脂蛋白，它从小肠将膳食摄取的甘油三脂及胆固醇运送到其他组织。极低密度脂蛋白（VLDL）和低密度脂蛋白（LDL）是一组相关的脂蛋白，它们把体内产生（内源的）的甘油三脂和胆固醇从肝脏转运到各组织。高密度脂蛋白（HDL）将内源性胆固醇从各组织运到肝脏。

脂类物质绝大多数以甘油三脂的形式贮存在脂肪组织中。 （二）血浆脂蛋白及脂肪的动员