乙酰-CoA進入由一連串反應(yīng)構(gòu)成的循環(huán)體系,被氧化生成H₂O和CO₂.由于這個循環(huán)反應(yīng)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(huán)或檸檬酸循環(huán)(citratecycle).在三羧酸循環(huán)中,檸檬酸合成酶催化的反應(yīng)是關(guān)鍵步驟,草酰乙酸的供應(yīng)有利于循環(huán)順利進行.其詳細過程如下：　　1、乙酰-CoA進入三羧酸循環(huán) 　　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(yīng)不可逆地向右進行.該反應(yīng)由檸檬酸合酶(citratesynthase)催化,是很強的放能反應(yīng).由草酰乙酸和乙酰-CoA合成檸檬酸是三羧酸循環(huán)的重要調(diào)節(jié)點,檸檬酸合酶是一個變構(gòu)酶,ATP是檸檬酸合酶的變構(gòu)抑制劑,此外,α-酮戊二酸、NADH能變構(gòu)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.　　2、異檸檬酸形成 　　檸檬酸的叔醇基不易氧化,轉(zhuǎn)變成異檸檬酸而使叔醇變成仲醇,就易于氧化,此反應(yīng)由順烏頭酸酶催化,為一
可逆反應(yīng).　　3、第一次氧化脫羧 　　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(chǎn)物,后者在同一酶表面,快速脫羧生成α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)、NADH和CO2,此反應(yīng)為β-氧化脫羧,此酶需要鎂離子作為激活劑.此反應(yīng)是不可逆的,是三羧酸循環(huán)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.　　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(yīng)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(chǎn)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(zhuǎn)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(yīng)也是不可逆的.α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)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(diào)控.　　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.　　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(jié)合在線粒體內(nèi)膜上,而其他三羧酸循環(huán)的酶則都是存在線粒體基質(zhì)中的,這酶含有鐵硫中心和共價結(jié)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(huán).　　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+(圖4-5).　　在此循環(huán)中,最初草酰乙酸因參加反應(yīng)而消耗,但經(jīng)過循環(huán)又重新生成.所以每循環(huán)一次,凈結(jié)果為1個乙?；ㄟ^兩次脫羧而被消耗.循環(huán)中有機酸脫羧產(chǎn)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(huán)中,共有4次脫氫反應(yīng),脫下的氫原子以NADH+H+和FADH2的形 三羧酸循環(huán)
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.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(chǎn)生,都進入三羧酸循環(huán)徹底氧化.并且,凡是能轉(zhuǎn)變成三羧酸循環(huán)中任何一種中間代謝物的物質(zhì)都能通過三羧酸循環(huán)而被氧化.所以三羧酸循環(huán)實際是糖、脂、蛋白質(zhì)等有機物在生物體內(nèi)末端氧化的共同途徑.三羧酸循環(huán)既是分解代謝途徑,但又為一些物質(zhì)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(zhuǎn)化成糖.