2009年考博生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點三十七:糖的有氧氧化

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糖的有氧氧化
    葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解生成C2O和H2O,并釋放出大量能量的過程稱為糖的有氧氧化。絕大多數(shù)組織細胞通過糖的有氧氧化途徑獲得能量。此代謝過程在細胞胞液和線粒體內(nèi)進行,一分子葡萄糖徹底氧化分解可產(chǎn)生36/38分子ATP。糖的有氧氧化代謝途徑可分為三個階段:
    1.葡萄糖經(jīng)酵解途徑生成丙酮酸:
    此階段在細胞胞液中進行,與糖的無氧酵解途徑相同,涉及的關(guān)鍵酶也相同。一分子葡萄糖分解后生成兩分子丙酮酸,兩分子(NADH+H+)并凈生成2分子ATP。NADH在有氧條件下可進入線粒體產(chǎn)能,共可得到2×2或2×3分子ATP。故第一階段可凈生成6/8分子ATP。
    2.丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA:
    丙酮酸進入線粒體,在丙酮酸脫氫酶系的催化下氧化脫羧生成(NADH+H+)和乙酰CoA。此階段可由兩分子(NADH+H+)
    產(chǎn)生2×3分子ATP 。丙酮酸脫氫酶系為關(guān)鍵酶,該酶由三種酶單體構(gòu)成,涉及六種輔助因子,即NAD+、FAD、CoA、TPP、硫辛酸和Mg2+。
    3.經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解:
    生成的乙酰CoA可進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解為CO2和H2O,并釋放能量合成ATP。一分子乙酰CoA氧化分解后共可生成12分子ATP,故此階段可生成2×12=24分子ATP。
    三羧酸循環(huán)是指在線粒體中,乙酰CoA首先與草酰乙酸縮合生成檸檬酸,然后經(jīng)過一系列的代謝反應(yīng),乙酰基被氧化分解,而草酰乙酸再生的循環(huán)反應(yīng)過程。這一循環(huán)反應(yīng)過程又稱為檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)。
    三羧酸循環(huán)由八步反應(yīng)構(gòu)成:草酰乙酸 + 乙酰CoA→檸檬酸→異檸檬酸→α-酮戊二酸→琥珀酰CoA→琥珀酸→延胡索酸→蘋果酸→草酰乙酸。
    三羧酸循環(huán)的特點:①循環(huán)反應(yīng)在線粒體中進行,為不可逆反應(yīng)。 ②每完成一次循環(huán),氧化分解掉一分子乙?;?,可生成12分子ATP。 ③循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過此循環(huán)反應(yīng)生成,也不被此循環(huán)反應(yīng)所消耗。 ④循環(huán)中有兩次脫羧反應(yīng),生成兩分子CO2。 ⑤循環(huán)中有四次脫氫反應(yīng),生成三分子NADH和一分子FADH2。 ⑥循環(huán)中有一次直接產(chǎn)能反應(yīng),生成一分子GTP。 ⑦三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系,且α-酮戊二酸脫氫酶系的結(jié)構(gòu)與丙酮酸脫氫酶系相似,輔助因子完全相同。