[競(jìng)賽要求] （一）糖、脂肪和蛋白質(zhì)的代謝（異化）（二）光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)（三）蛋白質(zhì)的生物合成生物氧化與細(xì)胞代謝

高中生物奧林匹克競(jìng)賽輔導(dǎo)專(zhuān)題講座

第一部分生物氧化糖、脂肪和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)氧化反應(yīng)進(jìn)行分解，生成H2O和CO2，同時(shí)伴有ATP的生成。這類(lèi)反應(yīng)進(jìn)行的過(guò)程中細(xì)胞要消耗攝入的O2并釋放出CO2，故又稱(chēng)之為細(xì)胞呼吸或組織呼吸。一、生物氧化的概念本質(zhì)：

生物氧化是發(fā)生在生物體內(nèi)的由一系列氧化-還原酶催化下分步進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),因而生物氧化的本質(zhì)是電子的得失，失電子者為還原劑，是電子供體，得電子者為氧化劑，是電子受體。方式：

加氧、脫氫、電子得失二、生物氧化的本質(zhì)、方式與特點(diǎn)三、參與生物氧化的酶類(lèi)1、氧化酶類(lèi)2、脫氫酶類(lèi)（最普遍，最主要）1）需氧脫氫酶類(lèi)2）不需氧脫氫酶類(lèi)3、其他氧化還原酶類(lèi)：加單氧酶、加雙氧酶、過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶等。（1）細(xì)胞如何在酶的催化下將有機(jī)化合物中的碳變成CO2—CO2如何形成？（2）在酶的作用下細(xì)胞怎樣利用分子氧將有機(jī)化合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？（3）當(dāng)有機(jī)物被氧化成CO2和H2O時(shí)，釋放的能量怎樣轉(zhuǎn)化成ATP—能量如何產(chǎn)生？三、生物氧化主要探討三個(gè)問(wèn)題：（一）生物氧化中CO2的生成脫羧類(lèi)型：糖、脂、蛋白質(zhì)等有機(jī)物經(jīng)一系列脫氫、加水反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成含羧基的中間化合物，然后在酶的催化下脫羧而生成CO2。1、直接脫羧作用α-直接脫羧：如氨基酸脫羧R－CHNH2－COOHR－CH2NH2＋CO2α－氨基酸胺β-直接脫羧：如草酰乙酸脫羧2、氧化脫羧作用α-氧化脫羧：如丙酮酸的氧化脫羧：β-氧化脫羧：如蘋(píng)果酸的氧化脫羧：2、通過(guò)電子傳遞鏈/呼吸鏈生成水代謝物經(jīng)脫氫酶的催化而脫下的氫由相應(yīng)的氫載體（NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通過(guò)一系列遞氫體或遞電子體傳遞給吸進(jìn)的O2結(jié)合而生成H2O。在多種脫氫反應(yīng)中產(chǎn)生的氫質(zhì)子和電子，最后都是以這種形式進(jìn)行氧化的。

生物氧化過(guò)程中水的生成呼吸鏈的組分NAD+及與NAD+偶聯(lián)的脫氫酶黃素及與黃素偶聯(lián)的脫氫酶輔酶Q：流動(dòng)的電子傳遞體鐵硫蛋白細(xì)胞色素：流動(dòng)的電子傳遞體2、黃素及與黃素偶聯(lián)的脫氫酶類(lèi)輔基：黃素單核苷酸（FMN）、黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）

遞氫體

FMN+2HFMNH2FAD+2HFADH23、輔酶Q（CoQ、泛醌）呼吸鏈中唯一的脂溶性醌類(lèi)化合物，其分子中的苯醌結(jié)構(gòu)能進(jìn)行可逆的加氫反應(yīng)。

遞氫體CoQ+2HCoQH2輔酶Q的功能

CoQ(醌型結(jié)構(gòu))很容易接受電子和質(zhì)子,還原成CoQH2(還原型)；CoQH2給出電子和質(zhì)子還原成CoQ。因此,在線粒體呼吸鏈中是電子和質(zhì)子的傳遞體。

不能從底物接受氫

4、鐵硫蛋白（鐵硫中心）分子中常含2或4個(gè)Fe（稱(chēng)非血紅素鐵）和2或4個(gè)對(duì)酸不穩(wěn)定的硫，其中一個(gè)Fe原子能可逆地還原而傳遞電子。在HADH脫氫酶和琥珀酸脫氫酶中均含有多個(gè)不同的鐵硫蛋白，它們可將電子由FMNH2（或FADH2）轉(zhuǎn)移到泛醌上。Fe2+Fe3++e遞電子體三類(lèi)鐵硫蛋白根據(jù)結(jié)構(gòu)與吸收光譜的不同可將細(xì)胞色素分為a、b和c三類(lèi)。acCytaCytbCytca3c1電子傳遞順序：b→c1→c→aa3遞電子體是電子傳遞鏈中一個(gè)獨(dú)立的水溶性蛋白質(zhì)電子載體，位于線粒體內(nèi)膜外表，屬于膜周蛋白。與Cytc1含有相同的輔基，但蛋白組成不同。cyt.c通過(guò)Fe3+

Fe2+的互變起電子傳遞中間體作用。細(xì)胞色素c（Cyt.c）cyta和a3組成一個(gè)復(fù)合體，除了含有鐵卟啉外，還含有銅原子。cytaa3可以直接以O(shè)2為電子受體。在電子傳遞過(guò)程中，分子中的銅離子可以發(fā)生Cu+

Cu2+的互變，將cytc所攜帶的電子傳遞給O2。線粒體呼吸鏈的組成NADH-CoQ還原酶（complexI）琥珀酸-CoQ還原酶（complexⅡ)細(xì)胞色素C還原酶（complexⅢ）

細(xì)胞色素C氧化酶（complexⅣ）泛醌（CoQ）細(xì)胞色素C各傳遞體與多種蛋白質(zhì)組成復(fù)合體的形式分布在線粒體內(nèi)膜復(fù)合體I：NADH-CoQ還原酶NADH脫氫酶是主要成分NADHFMNFe-SCoQ4個(gè)質(zhì)子泵入線粒體膜間隙復(fù)合物II：琥珀酸-CoQ氧化還原酶琥珀酸脫氫酶是主要成分琥珀酸FADFe-S蛋白Cytb

CoQ無(wú)質(zhì)子泵出膜間隙基質(zhì)琥珀酸延胡索酸復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體III：CoQ-細(xì)胞色素c還原酶CoQ

CytbFe-S蛋白Cytc1Cytc4個(gè)質(zhì)子泵出（2個(gè)來(lái)自UQH2,2個(gè)來(lái)自基質(zhì)）4H+NADH呼吸鏈FADH2呼吸鏈蘋(píng)果酸異檸檬酸

琥珀酸β-羥丁酸谷氨酸

FAD（Fe-S）NAD+FMNCoQbc1caa3O2

丙酮酸FADα-酮戊二酸

脂肪酰CoA

α-磷酸甘油線粒體中某些重要底物氧化時(shí)的呼吸鏈（五）生物氧化中能量的生成生物氧化不僅消耗氧，產(chǎn)生二氧化碳和水，更重要的是有能量的生成和釋放。生物氧化中釋放的能量大約有40%以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存于ATP和其它高能化合物中，其中ATP是體內(nèi)各種生命活動(dòng)及代謝過(guò)程中主要供能的高能化合物。1、高能化合物

將水解時(shí)能夠釋放21kJ/mol（5kCal/mol)以上自由能（G′<-21kJ/mol）的化合物稱(chēng)為高能化合物。水解時(shí)釋放的能量大于21KJ/mol的化學(xué)鍵，常表示為～。2、高能鍵硫酯鍵化合物~

S甲硫鍵化合物CH3~S+-C-CO2、高能化合物的種類(lèi)磷氧型-O~P磷氮型HN=C-N~P(O)磷酸化合物非磷酸化合物烯醇磷酸化合物?；姿峄衔锝沽姿峄衔铮ˋTP）磷酸肌酸與磷酸精氨酸3、生物體ATP的生成方式底物水平磷酸化氧化磷酸化光合磷酸化底物水平磷酸化指ATP的形成直接與一個(gè)代謝中間物（PEP）上的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移相偶聯(lián)的作用。特點(diǎn)：ATP的形成直接與中間代謝物進(jìn)行的反應(yīng)相偶聯(lián)；在有O2或無(wú)O2條件下均可發(fā)生底物水平的磷酸化。（1）底物水平磷酸化特點(diǎn):●是捕獲能量的一種方式，在發(fā)酵作用（無(wú)氧呼吸）中是進(jìn)行生物氧化取得能量的唯一方式?！窈脱醯拇嬖谂c否無(wú)關(guān)，在ATP生成中沒(méi)有氧分子參與，也不經(jīng)過(guò)電傳遞鏈傳遞電子。（2）氧化磷酸化概念：是指代謝物脫下的氫（H++e）經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧生成水的同時(shí)，伴有ADP磷酸化生成ATP的過(guò)程，因氧化反應(yīng)與ADP的磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)發(fā)生，又稱(chēng)為偶聯(lián)磷酸化。ADPATP底物產(chǎn)物FADFADH2NADNADHH2O能量●需氧生物獲得ATP的一種主要方式,是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移的主要環(huán)節(jié),需要氧的參與。●真核生物氧化磷酸化過(guò)程在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行,原核生物在細(xì)胞質(zhì)膜上進(jìn)行。特點(diǎn)：氧化磷酸化的偶聯(lián)部位與P/O比值偶聯(lián)部位：呼吸鏈上既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生磷酸化反應(yīng)的部位P/O比值：氧化磷酸化中，每消耗1摩爾氧時(shí)所消耗的無(wú)機(jī)磷的摩爾數(shù)?；蜓趸姿峄校肯?摩爾氧時(shí)所消耗的ADP的摩爾數(shù)?；蜓趸姿峄?，每消耗1摩爾氧時(shí)所生成的ATP的摩爾數(shù)。P/O比值實(shí)際上相當(dāng)于一對(duì)電子通過(guò)呼吸鏈傳遞至O2所產(chǎn)生的ATP的分子數(shù)。由P/O的比值可推測(cè)出ATP的生成數(shù)目

底物β-羥丁酸

呼吸鏈的組成NAD+→復(fù)合體Ⅰ→CoQ→復(fù)合體ⅢP/O比值 2.4～2.8(3)→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2琥珀酸復(fù)合體Ⅱ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ1.7(2)→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2抗壞血酸Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O20.881可能生成的ATP數(shù)1.5線粒體離體實(shí)驗(yàn)測(cè)得的一些底物的P/O比值2.5ATPNADH呼吸鏈生成ATP的部位：1.NADH至輔酶Q2.細(xì)胞色素b至細(xì)胞色素c3.細(xì)胞色素aa3至O2ATP（3）氧化磷酸化偶聯(lián)部位：

復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ ATPFADH2呼吸鏈生成ATP的部位：1.細(xì)胞色素b至細(xì)胞色素c2.細(xì)胞色素aa3至O2

電子流過(guò)復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ，分別產(chǎn)生4個(gè)H+、4個(gè)H+和2個(gè)H+梯度。

在電子傳遞過(guò)程中，除了電子流過(guò)復(fù)合體Ⅱ時(shí)不產(chǎn)生質(zhì)子的梯度外，復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ都能產(chǎn)生跨膜的質(zhì)子梯度。1對(duì)電子經(jīng)過(guò)NADH呼吸鏈和FADH2呼吸鏈傳給O2，可分別產(chǎn)生10個(gè)H+和6個(gè)H+。4個(gè)H+產(chǎn)生1個(gè)ATP，兩個(gè)呼吸鏈分別產(chǎn)生2.5個(gè)ATP和1.5個(gè)ATP?；瘜W(xué)偶聯(lián)假說(shuō)構(gòu)象偶聯(lián)假說(shuō)化學(xué)滲透假說(shuō)（4）氧化磷酸化作用機(jī)制氧化作用（電子傳遞）與磷酸化作用相偶聯(lián)已經(jīng)不存在任何疑問(wèn)，但對(duì)二者究竟如何偶聯(lián)，尚有許多未完全闡明的問(wèn)題。目前，共存在三種假說(shuō)：1961年英國(guó)生物化學(xué)家PeterMitchell首先提出,1978年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?；疽c(diǎn)：電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時(shí)釋放出的自由能,可將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜外側(cè),產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度(H+濃度梯度和跨膜電位差),以此儲(chǔ)存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時(shí)驅(qū)動(dòng)ADP與Pi生成ATP?；瘜W(xué)滲透假說(shuō)（chemiosmotichypothesis）++++----H+H2O O2H+e-ADP + PiATP化學(xué)滲透假說(shuō)簡(jiǎn)單示意圖

線粒體膜

線粒體基質(zhì)膜間隙琥珀酸延胡索酸基質(zhì)化學(xué)勢(shì)差內(nèi)堿電勢(shì)差內(nèi)負(fù)質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力推動(dòng)ATP合成內(nèi)膜外膜NADH呼吸鏈中的三個(gè)復(fù)合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ起著質(zhì)子泵的作用，將H+從線粒體基質(zhì)跨過(guò)內(nèi)膜進(jìn)入膜間隙。H+不斷從內(nèi)膜內(nèi)側(cè)泵至內(nèi)膜外側(cè)，而又不能自由返回內(nèi)膜內(nèi)側(cè)，從而在內(nèi)膜兩側(cè)建立起質(zhì)子濃度梯度和電位梯度即電化學(xué)梯度，又稱(chēng)為質(zhì)子動(dòng)力。當(dāng)存在足夠的跨膜電化學(xué)梯度時(shí)，強(qiáng)大的質(zhì)子流通過(guò)嵌在線粒體內(nèi)膜的F0F1-ATP合酶返回基質(zhì)，質(zhì)子電化學(xué)梯度蘊(yùn)藏的自由能釋放，推動(dòng)ATP的合成。線粒體（mitochondria）外膜（outermembrane）內(nèi)膜(innermembrane)嵴（sterility）ATP生成的細(xì)胞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)ATP合酶內(nèi)、外膜間隔ATP的合成機(jī)制—FOF1-ATP合酶線粒體內(nèi)膜的表面有一層規(guī)則地間隔排列著的球狀顆粒，稱(chēng)為FOF1-ATP合酶，也叫ATP合酶復(fù)合體或ATP合酶。它由FO、F1兩部分組成，其中FO由4種6條不同的肽鏈組成，是復(fù)合體的柄（含質(zhì)子通道），鑲嵌到內(nèi)膜中。F1由5種9條肽鏈組成，呈球狀，是復(fù)合體的頭，與FO結(jié)合后這個(gè)頭伸向膜內(nèi)基質(zhì)。FO是膜外質(zhì)子返回膜內(nèi)的通道，F(xiàn)1是催化ATP合成的部位，當(dāng)膜外的質(zhì)子經(jīng)FO質(zhì)子通道到達(dá)F1時(shí)便推動(dòng)ATP的合成?；|(zhì)側(cè)膜間隙側(cè)

當(dāng)H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時(shí)，F(xiàn)1中的γ亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)，3個(gè)β亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。ATP合酶的工作機(jī)制ATP在沒(méi)有質(zhì)子動(dòng)力的情況下，可催化ADP和Pi合成ATP，但合成的ATP不能離開(kāi)催化部位，Paul

Boyer提出，質(zhì)子梯度的作用不是合成ATP，而是使ATP從酶分子上解脫下來(lái)。旋轉(zhuǎn)催化機(jī)制ATP4-F0F1胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ADP3-H2PO4-ATP4-3H+3H+H+H+H2PO4-H2PO4-ADP3-ADP3-每分子ATP在線粒體中生成并轉(zhuǎn)運(yùn)到胞漿需4個(gè)H＋回流進(jìn)入線粒體基質(zhì)中三、ATP的儲(chǔ)存和利用

ATP是生物界普遍的供能物質(zhì)，體內(nèi)的分解代謝和合成代謝的偶聯(lián)都以ATP為偶聯(lián)劑。ATP分子含有兩個(gè)高能磷酸鍵，在體外標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)定，每個(gè)高能磷酸鍵水解時(shí)釋放約7.3kcalmol-1的能量。在細(xì)胞內(nèi)如脊椎動(dòng)物肌肉和神經(jīng)組織的磷酸肌酸和無(wú)脊椎動(dòng)物的磷酸精氨酸是真正的能量?jī)?chǔ)存物質(zhì)，又稱(chēng)為磷酸原。當(dāng)機(jī)體消耗ATP過(guò)多致使ADP增多時(shí)，磷酸肌酸可將其高能鍵轉(zhuǎn)給ADP生成ATP，以供生理活動(dòng)之用。催化這一反應(yīng)的酶是肌酸磷酸激酶（CPK）。磷酸肌酸激酶(creatinephosphate,CP)肌酸磷酸肌酸ATPADP當(dāng)機(jī)體代謝中需要ATP提供能量時(shí)，ATP可以多種形式實(shí)行能量的轉(zhuǎn)移和釋放：葡萄糖＋ATP6－磷酸－葡萄糖＋ADP

5－磷酸核糖＋ATP

5－磷酸核糖－1－焦磷酸＋AMP氨基酸＋ATP

氨酰-AMP＋PPi蛋氨酸＋ATP

S－腺苷蛋氨酸＋PPi+Pi體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存和利用體內(nèi)能量的直接供應(yīng)者：ATP特殊之處：糖原合成的能量供應(yīng)：UTP磷脂合成的能量供應(yīng)：CTP蛋白質(zhì)合成的能量供應(yīng)：GTP體內(nèi)能量的儲(chǔ)存者：CP關(guān)于生物體的能量代謝敘述正確的是（）A、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化過(guò)程中釋放的能量全部變成ATPB、體內(nèi)各種生理活動(dòng)和蛋白質(zhì)、糖原、磷脂等合成過(guò)程中必須由ATP直接供能C、氧化磷酸化是ATP生成的唯一方式D、含有高能鍵的化合物必然是有機(jī)磷酸化合物E、供給機(jī)體生命活動(dòng)的能量來(lái)自營(yíng)養(yǎng)分子中蘊(yùn)藏的化學(xué)能E氧化過(guò)程主要發(fā)生在什么細(xì)胞器中？A核糖體B線粒體C高爾基體D中心體各種細(xì)胞色素在呼吸鏈中傳遞電子的順序是：A．a(chǎn)→a3→b→C1→1/2O2

B．b→C1→C→a→a3→1/2O2

C．a(chǎn)1→b→c→a→a3→1/2O2D．a(chǎn)→a3→b→c1→a3→1/2O2

E．c→c1→b→aa3→1/2O2合成磷脂時(shí)需消耗（）A、ADPB、TTPC、CTPD、UTPE、GTP在離體的完整線粒體中，有可氧化底物存在時(shí)，加入哪一種物質(zhì)可提高電子傳遞和氧氣的攝入量?A．TCA循環(huán)的酶B．ADPC．FADH2D．NADHCB4、“高能磷酸鍵”中的“高能”是指該鍵（）A鍵能高B活化能高C水解釋放的自由能高DA、B、C都是

5、氧化磷酸化過(guò)程中電子傳遞的主要作用是（）A.形成質(zhì)子梯度B.將電子傳給氧分子C.轉(zhuǎn)運(yùn)磷酸根D.排出二氧化碳A

C

ATP生成的主要方式是（）A、肌酸磷酸化B、氧化磷酸化C、糖的磷酸化D、底物水平磷酸化E、有機(jī)酸脫羧讓一只鼠含有放射性的氧（18O2），該鼠體內(nèi)最先出現(xiàn)標(biāo)記氧原子的物質(zhì)是：A.丙酮酸B.乙酰輔酶AC.二氧化碳D.水BD有關(guān)生物氧化的敘述哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的（）A、在生物體內(nèi)發(fā)生的氧化反應(yīng)B、是一系列酶促反應(yīng)C、氧化過(guò)程中能量逐步釋放D、線粒體中的生物氧化可伴有ATP生成E、與體外氧化結(jié)果相同，但釋放的能量不同電子傳遞鏈中的哪種組分是脂溶性的A．輔酶QB．黃素蛋白C.細(xì)胞色素D．FADH2

EA以下哪一個(gè)關(guān)于化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)的描述是正確的（）A.OH-聚集在線粒體內(nèi)膜外，而H+聚集在膜內(nèi)B.H+聚集在線粒體內(nèi)膜外，而OH-聚集在膜內(nèi)C.OH-及H+都聚集在線粒體內(nèi)膜內(nèi)D.OH-及H+都聚集在線粒體內(nèi)膜外下列哪種底物脫下的一對(duì)氫經(jīng)呼吸鏈傳遞氧化生成水，其P/O約為3（）A、琥珀酸B、脂酰CoAC、α-磷酸甘油D、丙酮酸E、以上均不是BD生物體是和外界環(huán)境緊密聯(lián)系的開(kāi)放系統(tǒng)第二部分細(xì)胞代謝（一）新陳代謝的概念

新陳代謝是生命最基本的特征之一，泛指生物體與周?chē)h(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換、能量交換以及信息交換的過(guò)程。生物體一方面不斷地從周?chē)h(huán)境中攝取能量和物質(zhì)，通過(guò)一系列的生化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成自身組織成分，即所謂合成代謝；另一方面，生物體將原有的組成成分經(jīng)過(guò)一系列的生化反應(yīng)分解為簡(jiǎn)單成分，重新利用或排出體外，即所謂分解代謝，通過(guò)上述過(guò)程不斷地進(jìn)行自我更新。

特點(diǎn)：特異，有序，高度適應(yīng)性和靈敏調(diào)節(jié)、代謝途徑逐步進(jìn)行（二）新陳代謝的內(nèi)涵（三）細(xì)胞能量的流通貨幣—ATP1.ATP的結(jié)構(gòu)2.ATP為高能化合物細(xì)胞中多數(shù)反應(yīng)都與ATP相關(guān)聯(lián)（四）細(xì)胞通過(guò)氧化還原反應(yīng)進(jìn)行能的轉(zhuǎn)移細(xì)胞中常見(jiàn)的氧化-還原反應(yīng)除包含電子的傳遞轉(zhuǎn)移外，還包含氫的傳遞和轉(zhuǎn)移，它與電子的轉(zhuǎn)移是伴隨發(fā)生的。細(xì)胞中氫及其電子從一個(gè)化合物轉(zhuǎn)移給另一個(gè)化合物時(shí)，所攜帶的能量也同時(shí)轉(zhuǎn)移給電子和氫的受體，如NAD+、NADP+、FMN和FAD等。三、細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸（cellrespiration）：細(xì)胞氧化葡萄糖、脂肪、蛋白質(zhì)或其它有機(jī)物以獲取能量并產(chǎn)生CO2的過(guò)程。細(xì)胞呼吸是一個(gè)復(fù)雜的、有多種酶參與的多步驟過(guò)程。有機(jī)化合物+6O2+6H2O——6CO2+12H2O+能（一）概念細(xì)胞呼吸是生物體獲得能量的主要代謝途徑“燃料”主要是糖類(lèi)物質(zhì)C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量（ATP+熱量）細(xì)胞呼吸主要在線粒體中進(jìn)行，溫和條件以及酶的參與調(diào)控細(xì)胞呼吸是異化作用（二）特點(diǎn)細(xì)胞呼吸是由一系列化學(xué)反應(yīng)組成的一個(gè)連續(xù)完整的代謝過(guò)程每一步化學(xué)反應(yīng)都需要特定的酶參與才能完成細(xì)胞呼吸的3個(gè)階段：

糖酵解、三羧酸循環(huán)以及

氧化磷酸化（三）細(xì)胞呼吸的化學(xué)過(guò)程

概述

糖酵解第一階段：

磷酸已糖的生成(活化)三個(gè)階段第二階段：

磷酸丙糖的生成(裂解)第三階段：

3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)楸岵⑨尫拍芰?氧化、轉(zhuǎn)能)10個(gè)酶催化的11步反應(yīng)葡萄糖6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-果糖1，6-二磷酸-果糖磷酸二羥丙酮3-磷酸-甘油醛第一階段3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸第二階段己糖激酶醛縮酶磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸變位酶烯醇化酶丙酮酸激酶第三階段糖酵解途徑OCH2OHHOOHOHOHOCH2OHHOOHOHOHP+ADP葡萄糖(G)葡糖-6-磷酸(G-6-P）（1）葡萄糖磷酸化生成葡萄糖6-磷酸+ATP葡萄糖激酶/己糖激酶這是酵解過(guò)程中的第一個(gè)關(guān)鍵酶Mg2+使葡萄糖的穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)榛钴S狀態(tài)葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)磷酸化以后不能再離開(kāi)細(xì)胞葡萄糖磷酸化生成葡萄糖6-磷酸的意義：1.葡萄糖磷酸化后容易參與反應(yīng)2.磷酸化后的葡萄糖帶負(fù)電荷，不能透過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜，因此是細(xì)胞的一種保糖機(jī)制。哺乳類(lèi)動(dòng)物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱(chēng)為Ⅰ至Ⅳ型。肝細(xì)胞中存在的是Ⅳ型，稱(chēng)為葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特點(diǎn)是：①特異性高（只作用于葡萄糖）②對(duì)葡萄糖的親和力很低（當(dāng)葡萄糖濃度很高時(shí)才發(fā)揮其催化作用）+ATP+ADPOCH2OHOCH2POHOHOCH2OHOCH2POHOHPOHOH（3）果糖6-磷酸再磷酸化生成果糖

1,6-二磷酸果糖-6-磷酸（F-6-P）果糖-1,6-二磷酸（F-1,6-BP）果糖磷酸激酶-1糖酵解過(guò)程的第二個(gè)關(guān)鍵酶，也是酵解中的限速酶Mg2+兩次磷酸化使G轉(zhuǎn)化為反應(yīng)活性更高的F-1,6-BP，有利于隨后的分解反應(yīng)限速酶/關(guān)鍵酶1.催化不可逆反應(yīng)特點(diǎn)2.催化效率低3.受激素或代謝物的調(diào)節(jié)4.通常是在整條途徑中催化初始反應(yīng)的酶5.活性的改變可影響整個(gè)反應(yīng)體系的速度和方向EMP途徑的限速酶：果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-1果糖磷酸激酶-1是糖酵解三個(gè)調(diào)節(jié)酶中催化效率最低的酶,因此是糖酵解作用限速酶。變構(gòu)激活劑：2,6-二磷酸果糖（BPF）變構(gòu)抑制劑：ATP、檸檬酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸AMP、ADP磷酸二羥丙酮3-磷酸-甘油醛磷酸二羥丙酮3-磷酸-甘油醛（6）甘油醛-3-磷酸氧化為甘油酸-1,3-二磷酸甘油醛-3-磷酸脫氫酶甘油醛-3-磷酸糖酵解中唯一的脫氫反應(yīng)甘油酸-1,3-二磷酸～PNAD＋＋H3PO4NADH+H+（7）甘油酸-1,3-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视退?3-磷酸甘油酸-3-磷酸激酶甘油酸-3-磷酸這是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反應(yīng)ADPATP甘油酸-1,3-二磷酸～P（9）甘油酸-2-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖崃姿嵯┐际奖岣视退?2-磷酸烯醇化酶Mg2+或Mn2+氟化物能與Mg2+絡(luò)合而抑制該酶的活性PH2OADPATP丙酮酸激酶PK烯醇丙酮酸-2-磷酸

烯醇丙酮酸糖酵解過(guò)程的第三個(gè)關(guān)鍵酶，也是第二次底物水平磷酸化反應(yīng)Mg2+或Mn2+～P（10）烯醇丙酮酸磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际奖幔?1）烯醇丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸酇TP磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸ADP丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸丙酮酸自發(fā)進(jìn)行下列哪種不是高能化合物（）A、GTPB、ATPC、CP（磷酸肌酸）D、3-磷酸甘油醛E、1，3-二磷酸甘油酸若葡萄糖的1，4位用14C標(biāo)記，經(jīng)酵解轉(zhuǎn)變?yōu)?分子乳酸時(shí)，乳酸中被標(biāo)記的碳原子是哪些（）?A、只有羧基碳被標(biāo)記

B、只有羥基碳被標(biāo)記

C、羧基碳和羥基碳都被標(biāo)記D、一分子乳酸的羧基碳被標(biāo)記，另一分子的甲基碳被標(biāo)記DD總反應(yīng)式：C6H12O6＋2NAD＋

＋2ADP＋2Pi

2CH3COCOOH＋2NADH＋2H＋＋2ATP參與化合物：①葡萄糖，②ADP和磷酸，③NAD+。起始階段還需要消耗2分子ATP來(lái)啟動(dòng)，但后期共產(chǎn)出4分子ATP，還形成高能化合物NADH。最終產(chǎn)物是丙酮酸。糖酵解將六碳的葡萄糖分解成2個(gè)三碳的丙酮酸，凈產(chǎn)生2個(gè)ATP，生成2分子NADH；糖酵解不需要氧參與糖酵解的調(diào)控細(xì)胞對(duì)糖酵解速度的調(diào)控是為了滿(mǎn)足細(xì)胞對(duì)能量及碳骨架的需求。在代謝途徑中，催化不可逆反應(yīng)的酶所處的部位是控制代謝反應(yīng)的有力部位。糖酵解中有三步反應(yīng)不可逆，分別由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此這三種酶對(duì)酵解速度起調(diào)節(jié)作用。果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶變位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶變位酶除葡萄糖外，其它己糖也可轉(zhuǎn)變成磷酸己糖而進(jìn)入酵解途徑。丙酮酸的去路A.酵母、植物在無(wú)氧條件下將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇和CO2H+CO2丙酮酸脫羧酶TPPNADH+H+NAD+乙醇脫氫酶丙酮酸乙醛乙醇由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖嫉倪^(guò)程稱(chēng)為酒精發(fā)酵:葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+2乙醇+2CO2+2ATP+2H2OOHHCO-COHCOHCOCH3CH3CH3動(dòng)物細(xì)胞中不存在丙酮酸脫羧酶反應(yīng)中的NADH+H+

來(lái)自于第6步反應(yīng)中的3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)葡萄糖果糖-6-磷酸

二羥丙酮磷酸甘油醛-3-磷酸2×丙酮酸葡萄糖-6-磷酸ADPATP果糖-1,6-二磷酸ADPATP2×甘油酸1,3-二磷酸2×Pi2×NADH+

2H+2×NAD+2×甘油酸-3-磷酸2×ADP2×ATP2×烯醇式丙酮酸磷酸2×H2O2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖?乙醛丙酮酸脫羧酶2乙醇2CO22×甘油酸-2-磷酸OOCO-+NADH+H+CO-+NAD+

COHOCHCH3CH3丙酮酸L-乳酸乳酸脫氫酶

葡萄糖+2Pi+2ADP2乳酸+2ATP+2H2OB.動(dòng)物在激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)或由于呼吸、循環(huán)系統(tǒng)障礙而發(fā)生供氧不足時(shí)，以及生長(zhǎng)在厭氧或相對(duì)厭氧條件下的許多細(xì)菌，丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸。反應(yīng)中的NADH+H+

來(lái)自于第6步反應(yīng)中的3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)葡萄糖果糖-6-磷酸

二羥丙酮磷酸甘油醛3-磷酸2×甘油酸-2-磷酸2×丙酮酸葡萄糖-6-磷酸ADPATP果糖1,6-二磷酸ADPATP2×甘油醛-1,3-二磷酸2×Pi2×NADH+2H+2×NAD+2×甘油酸-3-磷酸2×ADP2×ATP2×烯醇式丙酮酸磷酸2×H2O2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP2×乳酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗酑.在有氧條件下，丙酮酸進(jìn)入線粒體生成乙酰CoA，參加TCA循環(huán)（檸檬酸循環(huán)），被徹底氧化成CO2和H2O。D.轉(zhuǎn)化為脂肪酸或酮體。當(dāng)細(xì)胞ATP水平較高時(shí)，檸檬酸循環(huán)的速率下降，乙酰CoA開(kāi)始積累，可用于脂肪或酮體的合成。

丙酮酸的去路（有氧）（無(wú)氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇+CO2乙酰CoA三羧酸循環(huán)丙酮酸乳酸乙酰CoA糖酵解途徑（有氧或無(wú)氧）脂肪酸或酮體糖酵解過(guò)程中ATP的生成2×葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸→果糖-1,6-二磷酸甘油酸-1,3-二磷酸→甘油酸-3-磷酸磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸-11

反應(yīng)ATP-12×1

1mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP2molATP1.在無(wú)氧條件下迅速提供能量,供機(jī)體需要。如：劇烈運(yùn)動(dòng)、人到高原2.是某些細(xì)胞在不缺氧條件下的能量來(lái)源。3.是某些病理情況下機(jī)體獲得能量的方式。糖酵解的生理意義4.是糖的有氧氧化的前過(guò)程，也是糖異生作用的大部分逆過(guò)程。5.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代謝相聯(lián)系的途徑。肌肉收縮與糖酵解供能：⑴、肌肉內(nèi)ATP含量很低；結(jié)論：糖酵解為肌肉收縮迅速提供能量⑵、肌肉中磷酸肌酸儲(chǔ)存的能量可供肌肉收縮所急需的化學(xué)能;⑶、即使氧不缺乏，葡萄糖進(jìn)行有氧氧化的過(guò)程比糖酵解長(zhǎng)得多,來(lái)不及滿(mǎn)足需要;背景：劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)：⑷、肌肉局部血流不足，處于相對(duì)缺氧狀態(tài)。例：人和動(dòng)物體內(nèi)發(fā)生“ADP+磷酸肌酸ATP+肌酸”反應(yīng)的條件是:

A.肌肉組織缺氧B.機(jī)體消耗ATP過(guò)多

C.機(jī)體進(jìn)行有氧呼吸D.機(jī)體進(jìn)行厭氧呼吸例：當(dāng)人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，合成ATP的能量主要來(lái)源于:

A.無(wú)氧呼吸B.有氧呼吸C.磷酸肌酸D.以上三項(xiàng)都有例：糖酵解途徑中生成的丙酮酸必須進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化，因?yàn)椋篈．乳酸不能通過(guò)線粒體膜

B．為了保持胞質(zhì)的電荷中性

C．丙酮酸脫氫酶系在線粒體內(nèi)D．胞質(zhì)中生成的丙酮酸別無(wú)其他去路

E．丙酮酸堆積能引起酸中毒例下列哪一個(gè)酶直接參與底物水平磷酸化A．a(chǎn)-酮戊二酸脫氫酶B.3-磷酸甘油醛脫氫酶C.琥珀酸脫氫酶D.6-磷酸葡萄糖脫氫酶E.磷酸甘油酸激酶例下面哪一步反應(yīng)是糖酵解中唯一的氧化步驟A.葡萄糖-→6一磷酸葡萄糖B.6-磷酸果糖一→1,6一二磷酸果糖C.3-磷酸甘油醛一→1,3-二磷酸甘油酸D.磷酸烯醇式丙酮酸一→丙酮酸E.丙酮酸一→乳酸例以下哪種物質(zhì)不屬于糖酵解過(guò)程中的產(chǎn)物：

A.磷酸烯醇式丙酮酸B.3--磷酸甘油酸

C.2--磷酸甘油醛D.果糖--6--磷酸例糖酵解第一次產(chǎn)生ATP的反應(yīng)是由下列哪個(gè)酶催化：

A丙酮酸激酶B磷酸果糖激酶C磷酸甘油酸激酶D3–磷酸甘油醛脫氫酶E烯酸化酶例無(wú)氧的糖酵解產(chǎn)生2分子的：A乳酸B丙酮酸CATPD乙醇BC初到高原與糖酵解供能：人初到高原，高原大氣壓低，易缺氧機(jī)體加強(qiáng)糖酵解以適應(yīng)高原缺氧環(huán)境海拔5000米背景：結(jié)論：某些組織細(xì)胞與糖酵解供能：

代謝極為活躍，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能量。成熟的紅細(xì)胞：視網(wǎng)膜、神經(jīng)、白細(xì)胞、骨髓、腫瘤細(xì)胞等：無(wú)線粒體，無(wú)法通過(guò)氧化磷酸化獲得能量，只能通過(guò)糖酵解獲得能量。某些病理狀態(tài)

與糖酵解供能：

某些病理情況下，機(jī)體主要通過(guò)糖酵解獲得能量。嚴(yán)重貧血大量失血呼吸障礙肺及心血管等疾病在有氧條件下，胞漿中NADH進(jìn)入線粒體經(jīng)呼吸鏈傳遞而被O2氧化。但NADH不能直接透過(guò)線粒體內(nèi)膜，只能以穿梭方式進(jìn)入。

胞漿中NADH的去路穿梭機(jī)制：(α-glycerophosphateshuttle)蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)α-磷酸甘油穿梭NADH+H+FADH2NAD+FAD線粒體 內(nèi)膜線粒體 外膜膜間隙線粒體 基質(zhì)α-磷酸甘油脫氫酶呼吸鏈

CH2O-Pi磷酸二羥丙酮CH2OHC=OCH2O-PiCH2OHC=Oα-磷酸甘油CH2OHCHOHCH2O-PiCH2OHCHOHCH2O-Pi機(jī)制：NADH+H+的氫最終以FADH２的形式進(jìn)入琥珀酸氧化呼吸鏈，生成1.5分子ATP，損失了1分子的ATP。（1）甘油磷酸穿梭H-OOC-CH2-C-COO-H3N草酰乙酸+H+脫氫酶谷氨酸-H3NOOC-CH2-C-COO呼吸鏈H3NNAD+OHNAD+

蘋(píng)果酸-α-酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體OH-OOC-CH2-C-COO-

H

蘋(píng)果酸-OOC-CH2-CH2-C-COO--OOC-CH2-CH2-C-COO-

α-酮戊二酸NADH

蘋(píng)果酸胞液線粒體內(nèi)膜

-OOC-CH2-C-COO-基質(zhì)H

+天冬氨酸

--

轉(zhuǎn)運(yùn)體

天冬氨酸

H O

+

-OOC-CH2-C-COO---

OOC-CH2-CH2-C-COO

谷氨酸NADH

H

谷草轉(zhuǎn)+H+

氨酶

O-

+

H3N--

OOC-CH2-C-COO

O

+ -

OOC-CH2-CH2-C-COO H

ONADH+H+的氫經(jīng)此機(jī)制進(jìn)入NADH氧化呼吸鏈，生成2.5分子ATP（2）蘋(píng)果酸一天冬氨酸穿梭在無(wú)氧條件下，胞漿中NADH被用于還原丙酮酸為乳酸或乙醇。丙酮酸NADH+H+NAD+葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖家胰┍崦擊让敢掖糃O2葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岜酦ADH+H+NAD+乳酸脫氫酶乳酸乙醇脫氫酶糖的有氧氧化指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成CO2和H2O，并釋放能量的過(guò)程。*反應(yīng)部位：胞漿及線粒體

*基本概念：糖的有氧氧化有氧氧化是糖氧化代謝的主要方式，絕大多數(shù)組織細(xì)胞都通過(guò)有氧氧化獲得能量。C6H12O6+6O26CO2+6H2O+36/38ATP細(xì)胞胞漿線粒體葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸（糖酵解)CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸糖有氧氧化概況有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程第一階段：丙酮酸的生成第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第三階段：三羧酸循環(huán)G（Gn）第四階段：氧化磷酸化丙酮酸乙酰CoA

CO2

NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADP

TAC循環(huán)

胞漿線粒體

丙酮酸的生成：葡萄糖+NAD++2ADP+2Pi

2（丙酮酸+ATP

+NADH+H+）2丙酮酸進(jìn)入線粒體進(jìn)一步氧化2(NADH+H+)2H2O+3/5ATP線粒體內(nèi)膜上特異載體穿梭系統(tǒng)氧化呼吸鏈（一）丙酮酸的氧化脫羧丙酮酸進(jìn)入線粒體，氧化脫羧為乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸+輔酶A+NAD+

乙酰CoA+CO2+NADH+H+丙酮酸脫氫酶系(E1+E2+E3)乙酰CoA丙酮酸丙酮酸脫氫酶系的組成

酶E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶HSCoANAD+

輔助因子

TPP，Mg2+

硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSL3種酶+6種輔助因子丙酮酸脫氫酶系催化的反應(yīng)過(guò)程1.丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP。2.由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3.二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA,同時(shí)使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為2個(gè)巰基。4.二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)使還原的二氫硫辛酰胺脫氫，同時(shí)將氫傳遞給FAD。5.在二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)催化下，將FADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD+，形成NADH+H+。CO2CoASHNAD+NADH+H+5.

NADH+H+的生成1.-羥乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酰胺的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成三羧酸循環(huán)(TricarboxylicacidCycle,TAC)也稱(chēng)為檸檬酸循環(huán)，這是因?yàn)檠h(huán)反應(yīng)中的第一個(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說(shuō)，故此循環(huán)又稱(chēng)為Krebs循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。所有的反應(yīng)均在線粒體中進(jìn)行。（二）三羧酸循環(huán)*概述：*反應(yīng)部位：TCA循環(huán)⑴乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸檸檬酸合酶草酰乙酸CH3CO～SCoA乙酰輔酶A檸檬酸(citrate)HSCoA乙酰CoA+草酰乙酸

檸檬酸+CoA-SH關(guān)鍵酶⑶異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸TCA循環(huán)CO2NAD+異檸檬酸α-酮戊二酸草酰琥珀酸NADH+H+異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸+NAD+α-酮戊二酸

+CO2

+NADH+H+調(diào)節(jié)酶⑷α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰輔酶ATCA循環(huán)CO2

α-酮戊二酸脫氫酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoA(succinylCoA)α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)α-酮戊二酸+CoA-SH+

NAD+

琥珀酰CoA+CO2

+NADH+H+

調(diào)節(jié)酶

α-酮戊二酸氧化脫羧酶反應(yīng)機(jī)制與丙酮

酸氧化脫羧相同，組成類(lèi)似：含3個(gè)酶+6個(gè)輔助因子α-酮戊二酸脫羧酶、二氫硫辛轉(zhuǎn)琥珀酰基酶、二氫硫辛酸還原酶輔酶A、FAD、NAD+Mg2+、硫辛酸、TPP3個(gè)酶:6個(gè)輔助因子：TCA循環(huán)⑸琥珀酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁徵晁崃蚣っ哥牾oA(succinylCoA)GDP+PiGTP琥珀酸(succinate)HSCoA琥珀酰CoA+GDP+Pi

琥珀酸+GTP+CoA-SHADPATPMg2+TCA循環(huán)⑹琥珀酸氧化脫氫生成延胡索酸FAD琥珀酸(succinate)琥珀酸脫氫酶延胡索酸(fumarate)FADH2琥珀酸

+FAD

延胡索酸+

FADH2TCA循環(huán)⑻蘋(píng)果酸脫氫生成草酰乙酸

蘋(píng)果酸脫氫酶

草酰乙酸(oxaloacetate)蘋(píng)果酸(malate)NAD+NADH+H+蘋(píng)果酸

+

NAD+

草酰乙酸+NADH+H+

三羧酸循環(huán)總圖:草酰乙酸CH2CO～SoA(乙酰輔酶A)蘋(píng)果酸琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸異檸檬酸檸檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸2H2HH三羧酸循環(huán)總結(jié)草酰乙酸→檸檬酸→順烏頭酸→異檸檬酸→草酰琥珀酸→

α-酮戊二酸→琥珀酰輔酶A→琥珀酸→延胡索酸→蘋(píng)果酸吵，您順意吵，（吵得）銅壺呼鹽瓶！乙酰輔酶A

+

3NAD++

FAD+Pi+2H2O+GDP2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTP總反應(yīng)式：CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoASH+3NADH(H+)+FADH2+GTP①兩處不可逆反應(yīng)：1、4②每次循環(huán)納入一個(gè)乙?；?分子H2O，生成2分子CO2。TCA循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，草酰乙酸反應(yīng)前后無(wú)改變，僅起乙?；d體作用。三羧酸循環(huán)小結(jié):③草酰乙酸是新合成的：14C標(biāo)記乙酰CoA進(jìn)行研究，第一周循環(huán)中并無(wú)14C出現(xiàn)在CO2，即CO2的碳原子不是來(lái)自乙酰CoA；第二周循環(huán)時(shí)才有14CO2

出現(xiàn)。這說(shuō)明CO2的碳原子來(lái)自于草酰乙酸。表面上看，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會(huì)消耗的，它可被反復(fù)利用。但是，例如：草酰乙酸

天冬氨酸α-酮戊二酸

谷氨酸

檸檬酸

脂肪酸

琥珀酰CoA

卟啉

Ⅰ機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，TAC中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和其他物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。三羧酸循環(huán)小結(jié):Ⅱ當(dāng)機(jī)體糖供不足時(shí)，可能引起TAC運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，這時(shí)蘋(píng)果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進(jìn)一步生成乙酰CoA進(jìn)入TAC氧化分解。草酰乙酸

草酰乙酸脫羧酶丙酮酸CO2蘋(píng)果酸

蘋(píng)果酸酶丙酮酸CO2NAD+NADH+H+*所以，草酰乙酸必須不斷被更新補(bǔ)充。由其他物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿人嵫h(huán)中間產(chǎn)物的反應(yīng)稱(chēng)為回補(bǔ)反應(yīng)。草酰乙酸的濃度，直接與乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)的速度有關(guān)，由丙酮酸羧化形成草酰乙酸是最重要的回補(bǔ)反應(yīng)。三羧酸循環(huán)中草酰乙酸的來(lái)源(1):丙酮酸+CO2

+ATP

草酰乙酸

+ADP+Pi+

CO2

+ATP+ADP+Pi丙酮酸羧化酶生物素、Mg2+這是動(dòng)物中最重要的回補(bǔ)反應(yīng)，在線粒體中進(jìn)行三羧酸循環(huán)中草酰乙酸的來(lái)源(2):PEP羧化酶（細(xì)胞質(zhì)）；蘋(píng)果酸酶（細(xì)胞質(zhì)）蘋(píng)果酸脫氫酶三羧酸循環(huán)特點(diǎn):一次底物水平磷酸化二次脫羧三個(gè)不可逆反應(yīng)四次脫氫

1mol乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化凈生成12molATP

整個(gè)循環(huán)不需要氧，但離開(kāi)氧無(wú)法進(jìn)行

三羧酸循環(huán)的生理意義是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑；是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體；為呼吸鏈提供H++e。糖與氨基酸、脂肪代謝的聯(lián)系返回H++e進(jìn)入氧化呼吸鏈徹底氧化生成H2O的同時(shí)驅(qū)動(dòng)ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP。NADH+H+

H2O、3ATP

[O]H2O、2ATP

FADH2[O]（三）、電子傳遞與氧化磷酸化(四)、糖有氧氧化的生理意義糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。簡(jiǎn)言之，即“供能”三、糖有氧氧化的關(guān)鍵酶①

酵解途徑：己糖激酶②丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體③

三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶四、巴斯德效應(yīng)*概念*機(jī)制

有氧時(shí)，NADH+H+進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化，丙酮酸進(jìn)入線立體進(jìn)一步氧化而不生成乳酸;缺氧時(shí)，酵解途徑加強(qiáng)，NADH+H+在胞漿濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。巴斯德效應(yīng)(Pastuereffect)指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。酵解階段：1分子葡萄糖分解為2分子丙酮酸，可凈得2分子ATP和2分子NADH+H+，后者通過(guò)不同的穿梭系統(tǒng)進(jìn)入呼吸鏈，總共可得6分子或8分子ATP。有氧氧化階段：2分子丙酮酸通過(guò)氧化脫羧產(chǎn)生2分子乙酰CoA和2分子NADH＋H+，通過(guò)呼吸鏈的電子傳遞和氧化磷酸化可得6個(gè)ATP。2分子乙酰CoA通過(guò)三羧酸循環(huán)可產(chǎn)生2個(gè)ATP，6個(gè)NADH+H+，2個(gè)FADH2，通過(guò)電子傳遞和氧化磷酸化可得22個(gè)ATP，總計(jì)產(chǎn)生24個(gè)ATP。總之，1分子葡萄糖通過(guò)糖酵解、丙酮酸氧化脫羧、檸檬酸循環(huán)、電子傳遞和氧化磷酸化共計(jì)產(chǎn)生38或36個(gè)ATP。能量計(jì)算（ATP生成）糖酵解電子傳遞2NADH2NADH葡萄糖有氧氧化生成的ATP反應(yīng)輔酶ATP第一階段葡萄糖→6-磷酸葡萄糖-16-磷酸果糖→1,6-雙磷酸果糖-12×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸NAD+2×3或2×2*2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸2×12×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2×1第二階段2×丙酮酸→2×乙酰CoA2×3第三階段2×異檸檬酸→2×α-酮戊二酸2×32×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×32×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×12×琥珀酸→2×延胡索酸FAD2×22×蘋(píng)果酸→2×草酰乙酸NAD+2×3凈生成38(或36)ATPNAD+NAD+NAD+例：有一株酵母突變株，缺乏一種三羧酸循環(huán)中的酶，只有在培養(yǎng)基中加入a-酮戊二酸后才能生長(zhǎng)，該酵母缺乏什么酶？A．a(chǎn)-酮戊二酸脫氫酶 B．丙酮酸脫氫酶C．檸檬酸異構(gòu)酶 D．異檸檬酸脫氫酶E．都不是例1分子丙酮酸經(jīng)TCA循環(huán)及呼吸鏈氧化時(shí)：A.生成3分子CO2B.生成5分子H2OC.生成12個(gè)分子ATPD.有5次脫氫，均通過(guò)NAD+開(kāi)始呼吸鏈A例動(dòng)物細(xì)胞中可能發(fā)生下列反應(yīng)：（1）葡萄糖→丙酮酸；（2）丙酮酸→乳酸；（3）乳酸→丙酮酸。在只有NAD（或NADP）存在時(shí)，上列反應(yīng)中能發(fā)生的是哪一個(gè)或哪幾個(gè)？A只有反應(yīng)（2）B只有反應(yīng)（3）C只有反應(yīng)（1）和（2）D只有反應(yīng)（1）和（3）例三羧酸循環(huán)得以順利進(jìn)行的關(guān)鍵物質(zhì)是：A．乙酰輔酶AB．α-酮戊二酸C．檸檬酸D．琥珀酰輔酶AE.草酰乙酸D右圖是糖酵解和三羧酸循環(huán)代謝途徑的簡(jiǎn)要圖，在哪兩步有脫羧酶與脫氫酶參加？AP和QBQ和RCQ和SDR和S若NADH（H+）和FADH2分別計(jì)2.5和1.5ATP，則1分子丙酮酸徹底氧化成CO2和H2O，釋放的ATP數(shù)是多少（）A.12.5B.14C.15D.11.5（一）脂肪的分解代謝1.脂肪動(dòng)員：儲(chǔ)存于脂肪細(xì)胞中的脂肪，在3種脂肪酶作用下逐步水解為游離脂酸和甘油，釋放入血供其他組織利用的過(guò)程，稱(chēng)脂肪動(dòng)員。六、其他物質(zhì)的分解代謝2.甘油的分解代謝

3.脂肪酸氧化（分解代謝）1.氧化部位以肝臟及肌肉組織最為活躍,在細(xì)胞的線粒體內(nèi)進(jìn)行。2.氧化方式主要是β-氧化α-氧化作用ω-氧化作用1）脂肪酸的β-氧化飽和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的β位C原子發(fā)生氧化，碳鏈在α位C原子與β位C原子間發(fā)生斷裂，每次生成一個(gè)乙酰CoA和較原來(lái)少二個(gè)碳單位的脂酰CoA，這個(gè)不斷重復(fù)進(jìn)行的脂肪酸氧化過(guò)程稱(chēng)為β-氧化。（2）脂肪酸β-氧化的生化過(guò)程脂肪酸的活化和轉(zhuǎn)運(yùn)脫H水化再脫H硫解①脂肪酸的活化和轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸首先在胞質(zhì)中被活化，形成脂酰CoA，在脂酰CoA合成酶(硫激酶)

催化下，由ATP提供能量，將脂肪酸轉(zhuǎn)變成脂酰CoA：總反應(yīng)：a、脂肪酸的活化⑴脂肪酸活化是在線粒體外進(jìn)行的,脂酰CoA合成酶存在線粒體外；⑵反應(yīng)過(guò)程中生成的焦磷酸（PPi）立即被細(xì)胞內(nèi)的焦磷酸酶水解，阻止了逆向反應(yīng)的進(jìn)行。故１分子脂肪酸活化，實(shí)際上消耗了２個(gè)高能磷酸健。ATP推動(dòng)脂肪酸的羧基與CoA的巰基之間形成硫脂鍵。2.特點(diǎn)

脂酸氧化的酶系存在線粒體基質(zhì)內(nèi)，但胞液中活化的長(zhǎng)鏈脂酰CoA（12C以上）卻不能直接透過(guò)線粒體內(nèi)膜，必須與肉堿(L-β-羥-γ-三甲氨基丁酸)結(jié)合成脂酰肉堿才能進(jìn)入線粒體基質(zhì)內(nèi)。RCO-SCoACoA-SH肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ(CH3)3N+CH2CHCH2COOHOH肉堿(CH3)3N+CH2CHCH2COOHRCO-O

脂酰肉堿b、脂酰CoA轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體反應(yīng)由肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(CAT-Ⅰ和CAT-Ⅱ)催化在肉堿參與下脂肪酸轉(zhuǎn)入線粒體的簡(jiǎn)要過(guò)程

10個(gè)碳以下的活化脂肪酸直接進(jìn)入線粒體內(nèi)進(jìn)行氧化,不需經(jīng)以上途徑。（1）脫氫脂酰CoA經(jīng)脂酰CoA脫氫酶催化，在其α和β碳原子上脫氫，生成△2反烯脂酰CoA，該脫氫反應(yīng)的輔基為FAD。（2）加水（水合反應(yīng)）△2反烯脂酰CoA在△2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成L-β-羥脂酰CoA。脂酰CoA的β-氧化反應(yīng)過(guò)程如下：（3）脫氫L-β-羥脂酰CoA在L-β-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去β碳原子與羥基上的氫原子生成β-酮脂酰CoA，該反應(yīng)的輔酶為NAD+。（4）硫解在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產(chǎn)生1分子乙酰CoA和比原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。β-氧化的生化歷程a、脫氫b、水化c、再脫氫

ＯR-CH=CH-C-SCoA

ＯR-CH2

-

CH2C-SCoA

OH

O

R-CH-CH2C~SCoA

OOR-C-CH2C~SCoA

OR-C~ScoA

OCH3C~SCoA||+||d、硫解||||氧化的生化歷程

乙酰CoAFADFADH2

NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脫氫酶脂酰CoA

β-烯脂酰CoA水化酶

β-羥脂酰CoA脫氫酶

β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA

+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2O

CoASHTCA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoAATPH20呼吸鏈H20呼吸鏈

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA總結(jié)：脂肪酸β-氧化最終的產(chǎn)物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數(shù)為Cn的脂肪酸進(jìn)行β-氧化，則需要作次循環(huán)才能完全分解為n/2個(gè)乙酰CoA，產(chǎn)生個(gè)NADH和（n/2－1）個(gè)FADH2；生成的乙酰CoA通過(guò)TCA循環(huán)徹底氧化成二氧化碳和水并釋放能量，而NADH和FADH2則通過(guò)呼吸鏈傳遞電子生成ATP。至此可以生成的ATP數(shù)量為：

β-氧化過(guò)程中能量的釋放及轉(zhuǎn)換效率凈生成：108–2=

106ATP例：軟脂酸7次β-氧化8乙酰CoACH3(CH2)14COOH7

NADH7FADH210ATP

2.5ATP

1.5ATP

80ATP17.5ATP10.5ATP108ATP能量轉(zhuǎn)換率40軟脂酰CoA+7FAD+7NAD++7CoA～SH+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)3.乙酰CoA的去路進(jìn)入TCA循環(huán)最終氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP。生成酮體參與代謝（動(dòng)物體內(nèi)）脂肪酸β-氧化產(chǎn)生的乙酰CoA，在肌肉細(xì)胞中可進(jìn)入TCA循環(huán)進(jìn)行徹底氧化分解；但在肝臟及腎臟細(xì)胞中還有另外一條去路，即形成乙酰乙酸、D-β-羥丁酸和丙酮，這三者統(tǒng)稱(chēng)為酮體。

脂肪酸的α-氧化作用

脂肪酸氧化作用發(fā)生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原來(lái)少一個(gè)碳原子的脂肪酸，這種氧化作用稱(chēng)為α-氧化作用。RCH2COOHRCH(OH)COOHRCOCOOHRCOOHCO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COOHCO2RCHOO2NAD+NADH+H+過(guò)氧化羥化H2O脂肪酸的ω氧化作用

脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變成羥基，繼而再氧化成羧基，從而形成α，ω-二羧酸的過(guò)程。CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-O2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脫氫酶醛酸脫氫酶（四）酮體的生成與利用概念：

脂酸在心肌、骨骼肌等組織中β-氧化生成的大量乙酰CoA，通過(guò)TAC徹底氧化成CO2和H2O。

肝臟中脂酸β－氧化生成的乙酰CoA，有一部分轉(zhuǎn)變成乙酰乙酸、β－羥丁酸及丙酮。這三種中間產(chǎn)物統(tǒng)稱(chēng)為酮體(ketonebodies)。酮體的結(jié)構(gòu)a.酮體的合成原料:乙酰CoA。b.酮體的合成部位:肝臟的線粒體c.酮體的合成過(guò)程(反應(yīng))：酮體的生成酮體的生成羥甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA）脂肪酸硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASH--氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羥丁酸脫氫酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脫羧酶CoASH①HMGCoA合成酶是酮體合成關(guān)鍵酶，它存在于肝臟的線粒體中，故只有肝臟能生成酮體。②由于肝臟氧化酮體的酶活性低，因此生成的酮體被釋放入血，供肝外組織利用。酮體合成的反應(yīng)特點(diǎn)酮體的利用

酮體在肝臟合成，但肝臟缺乏氧化分解酮體的酶，因此不能利用酮體。酮體生成后進(jìn)入血液，輸送到肝外組織利用。酮體代謝的特點(diǎn)：肝內(nèi)生酮肝外用腦、心、腎骨骼肌、心、腎酮體是肝輸出能源的一種形式，是肝臟將不易氧化的脂肪酸加工而成的代謝半成品。它分子小、極性強(qiáng)、擴(kuò)散快、易于氧化，是肝臟為肝外組織特別是大腦提供的能源形式。在饑餓、糖供應(yīng)不足時(shí)，大腦、心、腎、肌肉攝取酮體代替葡萄糖供能，節(jié)省葡萄糖以供紅細(xì)胞所需。酮體代謝的生理意義

糖尿病患者由于胰島素絕對(duì)或相對(duì)不足，機(jī)體氧化利用葡萄糖障礙，必須依賴(lài)脂肪酸氧化供能。此時(shí)，脂肪動(dòng)員加強(qiáng)，酮體生成增加，當(dāng)超過(guò)肝外組織的利用能力時(shí)，即引起血中酮體濃度升高，其中乙酰乙酸、β-羥丁酸為較強(qiáng)的有機(jī)酸，在血中堆積超過(guò)機(jī)體的緩沖能力時(shí)，即可引起酮癥酸中毒。例1分子軟脂酸(16碳)徹底氧化成CO2和H2O可凈生成ATP分子數(shù)是A.130B.38C.22D.20E.27例如果一個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的食物中含有過(guò)多的脂肪且碳水化合物不足，將會(huì)出現(xiàn)以下哪種情況？A乙酰輔酶A的合成下降B消耗過(guò)多的葡萄糖C脂肪代謝下降D酮病E將脂肪酸轉(zhuǎn)換成葡萄糖例脂酰CoA進(jìn)行β-氧化,其酶促反應(yīng)的順序?yàn)锳．脫氫,再脫氫,加水,硫解B.硫解,脫氫,加水,再脫氫C.脫氫,加水,再脫氫,硫解D.脫氫,脫水,再脫氫,硫解E.加水,脫氫,硫解,再脫氫例脂肪酸氧化過(guò)程中，將脂?！玈COA載入線粒體的是()A、ACPB、肉堿C、檸檬酸D、乙酰肉堿E、乙酰輔酶A脂肪大量動(dòng)員時(shí)肝內(nèi)生成的乙酰CoA主要轉(zhuǎn)變?yōu)椋ǎ〢.葡萄糖B.膽固醇C.脂肪酸D.酮體E.丙二酰CoA脂肪酸氧化過(guò)程中不需要下列哪種化合物參與

A.肉堿B.NAD+C.NADP+D.FADE.CoASH下列關(guān)于酮體的敘述錯(cuò)誤的是

A.肝臟可以生成酮體,但不能氧化酮體B.酮體是脂肪酸部分氧化分解的中間產(chǎn)物

C.合成酮體的起始物質(zhì)是乙酰CoAD.酮體不包括β-羥丁酸

E.機(jī)體僅在病理情況下才產(chǎn)生酮體1.蛋白質(zhì)的酶促降解蛋白質(zhì)降解作用防止了異常或不需要的蛋白質(zhì)的積累，有利于氨基酸的循環(huán)利用。真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解有2條途徑：

①溶酶體（lysosome）降解途徑－－不依賴(lài)ATP，無(wú)選擇性地降解蛋白質(zhì)；主要降解細(xì)胞通過(guò)胞吞作用攝取的外源蛋白、膜蛋白及長(zhǎng)壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白。

②泛素（ubiguitin）降解途徑（泛素/26S蛋白酶體途徑）－－以細(xì)胞質(zhì)為基礎(chǔ)，依賴(lài)ATP，有選擇性地降解蛋白質(zhì)，所以又稱(chēng)泛素標(biāo)記選擇性蛋白質(zhì)降解。主要降解異常蛋白和短壽命蛋白（調(diào)節(jié)蛋白），此途徑在不含溶酶體的紅細(xì)胞中尤為重要。

（二）蛋白質(zhì)的分解代謝泛素是一種8.5KD（76AA殘基）的小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細(xì)胞內(nèi)。其一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守，酵母與人只相差3個(gè)AA殘基。它能與被選擇降解的蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。蛋白質(zhì)是否被泛素結(jié)合而