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== '''糖代谢基础知识：糖酵解，三羧酸循环，呼吸链及糖异生''' ==
[[糖酵解]]：一分子葡萄糖经糖酵解净生成了两分子ATP（[[磷酸甘油酸激酶|己糖激酶、磷酸甘油酸激酶]]）、两分子NADH（[[3-磷酸甘油醛脱氢酶]]）以及两分子丙酮酸。其余站内已有详细的解释，这里不再赘述。
----'''[[三羧酸循环]]'''：（宁异勿同，虎虎言平<ref>柠檬酸，异柠檬酸，α-酮戊二酸，琥珀酰-CoA，琥珀酸，延胡索酸，草酰乙酸。</ref>）

预备反应（严格来讲，不属于三羧酸循环）：[[丙酮酸脱氢酶复合体]]将[[丙酮酸]]转变为[[乙酰-CoA]]与CO<sub>2</sub>，需要的辅因子有FAD、NAD<sup>+</sup>、硫辛酸、TPP、CoA、Mg<sup>2+</sup>等。这一步生成了NADH。

循环反应1：由[[柠檬酸合成酶]]催化，将[[乙酰-CoA]]与[[草酰乙酸（OAA）]]化合为[[柠檬酸]]。这是一步很强的放能反应，该反应不可逆。但并不产生还原性辅酶或ATP。

循环反应2：由[[顺乌头酸酶]]催化，使柠檬酸异构为[[异柠檬酸]]。这一步经过乌头酸这一中间产物，是可逆反应。

循环反应3：由[[异柠檬酸脱氢酶]]催化，将异柠檬酸的仲醇氧化为羰基，并快速脱羧生成[[α-酮戊二酸（αKG）]]，该反应不可逆。反应有草酰琥珀酸的中间产物。需要NAD<sup>+</sup>作辅酶，即生成[[NADH]]。

循环反应4：在[[αKG脱氢酶复合体]]（该复合体类似于丙酮酸脱氢复合体）的作用下，αKG氧化脱羧。需要的辅酶与丙酮酸脱氢酶复合体一致，是不可逆反应。生成[[NADH]]以及[[琥珀酰-CoA]]。

循环反应5：由[[琥珀酰硫激酶]]催化，琥珀酰-CoA与GDP（哺乳动物）发生底物水平的磷酸化生成[[琥珀酸]]（即[[丁二酸]]）及GTP，后者再生成一分子ATP。

循环反应6：由[[琥珀酸脱氢酶]]催化（即呼吸链中复合物Ⅱ），琥珀酸脱氢生成[[延胡索酸]]。这一步产生[[FADH2|FADH<sub>2</sub>]]。

循环反应7：由[[延胡索酸酶]]催化，延胡索酸水和产生[[L-苹果酸]]。

循环反应8：由[[苹果酸脱氢酶]]催化，将苹果酸的仲醇基氧化为羰基产生[[OAA]]。这一步需要的辅酶是NAD<sup>+</sup>。

'''总结：乙酰-CoA+3NAD<sup>+</sup>+FAD+GDP+Pi+2H<sub>2</sub>O→2CO<sub>2</sub>+3NADH+FADH<sub>2</sub>+GTP+3H<sup>+</sup>+CoA-SH'''

其中产生的能量物质有'''NADH（丙酮酸脱氢酶系、异柠檬酸脱氢酶、αKG脱氢酶复合体、苹果酸脱氢酶）、FADH<sub>2</sub>（琥珀酸脱氢酶）、GTP（琥珀酸硫激酶）。'''
----'''呼吸链'''

需要的知识：

1.由于ATP合酶c亚基的数目特点，大概每有4个氢离子流过F<sub>o</sub>亚基，就有1个ATP的合成。

2.呼吸链复合体Ⅰ每有两个电子流过，就将4个氢离子泵入膜间隙。复合体Ⅱ并不泵氢离子。复合体Ⅲ同样泵4个，复合体Ⅳ泵2个。

3.NADH中的一对电子经复合物Ⅰ→Ⅲ→Ⅳ传递给氧气；而FADH<sub>2</sub>经Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ。

推论：

一分子NADH相当于2.5ATP，一分子FADH<sub>2</sub>相当于1.5ATP<ref>旧观点认为1NADH~3ATP，1FADH<sub>2</sub>~2ATP，这是对c亚基数目估计的不同导致的。请不要使用旧算法。</ref>
----'''糖异生'''

大部分过程是糖酵解的反演。

这里用到的步骤主要是PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）的再生。

<nowiki>**</nowiki>丙酮酸（Pyr）在丙酮酸羧化酶的作用下生成OAA，消耗了一分子ATP及CO<sub>2</sub>。

<nowiki>**</nowiki>接着，OAA在PEP羧激酶的作用下转化为PEP，消耗一分子GTP

结论：OAA转化为Pyr相当于消耗了一分子GTP（PEP羧激酶）又生成了一分子ATP（丙酮酸激酶），因此可以在计算中将OAA与Pyr同等看待。

== 常见糖代谢有关物质的产能分析<ref>完全氧化。</ref> ==
'''1.葡萄糖（30~32'''<ref>省流版</ref>'''）'''

2.5×2+2（糖酵解<ref>2NADH+2ATP</ref>）+（2.5（乙酰辅酶A的生成<ref>1NADH</ref>）+1+2.5×3+1.5（TCA循环<ref>1GTP+3NADH+1FADH<sub>2</sub></ref>））×2=32.

注意糖酵解中产生的NADH进入线粒体有两种穿梭方式，其中较为简单的α-磷酸甘油穿梭相当于把NADH转化为了FADH<sub>2</sub>，故有1ATP的损失

所以一分子葡萄糖应该是32，31或30个ATP。

'''2.丙酮酸（12.5）'''

就是取上述步骤的后半段。

2.5+1+2.5×3+1.5=12.5 ATP.

'''3.乙酰辅酶A（10）'''

在上述基础上减去2.5（生成乙酰辅酶A伴随的NADH）即可。

12.5-2.5=10 ATP.

'''4.乳酸（14~15）'''

先在乳酸脱氢酶的作用下生成一分子的丙酮酸（相当于生成乳酸的逆反应）产生1 NADH

丙酮酸前文已分析

2.5(1.5)+12.5=15(14) ATP.

'''5.草酰乙酸（12.5）'''<ref>一些初学者或许会放到TCA中分析，但是TCA的碳在每一轮循环后的变化太过复杂，不易分析。</ref>

在“糖异生”板块已分析，看到OAA将其视为Pyr即可

（-1+1）<ref>见糖异生板块。</ref>+2.5+1+2.5×3+1.5=12.5 ATP

'''6.琥珀酸（16.5）'''

先在TCA中转化为OAA（琥珀酸→苹果酸→OAA）1.5+2.5<ref>1 FADH<sub>2</sub>+1 NADH</ref>=4 ATP.

OAA前文已分析。

4+12.5=16.5 ATP

== 含氮废物：尿素循环与蛋白质代谢 ==
[[文件:尿素循环.jpg|缩略图|尿素循环]]
尿素循环的基本步骤可总结为右图，从图中可以看出，每有一分子的尿素生成，就有4个ATP的消耗

这也决定了蛋白质代谢含氮产物（尿素或铵）的不同，能量的产生也不同，这里认为每有一个铵转化为尿素（半个尿素）就有2 ATP的消耗。

据此，可分析一些简单的氨基酸产能（这里默认氧化为尿素）。

'''7.丙氨酸（13<ref>大部分考研题给出的是13 ATP，实际上脱氨基方式的不同产能也就不同，这里给出算得13 ATP的情况。其他情况可见一篇知乎回答。</ref>）'''

丙氨酸经氧化脱氨作用产生丙酮酸与NAD(P)H<ref>NADPH先转化为NADH再进入呼吸链</ref>，同时有一分子铵的生成。

2.5+12.5-2=13 ATP.



<nowiki>*</nowiki>由于氨基酸氧化方式过多，易生歧义，这里只整理最简单的丙氨酸。

== 成双成对：β-氧化及脂肪酸代谢 ==
需要的知识：

1.生物体中的脂肪酸大多为偶数（2n）碳的

2.脂肪酸的β-氧化发生前必须进行活化反应，活化一分子脂肪酸需要将一分子ATP转化为一分子AMP，辅因子含CoA，相当于消耗了2分子ATP.

3.脂肪酸发生β-氧化包含四个基本的重复步骤，即脱氢、加水，再脱氢及硫解。其中「脱氢」步骤生成一分子FADH<sub>2</sub>（与三羧酸循环中琥珀酸的脱氢），「再脱氢」步骤生成一分子NADH（与三羧酸循环中苹果酸的脱氢类似）。

4.如果在β-氧化中遇到了不饱和双键，则不发生「脱氢」步骤，少生成了一分子FADH<sub>2</sub>即1.5 ATP.

5.每发生一次β-氧化，相当于将原脂肪酸的α，β碳转化为乙酰辅酶A。直至剩两个碳（乙酰辅酶A）（或三个，此时为丙酰辅酶A）为止。

6.丙酰辅酶A的命运（计算奇数碳脂肪酸氧化时需要）：丙酰辅酶A进行一次羧化反应，'''消耗'''一分子ATP生成D-甲基丙二酸单酰辅酶A先后后经消旋酶、L-甲基丙二酸单酰辅酶A的异构作用生成了一分子琥珀酰CoA。琥珀酰辅酶A产能数显而易见（1 GTP<ref>琥珀酸硫激酶的作用，生成一分子琥珀酸及GTP</ref>+16.5 ATP<ref>琥珀酸的产能前文已分析。</ref>=17.5 ATP），从而一分子丙酰辅酶A产生16.5 ATP.


据此，可做如下推导：

'''8.偶数碳（2n）饱和脂肪酸（14n-6）'''<ref>有的地方写成了「7n-6」，这里的n代表脂肪酸的碳原子个数。笔者认为这个写法不妥，无法明确地区分奇数碳与偶数碳。若想采用这种写法，需作赋值2*n→n，即7（2n）-6.</ref>

-2+n×10+（n-1）×（1.5+2.5）=14n-6 ATP.

解析：

-2：活化消耗；

n×10：n个乙酰辅酶A；

（n-1）×（1.5+2.5）：n-1 次β-氧化。

若有m个不饱和双键，则在上面的数的基础上减去1.5m<ref>有例外，见下文10。</ref>.


'''9.奇数碳（2n+1）饱和脂肪酸（14n+0.5）'''<ref>有的资料为7n-6.5，理由同注释[15]，需作赋值2n+1→n，即7（2n+1）-6.5.</ref>

-2+（n-1）×10+（n-1）×（1.5+2.5）+16.5=14n+0.5 ATP.

解析：

-2：活化消耗；

（n-1）×10：n-1 个乙酰辅酶A；

（n-1）×（1.5+2.5）：n-1 次β-氧化；

16.5：一分子丙酰辅酶A。

'''10：一种例外：亚油酸（18:2Δ<sup>9c,12c</sup>）的完全氧化(116≠14×9-6-1.5×2=117)'''
[[文件:亚油酸的氧化.webp|缩略图]]
可以参见笔者在知乎的一片回答

[https://www.zhihu.com/question/4914579338/answer/38960026070 一分子亚油酸彻底氧化分解能产生多少ATP？ - 知乎]

右图是第六版Lehninger生物化学原理第678页的Fig.17-11

由该图不难看出,亚油酸因其双键位置的特殊性(共轭双键), 需要发生一次1,4-加成反应减少一个双键,这步加成反应由2,4烯酰CoA还原酶催化, 消耗了一分子NADPH. 而新生成的单键经「脱氢」步骤生成了一分子FADH<sub>2</sub>, 如此算下来有-2.5+1.5=-1的ATP损耗

这也就解释了按照公式计算的117恰比实际情况的116多1.

(基本完成)
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