生化代谢产能分析

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（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。

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三羧酸循环：（宁异勿同，虎虎言平）

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CO₂，需要的辅因子有FAD、NAD⁺、硫辛酸、TPP、CoA、Mg²⁺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⁺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。

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⁺。

总结：乙酰-CoA+3NAD⁺+FAD+GDP+Pi+2H₂O→2CO₂+3NADH+FADH₂+GTP+3H⁺+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）、FADH₂（琥珀酸脱氢酶）、GTP（琥珀酸硫激酶）。

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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_o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FADH₂经Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ。

推论：

一分子NADH相当于2.5ATP，一分子FADH₂相当于1.5ATP

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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。

**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CO₂。

**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

1.葡萄糖（30~32）

2.5×2+2（糖酵解）+（2.5（乙酰辅酶A的生成）+1+2.5×3+1.5（TCA循环））×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FADH₂，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）

在“糖异生”板块已分析，看到OAA将其视为Pyr即可

（-1+1）+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=4 ATP.

OAA前文已分析。

4+12.5=16.5 ATP

-（未完结）

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