人体如何获得生命所需的ATP

人体如何获得生命所需的ATP，本思维导图讲解了三磷酸腺苷肌酸磷酸（ATP-CP）供能系统、供能具体过程、还有消耗的方式。

人体如何获得生命所需的ATP

• 方式
  • 有氧呼吸
  • 无氧呼吸
  • 磷酸肌酸转化
  • 脂肪酸β氧化分解
• 具体过程
  • 第一阶段
    • 葡萄糖磷酸化：在己糖激酶催化下，一个ATP放出一个高能磷酸键，大部分变为热量而散失，小部分使磷酸与葡萄糖结合生成葡萄糖-6-磷酸。
    • 葡萄糖-6-磷酸重排生成果糖-6-磷酸。催化酶为葡萄糖磷酸异构
    • 生成果糖-1、6-二磷酸。催化酶为6-磷酸果糖激酶-1
    • 1个葡萄糖分子消耗了2个ATP分子而活化，经酶的催化生成果糖-1,6-二磷酸分子
    • 果糖-1、6-二磷酸断裂成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮，催化酶为醛缩酶。
    • 磷酸二羟丙酮很快转变为3-磷酸甘油醛。催化酶为丙糖磷酸异构酶
    • 1个6C的葡萄糖转化为2个3C化合物PGAL，消耗2个ATP用于葡萄糖的活化，如果以葡萄糖-1-磷酸形式进入糖酵解，仅消耗一个ATP。这一阶段没有发生氧化还原反应
  • 偿还阶段
    • -磷酸甘油醛氧化生成1、3-二磷酸甘油酸，释放出两个电子和一个H+, 传递给电子受体NAD+,生成NADH+ H+,并且将能量转移到高能磷酸键中。催化酶为3-磷酸甘油醛脱氢酶。
    • 不稳定的1、3-二磷酸甘油酸失去高能磷酸键，生成3-磷酸甘油酸，能量转移到ATP中，一个1、3-二磷酸甘油酸生成一个ATP。催化酶为磷酸甘油酸激酶。此步骤中发生第一次底物水平磷酸化
    • -磷酸甘油酸重排生成2-磷酸甘油酸。催化酶为磷酸甘油酸变位酶。
    • 2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸PEP。催化酶为烯醇化酶。
    • PEP将磷酸基团转移给ADP生成ATP,同时形成丙酮酸。催化酶为丙酮酸激酶。此步骤中发生第二次底物水平磷酸化。
    • 一分子的PGAL在酶的作用下生成一分子的丙酮酸。在此过程中，发生一次氧化反应生成一个分子的NADH,发生两次底物水平的磷酸化，生成2分子的ATP
  • 三羧酸循环
    • 乙酰-CoA进入三羧酸循环
      • 很强的放能反应
      • 柠檬酸合成酶是一个变构酶，ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂
    • 异柠檬酸形成
      • 柠檬酸的叔醇基不易氧化，转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇，就易于氧化
    • 第一次氧化脱酸
      • ADP是异柠檬酸脱氢酶的激活剂，而ATP，NADH是此酶的抑制剂，以此来调控反应进程
    • 第二次氧化脱羧
    • 底物磷酸化生成ATP
      • 在哺乳动物中，先生成GTP，再生成ATP
    • 琥珀酸脱氢
      • 琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化成为延胡索酸
    • 延胡索酸的水化
      • 延胡索酸酶仅对延胡索酸的反式双键起作用
    • 草酰乙酸再生
      • 在苹果酸脱氢酶作用下，苹果酸仲醇基脱氢氧化成羰基，生成草酰乙酸，NAD+是脱氢酶的辅酶，接受氢成为NADH·H+
    • 总结
      • 循环中有机酸脱羧产生的二氧化碳，是机体中二氧化碳的主要来源
      • 在三羧酸循环中，共有4次脱氢反应，脱下的氢原子以NADH+H+和FADH2的形 式进入呼吸链，最后传递给氧生成水，在此过程中释放的能量可以合成ATP
  • 其他
    • 酮体：经琥珀酰CoA转硫酶、乙酰乙酰CoA硫解酶、乙酰乙酰硫激酶、β—羟丁酸脱氢酶生成乙酰CoA，进入三羧酸循环
    • 甘油三酯：即脂肪动员，经HSL生成甘油二脂，再经甘油二脂酶生成甘油一酯，再经甘油一酯酶生成甘油，再经甘油激酶生成3-磷酸甘油，然后进入糖代谢
    • 脂酸的β-氧化：脂酸+CoA-SH（经脂酰CoA合成酶）生成脂酰CoA，再经肉碱脂酰转移酶催化进入线粒体，经脱氢、加水、再脱氢、硫解4步酶促反应生成比原来少两个碳原子的脂酰CoA，直至完成β-氧化，形成大量乙酰CoA，进入三羧酸循环。其中一次β-氧化产生一分子FADH2和NADH，也可生成ATP
• 补充知识
  • 三磷酸腺苷肌酸磷酸（ATP-CP）供能系统
    • 是利用储存在人体肌肉组织中的ATP直接供能
    • 利用CP（肌酸磷酸）生成ATP持续供能
    • 肌酸（C）与磷酸基团（Pi）合成CP恢复能量储备
    • 细胞活动所需的能量由ATP提供，ATP-CP供能系统在运动开始约6秒内主要供能，特性是高强度短时间。有储备ATP直接供能和ATP再生两个阶段，随后转入无氧供能