考研生化 糖无氧和有氧氧化

考研生化--糖无氧氧化和有氧氧化，如糖无氧氧化：step1：糖酵解（葡萄糖→2*丙酮酸）；step2：乳酸生成（2*丙酮酸→2*乳酸）。

糖代谢

糖无氧氧化

step1：糖酵解（葡萄糖→2*丙酮酸）

*耗能（活化）—裂解—放能（糖的使命）

耗能（消耗2*ATP）

G → G-6-P（己糖激酶）

活化、捕获葡萄糖

F-6-P → F-1,6-DP（磷酸果糖激酶-1）

裂解

F-1,6-DP（6个C）

磷酸二羟丙酮（3个C）

3-磷酸甘油醛（3个C）

同分异构体

放能

两个底物水平磷酸化（生成2*2*ATP）

①1，3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸（磷酸甘油激酶）

②PEP→丙酮酸（丙酮酸激酶）（底物水平磷酸化中唯一的关键酶）

3-磷酸甘油醛→1，3-二磷酸甘油酸（三磷酸甘油醛脱氢酶）

2*NAD+→2*NADH

→①无O2：用于还原丙酮酸→乳酸--重新生成NAD+--糖酵解重复进行

→②有O2：→线粒体内

（1）苹果酸-天冬氨酸穿梭--NADH呼吸链→2.5ATP

（2）α-磷酸甘油穿梭--琥珀酸呼吸链→1.5ATP

*巴斯德效应：组织在有O2条件下，糖有氧氧化活跃，而无氧氧化受抑制—糖的有氧氧化抑制无氧氧化

NADH的去路决定了酵解产物--丙酮酸的去路：①有O2--运进Mito→有氧氧化；②无O2--胞质→生成乳酸

三个关键酶

①己糖激酶

四种同工酶

存在于肝脏、胰岛B细胞--葡糖激酶（Ⅳ型）

①对葡萄糖亲和力很低（Km值大）--肝不轻易动用血糖（主要氧化脂肪酸获能）

*Km与酶浓度无关

②受胰岛素诱导（化学修饰）→葡萄糖激酶↑ --降血糖

存在于肌肉 & 其他组织--己糖激酶

脑己糖激酶--亲和力很高（保证饥饿状态下脑的能量供给）

激活

G

抑制

G-6-P（负反馈）

*但不受ATP负反馈调节（唯一不受ATP负反馈调节的关键酶），因为ATP作为底物

in other words，G-6-P参与的反应太多，ATP只是作为其中一个反应的产物，话语权不大

*有氧氧化过程中其余6个关键酶均受ATP负反馈调节

长链脂酰CoA（别构抑制）

②磷酸果糖激酶-1（PFK-1）（最重要）

存在于肝内、胰岛B细胞；亲和力低（Km值高）

别构酶（别构调节）

抑制：ATP & 柠檬酸

ATP抑制PFK-1：协调三羧酸循环和氧化磷酸化

柠檬酸抑制PFK-1：协调糖酵解和三羧酸循环（柠檬酸合酶）

激活

AMP、ADP

F-1，6-BP（产物--正反馈）

F-2，6-BP（最强）

*F-6-P → F-2,6-P（磷酸果糖激酶-2）

③丙酮酸激酶（底物水平磷酸化）

别构调节

激活

F-1，6-BP（激活后两个关键酶）

抑制

ATP

丙氨酸

饥饿时，丙氨酸--主要的糖异生原料

共价调节--抑制

PKA；依赖Ca2+、钙调蛋白的蛋白激酶

胰高血糖素→PKA→~磷酸化→抑制

step2：乳酸生成（2*丙酮酸→2*乳酸）

乳酸脱氢酶（LDH）

LDH活性—无氧氧化活性

结核性胸水：LDH >200

恶性胸水、脓胸：LDH >500

所需氢原子由3-磷酸甘油醛→1，3二磷酸甘油酸产生的NADH + H+提供

意义

紧急供能：剧烈运动（向肌肉迅速供能）

生理供能

成熟RBC获得能量唯一途径（无线粒体）

*成熟RBC代谢

糖无氧氧化

供能

1,3-DPG旁路 → 2,3-DPG

→降低Hb和O2亲和力（主要）

→重新回到无氧氧化供能

磷酸戊糖途径（NADPH维持谷胱甘肽还原态）

白细胞、神经、骨髓—代谢旺盛，不仅仅依靠有氧氧化，还需无氧酵解

病理供能

肿瘤

*瓦伯格效应：增殖活跃的组织（eg.肿瘤）即使在有O2时，葡萄糖也不被彻底氧化，而是被分解生成乳酸

恶性胸水LDH >500

无氧氧化生成的乳酸为肿瘤生长积累了原料（获得生存优势）

无氧氧化产ATP很少→激活磷酸果糖激酶-1、丙酮酸脱氢酶→无氧氧化充分利用葡萄糖→肿瘤对G利用提高

呼吸&循环功能障碍

糖有氧氧化

胞液

step1：葡萄糖→丙酮酸

线粒体

step2：丙酮酸（进入线粒体氧化脱羧） →乙酰CoA

*丙酮酸→乙酰CoA + CO2 + NADH + H+（脱氢又脱羧）

*辅因子：FAD、NAD，但产物只有NADH

④丙酮酸脱氢酶复合体

组成

E1--TPP（焦磷酸硫胺素）

TPP—VitB1衍生物

*脚气病：缺乏VitB1 → TPP ↓ → 丙酮酸脱氢酶复合体↓ → 无氧氧化产生大量乳酸 → 扩张外周A → 外周阻力↓ → 舒张压↓ ↓ → 高排量心衰

E2--硫辛酸、辅酶A（HSCoA）

辅酶A（泛酸）：传递酰基

CoA乙酰化→乙酰CoA

E3--FAD、NAD+

NAD—VitPP衍生物，NAD—VitB2衍生物

记忆：赴美（CoA）交流（硫胺素）时留心（硫辛酸）法（FAD）国的尼（NAD+）龙线

别构调节

能量状态：ATP--抑制；AMP--激活

产物：乙酰CoA、NADH--抑制；CoA、NAD+--激活

脂肪酸--激活

别构抑制eg

①餐后糖分解过盛

--避免糖分解过多→浪费

②饥饿状态下大量脂肪酸氧化

--使大多数组织器官改用脂肪酸为能源--节约葡萄糖以确保脑的供给

化学修饰

（丙酮酸脱氢酶激酶）→使~磷酸化--抑制；去磷酸化--恢复活性

step3：乙酰CoA进入三羧酸循环 （柠檬酸循环 / Krebs循环）

记忆

宁异戊同—柠檬酸、异柠檬酸、a-酮戊二酸；虎虎言平—琥珀酰CoA、琥珀酸、延胡索酸、苹果酸

一同平虎—异柠檬酸、a-酮戊二酸、苹果酸脱氢→NADH+H+，琥珀酸脱氢️→FADH2；二虎一能—琥琥之间好大能量—高能磷酸键

三个关键酶（管家基因编码的）

⑤柠檬酸合酶

别构调节

底物：乙酰CoA、草酰乙酸（↑）--激活

能量状态：ATP--抑制；ADP--激活

产物：柠檬酸、NADH--抑制

柠檬酸--协调糖代谢 & 脂代谢的枢纽

产能不足时：柠檬酸留在线粒体→柠檬酸循环

产能充足时：柠檬酸→柠檬酸—丙酮酸循环转移到胞质分解释放乙酰CoA合成脂肪酸

⑥异柠檬酸脱氢酶

别构调节

能量状态：ATP--抑制；ADP--激活

Ca2+--激活

⑦α-酮戊二酸脱氢酶复合体

别构调节

产物--琥珀酰CoA、NADH--抑制

Ca2+--激活

*四次脱氢，二次氧化脱羧，一次底物水平磷酸化

3*NADH+H+、1*FADH2（*一同平虎）

异柠檬酸→ α-酮戊二酸 + NADH + CO2

α-酮戊二酸→琥珀酰CoA + NADH + CO2

2*CO2

*脱羧脱下来的C来源于草酰乙酸（草酰乙酸和乙酰CoA的C发生交换）

琥珀酸→延胡索酸 + FADH2（琥珀酸脱氢酶）

*FAD：双递氢体

*丙二酸：竞争性抑制琥珀酸脱氢酶进而影响三羧酸循环

苹果酸→草酰乙酸 + NADH

③底物水平磷酸化（两种同工酶，不同部位/器官，可产生GTP/ATP）

琥珀酰CoA→琥珀酸（琥珀酰CoA合成酶）

*两虎一能

*总结底物水平磷酸化：产物是3个酸—甘油酸、丙酮酸、琥珀酸

*总结高能化合物

高能硫酯键

乙酰CoA

琥珀酰CoA：底物水平磷酸化（ATP / GTP）

脂酰CoA：脂肪酸活化形式（参与脂肪酸合成 / 分解）

丙二酰CoA：合成脂肪酸

HMGCoA：胆固醇、酮体合成

高能磷酸键

NDP、NTP（N：A / T / G / C / U）

1,3-二磷酸甘油酸、PEP（底物水平磷酸化）

磷酸肌酸

*高能磷酸键在ATP和磷酸肌酸间转移

ATP充足：生成磷酸肌酸—存在骨骼肌、心肌、脑

ATP不足（ATP被迅速消耗）：生成ATP补充

氨基甲酰磷酸（CPS）

焦磷酸（eg.磷酸核糖焦磷酸PRPP）、乙酰磷酸

*三羧酸循环（脱氢）提供还原当量→呼吸链（氧化磷酸化）供能

*三羧酸循环--糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽

step4：还原当量氧化磷酸化

ATP

体内含量非常少

在能量捕获、转移、储存、利用中处于中心位置

*最主要，但不是唯一：合成蛋白质—还需要GTP、合成糖原—还需要UTP、合成磷脂—还需要CTP

产生ATP的方式

底物水平磷酸化

氧化磷酸化（生物氧化）（最主要）

葡萄糖、脂肪酸、氨基酸→乙酰CoA →三羧酸循环（产生还原当量 [H] ）→呼吸链（ [H] 传递给O2生成H2O并偶联ATP生成—氧化磷酸化）

呼吸链

概述

本质：传导H、电子给O2的酶 & 辅因子

部位：线粒体内膜

*递氢体都是递电子体

NAD+、NADP+、FAD、FMN 、CoQ（传递2个H）

*FMN、FAD：双递氢体

*只传递电子的称为单递电子体

细胞色素Cyt（以铁卟啉为辅因子的酶）

铁硫蛋白Fe-S

构成

*电位低→高依次传递，能量逐级释放

*E0–标准氧化还原电位（对电子亲和力）

E0低—亲和力高：前→后E0↑（最后对电子亲和力最高）（“前向后递氢，后从前抢电子”）

*CoQ、Cytc不属于任何复合体

Cytc

水溶性，与线粒体内膜结合疏松

CoQ（泛醌 / 辅酶Q）

脂溶性强，在线粒体内膜自由扩散

CoQ向复合体III传递的机制：Q循环

*两条呼吸链的交汇（单、双电子链）

复合体

I（NADH-泛醌还原酶）：FMN → Fe-S

起点1

II（琥珀酸-泛醌还原酶）：FAD → Fe-S，没有质子泵功能（不能偶联ATP合成）

起点2

III（泛醌-Cytc还原酶）：Cytb → Fe-S → Cytc1

IV（Cytc氧化酶）：Cyta → Cyta3

ATP合酶（复合体V）

F1：亲水，生成ATP

4个H顺浓度梯度回流至基质，其中一个H驱动F1合成ATP

F0：疏水，离子通道

化学渗透学说

复合体I、III、IV用质子泵功能把H+从线粒体基质→膜间隙

建立H势能

当H顺浓度梯度回流到基质时释放能量

偶联ATP生成

P / O比值

概念：生成ATP数与消耗1/2 O2的比值

计算

NADH呼吸链：复合体I（4H）+ III（4H）+ IV（2H）= 10H，10 / 4 = 2.5个ATP

FADH2呼吸链：复合体I（0H）+ III（4H）+ IV（2H）= 6H，6 / 4 = 1.5个ATP

抗坏血酸：1

调节

最主要：ADP ↑ → 氧化磷酸化↑

线粒体DNA（mtDNA）突变

线粒体内膜选择性协调转运

影响H、ATP-ADP转位酶

胞质[H]的生成

3-磷酸甘油醛 → 1，3-二磷酸甘油酸（糖酵解）

乳酸 → 丙酮酸（乳酸循环）（乳酸脱氢酶）

3-磷酸甘油 → 磷酸二羟丙酮（α-磷酸甘油穿梭）

影响[H]：胞质中NADH需穿梭进入线粒体的呼吸链

肝、肾、心肌 ：①苹果酸—天冬氨酸穿梭（NADH + H+）

大多数

P / O比值：2.5个ATP

脑、骨骼肌 ：②α-磷酸甘油—磷酸二羟丙酮穿梭（FADH2）

琥珀酸、脂酰CoA、胆碱、线粒体中的3-磷酸甘油

P / O比值：1.5个ATP

甲状腺激素→核受体→促进基因表达

诱导钠钾泵→消耗ATP ↑ → ADP ↑ → 氧化磷酸化速率↑

诱导解偶联蛋白（使呼吸链电子传递的能量转化为热能而不生成ATP）→BMR、产热↑

氧化磷酸化抑制剂

呼吸链抑制剂

直接阻断电子传递过程

抑制复合体I：鱼藤酮、粉蝶霉素、异戊巴比妥

抑制复合体II：萎锈灵

抑制复合体III：抗霉素、黏噻唑菌醇

抑制复合体IV：CN-、N3-、CO

CN-、N3-：抑制a →氧化型a3

*氰化物中毒：抑制细胞利用O2 →O2在静脉血↑ → 静脉PO2 ↑

CO：抑制还原型a3 → O2（CO导致整条呼吸链失效！）

*CO中毒（用生理思路分析）：CO妨碍Hb和O2结合→HbO2 ↓（血氧含量↓）、PaO2正常、静脉PO2 ↓（静脉中O2是从HbO2中释放而来）

解偶联剂

氧利用继续但磷酸化停止

：电子沿呼吸链正常传递，但H+经解偶联蛋白返回线粒体基质—电化学梯度被破坏，不能驱动合成ATP

*新生儿褐色脂肪组织—解偶联蛋白

*棕色脂肪缺乏→皮下脂肪凝固→新生儿硬肿症

游离脂肪酸：促进H经解偶联蛋白回流

二硝基苯酚（能在线粒体内膜自由移动，破坏H电化学梯度）

ATP合酶抑制剂

同时抑制解偶联、电子传递

寡霉素（结合F0的c亚基）

DCCD（二环己基碳二亚胺）