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能算清楚ATP数?

(2017-12-06 18:49:10)
标签:

三羧酸循环

糖酵解

乙酰coa

甘油-3-磷酸穿梭

苹果酸-天冬氨酸穿梭

分类: 生物化学

    一摩尔葡萄糖, 全氧化分解生成30-32摩尔ATP,现在NADH算2.5ATP,FADH2算1.5个。数字包括糖酵解和三羧酸循环二个阶段。前者5-7(不同组织有差异)个ATP,后者25个ATP。哇!不是20个啊!

    从 3-磷酸甘油醛到丙酮酸,产生2个ATP和1NADH,这个NADH进线粒体的方式不同,可以产生3,4,5个三类数字的ATP。

    问题来了,为什么有4个ATP?

    先把问题放一放。看另一个问题,柠檬酸循环产生多少ATP

    一个葡萄糖经过糖酵解和柠檬酸循环,糖酵解产2个ATP+2个NADH,柠檬酸循环产25个ATP和两个NADH。为什么这么说?而且总数是30个ATP,比现在普遍认为的柠檬酸循环产20个ATP多。

    有这个说法:每个二碳单元进入三羧酸循环生成12个ATP。二个二碳单元进入三羧酸循环生成24个。

    1个分子葡萄糖经无氧酵解,仅净生成2个分子ATP,而有氧氧化可净生成38个ATP,其中三羧酸循环生成24个ATP。那么38-24=14,这14个ATP来自何方?

    38个ATP是老概念。

    看这个选择题:

    1分子葡萄糖经糖酵解净生成ATP分子数是     A、2  B、3  C、36  D、38      E、40

    答案,C。哦,是36个。
    第一阶段 C6H12O6(酶,细胞质基质)2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量(2ATP)  
    第二阶段 2丙酮酸(C3H4O3)+6H2O(酶,线粒体基质)→6CO2+20[H]+能量(2ATP)  
    第三阶段 24[H]+6O2(酶,线粒体内膜)→12H2O+能量(34ATP) 
    什么意思?这不是38个了吗? 

    36和38这个数据早就过时了。都不用啦!
    按最新的实验数据,应该是30或32.
    具体算法:
    葡萄糖 → CO2 + H2O + ATP
   (1)糖酵葡萄糖 → 丙酮酸 + 2NADH + 2ATP;
   (2)丙酮酸 → 乙酰CoA,产生1分子NADH;
   (3)一分子乙酰CoA经过三羧酸循环,产生3NADH + 1FADH2 + 1ATP/GTP
     经过呼吸链:1NADH → 2.5 ATP(旧数据是3ATP);1FADH2 → 1.5ATP(旧数据是2ATP).
     所以,总结算:10NADH → 25ATP + 2FADH2 → 3ATP + 4ATP = 32ATP
     如果细胞质基质中的NADH(糖酵解步骤产生)经过甘油-3-磷酸穿梭(心脏和肝脏)进入线粒体,就会转变成FADH2。所以就会少产生2ATP(2NADH → 2FADH2),总数就是30ATP。
   
     因此,一个葡萄糖分子完全氧化可以净生成ATP的个数就是30或者32个。那也没有31个的说法啊!

有氧:1,酵解,2ATP+2NADH
          2,丙酮酸-->乙酰CoA:NADH*2
          3,TCA:(1GTP,1FADN2,3NADH)*2
          4,(1,2,3)=2ATP,2GTP,10NADH,2FADH2
          5,电子链NADH=3ATP(有些版本用2.5),FADH2=2ATP(1.5)
          6,(4,5)=38ATP
      有氧酵解的时候,2NADH获得ATP的数量取决于它进入线粒体的穿梭机制,所以也可能NADH=2ATP,2NADH就是4个ATP。
      参考一下别的题目:

题目:

    一分子3-磷酸甘油醛,彻底氧化分解生成几个ATP

解答:

     在脑,骨骼肌组织中产生19个,在肝,心脏中是20个。
     第一阶段:3-磷酸甘油醛---丙酮酸(细胞液)
其中产物2ATP+1NADH
     第二阶段:丙酮酸----乙酰辅酶A(线粒体)
产物1NADH
     第三阶段:乙酰辅酶A进入三羧酸循环(线粒体)
产12ATP
     最后算ATP的时候要注意以下:
     在脑,骨骼肌组织中, NADH进入线粒体是采用 3-磷酸甘油穿梭,产2分子ATP(净产生3个,消耗掉1个);而在肝,心脏中是采用苹果酸-天冬氨酸穿梭,产3分子ATP
     显然,由于第一阶段反应不在线粒体中进行,那么其产物NADH就应按以上两种方式进入线粒体才得以氧化产生ATP。而其它阶段都在线粒体中进行,所以所有NADH可直接产生3ATP。最后总计为19或20ATP。

     如果这样计算二分子的3-磷酸甘油醛,总的ATP产量. 最后总计为38或40ATP!如果以葡萄糖计算,扣除2个,就是36或者38个。这是老算法。

    再看一个题目:

     题目:

    1分子甘油在细胞内彻底氧化分解可产生多少ATP?1分子乳酸在细胞内彻底氧化分解可产生多少ATP?
    1分子甘油在细胞内彻底氧化分解可产生多少ATP?产能耗能是哪几步?
    1分子乳酸在细胞内彻底氧化分解可产生多少ATP?产能耗能是哪几步?

    解答:

    甘油可以在甘油激酶作用下接受ATP的磷酸基,成为甘油-3-磷酸。再经NAD氧化成为磷酸二羟丙酮,进入糖酵解。因此,考虑到其消耗ATP并生成NADH(胞基质内),一份子甘油彻底氧化大约生成17-18分子ATP。  

    1.  甘油的氧化是先经甘油磷酸激酶及ATP的作用,变成甘油-a-磷酸,消耗1个ATP

    2.再经过甘油磷酸脱氢酶及辅酶I的作用,变成二羟丙酮磷酸。生成1个NADH(相当于3个ATP,这是老算法)

    3.二羟丙酮磷酸可以以循酵解过程变成丙酮酸,进入三羧酸循环。此过程生成15个ATP,由1.2.3步骤得甘油氧化得17个ATP。

   可有计算说,  1mol甘油完全氧化共生成18.5molATP 

    反应过程如下:
    甘油 + ATP→α-磷酸甘油 + ADP;
    α-磷酸甘油 + NAD+→ NADH+H+ + 磷酸二羟丙酮;
    磷酸二羟丙酮→甘油醛-3-磷酸;
    甘油醛-3-磷酸 + NAD++ Pi→甘油酸1,3-二磷酸 + NADH+H+;
    甘油酸1,3-二磷酸 + ADP→甘油酸-3-磷酸 + ATP;
    甘油酸-3-磷酸→甘油酸-2-磷酸→磷酸稀醇式丙酮酸;
    磷酸稀醇式丙酮酸+ ADP→ 丙酮酸 + ATP;
     丙酮酸 + NAD+→乙酰辅酶A + NADH+H+ + CO2;
     然后进入乙酰辅酶A,三羧酸循环彻底氧化。经过4次脱氢反应生成3摩尔NADH+H+、1摩尔FADH2、以及2摩尔CO2,并发生一次底物水平磷酸化,生成1摩尔GTP。依据生物氧化时每1摩尔NADH+H+和1摩尔FADH2 分别生成2.5摩尔、1.5摩尔的ATP,因此,1摩尔甘油彻底氧化成CO2和H2O,生成ATP摩尔数为6×2.5+1×1.5+3-1=18.5

    甘油在甘油激酶(只存在于肝,肾,肠)催化(消耗1个ATP)下生成3-磷酸甘油,3-磷酸甘油在磷酸甘油脱氢酶(辅酶为NAD+)作用下生成磷酸二羟丙酮,磷酸二羟丙酮进入糖酵解途径,先同分异构化为3-磷酸甘油醛,3-磷酸甘油醛在其脱氢酶(辅酶为NAD+)作用下生成1,3-二磷酸甘油酸,1,3-二磷酸甘油酸经过一次底物水平磷酸化,生成1个ATP和3-磷酸甘油酸。3-磷酸甘油酸经变位酶催化变成2-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸经一次底物水平磷酸化(生成1个ATP)和丙酮酸,以上反应在胞液中进行。

     丙酮酸进入线粒体,经丙酮酸脱氢酶复合体(生成3个ATP)催化生成乙酰COA,乙酰COA进入三羧酸循环生成12ATP(胞液中的2个NAD+可有两种机制进入线粒体可能生成4个或6个ATP。所以最后是20个或22个ATP。

     看到这里,突然想,真得要算那么清楚吗?


      乳酸=丙酮酸+NADH2
      丙酮酸+CoA=乙酰辅酶A+NADH2+CO2
      乙酰辅酶A+草酰乙酸=柠檬酸+CoA
      柠檬酸=顺乌头酸+水=异柠檬酸
      异柠檬酸=a-酮戊二酸+NADH2+CO2
      a-酮戊二酸+CoA=琥珀酰CoA+NADH2+CO2
      琥珀酰CoA=CoA+琥珀酸
      琥珀酸=延胡索酸+FADH2
      延胡索酸+水=苹果酸
      苹果酸=草酰乙酸+NADH2

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