生物學、16.細胞呼吸

 16.細胞呼吸

                      得電子 氧化反應  粒線體  *原核>細胞質 克氏，細胞膜電子傳遞練

                    *代謝輔酶(氧化劑)是NAD+和FAD，不是還原態NADH/FADH2

葡萄糖氧化成二氧化碳，氧還原成水

呼吸作用：電子以氫原子(質子)轉移，G3P磷酸甘油醇 >H+傳給輔酶NAD+和FAD

  澱粉肝醣水解 >葡萄糖；蛋白質(肝)去胺 >丙酮酸；脂肪:甘油 >G3P、脂肪酸(B氧化) >ACoA

*細胞內CoA過高>逆反應合脂肪酸[拮抗] B氧化磷酸(CPT)分解產NADH/FADH2=9大卡

糖解作用：全生物代謝，細胞質內，1*葡萄糖 經十步驟轉成 2*丙酮酸G3P，

   C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 H3PO4 → 2 NADH + 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+

    葡萄糖+ATP+[己糖激酶]   →G6P +[異構酶]轉            →F6P+ATP+[磷酸果糖激酶] 

                                             →F.1.6.BP+  [醛縮酶]斷開  

        → DHAP+[異構酶]       →G3P；兩個G3P+[去氫酶NAD+(搶氫)=2*NADH] 

        →1-3-BPG+[磷酸甘油激酶=2ATP]      →3PG+[PGM變位酶]轉       →2PG+[稀純化酶]  

        →PEP+[ADP=2ATP]                           →2丙酮酸pyruvate

                                =花ATP*2  得   NADH*2、ATP*4、丙酮酸*2

                                                                                                        出處：維基百科

 

         缺氧細胞：丙酮酸轉化為乳酸；酵母：丙酮酸轉化為乙醇和CO2；

         有氧細胞：丙酮酸檸檬酸循環轉化為乙醯輔酶A和CO2

細胞有氧呼吸：

丙酮酸脫羧：真核 >粒線體基質 ；原核 >胞漿和質膜

                      丙酮酸(CH3COCOOH)脫去羧基，生成二氧化碳、乙醯輔酶A (ACoA)

     2 pyruvate + 2 NAD+ + 2CoA  → 2 A-CoA + 2 CO2 + 2 NADH + 2 H+

                      乙醯輔酶A進檸檬酸循環   

檸檬酸循環 TCA cycle：需氧生物代謝，粒線體基質，將丙酮酸產生的乙醯輔酶A代謝

  乙醯輔酶A+[草醯乙酸] 

  → 檸檬酸+[脫水酶]                      → 異檸檬酸+[去氫酶]  

  → NADH+CO2+α酮戊二酸鹽+[α去氫酶]  →  NADH+CO2+琥珀醯CoA+[琥珀醯A合成酶]  

  → GTP+COA+琥珀酸+[去氫酶]   →   FADH2+延胡索酸+[水合酶] 

  →  L蘋果酸+[去氫酶]                   →  NADH+[草醯乙酸] ~ (回循環步驟最前+ACoA)

   檸檬酸循環一次生成：3*NADH、1*FADH2、1*GTP、2*CO2(離開)

                                           *6C > >5C > 4C >>>>+ACoA(2C) >6C 再次循環

     1*葡萄糖經丙酮檸檬酸循環：總得NADH*8、FADH2*2、GTP*2  (丙酮酸*2產物*2) 

出處：高瞻平台

氧化磷酸化：真核生物粒線體內膜，原核生物細胞膜 >合成三磷酸腺苷(ATP)

                      粒線體內膜偶聯蛋白：電子傳遞練造成pH梯度，化學滲透合成

兩條電子傳遞練：

NADH 交電子[H+] ~ 複合體I [黃素蛋白NADP]  → 泛醌 → 複合體III  → 細胞色素C → 複合Ⅳ

FADH2 交電子[H+] ~ 複合體II  → 鐵硫蛋白 → 泛醌 → 複合體III   → 細胞色素C→ 複合Ⅳ

              (兩者最終) 將質子由基質排到粒線體膜間隙 → 細胞色素a3  →  電子給氧  →  H2O

複合體Ⅰ(NADP脫氫酶)

複合體Ⅱ(琥珀酸脫氫酶)   →   複合體Ⅲ(細胞色素還原酶)，複合體Ⅳ(細胞色素氧化酶)

*ATP產值因電子傳遞練不同有所差異：NADH約產2.5、FADH2約1.5 ATP

 *CoQ泛醌(=輔酶Q)：唯一非蛋白質、脂溶厭水、可滑動

電子傳遞鍊將H+從基質釋放到膜間隙(膜間低PH)

ATP合成酶複合體馬達(H+擴散回基質通道質子驅動力)：氫離子梯度啟動ADP黏Pi =ATP

 *原核細胞使用細胞膜上質子驅動力產ATP、代謝養分廢物、驅動鞭毛

 *哺乳冬眠：棕色脂肪 >大量粒線體+熱能產生蛋白(非偶聯蛋白) >氧化脂肪不產ATP只產熱

出處：維基百科

發酵呼吸：

    酒精發酵：1葡萄糖總得2*ATP、2 *CO2    (NAD+循環)

            葡萄糖+  2 NAD+ →  丙酮酸*2 + 2NADH + 2 ATP + 2 H+

            丙酮酸*2 →  2 CO2 + 2 CH3CHO(乙醛) 

            乙醛+ 2 NADH + 2 H+ → 2 C2H5OH乙醇) + 2 NAD+ (回循環)

 

     乳酸發酵：1葡萄糖總得 2*NAD+    (乳酸菌、肌肉細胞) NAD+保證ATP生產

        葡萄糖 + 2 NAD+ → 丙酮酸*2 + 2 NADH + 2 ATP + 2 H+

         2 CH3COCOOH(丙酮酸) + 2 NADH + 2 H+ → 2 CH3CHOHCOOH(乳酸) + 2 NAD+

                     *血液中乳酸羧基釋放一個質子，產生乳酸鹽(Lactate)

        *肌肉細胞產生的乳酸鹽 >血管~肝  >轉為丙酮酸進肝粒線體細胞呼吸

        *腦細胞只有氧呼吸，RBC只無氧呼吸(無核無粒線體)

        

  *禁食時動用養分順序：肝臟肝醣 > 肌肉肝醣 > 脂肪     (幾乎不拆蛋白質) 

糖質新生Gluconeogenesis：以肝臟將丙酮酸轉成葡萄糖，類似逆糖解，補充肝糖原儲備

通過frutose-1,6-bisphosphatase催化glucose-6-phosphatase ，得到F6P，OAA存進基質

2 pyruvate +4 ATP +2GTP+2NADH > glucose +4ADP +2GDP +2NAD+ +6Pi

(乳酸、甘油、胺基酸)

*魚藤酮=殺蟲劑、氰化物、CO >抑制電子傳遞練   *毒  二硝基苯酚 >使H+不經ATP馬達出

*基礎代謝率：內溫動物，休息，胃排空；標準代謝率：外溫動物，休息，節食

微量元素：人體O、C、H、N佔多數，其他3.7%   ；植物COH多數，氮鉀>成長；鈣>刺激反應鈣:凝血；鈉:鹽平衡；鎂:酵素+ATP (植物葉綠體)；碘:甲狀腺；

出處：維基百科

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