首都师范大学考研生物化学知识点(图文)(5)

本站小编 福瑞考研网/2016-10-12


5、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算
总反应式:葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+——2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2 H2O
糖酵解过程中ATP的消耗和产生(见教材 p80)
6、丙酮酸的去路(无氧条件下)
(1)生成乳酸
丙酮酸+NADH+ H+——乳酸+ NAD+
催化此反应的酶为乳酸脱氢酶。
(2)生成乙醇
A 丙酮酸脱羧形成乙醛
B 乙醛还原成乙醇同时产生氧化型NAD+
7、糖酵解作用的调节
(1)磷酸果糖激酶是关键酶
磷酸果糖激酶受到高浓度ATP的抑制
(2)果糖-2,6-二磷酸对酵解的调节作用
(3)己糖激酶和丙酮酸激酶对糖酵解的调节作用
22.2本章重难点总结
22.2.1重难点知识点总结
1、糖酵解的全过程
2、糖酵解过程中ATP的计算
22.2.2本章重难点例题讲解
【例题1】1分子葡萄糖转变成丙酮酸的能量估算。
解析:
23.1本章知识点串讲
有氧条件下,葡萄糖氧化分解形成二氧化碳和水,它所经历的途径分为两个阶段:柠檬酸循环和氧化磷酸化。
柠檬酸循环的来由:在循环的一系列反应中,关键的化合物是柠檬酸,它有三个羧基,又称三羧酸循环,简称TCA循环。这一循环也称Krebs循环。
柠檬酸循环是在细胞的线粒体中进行的,丙酮酸通过柠檬酸循环进行脱羧和脱氢反应,羧基形成二氧化碳,氢原子则随着则载体(NAD+、FAD)进入电子传递链经过氧化磷酸化作用,形成水分子并将释放出的能量合成ATP。柠檬酸循环的中间体还可以作为许多生物合成的前体,也可以说柠檬酸循环是两用代谢途径。
丙酮酸进入柠檬酸循环之前需要先转变为乙酰辅酶A或称为乙酰-CoA。乙酰-CoA是许多物质例如脂肪酸降解的中间产物。
1、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段——形成乙酰-CoA
催化丙酮酸转变成乙酰-CoA的酶是包括丙酮酸脱氢酶在内的多酶复合体,由三种酶高度组合在一起形成的。
丙酮酸+ CoA-SH+ NAD+——乙酰辅酶A+CO2+NADH
参与此反应不仅有CoA-SH和 NAD+ 两种辅助因子,还有硫胺素焦磷酸(TPP),硫辛酰胺和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)等。
参与此反应的三种酶分别为:丙酮酸脱氢酶组分、二氢硫辛酰转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶。
2、柠檬酸循环概貌(图示见教材p97)
柠檬酸循环的起始步骤可以看作是由4个碳原子的化合物(草酰乙酸)与循环外的两个碳原子的化合物(乙酰—CoA)形成6个碳原子的柠檬酸。柠檬酸经过三步异构化称为异柠檬酸,然后进行氧化(形成6个碳原子的草酰琥珀酸),再脱羧失去一个碳原子形成5个碳原子的二羧酸化合物(a-酮戊二酸)。5碳化合物又氧化脱羧形成4碳二羧酸化合物(琥珀酸)。4碳化合物经过三次转化,其间形成一个高能磷酸键(GTP),使FAD+、NAD+分别还原为FADH2和NADH,最后又形成4个碳原子的草酰乙酸。
(详述见p98)
3、柠檬酸循环的反应机制
柠檬酸循环共8个步骤(见教材p99)
(1)草酰乙酸与乙酰辅酶缩合形成柠檬酸
草酰乙酸+乙酰-CoA——柠檬酸+辅酶A
催化此反应的酶是柠檬酸合酶。柠檬酸合酶属于调控酶,它的活性受ATP、NADH、琥珀酰-CoA、酯酰-CoA等的抑制。它是柠檬酸循环中的限速酶。
(2)柠檬酸异构化形成异柠檬酸
柠檬酸——成异柠檬酸
催化此反应的酶是乌头酸酶。
(3)异柠檬酸氧化形成a-酮戊二酸
异柠檬酸+NADP++NAD++H+——a-酮戊二酸+CO2
柠檬酸循环中包括4个氧化-还原步骤。异柠檬酸氧化脱羧是一个氧化-还原步骤,也是柠檬酸循环中两次氧化脱羧反应中的第一个反应。催化此反应的酶是异柠檬酸脱氢酶。
异柠檬酸脱氢酶有两种,一种以NAD+为辅酶,一种以NADP+为辅酶。以NAD+为辅酶的异柠檬酸脱氢酶需要有Mg2+或Mn2+激活。异柠檬酸脱氢酶是一个变构调节酶,它的活性受ADP变构激活。
(4)a-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA
a-酮戊二酸+ NAD++CoASH——琥珀酰-CoA+NADH+ H++ CO2
这是柠檬酸循环两次氧化脱羧作用中的第二次脱羧。该反应需要NAD+和CoA作为辅助因子。催化上述反应的酶是a-酮戊二酸脱氢酶。该酶也是一个多酶复合体,属于变构调节酶。
(5)琥珀酰-CoA转化成琥珀酸并产生一个高能磷酸键
琥珀酰-CoA+GDP+Pi——琥珀酸+ CoA-SH
这是柠檬酸循环中唯一直接产生一个高能磷酸键的步骤。催化此反应的酶是琥珀酰-CoA合成酶。
(6)琥珀酸脱氢形成延胡索酸
琥珀酸+FAD——FADH2+延胡索酸
催化此反应的酶是琥珀酸脱氢酶,这个酶是以FAD作为其脱下电子的受体,不是NAD+。琥珀酸脱氢酶与柠檬酸循环中的其他酶不同,是唯一嵌入到线粒体内膜的酶,是线粒体内膜的一个重要组成部分,而其他的酶大多存在于线粒体的基质。
(7)延胡索酸水合形成L-苹果酸
延胡索酸+H2O——苹果酸            催化此反应的酶是延胡索酸酶。
(8)L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸
L-苹果酸——草酰乙酸
催化此反应的酶是苹果酸脱氢酶,它的辅基是NAD+。
4、柠檬酸循环的化学总结算
柠檬酸循环的总化学反应式:
乙酰-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi——2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H++CoA-SH
柠檬酸循环的每一次循环都纳入一个乙酰-CoA分子,即两个碳原子进入循环,又有两个碳原子以CO2的形式离开循环,但离开的两个碳原子并非进入的两个碳原子。
每一次循环共有4次氧化反应,参加这4次氧化反应的有3个NAD+ 分子和一个FAD分子,同时有4个氢原子离开循环,形成3个NADH和一个FADH2。
每一次循环以GTP的形式产生一个高能磷酸键,并消耗两个水分子。
在柠檬酸循环中,虽然没有氧分子直接参加反应,但是柠檬酸循环只在有氧条件下进行。
柠檬酸循环总结算:柠檬酸循环共有4个脱氢步骤,其中有3对电子经NADH转递给电子传递链,最后与氧结合生成水。每对电子经过化学计算产生2.5个ATP分子,3对电子共产生7.5个ATP分子,一对电子经FADH2转移给电子传递链,化学计算产生1.5个ATP分子,通过柠檬酸循环本身,只产生一个ATP(GTP)分子。每循环一次产生ATP:3*2.5+1.5+1=10个分子。
从丙酮酸开始经过一次循环共产生2.5+10=12.5个分子。
从葡萄糖开始计算:2*12.5+2+2*2.5=32
23.2本章重难点总结
23.2.1重难点知识点总结
1、柠檬酸循环的全过程
2、柠檬酸循环中能量的应用
23.2.2本章重难点例题讲解
【例题1】计算一分子丙酮酸氧化分解所生成的ATP量。
解析:
24.1本章知识点串讲
生物氧化:有机分子在细胞内氧化分解成二氧化碳和水并释放出能量形成ATP的过程。
生物氧化的特点:在体温条件下进行,通过酶的催化作用,有机分子发生一系列的化学变化,在此过程中逐步氧化并释放能量;在氧化过程中产生的能量一般都贮存在一些特殊的化合物中,主要是ATP。
生物氧化实质上是指氧化磷酸化,是NADH和FADH2上的电子通过一系列电子传递载体传递给O2,伴随NADH和FADH2的再氧化,将释放的能量使ADP磷酸化形成ATP的过程。
1、电子传递和氧化呼吸链
(1)电子传递的过程
电子传递过程包括电子从还原型辅酶通过通过一系列按照电子亲和力递增顺序排列的电子载体所构成的电子传递链传递到氧的过程。这些电子载体都具有氧化-还原作用。电子传递和形成ATP的偶联机制称为氧化磷酸化作用。
氧化磷酸化作用是电子在沿着电子传递链传递过程中所伴随的,将ADP磷酸化而形成ATP的全过程。这个过程又称为氧化呼吸和呼吸代谢。
(2)呼吸链的建立
在生物氧化过程中,氢的激活和氧的激活都是需要的。呼吸酶和脱氢酶之间起电子传递作用的是黄素蛋白类物质,细胞色素起着连续传递电子的作用。
(3)电子传递链
电子从NADH到O2的传递所经过的途径形象地称为电子传递链,或称呼吸链。这条链主要是由蛋白质复合体组成,大致分为4个部分,分别称为NADH-Q还原酶、琥珀酸-Q还原酶、细胞色素还原酶和细胞色素氧化酶。(见教材p120)
电子传递酶复合体的辅基有:黄素类、铁硫集团、血红素、铜离子。这些辅基都是电子载体。电子载体都通过与酶分子结合的辅基来完成。
(4)电子传递链各个成员(见教材 p121)
A NADH-Q还原酶:
NADH-Q还原酶又称NADH脱氢酶,简称为复合体I,是一个大蛋白质分子。分别由核和线粒体两个不同的基因组编码构成。在电子传递链中共有哦3个质子泵,该酶是第一个质子泵。
B 辅酶Q:
辅酶Q又称为泛醌,有时简称为Q,是脂溶性辅酶。
C琥珀酸-Q还原酶:这一步反应没有ATP的形成。
D 细胞色素还原酶 又称复合体III,细胞色素bc1复合体。
E 细胞色素c:唯一能溶于水的细胞色素。
F 细胞色素氧化酶
(5)电子传递的抑制剂 (见教材p128)
3、氧化磷酸化作用
氧化磷酸化是需氧细胞生命活动的主要能量来源,是生物产生ATP的主要途径。氧化磷酸化作用是指与生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用,是将生物氧化过程中释放的自由能,用以使ADP和无机磷酸生成高能ATP的作用。
(1)氧化磷酸化作用机制
伴随电子从底物到氧的传递,ADP被磷酸化形成ATP的酶促过程即是氧化磷酸化作用。氧化磷酸化的全过程可用方程式表示如下:
NADH+H++3ADP+3Pi+1/2O2——NAD++4H2O+3ATP
氧化磷酸化作用是指直接与电子传递相偶联的由ADP形成ATP的磷酸化作用。
底物水平磷酸化是指ATP的形成直接由一个代谢中间产物上的磷酸基团转移到ATP分子上的作用。
每消耗1个O2分子约合成3个ATP分子,这个比例关系称为P/O比。P/O比可以看做是当一对电子通过呼吸链传至O2所产生的ATP分子数。
A 、ATP的合成部位
ATP的合成是在线粒体内膜由电子传递链将NADH和FADH2上的电子传递给氧的过程中释放出自由能供给ATP合成,
B 、能量偶联假说 (见教材p131)
a 化学偶联假说
b 构象偶联假说
c 化学渗透假说
(4)ATP合成机制(见教材p134)
ATP的合成是由一个酶的复合体系完成的,这个复合体系称为ATP合酶。这个酶由两个主要的单元组成。起质子通道作用的单元称Fo单元,催化ATP合成的单元称为F1单元。ATP合酶又称为FoF1-ATP酶。
(5)细胞溶胶内NADH的再氧化
细胞溶胶内的NADH不能透过线粒体内膜进入线粒体氧化。通过“穿梭”途径解决NADH再氧化的问题,分别介绍如下:
A 甘油-3-磷酸穿梭途径在传递NADH电子中的特殊作用 ——1.5个ATP(见教材p139)
B 苹果酸-天冬氨酸穿梭途径  ——2.5个ATP (见教材p139)
24.2本章重难点总结
1、生物氧化、呼吸链等概念
2、电子传递过程及能量计算
25.1本章知识点串讲
1、戊糖磷酸途径
(1)戊糖磷酸途径的主要反应
戊糖磷酸途径是糖代谢的第二条重要途径,它是葡萄糖分解的另外一种机制。这条途径在细胞溶胶内进行,广泛存在于动植物细胞内。
该反应体系的起始物是葡萄糖-6-磷酸,经过氧化分解后产生五碳糖、CO2、无机磷酸和NADPH即还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。
戊糖磷酸途径的核心反应:
葡萄糖-6-磷酸+2NADP++H2O——核糖-5-磷酸+2NADPH+2H++CO2
一般将反应分为氧化阶段和非氧化阶段:(戊糖磷酸途径总览 p151)
A 氧化阶段(见教材p148)
这个阶段包括六碳糖脱羧形成五碳糖并使NADP+还原形成还原型NADPH。
该氧化阶段包括三步反应。
B 非氧化阶段 (见教材 p149)
(2)戊糖磷酸途径反应速度的调控
戊糖磷酸途径氧化阶段的第一步反应,即葡萄糖-6-磷酸脱氢酶催化的葡萄糖-6-磷酸的脱氢反应,实质上是不可逆的。在生理条件下属于限速反应,是一个重要的调控点。最重要的调控因子是NADP+的水平。
(3)戊糖磷酸途径的重要生物学意义(见教材 p153)

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