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写出18碳硬脂酸β-氧化的全过程,并计算出其完全氧化为水和二氧化碳时可产生多少ATP分子

发布于 2024-06-30 15:04:14

硬脂酸(Stearic acid,化学式为C18H36O2)是一种饱和脂肪酸,其β-氧化过程可以概括为以下步骤:

  1. 激活:硬脂酸首先在内质网上被转化为硬脂酰CoA,这个过程需要消耗两个ATP分子。

  2. β-氧化:硬脂酰CoA进入线粒体,经过以下循环进行β-氧化:

    • 脱氢作用:硬脂酰CoA被转化为烯酰CoA,产生一个FADH2。
    • 水化作用:烯酰CoA被水合,生成L-3-羟酰CoA。
    • 再脱氢:L-3-羟酰CoA被转化为酮酰CoA,产生一个NADH。
    • 硫解作用:酮酰CoA被裂解为一分子的乙酰CoA和一个长度缩短两个碳原子的酰CoA分子。
  3. 重复β-氧化:上述过程对新产生的酰CoA继续进行,直到所有的脂肪酸链都转化为乙酰CoA。

  4. 乙酰CoA的完全氧化:每个乙酰CoA通过柠檬酸循环(TCA循环)进一步氧化分解,产生10个NADH、3个FADH2和1个GTP(或ATP)。

  5. 电子传递链和氧化磷酸化:NADH和FADH2在电子传递链中产生ATP,每产生一个NADH大约产生2.5个ATP,每产生一个FADH2大约产生1.5个ATP。

现在,我们来计算18碳硬脂酸完全氧化产生的ATP数量。硬脂酸有18个碳原子,经过β-氧化,每2个碳原子产生一个乙酰CoA,因此:

  • 产生乙酰CoA的数量 = 18 / 2 = 9个。

每个乙酰CoA在柠檬酸循环中产生1个ATP和3个NADH,以及1个FADH2。所以:

  • ATP产量 = 9(来自乙酰CoA)
  • NADH产量 = 9 * 3 = 27
  • FADH2产量 = 9

在电子传递链中:

  • 来自NADH的ATP产量 = 27 * 2.5 ≈ 67.5
  • 来自FADH2的ATP产量 = 9 * 1.5 = 13.5

总ATP产量 = 9 + 67.5 + 13.5 = 89.5

但是,不要忘记最初的硬脂酸激活过程消耗了两个ATP,所以我们需要从总数中扣除这两个ATP:

  • 净ATP产量 = 89.5 - 2 = 87.5

因此,1摩尔硬脂酸完全氧化时大约可以产生87.5摩尔的ATP。然而,这个数字是一个近似值,实际的ATP产量可能会因细胞类型和具体条件而有所不同。

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