2017/04/22

運動,從了解自己開始(氧化磷酸化篇)

上次在糖解作用篇留下了一個小小的伏筆,就是NADH以及FADH2的去向,所以接下來就要簡單的幫各位讀者整理一下氧化磷酸化(Oxidative phosphorylation)或呼吸鏈是如何生產大量的A...

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上次在糖解作用篇留下了一個小小的伏筆,就是NADH以及FADH2的去向,所以接下來就要簡單的幫各位讀者整理一下氧化磷酸化(Oxidative phosphorylation)呼吸鏈是如何生產大量的ATP。

氧氣充足的情況下有氧的糖解不會只停在克氏環,其中還有值得注意的氫離子載體NADH以及FADH2。能量系統怎麼可能廉價的花這麼多步驟結果只產少少幾個ATP,當然要來個大手筆才划算!因此在糖解以及克氏環的過程中的氫離子與載體形成NADH和FADH2,Gelatin喜歡把這個過程比喻成投資「能量股票」,因為接下來要用微小的氫離子去換取高能量價值的ATP。

(圖改自https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/oxidative-phosphorylation/a/oxidative-phosphorylation-etc)

氧化磷酸化發生在粒線體的內膜上(粒線體有雙層膜),由四個膜上的複合蛋白(Complex I, II, III, IV)透過電子的傳遞將氫離子排到膜間隙中(內膜和外膜中間),並形成內膜內外的氫離子濃度差,因此增加離子擴散的驅動力,又稱質子動力(Proton motive force)。藉由這樣的驅動力,將在粒線體膜間隙的氫離子透過內膜上的第五個複合蛋白 — ATP合成酶進入細胞中,同時將ADP與游離磷酸根(Pi)合成為ATP。並由氧分子作為最後的電子接收者(或氫離子接收者),消耗氧氣形成水分子。

簡單而言,一個NADH可以換到3個ATP,而一個FADH則可以換2個ATP。如此一來,我們就能夠總結上一篇的最後一個部分了!開心吧~(笑)

一分子葡萄糖在氧氣充足的情況下截至克氏環結束,所有與能量相關的產物分別如下:

ATP(包含GTP)*4

NADH*10

FADH2*2

 

套入這篇文章介紹的換算,可以得到:

ATP*4 = 4 ATP

NADH*10 = 10*3 ATP = 30 ATP

FADH2*2 = 2*2 ATP = 4 ATP

+) ——————————————————我是分隔線

總和 = 38 ATP

不過上面說到「簡單而言」,代表案情不單純(誤 ˊ ˇ ˋ /),相信有些人唸過生化的會發現有好像有不同的說法,有的說一分子葡萄糖完全氧化可以得到36分子ATP,或甚至有32分子之類的。其實Gelatin認為這些說法理論上沒有錯,因為生物體內在的環境本來就有很多不同的反應路徑同時進行,而且當身體在消耗這些ATP作為肌肉能量時有很高比例的能量都以熱能的方式散失了,所以實際上真的參與肌肉收縮的ATP就那麼一些,不會差太多。(如果看了這段反而更混淆的話,請自動忘掉這段吧~)

會有不同ATP總數的原因主要是因一個NADH以及FADH2所能換到的ATP數目不是整數。因此,一來為了不要造成大家的混淆,二來方便計算,而採用較大眾化的倍數囉!

 

終於快要把能量代謝的部分寫完了,非常謝謝各位讀者的支持,看著點閱次數逐漸增加真的好感動啊~ 還是一樣的希望能盡自己微薄的力量幫大家整理出較簡單易懂的運動生理知識,幫助大家動的健康也動的聰明!我們下回見囉~

 

參考資料

Physiology of Sport and Exercise (5th Edition)

Human Physiology by Stuart Ira Fox (12th Edition)

Principle of Biochemistry (5th Edition)

https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/oxidative-phosphorylation/a/oxidative-phosphorylation-etc

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