糖的有氧氧化:二氧化碳和水
1分子葡萄糖的凈ATP數為36ATP。
2.1糖酵解細胞質
(1)葡萄糖磷酸化
葡萄糖氧化是壹種能量釋放反應，但葡萄糖是壹種相對穩定的化合物。為了釋放能量，必須給它活化能以促進這壹反應，即葡萄糖必須由穩定狀態變為活躍狀態。激活壹個葡萄糖需要1個ATP，壹個ATP釋放出壹個高能磷酸鍵，釋放出約30.5kj的自由能，大部分以熱的形式散失，小部分與磷酸和葡萄糖結合生成葡萄糖-6-磷酸。催化酶是己糖激酶。
(2)葡萄糖-6-磷酸重排形成果糖-6-磷酸。催化酶是葡萄糖磷酸異構酶。
(3)產生果糖-1，6-二磷酸。催化酶是6-磷酸果糖激酶-1。
1葡萄糖分子消耗2個ATP分子而被激活，酶催化生成果糖-1，6-二磷酸分子。
(4)果糖-1，6-二磷酸分解為甘油醛3-磷酸和二羥丙酮磷酸，催化酶為醛縮酶。
(5)二羥丙酮磷酸迅速轉化為甘油醛3-磷酸。催化酶是丙糖磷酸異構酶。
以上是第壹階段。1 6C葡萄糖轉化為2個3C化合物PGAL，葡萄糖活化消耗2個ATP。如果葡萄糖-1-磷酸進入糖酵解，只消耗壹個ATP。這個階段沒有氧化還原反應。
(6)甘油醛3-磷酸氧化生成1，3-二磷酸甘油酸(1，3-二磷酸甘油酸)，釋放兩個電子和壹個H+，轉移到電子受體NAD+生成NADH+ H+，能量轉移到高能磷酸鍵。催化酶是甘油3-磷酸脫氫酶。
(7)不穩定的1，3-二磷酸甘油酸失去高能磷酸鍵，生成3-磷酸甘油酸，能量轉移到ATP，1，3-二磷酸甘油酸生成壹個ATP。催化酶是磷酸甘油酸激酶。在這個步驟中，發生了第壹個底物水平的磷酸化。
(8)3-磷酸甘油酸重排生成2-磷酸甘油酸。催化酶是磷酸甘油酸變位酶。
(9)2-磷酸甘油酸脫水形成磷酸烯醇丙酮酸PEP(磷酸烯醇丙酮酸)。催化酶是烯醇酶。
(10)PEP將磷酸基團轉移到ADP上，同時生成ATP和丙酮酸。催化酶是丙酮酸激酶。在這個步驟中，發生了第二個底物水平的磷酸化。
以上是糖酵解的第二階段。壹分子PGAL(磷酸甘油醛)在酶的作用下生成壹分子丙酮酸。在這個過程中，壹個分子的NADH通過氧化反應生成，兩個分子的ATP通過底物水平的磷酸化生成。這樣，壹個葡萄糖分子在糖酵解的第二階段生成4個ATP和2個NADH+H+，產物為2個丙酮酸。在糖酵解的第壹階段，壹個葡萄糖分子的活化消耗了兩個ATP分子，因此在糖酵解過程中，壹個葡萄糖生成兩個丙酮酸分子的同時，得到兩個ATP分子、兩個NADH分子和兩個水分子。
2三羧酸循環線粒體基質
(1)乙酰輔酶a進入三羧酸輔酶a循環。
乙酰輔酶a有硫酯鍵，乙酰基有足夠的能量與草酰乙酸的羧基進行羥醛縮合。首先，檸檬酸合成酶的組氨酸殘基與乙酰輔酶a壹起作為堿，使乙酰輔酶a的甲基失去壹個h+，產生的碳負離子對草酰乙酸的羰基碳進行親核攻擊，生成檸檬酰輔酶a中間體，然後高能硫酯鍵水解釋放出遊離的檸檬酸，使反應不可逆地向右進行。這個反應是由檸檬酸合酶催化的，這是壹個很強的能量釋放反應。
草酰乙酸和乙酰輔酶a合成檸檬酸是三羧酸循環的重要調節點。檸檬酸合酶是壹種變構酶，ATP是檸檬酸合酶的變構抑制劑。此外，α-酮戊二酸和NADH能別構抑制其活性，長鏈酰基輔酶a也能抑制其活性。AMP可以對抗ATP的抑制並激活它。
(2)異檸檬酸鹽的形成
檸檬酸的叔醇基團不易被氧化，轉化為異檸檬酸，叔醇轉化為仲醇時容易被氧化。該反應是順烏頭酸酶催化的可逆反應。
(3)首次氧化脫羧
在異檸檬酸脫氫酶的作用下，異檸檬酸的仲醇被氧化成羰基，生成中間產物草糖琥珀酸，在同壹酶面上迅速脫羧生成α-酮戊二酸、NADH和co2。這個反應是β-氧化脫羧，這個酶需要Mg2+作為激活劑。
該反應是不可逆的，並且是三羧酸循環中的限速步驟。ADP是異檸檬酸脫氫酶的激活劑，而ATP和NADH是該酶的抑制劑。
(4)第二次氧化脫羧
在α-酮戊二酸脫氫酶系統的作用下，α-酮戊二酸發生氧化脫羧反應生成CoA(琥珀酰CoA、NADH H+和CO2。反應過程與丙酮酸脫氫酶系催化完全相似，屬於α？氧化脫羧，氧化產生的部分能量儲存在琥珀酰輔酶a的高能硫酯鍵中。
α-酮戊二酸脫氫酶系統也由三種酶(α-酮戊二酸脫羧酶、硫辛酸琥珀酰轉移酶和二氫硫辛酸脫氫酶)和五種輔酶(tpp、硫辛酸、hscoa、NAD+和FAD)組成。
這個反應也是不可逆的。α-酮戊二酸脫氫酶復合物受ATP、GTP、NADH和琥珀酰輔酶a抑制，但不受磷酸化/去磷酸化的調節。
(5)底物被磷酸化產生ATP
在琥珀酸脫氫酶的作用下，琥珀酰輔酶a的硫酯鍵水解，釋放的自由能用於合成GTP(三磷酸鳥苷三磷酸)，在細菌和高等生物體內可直接生成ATP，進而在哺乳動物體內生成ATP。此時，琥珀酰輔酶a生成琥珀酸和輔酶a。
(6)琥珀酸的脫氫
琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸氧化為富馬酸。這種酶與線粒體內膜結合，而三羧酸循環的其他酶存在於線粒體基質中。這種酶包含壹個鐵硫中心和壹個價結合FAD。來自琥珀酸的電子經過FAD和鐵硫中心，然後進入電子傳遞鏈到O2。丙二酸是琥珀酸的類似物，也是琥珀酸脫氫酶的強有力的競爭性抑制劑，因此可以阻斷三羧酸循環。
(7)富馬酸的水合作用
富馬酸酶只作用於富馬酸的反式(富馬酸)雙鍵，對馬來酸沒有催化作用，因此具有高度的立體專壹性。
(8)產生蘋果酸
(9)草酰乙酸再生
在蘋果酸脫氫酶的作用下，蘋果酸的仲醇基脫氫氧化成羰基，生成草酰乙酸。NAD+是脫氫酶的輔酶，它接受氫變成NADH H+ H+(圖4-5)。
三羧酸循環概述:
乙酰輔酶a+3 nad+fad+GDP+pi——→2 CO2+3 NADH+fad H2+GTP+2 h++ coa-sh。
①循環中有兩個脫羧反應(反應3和反應4)，兩者同時有脫氫作用，但作用機理不同。β?氧化脫羧，輔酶是NAD+，它們先將底物脫氫生成草酰乙酸，然後在Mn2+或Mg2+的配合下脫羧生成α-酮戊二酸。
α-酮戊二酸脫氫酶系催化的α？氧化脫羧反應與丙酮酸脫氫酶系統促進的反應基本相同。
需要指出的是，脫羧生成CO2是體內CO2生成的普遍規律，因此可以看出體內CO2生成的過程與體外完全不同。
(2)三羧酸循環四次脫氫，其中三對氫原子以NAD+為受體，壹對以FAD為受體，分別還原為NADH+H+和FADH2。它們通過線粒體氫轉移系統進行轉移，最後與氧氣結合生成水。在這個過程中，釋放的能量使adp和pi結合生成ATP。每隔2小時，NADH+H+參與的氫轉移系統被氧化成1分子H2O，每分子NADH最終生成2.5分子ATP，而FADH2參與的氫轉移系統生成1.5分子ATP。此外，壹個分子的ATP是由三羧酸循環中的底物磷酸化產生的。
③乙酰輔酶a中的乙酰碳原子進入循環，與四碳受體分子草酰乙酸縮合，生成六碳檸檬酸。在三羧酸循環中，有二次脫羧生成兩分子CO2，與二羰基乙酰基進入循環的碳原子數相等。然而，CO2損失的碳不是來自乙酰基的兩個碳原子，而是來自草酰乙酸。
④理論上三羧酸循環的中間產物可以不消耗而循環利用，但由於循環中的某些成分也可以參與其他物質的合成，而其他物質也可以通過各種途徑生成中間產物，所以說三羧酸循環的成分是不斷更新的。
比如草酰乙酸-→天冬氨酸
α-酮戊二酸——谷氨酸
草酰乙酸→丙酮酸→丙氨酸
其中，丙酮酸羧化酶催化生成草酰乙酸的反應最為重要。
因為草酰乙酸的含量直接影響循環的速度，所以不斷補充草酰乙酸是使三羧酸循環順利進行的關鍵。
三羧酸循環中產生的蘋果酸和草酰乙酸也可以脫羧生成丙酮酸，然後參與許多其他物質的合成或進壹步氧化。
3線粒體內膜的氧化磷酸化
(A)α-甘油磷酸穿梭功能
這種作用主要存在於大腦和骨骼肌中，載體是α-甘油磷酸。
胞質溶膠中的NADH在α-甘油磷酸脫氫酶的催化下將二羥丙酮磷酸還原為α-甘油磷酸，穿過線粒體內膜，被內膜上的α-甘油磷酸脫氫酶催化，再生二羥丙酮磷酸和FADH2，後者進入琥珀酸的氧化呼吸鏈。這些組織中葡萄糖完全氧化產生的ATP比其他組織少，1 mol G→36 mol ATP。
蘋果酸-天冬氨酸穿梭效應
主要存在於肝臟和心肌。1摩爾G→38摩爾ATP
胞質溶膠中的NADH被蘋果酸脫氫酶催化，將草酰乙酸還原為蘋果酸，後者借助內膜上的α-酮戊二酸載體進入線粒體，然後在線粒體中蘋果酸脫氫酶的催化下再生草酰乙酸和NADH。NADH進入NADH氧化呼吸鏈並產生3分子ATP。草酸被天冬氨酸轉氨酶催化生成天冬氨酸，天冬氨酸被酸性氨基酸載體轉運出線粒體，轉化為草酰乙酸。
3.(1)構成基因的核苷酸序列中有壹些堿基片段，每三個連續的堿基(即三聯體“密碼子”)編碼相應的氨基酸。有壹個起始密碼子- AUG/ATG和三個終止密碼子，提供終止信號。當細胞機器在沿著核酸合成蛋白質鏈並不斷延伸的過程中遇到末端密碼子時，蛋白質的延伸反應終止，產生成熟(或過早終止的突變體)蛋白質。因此，開放閱讀框是基因序列的壹部分，它包含壹個可以編碼蛋白質的堿基序列。因為它有壹個特殊的起始密碼子和終止密碼子，直到從這個堿基序列中可以產生適當大小的蛋白質時才會出現，所以這個堿基序列編碼壹個蛋白質。
開放閱讀框是基因序列的壹部分，它含有壹個可以編碼蛋白質的堿基序列，不能被終止子打斷。當壹個新的基因被識別，它的DNA序列被解讀，人們仍然無法弄清楚相應的蛋白質序列是什麽。這是因為在沒有其他信息的情況下，DNA序列可以在六個框架內被閱讀和翻譯(每個鏈三個，對應三個不同的起始密碼子)。
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