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2.6 基質(受質)之代謝作用

1. 醣類(碳水化合物)：

經水解作用 厭氣 醣類－－－－－→Glucose－－－→糖酵解作用－－→

醣類之分解作用有好幾個階段，對於大分子之碳水化合物欲進入細胞內， 首先須經過酵素之作用，特別是胞外酵素之作用，將大分子的多醣轉為雙

糖，最後形成溶解性的單糖，例如：以纖維素為例，經纖素酶的作用，纖 維素最後分解成 Glucose 葡萄糖，以進入細胞中。

葡萄糖再經所謂的糖酵解作用(Glycolysis)，代謝成丙酮酸(Pyrurate)及產生 2ATP，此階段無氧及有氧的環境下皆可進行，同時，此反應中以酵素之作用而釋出能量的方式，稱作受質層次磷酸化作用。

糖解之後的產物丙酮酸，面臨三種情況，有氧，厭氧或無氧(結合氧)，

當遇有氧環境時(好氧性呼吸作用)(Aerobic Respiration)，丙酮酸先轉變為乙醯輔酉每 A，再生 2ATP 及一些電子或氫攜帶者(NADH₂ 及 FADH₂)，電

子攜帶者為含高能量物質，必需再經過電子傳遞的過程(經電子傳遞鏈)，方將能量釋出，完成碳水化合物能量的代謝。但若遇無氧環境時 (NO₃^－，NO₂ ^－，CO₂，SO₄^2－，HCO₃^－)，則直接進入電子傳遞鏈。當在厭氧環境時，丙

酮酸經所謂的厭氧發酵作用（Anaerobic Fermentation），形成酒精、乳酸等氧化不完全的產物(釋出能量較少)。

一 莫耳 Glucose 之代謝作用(有氧環境)：

（1）糖酵解作用(Glycolysis)EMP 圖徑釋出能量的方式：受質層次磷酸化作用，氧化磷酸化作用

淨反應：

Glucose＋2ADP＋2Pi＋2NDA^＋→2 Pyruvate＋2ATP＋2NADH₂＋2H^＋

Pi：磷酸根

能量計算：

受質層次磷酸化作用：2 ATP×2－2 ATP＝2 ATP

氧化磷酸化作用：2NADH₂

產物：

2莫耳丙酮酸，2 ATP，2NADH₂

（2）進入 TCA cycle 之起始反應(有氧環境) (Aerobic Respiration)

1莫耳丙酮酸＋輔酉每 A→乙醯輔酶 A

淨反應：

CH₃COCOO^－＋NAD^＋＋CoA→CO₂＋CH₃CO－S－CoA＋NADH₂

產物：乙醯輔酶 A（乙醯基 CoA），1 NADH₂，1 CO₂

產能: 3ATP

（3）進入 TCA cycle

淨反應：

乙醯輔酶 A＋3 NAD^＋＋ FAD＋GDP＋Pi＋2H₂O→

2CO₂＋3 NADH₂＋FADH₂＋GTP＋2H^＋＋CoA

產物：3 NADH₂，FADH₂，GTP，2CO₂

（4）電子傳遞鏈有氧：電子接受者為氧氣(好氧電子傳遞鏈)

淨反應：

NADH₂＋3ADP→NAD^＋＋3ATP FADH₂＋2ADP→FAD＋2ATP

GTP＋ADP→GDP＋ATP

產物：12ATP，H₂O

無氧： (厭氧電子傳遞鏈)電子接受者為結合氧：NO₃^－，SO₄^2－，CO₂，能量

產生較好氧電子傳遞鏈少

淨產能：8 ATP＋6ATP＋24 ATP＝38 ATP

◎厭氧發酵作用（Anaerobic Fermentation）

淨反應： (酒精發酵) 酵母菌

1   Glucose → EMP 途徑→2 丙酮酸＋2ATP＋2NADH

2   丙酮酸→ 2乙醛－2NADH → 2乙醇＋2 NAD^＋

淨產能：1 莫耳 Glucose →2ATP

電子接受者：乙醛(中間產物有機物)

1. 脂類

脂解酶

脂肪－－－－－→小分子－－→TCA cycle－－－→電子傳遞鏈甘油－－－－→丙酮酸 脂肪酸－－－→乙醯輔酶 A

脂肪先經脂解酶(lipidase)的作用，分解為小分子的甘油及脂肪酸;脂肪酸經β－氧化作用產生乙醯輔酶 A，再經電子傳遞鏈產生能量，至於甘油則先轉變為糖解作用之中間產物，再轉變為丙酮酸，乙醯輔酶 A，其餘代謝過程則和脂肪酸類似。

3. 蛋白質：

蛋白質酶 脫 、脫胺、轉胺 蛋白質－－－－→聚胜肽→胺基酸－－－－－－－－→TCA cycle→電子傳遞

鏈

蛋白質先經胞外酵素之作用，分解為小分子的 生 汰或胺基酸才能進入 細胞內，按著不同之胺基酸經歷脫 、脫胺或轉胺之過程，生成一些中間 產物，直接或間接的進入TCAcycle，並產生電子之攜帶者(NADH₂，FADH₂)，最後經電子傳遞鏈，將能量釋出，常稱間接氧化。