第七章新陈代谢总论

第七章 新陈代谢总论与生物氧化蛋白质 核酸 多糖 脂类氨基酸 核苷酸单糖甘油 脂肪 酸葡萄糖甘油醛 -3-磷酸丙酮酸乙酰辅酶 A三羧酸循环 CO2电子传递体还原型 (NADH, FADH2)电子传递体氧化型 (NAD+, FAD)糖酵解糖异生NH3 氧化磷酸化和电子传递ADPATPO2H2O光能分解途径合成途径电子流e-第七章 新陈代谢总论与生物氧化一、新陈代谢总论 新陈代谢的概念 新陈代谢的研究方法 生物体内能量代谢的基本规律 高能化合物与 ATP的作用二、生物氧化 特点 二氧化碳的生成 水的生成 氧化磷酸化作用新陈代谢总论 概念 新陈代谢是生物与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程 新陈代谢包括合成代谢 (同化作用 )和分解代谢 (异化作用 ), 前者是吸能反应 , 后者是放能反应 生物体内的绝大多数反应是在温和的条件下 , 由酶所催化进行的 新陈代谢过程包括营养物质的消化吸收、中间代谢以及代谢产物的排泄等阶段合成代谢与分解代谢的关系 分解代谢与合成代谢是相互联系、相互依存和相互制约的 分解代谢不是合成代谢的简单逆过程，反之亦然，往往不是所用的酶不同，就是反应的场所不同，例如脂肪酸合成是在细胞质中进行的，而脂肪酸分解是在线粒体中进行的研究方法 -活体内与活体外实验 活体内 (in vivo)： 在正常的生理条件下用完整的生物体 实验，结果比较接近生物体的实际，如 对 脂肪酸的 -氧化的研究 活体外 (in vitro)实验： 从生物体分离出来的组织切片，或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物研究代谢过程 ，如对糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化等过程的研究生物化学研究中常用放射性同位素元素 平均原子量 同位素 射 线 形式半衰期HCNaPSI1.0112.122.9930.9732.06126.903H14C24Na32P35S131I , 12.1a5700a15h14.3d87.1d8d研究方法 -同位素示踪研究方法 -代谢途径阻断法 用 抗代谢物或酶的抑制剂来阻抑中间代谢的某一环节，观察这些反应被抑制或改变以后的结果，以推测代谢情况 通过 应用药物引起实验动物代谢异常，来进行代谢研究，如用根皮苷毒害狗的肾小管，使之不能吸收葡萄糖，用于糖尿病的研究能量代 谢 的基本 规 律 生物体内的能量代谢遵循热力学定律 , 包括热力学第一定律 (能量守恒定律 )和热力学第二定律 在恒温恒压条件 (生物体系内 )下 , 自由能变化 G、总热能变化 H、总体熵的改变 S，三者关系： G = H- TSG0时，反应不能自发进行（ 吸 能反应）G=0时，体系处于平衡态 标准自由能变化 G： 25 C, 1 atm, 反应物浓度1mol/L时，反应体系自由能变化；生物体内的标准自由能变化 G： pH 7G = - 2.303RTlgK高能化合物 高能化合物 生物体内 随水解反应或基团转移反应可放出大量自由能的化合物， 高能化合物一般对酸、碱和热不稳定 生物体内常见的是高能磷酸化合物，此外还包括一些硫酯型、甲硫型等化合物高能磷酸化合物 （ 磷氧型 ） 高能磷酸化合物 （ 磷氮型 ）高能非磷酸化合物ATP水解释放的能量ATP的作用（ 1） 从低等的单细胞生物到高等的人类，能量的释放、贮存和利用都是以 ATP为中心的 ATP是生物细胞内能量代谢的偶联剂，利用 ATP水解释放的自由能可以驱动各种需能的生命活动 ATP是能量的携带者或传递者，严格说不是能量的贮存者肌酸磷酸激酶肌酸 肌酸磷酸ATP的作用（ 2）分解代谢（氧化作用）机械能（运动）化学能（合成作用）渗透能（钠泵）电能（生物电）热能（体温维持）光能（生物发光 ）蛋白质 核酸 多糖 脂类氨基酸 核苷酸单糖甘油 脂肪 酸葡萄糖甘油醛 -3-磷酸丙酮酸乙酰辅酶 A三羧酸循环 CO2电子传递体还原型 (NADH, FADH2)电子传递体氧化型 (NAD+, FAD)糖酵解糖异生NH3 氧化磷酸化和电子传递ADPATPO2H2O光能分解途径合成途径电子流e-生物氧化形式 直接进行电子转移 氢原子的转移 有机还原剂直接加氧生物氧化的特点 生物氧化发生在温和的条件下，采取逐步释放能量的策略，并将释放的能量先贮存在一些高能化合物如 ATP中 多数生物氧化不直接从底物转移电子到氧上，而是采取多级传递的方式 在真核生物细胞内，生物 氧化 是在线粒体内进行的；在不含线粒体的原核生物如细菌细胞内，生物氧化则在细胞 膜 上进行生物氧化中二氧化碳的生成 生物氧化中 CO2的生成是由于糖、脂类、蛋白质等有机物转变成含羰基的化合物进行脱羧反应所致直接脱羧氧化脱羧生物氧化中水的生成氧化型还原型一个或多个传递体M2HMH2O1/2O2脱氢酶 氧化酶呼吸链NADH、 FADH2呼吸链代谢物上的氢原子被脱氢酶激活后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧分子，而生成水的全部过程称为呼吸链呼吸链的组成 烟酰胺脱氢酶类NAD+ + 2H+ + 2e NADH + H+NADP+ + 2H+ + 2e NADH + H+呼吸链的组成 黄素脱氢酶类呼吸链的组成 铁硫蛋白类（ Fe-S)：活性部分