陈代谢总论与生物氧化.ppt

第七章 新陈代谢总论与生物氧化,一 新陈代谢总论,二 生物氧化,一 新陈代谢总论,（一） 新陈代谢的概念,新陈代谢,合成代谢 （同化作用）,分解代谢 （异化作用）,生物小分子合成为 生物大分子,需要能量,释放能量,生物大分子分解为 生物小分子,能量代谢,物质代谢,新陈代谢的共同特点：,1. 由酶催化，反应条件温和。,2. 诸多反应有严格的顺序，彼此协调。,3. 对周围环境高度适应。,（二） 新陈代谢的研究方法,1. 活体内(in vivo)与活体外实验(in vitro),2. 同位素示踪,3. 代谢途径阻断,（三） 生物体内能量代谢的基本规律,自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。,熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。,G = H - TS,对于 A +B C +D,G= -2.303RTlgK K=CD/AB,（四） 高能化合物与ATP的作用,高能化合物,磷酸化合物,非磷酸化合物,磷氧型,磷氮型,硫酯键化合物,甲硫键化合物,烯醇磷酸化合物,酰基磷酸化合物,焦磷酸化合物,二、 生物氧化,生物体内一切代谢物进行的氧化作用。,（一） 生物氧化的特点,1. 在体温、近于中性的含水环境中由酶催化。,2. 能量逐步释放，部分存于ATP。,3. 分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。,（二） CO2的生成,生物体内CO2的生成来源于有机物转变为含羧基化合物的脱羧作用。,直接脱羧,（-脱羧）,（-脱羧）,氧化脱羧,：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。,（三） H2O的生成,代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合生成水。,生物体主要以脱氢酶、传递体及氧化酶组成生物氧化体系，以促进水的生成。,MH2,M,递氢体,递氢体H2,NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ,还原型,氧化型,Cyt递电子体 b, c1, c, aa3,2H+,2e, O2,O2-,H2O,脱氢酶,氧化酶,1. 呼吸链（电子传递链）,根据接受氢的初受体不同，典型的呼吸链有两种：NADH呼吸链和FADH2呼吸链。,2. 呼吸链的组成,3. 呼吸链中传递体的顺序,MH2,NADH,-0.32,FMN,-0.30,CoQ,+0.10,b,+0.07,c1,+0.22,c,+0.25,aa3,+0.29,O2,+0.816,FAD,-0.18,鱼藤酮 安密妥,抑制剂：,抗霉素A,氰化物，CO，,（四） 氧化磷酸化作用,伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。,ADP + Pi + 能量 ATP,AMP + PPi + 能量 ATP,1. ATP的生成,（1）底物水平磷酸化,：在被氧化的底物上发生磷酸化作用。,（2）电子传递体系磷酸化,：电子从NADH或FADH2经过电子传递体系传递给氧形成水，同时伴有ADP磷酸化为ATP。,NADHFMNCoQbc1caa3O2,3ADP,3ATP,P/O比值：在电子传递体系磷酸化中，在一定时间内所消耗的氧（以克原子计）与所产生的ATP数目的比值。,NADH的P/O=3,FADH2的P/O=2,2. 胞液中NADH的氧化磷酸化,NADH + H+,NAD+,二羟磷酸丙酮,甘油-磷酸,线粒体内膜,甘油-磷酸穿梭作用,甘油-磷酸,FAD,二羟磷酸丙酮,FADH2,NADHFMNCoQbc1caa3O2,酵解,NADH,草酰乙酸,天冬氨酸,NAD+,苹果酸,苹果酸,NAD+,草酰乙酸,NADH,天冬氨酸,NADH呼吸链,苹果酸-天冬氨酸转运NADH系统,3. 氧化磷酸化作用机理,化学渗透学说,氧化磷酸化作用的关键因素是质子（H+）梯度和完整的线粒体内膜。,化学偶联学说,形成高能中间产物，促使ATP生成。,结构偶联学说,Ared + Box,A*ox +Bred,A*ox + ADP +Pi Aox + ATP,MH2,M,NAD+,2H+,FeS,2e,2H+,FMN,2H+,Cytb,2H+,2e,CoQ,2H+,Cytc1,Cytc,Cytaa3,2e, O2,O2-,X- + IO-,XH IOH,H2O,XI,XI,XI,头部 ATP合酶,ADP +Pi,ATP,2H+,X- +IO-,H2O,化学渗透学说,设A、B为呼吸链邻近的两个电子传递体,AH2 + B + I AI + BH2,（可进行下一轮传递）,AI + X XI + A,XI +Pi XP +I,XP + ADP ATP + X,（五） 非线粒体氧化体系,与ATP合成无关，但具有重要生理功能。,1. 微粒体氧化体系,主要在细胞的光滑内质网上进行。催化分子氧中二个氧原子分别进行不同的反应。,一个O加到底物分子上，另一个O则与NADPH上的二个H作用形成H2O，不生成ATP。加单氧酶。,生理功能：胆酸生成中环核羟化；不饱和脂肪酸双键引进；维生素D活化；药物、致癌物和毒物的氧化解毒等。,加单氧酶体系,2. 过氧化物酶体系,在过氧化物酶体上进行的较为简单的氧化反应。过氧化物酶体含有较多的需氧脱氢酶，可以催化氨基酸、