《陈代谢总论》PPT课件.ppt

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,ADP ATP,O2 H2O,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,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- TS G0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 7 G = - 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,ADP ATP,O2 H2O,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,M2H,M,H2O,1/2O2,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)：活性部分含有两个活泼的硫和两个铁原子，常与黄素酶或细胞色素结合而成复合物,呼吸链的组成,辅酶Q类,呼吸链的组成,细胞色素类-以铁卟啉为辅基的蛋白质,蛋白质,血红素,细胞色素c和c1,呼吸链的组成,细胞色素类,血红素A,细胞色素a和a3,若干物质的氧化还原电位,呼吸链中传递体的顺序,氧化磷酸化作用,生物体通过生物氧化所产生的能量，除一部分用以维持体温外，大部分可以通过磷酸化作用转移至高能磷酸化合物如ATP等中 氧化磷酸化可分为底物水平磷酸化及电子传递体系磷酸化,底物水平磷酸化,被氧化的底物上发生磷酸化作用，是捕获能量的一种方式。随后会转移至ADP，生成ATP,电子传递体系磷酸化,当电子从NADH或FADH2经过电子传递体系（呼吸链）传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化为ATP，其全过程称为电子传递体系磷酸化 电子传递体系磷酸化是生成ATP的一种主要方式，是生物体能量转移的主要环节,电子传递体系磷酸化,P/O比值是指每消耗一摩尔氧所消耗无机磷酸的摩尔数 NADH呼吸链的P/O值是3，FADH2呼吸链的P/O值是2,胞液中NADH的氧化磷酸化,二羟丙酮磷酸 甘油-磷酸,二羟丙酮磷酸 甘油-磷酸,线 粒 体 内 膜,胞液中脱氢酶 线粒体中脱氢酶,氧化磷酸化作用机制,英国P. Mitche