生物能的产生和储藏及生物大分子前体的合成和分解

1、一、生物膜的结构和功能一、生物膜的结构和功能 1、 生物膜的结构模型生物膜的结构模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型 2、 生物膜的主要功能生物膜的主要功能 （1）物质运输（主动运输，被动运输）物质运输（主动运输，被动运输） （2）能量转化（）能量转化（生物氧化生物氧化） （3）信息传递（细胞识别，激素、神经等信号转导）信息传递（细胞识别，激素、神经等信号转导） 三、三、生物体内能量的产生和转化生物体内能量的产生和转化 1、生物能学简介、生物能学简介 （1）自由能自由能(G0 )的概念及意义的概念及意义 （2）反应平衡常数反应平衡常数及其与自由能计算的关系及其与自由能计算的关系 （3）氧化还原电位氧化

2、还原电位及其与自由能计算的关系及其与自由能计算的关系 （4）高能化合物高能化合物 2 2、生物氧化、生物氧化 （1）生物氧化生物氧化的定义、特点和方式的定义、特点和方式 （2）生物体获取能量的）生物体获取能量的三个阶段三个阶段 （3）线粒体）线粒体呼吸链呼吸链电子传递系统电子传递系统 （4）氧化磷酸化氧化磷酸化作用作用 （5）呼吸链和氧化磷酸化的）呼吸链和氧化磷酸化的抑制抑制 （6）非线粒体氧化体系非线粒体氧化体系 第六章第六章 电子传递体系与氧化磷酸化电子传递体系与氧化磷酸化 主要内容和要求主要内容和要求：重点讨论线重点讨论线 粒体电子传递体系的组成、电子传粒体电子传递体系的组成、电子传 递

3、机理和氧化磷酸化机理。对非线递机理和氧化磷酸化机理。对非线 粒体氧化体系作一般介绍粒体氧化体系作一般介绍。 思考思考 目录目录 第一节第一节 生物氧化概述生物氧化概述 第二节第二节 线粒体电子传递体系线粒体电子传递体系 第三节第三节 氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用 第四节第四节 非线粒体氧化体系非线粒体氧化体系（自学）（自学） 第一节第一节 生物氧化概述生物氧化概述 一、一、生物氧化的概念和特点生物氧化的概念和特点 二、二、生物能学简介生物能学简介 三、三、 高能化合物高能化合物 生物氧化的特点和方式生物氧化的特点和方式 生物氧化的生物氧化的特点特点 生物氧化过程中生物氧化过程中COCO2 2的

4、生成的生成和和H H2 2O O的生成的生成 糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生 成成COCO2 2和和H H2 2O O并释放出能量的过程称为生物氧化（并释放出能量的过程称为生物氧化（biological biological oxidationoxidation），），其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的 一系列氧化还原反应过程。一系列氧化还原反应过程。 生物氧化的特点生物氧化的特点 在活的细胞中（在活的细胞中（pHpH接近中性、体温条件下），接近中性、体温条件下）， 有机物的氧化

5、在一系列酶、辅酶和中间传递体参与有机物的氧化在一系列酶、辅酶和中间传递体参与 下进行，其途径迂回曲折，有条不紊。下进行，其途径迂回曲折，有条不紊。 氧化过程中氧化过程中 能量逐步释放，其中一部分由一些高能化合物（如能量逐步释放，其中一部分由一些高能化合物（如 ATPATP）截获，再供给机体所需。在此过程中既不会因截获，再供给机体所需。在此过程中既不会因 氧化过程中能量骤然释放而伤害机体，又能使释放氧化过程中能量骤然释放而伤害机体，又能使释放 的能量尽可得到有效的利用。的能量尽可得到有效的利用。 COCO2 2的生成的生成 方式方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含

6、 羧基的中间化合物，然后在酶催化下羧基的中间化合物，然后在酶催化下脱羧脱羧而生成而生成 COCO2 2。 类型类型：-脱羧和脱羧和-脱羧脱羧 氧化脱羧和单纯脱羧氧化脱羧和单纯脱羧 CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOH O 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 NAD+ NADH+H+CoASH 例：例： +CO2H2N-CH-COOH R 氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶 CH2-NH2 R H H2 2O O的生成的生成 代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载 体（体（NADNAD+ +、NADPNADP+ +、FADFAD、FMNFMN等）所接受，再通过

7、等）所接受，再通过 一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H H2 2O O 。 CH3CH2OHCH3CHO NAD+ NADH+H+ 乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶 例：例： 12 O2 NAD+ 电子传递链电子传递链 H2O 2e O= 2H+ 脂肪脂肪 葡萄糖、葡萄糖、 其它单糖其它单糖 三羧酸三羧酸 循环循环 电子传递电子传递 （氧化）（氧化） 蛋白质蛋白质 脂肪酸、甘油脂肪酸、甘油 多糖多糖 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA e- 磷酸化磷酸化 +Pi 小分子化合物小分子化合物 分解成共同的分解成共同的 中间产物（如中间产物（如 丙酮酸、乙酰丙酮酸、乙酰 CoA

8、等）等） 共同中间物进共同中间物进 入三羧酸循环入三羧酸循环, 氧化脱下的氢由氧化脱下的氢由 电子传递链传递电子传递链传递 生成生成H2O，释放释放 出大量能量，其出大量能量，其 中一部分通过磷中一部分通过磷 酸化储存在酸化储存在ATP 中。中。 大分子降解大分子降解 成基本结构成基本结构 单位单位 生物氧化的三个阶段生物氧化的三个阶段 三、生物能学简介三、生物能学简介 1 1、生物能的转换及、生物能的转换及生物系统中的能流生物系统中的能流 2 2、自由能的概念自由能的概念及及化学反应自由能的计算化学反应自由能的计算 自由能（自由能（free energyfree energy）的概念的概念

9、定义式：定义式：= =H-TSH-TS 物理意义：物理意义：* * ( (体系中能对环境作功的能量体系中能对环境作功的能量) ) 自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即：自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即： G0G0G0，反应不能自发进行反应不能自发进行 G=0G=0，反应处于平衡状态反应处于平衡状态 在参与反应的物质浓度为在参与反应的物质浓度为1 1moL.LmoL.L-1 -1, ,温度为 温度为25250 0C C，pH=0pH=0的条件下进行的条件下进行 反应，其自由能的变化称为标准自由能变化，用反应，其自由能的变化称为标准自由能变化，用0 0表示。由于机体内的表示。由于机

10、体内的 生化反应一般是在生化反应一般是在pH=7pH=7的条件下进行，在的条件下进行，在pH=7pH=7和上述浓度、压力、温度下和上述浓度、压力、温度下 的标准自由能变化用的标准自由能变化用0 0 表示。表示。 化学反应自由能的计算化学反应自由能的计算 利用化学反应平衡常数计算利用化学反应平衡常数计算 基本公式：基本公式：G=GG=G+ RTlnQc + RTlnQc (Qc-(Qc-浓度商浓度商) ) GG= - RTlnKeq= - RTlnKeq 例例：计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化：计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 利用标准氧化还原电位（利用标准氧化还原电位（E E ）计算计

11、算（限于氧化还（限于氧化还 原反应）原反应） 基本公式：基本公式：GG=nFEnFE (E (E=E=E+ +-E-E- -) 例例：计算：计算NADHNADH氧化反应的氧化反应的GG 计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 达平衡时达平衡时 =Keq=19 解：解： GG= - RTlnKeq= - RTlnKeq =-2.303 =-2.303 8.314 8.314 311 311 log19 log19 =-7.6KJ.mol-1 G=GG=G+ RTlnQc (+ RTlnQc (Qc-Qc-浓度商浓度商) ) =-7.6+ 2.303 =-7.6+

12、 2.303 8.314 8.314 311 311 log0.1log0.1 =-13.6KJ.MOL-1 =-13.6KJ.MOL-1 未达平衡时未达平衡时 =Qc=0.1 反应反应G-1-PG-6-P在在380C达到平衡时，达到平衡时， G-1-P占占 5%，G-6-P占占95%，求，求 G0 。如果反应未达到平如果反应未达到平 衡，设衡，设G-1- P=0.01mol.L， G-6-P=0.001mol.L， 求反应的求反应的 G 是多少？是多少？ 例题：例题： 例题：计算下反应式例题：计算下反应式GG NADH+HNADH+H+ +1/2O+1/2O2 2=NAD=NAD+ +H+H

13、2 2O O 正极反应：正极反应：1/21/2O O2 2+2H+2H+ +2e +2e H H2 2O O E E+ + 0.820.82 负极反应：负极反应：NADNAD+ +H+H+ +2e +2e NADHNADH E E- - -0.3 -0.3 GG -nFE-nFE -2-296485964850.82-(-0.32)0.82-(-0.32) -220 KJ-220 KJmolmol-1 -1 生物系统中的能流生物系统中的能流 生物界的能量传递及转化过程生物界的能量传递及转化过程 高能化合物高能化合物 高能化合物的高能化合物的类型类型 ATPATP的的特点及其特殊作用特点及其特殊

14、作用 生化反应中，在水解时或基团转移反应中可生化反应中，在水解时或基团转移反应中可 释放出大量自由能（释放出大量自由能（2121千焦千焦/ /摩尔）的化合物称摩尔）的化合物称 为高能化合物。为高能化合物。 高高 能能 化化 合合 物物 类类 型型 ATPATP的特点的特点 在在pH=7pH=7环境中，环境中，ATPATP分子中的三个磷酸基团完分子中的三个磷酸基团完 全解离成带全解离成带4 4个负电荷的离子形式（个负电荷的离子形式（ATPATP4- 4-）， ），具有具有 较大势能，加之水解产物稳定，因而水解自由能很较大势能，加之水解产物稳定，因而水解自由能很 大（大（GG=-30.5=-30.

15、5千焦千焦/ /摩尔）。摩尔）。 腺嘌呤腺嘌呤核糖核糖 O P O P O P O- OOO O-O-O- + + + Mg2+ ATP4- + H2O ADP3- + Pi2- + H+ G -30.5kJMOL-1 ATP3- + H2O ADP2- + Pi3- + H+ G -33.1kJMOL-1 ATPATP的特殊作用的特殊作用 ATPATP是细胞内的是细胞内的“能量通货能量通货” ATPATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体是细胞内磷酸基团转移的中间载体 ATP以偶联方式推动体内非自发反应以偶联方式推动体内非自发反应 P P P P ATP P 0 2 10 8 6 4 12 14

16、 磷磷 酸酸 基基 团团 转转 移移 能能 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 3-磷酸甘磷酸甘 油酸磷酸油酸磷酸 磷酸肌醇磷酸肌醇（磷酸基团储备物）（磷酸基团储备物） 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油磷酸甘油 线粒体电子传递体系线粒体电子传递体系 线粒体线粒体结构特点结构特点 电子传递呼吸链的电子传递呼吸链的概念概念 呼吸链的组成呼吸链的组成 机体内机体内两条主要的呼吸链两条主要的呼吸链及其及其能量变化能量变化 线粒体呼吸链线粒体呼吸链 线粒体基质是呼吸线粒体基质是呼吸 底物氧化的场所，底物在底物氧化的场所，底物在 这里氧化所产生的这里氧化所产生的NADHNADH和和 FADHFADH2

17、 2将质子和电子转移将质子和电子转移 到内膜的载体上，经过一到内膜的载体上，经过一 系列氢载体和电子载体的系列氢载体和电子载体的 传递，最后传递给传递，最后传递给O O2 2生成生成 H H2 2O O。这种由载体组成的这种由载体组成的 电子传递系统称电子传递电子传递系统称电子传递 链（链（eclctron transfer eclctron transfer chain),chain),因为其功能和呼因为其功能和呼 吸作用直接相关，亦称为吸作用直接相关，亦称为 呼吸链呼吸链。 呼吸链的组成呼吸链的组成 1. 1. 黄素蛋白酶类黄素蛋白酶类 （flavoproteins, FPflavopro

18、teins, FP） 2. 2. 铁铁- -硫蛋白类硫蛋白类 （ironironsulfur proteins)sulfur proteins) 3 3. . 辅酶辅酶 （ubiquinone,ubiquinone,亦写作亦写作CoQCoQ） 4 4. . 细胞色素类细胞色素类 （cytochromes） NADH 辅辅 酶酶 Q （CoQ） Fe-S Cyt c1 O2 Cyt b Cyt c Cyt aa3 琥珀酸等琥珀酸等 黄素蛋白黄素蛋白 （F AD） 黄素蛋白黄素蛋白 （FMN） 细胞色素类细胞色素类 铁硫蛋白铁硫蛋白 （Fe-S） 铁硫蛋白铁硫蛋白 （Fe-S） NADHNADH呼

19、吸链呼吸链 H2O 1 2O2 O2- MH2 还原型代还原型代 谢底物谢底物 FMN FMNH2 CoQH2 CoQNAD+ NADH+H+ 2Fe2+ 2Fe3+ 细胞色素细胞色素 b- c- c1 -aa3 Fe S 2H+ M 氧化型代氧化型代 谢底物谢底物 FADH2呼吸链呼吸链 FAD FADH2 琥珀酸琥珀酸 Fe S 2Fe2+ 2Fe3+ 细胞色素细胞色素 b- c1 - c-aa3 CoQH2 CoQ 1 2O2 O2- 2H+ H2O 延胡索酸延胡索酸 NADH呼吸链和呼吸链和FADH2呼吸链呼吸链 FADH2 FeS FeS NADHFMNFeSCoQCytbFeSCy

20、tcFMNFeSCoQCytbFeSCytc1 1CytcCytaaCytcCytaa3 3OO2 2 NADH呼吸链呼吸链 FADH2呼吸链呼吸链 电电 子子 传传 递递 链链 中中 各各 中中 间间 体体 的的 顺顺 序序 NADH FMN CoQ Fe-S Cyt c1 O2 Cyt b Cyt c Cyt aa3 Fe-S FMNFe-S 琥珀酸琥珀酸等等 复合物复合物 II 复合物复合物 IV 复合物复合物 I 复合物复合物 III NADH 脱氢酶脱氢酶 辅酶辅酶Q-细胞色素细胞色素 还原酶还原酶 细胞色素细胞色素C 还原酶还原酶 琥珀酸琥珀酸-辅酶辅酶Q 还原酶还原酶 呼吸链中电

21、子传递时自由能的下降呼吸链中电子传递时自由能的下降 FADH2 2e- NADH NADH呼吸链电子传递过程中自由能变化呼吸链电子传递过程中自由能变化 总反应总反应: NADH+HNADH+H+ +1/2O+1/2O2 2NADNAD+ +H+H2 2O O GG=-nFE=-nFE =-296.50.82-(-0.32) =-220.07千焦千焦mol-1 总反应总反应：FADH2+1/2O2FAD+H2O G=-nFE = -296.50.82-(-0.18) =-193.0千焦千焦mol-1 FADH2呼吸链电子传递过程中自由能变化呼吸链电子传递过程中自由能变化 烟酰胺脱氢酶类烟酰胺脱氢

22、酶类 特点特点：以：以NADNAD+ + 或或NADPNADP+ +为辅酶，存在于线为辅酶，存在于线 粒体、基质或胞液中。粒体、基质或胞液中。 传递氢机理传递氢机理: NAD(P)NAD(P) + + + 2H + 2H+ + +2e NAD(P)H + H +2e NAD(P)H + H+ + 黄素蛋白酶类黄素蛋白酶类 特点特点： 以以FAD或或FMN为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白 类别类别：黄素脱氢酶类（如黄素脱氢酶类（如NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶）脱氢酶、琥珀酸脱氢酶） 需氧脱氢酶类（如需氧脱氢酶类（如L氨基酸氧化酶）氨基酸氧化酶） 加单氧酶（如赖氨酸羟化

23、酶）加单氧酶（如赖氨酸羟化酶） 递氢机理：递氢机理：FAD(FMN)+2H FAD(FMN)H2 铁硫蛋白铁硫蛋白 +e 传递电子机理传递电子机理：Fe3+ Fe2+ -e 特点特点：含有含有Fe和对酸不稳定的和对酸不稳定的S原子，原子，Fe和和 S常以等摩尔量存在（常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成构成 FeS中心，中心，Fe与蛋白质分子中的与蛋白质分子中的4个个Cys残残 基的巯基与蛋白质相连结。基的巯基与蛋白质相连结。 CoQ 特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，脂带有聚异戊二烯侧链的苯醌，脂 溶性，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由溶性，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由 泳动泳

24、动。 +2H 传递氢机理：CoQ CoQH2 2H 细胞色素细胞色素 传递电子机理传递电子机理： +e +e Fe3+ Fe2+ Cu2+ Cu+ e e 特点特点：以血红素（以血红素（heme）为辅基，血红素的主要为辅基，血红素的主要 成份为铁卟啉。成份为铁卟啉。 类别类别: 根据吸收光谱分成根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中三类，呼吸链中 含含5种（种（b、c、c1、a和和a3)，cyt b和和cytc1、cytc在呼在呼 吸链中的中为电子传递体，吸链中的中为电子传递体，a和和a3以复合物物存在，以复合物物存在， 称称细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶，其分子中除含，其分子中除含Fe外还含

25、有外还含有Cu ， 可将电子传递给氧，因此亦称其为可将电子传递给氧，因此亦称其为末端氧化酶末端氧化酶。 CoQ的结构和递氢原理的结构和递氢原理 CoQ+2H CoQH2 铁硫蛋白的结构及递电子机理铁硫蛋白的结构及递电子机理 S Fe 1Fe 0S2- 4Cys 2Fe 2S2- 4Cys 4Fe 4S2- 4Cys 传递电子机理传递电子机理：Fe3+ Fe2+ -e +e 细胞色素的结构和递电子机理细胞色素的结构和递电子机理 传递电子机理传递电子机理：Fe3+ Fe2+ -e +e 线粒体结构线粒体结构 氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用 氧化磷酸化氧化磷酸化和和磷氧比（磷氧比（P/O）的概念的概念

26、 氧化磷酸化的偶联机理氧化磷酸化的偶联机理 线粒体外线粒体外NADH的氧化磷酸化作用的氧化磷酸化作用 能荷能荷 氧化磷酸化氧化磷酸化 代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于 合成合成ATP（即即ADP+PiATPATP）, ,这种氧化放能和这种氧化放能和ATPATP 生成（磷酸化）相偶联的过程称氧化磷酸化生成（磷酸化）相偶联的过程称氧化磷酸化。 类别类别： 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 电子传递水平磷酸化电子传递水平磷酸化 ADP + Pi ATP + H ATP + H2 2O O 生物氧化过程中生物氧化过程中 释放出的自由能释放出的自由能 磷氧比（

27、磷氧比（ P/O ） 呼吸过程中无机磷酸（呼吸过程中无机磷酸（P Pi i）消耗量和分子氧（消耗量和分子氧（O O2 2）消耗量的比消耗量的比 值称为磷氧比。由于在氧化磷酸化过程中，每传递一对电子消耗一个值称为磷氧比。由于在氧化磷酸化过程中，每传递一对电子消耗一个 氧原子，而每生成一分子氧原子，而每生成一分子ATPATP消耗一分子消耗一分子P Pi i ，因此，因此P/O的数值相当于的数值相当于 一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的ATPATP分子数。分子数。 NADHNADH FADHFADH2 2 O O2 2 1 2 H H2 2O O H H2 2O

28、 O 例例 实测得实测得NADHNADH呼吸链呼吸链： P/O 3 ADP+ADP+PiPi ATP ATP 实测得实测得FADHFADH2 2呼吸链呼吸链： P/O 2 O O2 2 1 2 2e- 2e- ADP+ADP+PiPi ATP ATP ADP+ADP+PiPi ATP ATPADP+ADP+PiPi ATP ATP ADP+ADP+PiPi ATP ATP 氧化磷酸化的偶联机理氧化磷酸化的偶联机理 1 1、化学渗透假说化学渗透假说 2 2、氧化磷酸化的抑制氧化磷酸化的抑制 解偶联剂和离子载体抑制剂解偶联剂和离子载体抑制剂 氧化磷酸化抑制剂氧化磷酸化抑制剂 三、三、 线粒体外线粒

29、体外NADH的氧化磷酸化作用的氧化磷酸化作用 磷酸甘油穿梭系统磷酸甘油穿梭系统 苹果酸苹果酸天冬氨酸穿梭系统天冬氨酸穿梭系统 酵解酵解 （细胞质）（细胞质） 氧化磷酸化氧化磷酸化 （线粒体）（线粒体） - -磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭 （线粒体基质）（线粒体基质） 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油 FAD FADH2 NADHFMN CoQ b c1 c aa3 O2 NADHNAD+ 线线 粒粒 体体 内内 膜膜 （细胞液）（细胞液） 苹果酸苹果酸- -草酰乙酸穿梭作用草酰乙酸穿梭作用 细胞液细胞液线粒体内膜体线粒体内膜体 天冬氨酸天冬

30、氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸 苹果酸苹果酸 谷氨酸谷氨酸 NADH+H+ NAD+ 草酰乙酸草酰乙酸 NAD+ 线粒体基质线粒体基质 苹果酸苹果酸 脱氢酶脱氢酶 NADH+H+ 苹果酸苹果酸 脱氢酶脱氢酶 谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶 （、 、 、 为膜上的转运载体）为膜上的转运载体） 呼吸链呼吸链 2,4-二硝基苯酚的解偶联作用二硝基苯酚的解偶联作用 NO2 NO2 O- NO2 NO2 OH NO2 NO2 O- NO2 NO2 OH H+ H+ 线粒体内膜线粒体内膜 内内外外 线粒体线粒体ATP酶酶

31、化学渗透假说示意图化学渗透假说示意图 2H+ 2H+ 2H+ 2H+ NADH+H+ 2H+ 2H+ 2H+ ADP+PiATP 高高 质质 子子 浓浓 度度 H2O 2e- + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 质子流质子流 线粒体内膜线粒体内膜 磷酸化磷酸化 氧化氧化 ATPaseATPase的旋转催化模型的旋转催化模型 电电 子子 传传 递递 抑抑 制制 剂剂 NADH FMN CoQ Fe-S Cyt c1 O2 Cyt b Cyt c Cyt aa3 Fe-S FMN Fe-S 琥珀酸琥珀酸 复合物复合物 II 复合物复合物 IV 复合物复合物

32、I 复合物复合物 III 鱼藤酮鱼藤酮 安密妥安密妥 抗霉素抗霉素A 氰化物氰化物 CO 能能 荷荷 定义式：能荷定义式：能荷= ATP+0.5ADP ATP+ADP+AMP 意义意义： 能荷由能荷由ATP 、 ADP和和AMP的相对数量决的相对数量决 定，数值在定，数值在01之间，反之间，反 映细胞能量水平。映细胞能量水平。 能荷对代谢的调节可能荷对代谢的调节可 通过通过ATP 、 ADP和和AMP 作为代谢中某些酶分子的作为代谢中某些酶分子的 别构效应物进行变构调节别构效应物进行变构调节 来实现。来实现。 能荷能荷 相相 对对 速速 率率 ATP的利用途径的利用途径 ATP的的 生成途径生

33、成途径 能荷对能荷对ATP的生成途径和的生成途径和ATP 的利用途径相对速率的的利用途径相对速率的 影响影响 化学渗透假说示意图化学渗透假说示意图 2H+ 2H+ 2H+ 2H+ NADH+H+ 2H+ 2H+ 2H+ ADP+PiATP 高高 质质 子子 浓浓 度度 H2O 2e- 2e- 2e- + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 质子流质子流 线粒体内膜线粒体内膜 F0-F1 寡霉素寡霉素 非线粒体氧化系统非线粒体氧化系统 通过线粒体细胞色素系统进行氧化的体系是一切动物、植物、微生通过线粒体细胞色素系统进行氧化的体系是一切动物、植物、微生 物主要氧

34、化途径，它与物主要氧化途径，它与ATP的生成紧密相关。除此以外，生物体内还存的生成紧密相关。除此以外，生物体内还存 在非线粒体氧化系统，其特点是从底物脱氢到在非线粒体氧化系统，其特点是从底物脱氢到H2O的生成是经过其它末的生成是经过其它末 端氧化酶完成的，与端氧化酶完成的，与ATP的生成无关，但各自具有重要的生理功能。的生成无关，但各自具有重要的生理功能。 生物体内主要的非线粒体氧化系统如下：生物体内主要的非线粒体氧化系统如下： 1、多酚氧化酶系统、多酚氧化酶系统 2、抗坏血酸氧化酶系统、抗坏血酸氧化酶系统 3、黄素蛋白氧化酶系统、黄素蛋白氧化酶系统 4、超氧化物歧化酶氧化系统、超氧化物歧化酶

35、氧化系统 5、植物抗氰氧化酶系统、植物抗氰氧化酶系统 问答题问答题 1、生物氧化有何特点？以葡萄糖为例，比较体内氧化和体、生物氧化有何特点？以葡萄糖为例，比较体内氧化和体 外氧化异同。外氧化异同。 2、何谓高能化合物？体内、何谓高能化合物？体内ATP 有那些生理功能？有那些生理功能？ 3、氰化物和一氧化碳为什麽能引起窒息死亡？原理何在？、氰化物和一氧化碳为什麽能引起窒息死亡？原理何在？ 名词解释名词解释 生物氧化氧化磷酸化底物水平磷酸化呼吸链生物氧化氧化磷酸化底物水平磷酸化呼吸链 磷氧比（磷氧比（P0）能荷能荷 细胞膜流动镶嵌模型细胞膜流动镶嵌模型 新陈代谢的概念和特点新陈代谢的概念和特点 新

36、陈代谢的研究方法新陈代谢的研究方法 示踪法（化合物示踪、同位素示踪）示踪法（化合物示踪、同位素示踪） 抗代谢物和酶抑制剂的利用抗代谢物和酶抑制剂的利用 体内试验（体内试验（in vivoin vivo）和体外试验（和体外试验（no vivono vivo） 新陈代谢新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与是生命最基本的特征之一，泛指生物与 周围环境进行周围环境进行物质交换物质交换、能量交换能量交换和和信息交换信息交换的过程。生物一方面不断的过程。生物一方面不断 地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反

37、应转变成自身组织 成分，即所谓同化作用（成分，即所谓同化作用（assimilation）；）；另一方面，将原有的组成成份另一方面，将原有的组成成份 经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓 异化作用（异化作用（dissimilation ），），通过上述过程不断地进行自我更新。与此通过上述过程不断地进行自我更新。与此 同时细胞间和细胞与环境间进行着信息的传递与转导，使上述过程受到同时细胞间和细胞与环境间进行着信息的传递与转导，使上述过程受到 严格的调节控制，确保其高度有序地进行。严格的调节控制，确保其高度有序地

38、进行。 特点特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行 新陈代谢的概念及内涵新陈代谢的概念及内涵 小分子小分子 大分子大分子 合成代谢合成代谢（同化作用）（同化作用） 需要能量需要能量 释放能量释放能量 分解代谢分解代谢（异化作用）（异化作用） 大分子大分子 小分子小分子 物物 质质 代代 谢谢 能能 量量 代代 谢谢 新新 陈陈 代代 谢谢 信信 息息 代代 谢谢 第一节第一节 生物氧化概述生物氧化概述 一、一、生物氧化的概念和特点生物氧化的概念和特点 二、二、生物能学简介生物能学简介 三、三、 高能化合物高能化合物 计算磷酸葡萄

39、糖异构酶反应的自由能变化计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 达平衡时达平衡时 =Keq=19 解：解： GG= - RTlnKeq= - RTlnKeq =-2.303 =-2.303 8.314 8.314 311 311 log19 log19 =-7.6KJ.mol-1 G=GG=G+ RTlnQc (+ RTlnQc (Qc-Qc-浓度商浓度商) ) =-7.6+ 2.303 =-7.6+ 2.303 8.314 8.314 311 311 log0.1log0.1 =-13.6KJ.MOL-1 =-13.6KJ.MOL-1 未达平衡时未达平衡时 =Qc=0.1 反应反应G-1-PG-6-P在在380C达到平衡时，达到平衡时， G-1-P占占 5%，G-6-P占占95%，求，求 G0 。如果反应未达到平如果反应未达到平 衡，设衡，设G-1- P=0.01mol.L， G-6-P