代谢与生物氧化总论课件

1、代谢与生物氧化总论第七章 代谢与生物氧化总论代谢与生物氧化总论本章主要内容第一节 新陈代谢第二节 合成代谢 第三节 分解代谢 第四节 代谢中的能量物质第五节 代谢调节第六节 生物氧化代谢与生物氧化总论教学目标1掌握新陈代谢的定义与分类；2掌握生物氧化的定义和特点；3了解高能化合物的结构特点；4了解呼吸链的结构特点。代谢与生物氧化总论第一节第一节 新陈代谢新陈代谢 代谢是活细胞中所有化学变化的总称，由酶催化，同时伴随着能量的变化。是生物生存的基本条件，生命的基本特征。新陈代谢新陈代谢 合成代谢合成代谢（同化作用）（同化作用） 分解代谢分解代谢（异化作用）（异化作用）生物小分子合成大分子生物小分子

2、合成大分子需要能量需要能量释放能量释放能量生物大分子分解为小分子生物大分子分解为小分子能量能量代谢代谢物质代谢物质代谢一、概念一、概念代谢与生物氧化总论代谢途径有以下特点 1 .具有多样性。2 .没有完全可逆的代谢途径3 .各途径有确定的细胞定位 4 .各途径通过共同的中间代谢物或能量相互联系5 .受限速酶的调控中间代谢中间代谢：代谢中的一系列酶促反应。 代谢途径代谢途径是指糖、脂、蛋白质、核酸等代谢的一系列酶促反应途径。二、代谢途径二、代谢途径代谢与生物氧化总论第二节第二节 合成代谢的特点合成代谢的特点 合成代谢途径具有阶段性，分别在细胞内不同区域完成。趋异性是指同一底物最终会形成多种产物。

3、机体不能合成的营养物质必须从外界摄取。合成代谢需要消耗能量，如ATP、NADPH、GTP等模板指导组装: 信息指令来自核酸；酶促组装：信息指令来自酶分子。 一、阶段性和趋异性一、阶段性和趋异性二、营养依赖性二、营养依赖性三、需要能量三、需要能量四、信息来源四、信息来源代谢与生物氧化总论第三节第三节 分解代谢的特点分解代谢的特点分解代谢也具有阶段性，生物氧化一般分为三阶段；趋同性是指多种有机物质的最终分解产物是相同的。1. 1.阶段性与趋同性阶段性与趋同性2. 2.释放能量释放能量代谢与生物氧化总论第四节第四节 代谢中的能量物质代谢中的能量物质 高能磷酸键与高能化合物高能磷酸键与高能化合物高能磷

4、酸键： 生化中把磷酸化合物水解时释放出的能量大于20KJ/mol时所含的磷酸键称高能磷酸键，常用P表示。含有高能键的化合物称为含有高能键的化合物称为高能化合物高能化合物。代谢与生物氧化总论 ATP与高能磷酸键与高能磷酸键HOHOOOPOOPOO-OOPNNNNNH2OOCH2O代谢与生物氧化总论 ATP中高能磷酸键的水解中高能磷酸键的水解NNNNNH2OOHOHCH2OOOPAMPADPATP-POOPOOOOOADP + H2O AMP + PiATP + H2O ADP + PiOOPOOPOO-ATP + H2O AMP + PPi代谢与生物氧化总论 ATP及其它核苷三磷酸的生物学功能及

5、其它核苷三磷酸的生物学功能 此外，UTP参与多糖合成；CTP参与脂类合成；GTP参与蛋白质合成 。 ATP是生物体内最重要的供能物质，提供合成代谢或分解代谢初始阶段所需的能量，如脂肪酸和氨基酸；供给机体生命活动所需的能量。代谢与生物氧化总论 其它高能化合物有：其它高能化合物有： 其它核苷酸：UTP、CTP、GTP、 NDPCH3SCoAOC乙酰CoANADH、NADPH、FADH2等磷酸肌酸：PO-OO-NC NHNHCH2HOOCCH3PO-OO-HOOCC OCH2磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）OOPOOPOO-焦磷酸焦磷酸代谢与生物氧化总论第五节第五节 代谢调节代谢调节 代谢是一个动态过程，

6、分解代谢与合成代谢总是同时进行，并受到机体的精细调节。 如别构调节、共价调节、同工酶、诱导酶、多酶体系等调节。 酶调节酶调节：代谢过程是一系列酶促反应，可通过酶活性和数量进行调节。神经和激素的调节神经和激素的调节代谢与生物氧化总论第六节第六节 生物氧化生物氧化 生物氧化与体外氧化的区别生物氧化与体外氧化的区别 生物体内在酶的催化下进行的脱氢、加氧等氧化反应总称为生物氧化。主要是指体内糖、脂肪和蛋白质等营养物质通过氧化反应分解成CO2和H2O ，同时生成ATP的过程。能量的释放形式不同；氧化进行的条件不同；生物氧化受机体调控。代谢与生物氧化总论 代谢物在体内的氧化可以分为三个阶段代谢物在体内的氧

7、化可以分为三个阶段 糖原糖原脂肪脂肪蛋白质蛋白质葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸 甘油甘油氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoATCACoACO2 NADH、FADH2 呼吸链呼吸链CO2+ATPNADH代谢与生物氧化总论一、生物氧化酶类一、生物氧化酶类 （一）（一） 不需氧脱氢酶类不需氧脱氢酶类 （二）需氧脱氢酶类（二）需氧脱氢酶类 （三）氧化酶类（三）氧化酶类 （四）过氧化氢酶和过氧化物酶（四）过氧化氢酶和过氧化物酶 （五）电子传递体（五）电子传递体 体内催化氧化反应的酶按照其催化氧化反应方式不同可分为 ：代谢与生物氧化总论 ( (一一) ) 不需氧脱氢酶类不需氧脱氢酶类 体内主要的脱氢酶类，受氢体是 NAD

8、+、NADP+或FAD、FMN，最后经呼吸链将电子传给氧生成水，生成大量ATP。 以以NADNAD+ +为受体为受体以以FADFAD为受体为受体代谢与生物氧化总论 （二）需氧脱氢酶类（二）需氧脱氢酶类 （三）氧化酶类（三）氧化酶类 （四）过氧化氢酶和过氧化物酶（四）过氧化氢酶和过氧化物酶 以氧作为受氢体或受电子体，生成产物是水。 过氧化氢酶催化两个H2O2分子的氧化还原反应，生成H2O并释放出O2 。 过氧化物酶催化H2O2或过氧化物直接氧化酚类或胺类物质。 以FAD或FMN为辅基，以氧为直接受氢体，产物为H2O2或超氧离子(O2) 代谢与生物氧化总论 （五）电子传递体（五）电子传递体 又叫呼

9、吸链，是由一系列的递氢体和递电子体按一定的顺序组成的连续反应体系，它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生成水，同时有ATP生成。1定义定义 还原型辅酶通过呼吸链再氧化的过程称为电子传递过程。 根据接受氢的初受体不同，典型的呼吸链有两种：NADH呼吸链呼吸链和FADH2呼吸链呼吸链。代谢与生物氧化总论二、氧化呼吸链二、氧化呼吸链 1呼吸链的组成呼吸链的组成NADH：传递电子和氢；FMN：传递电子和氢；FAD：传递电子和氢；CoQ：递氢体，可在膜中迅速移动 ；细胞色素类：递电子体。包括Cytb、Cytc1、Cyt c，皆以血红素为辅基 。代谢与生物氧化总论2呼吸链中五种酶复合体呼吸链中五种酶复合体催化

10、催化NADH氧化、氧化、CoQ还原还原催化琥珀酸氧化、催化琥珀酸氧化、CoQ还原还原催化还原性催化还原性CoQ氧化、氧化、Cytc还原还原催化催化Cytc氧化、氧化、O2还原还原合成合成ATP(1)(1)复合体复合体(NADH:(NADH:泛醌氧化还原酶泛醌氧化还原酶) )(2)(2)复合体复合体(琥珀酸琥珀酸: :泛醌氧化还原酶泛醌氧化还原酶) )(3)(3)复合体复合体(UQH(UQH2 2 : :细胞色素细胞色素C C氧化还原酶氧化还原酶) )(4)(4)复合体复合体(Cytc:(Cytc:细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶) )(5)(5)复合体复合体(ATP(ATP合成酶合成酶) )代谢与

11、生物氧化总论3呼吸链抑制剂呼吸链抑制剂 特异的抑制剂能阻断呼吸链中的特定环节，用不同的抑制剂进行实验，可以确定呼吸链中各种传递体的排列顺序。FM NCoQbc1caa3O2NADH 氰化物、叠氮化物、CO、H2S等，阻断由细胞色素aa3到氧的传递。 鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素：阻断电子从NADH到辅酶Q的传递。鱼藤酮是极毒的植物物质，可作杀虫剂。 抗霉素A：从链霉素分离出的抗生素，抑制从细胞色素b到c1的传递。代谢与生物氧化总论4呼吸链中传递体的排列顺序呼吸链中传递体的排列顺序 通过实验测定了呼吸链中各组成成分的氧化还原电位，按氧化还原电位递增的顺序确定了各成分的排列顺序：鱼藤酮鱼藤酮安密妥安

12、密妥抗霉素抗霉素A氰化物、氰化物、CO、叠氮化合物叠氮化合物-0.32-0.30+0.10 +0.07 +0.22+0.25+0.29+0.816MH2NADHFMNbc1caa3O2CoQFAD-0.18代谢与生物氧化总论5. 两条主要的氧化呼吸链两条主要的氧化呼吸链FM NCoQbc1caa3O2（1）NADH氧化呼吸链 （2）琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸FADH2NADH 上述呼吸链抑制剂的阻断部位也是电子传递过程中ATP的形成部位。代谢与生物氧化总论6. 胞液中胞液中NADH的氧化的氧化苹果酸穿梭系统磷酸甘油穿梭系统 NADH的氧化在线粒体内膜上进行，但胞液中形成的NADH不能透过正常线粒

13、体内膜，因此，线粒体外的NADH需要被转入线粒体后才能进行氧化。根据H传递中介的不同，可分为两种方式：经这一系统，胞液中经这一系统，胞液中1NADH进入呼吸链可产生进入呼吸链可产生3ATP经这一系统，胞液中经这一系统，胞液中1NADH进入呼吸链可产生进入呼吸链可产生2ATP代谢与生物氧化总论 三、三、 ATPATP的生成、利用和贮存的生成、利用和贮存 底物分子氧化分解时所释放的能量直接以高能键形式转移给ADP生成ATP，这个过程称为底物水平磷酸化 生物体内ATPATP生成生成有两种两种方式：A：底物水平磷酸化X + ADP ATP + XP代谢与生物氧化总论B：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磷酸化生成ATP。NADHFMNCoQbc1caa3O2PPP3ADP3ATP P/O