第七章新陈代谢总论与生物氧化2

1、第七章第七章 新陈代谢总论与新陈代谢总论与生物氧化生物氧化、新陈代谢总论、新陈代谢总论()新陈代谢的概念 (二)新陈代谢的研究方法(三)生物体内能量代谢的基本规律 (四)高能化合物与atp的作用 二、生物氧化二、生物氧化(一)生物氧化的特点 (二)生物氧化中二氧化碳的生成(三)生物氧化中水的生成 (四)氧化磷酸化作用 、新陈代谢总论、新陈代谢总论 （）新陈代谢概念）新陈代谢概念 p140 1. 代谢（新陈代谢，代谢（新陈代谢，metabolism）n泛指生物与周围环境进行的物质交换和能量交换；n是营养物质在生物体内所经历的一切化学变化的总称；新陈代谢新陈代谢 n生物体内的新陈代谢不是自发进行的

2、，是靠生物催化剂 酶来催化；n由于酶作用的专一性，每一种化学反应都有特殊的酶参与，每种特殊的酶都有其调节机制，它们使错综复杂的新陈代谢过程成为高度协调、高度整合在一起的化学反应网络；n机体新陈代谢是整体的，各种代谢相互依赖、相互影响，来源不同和性质不同的物质可以相互转变；酶是推动生物体全部代谢活动的工具酶是推动生物体全部代谢活动的工具 2. 物质代谢：物质代谢：分解代谢与合成代谢分解代谢与合成代谢（1） 分解代谢（分解代谢（catabolism）：）：n有机营养物（外界环境获得和自身贮存）通过一系列反应转变为较小的、较简单的物质的过程； n分解代谢途径（分解代谢途径（catabolic pat

3、hways）：）： 分解代谢所经过的反应途径称分解代谢途径分解代谢途径；n分解代谢途径与能量代谢相伴随，将蕴藏在有机大分子中的化学化学能量释放能量释放出来（产能或放能产能或放能）；（2） 合成代谢合成代谢（anabolism ）n也称生物合成也称生物合成（biosynthesis）；n生物体利用小分子或大分子的结构元件建造成自身大分子的过程；n由小分子建造成大分子使分子结构变得更为复杂，这种过程需要消耗能量（耗能或吸能）消耗能量（耗能或吸能）； 3. 能量代谢（能量代谢（energetic metabolism） n机体通过物质代谢释放和吸收能量的过程；机体通过物质代谢释放和吸收能量的过程；

4、蕴藏在化学物质中的化学能转化为生物体生物能过程；（1）能量代谢在新陈代谢中的重要地位能量代谢在新陈代谢中的重要地位n生物体的一切生命活动都需要提供能量；生物体的一切生命活动都需要提供能量； 生长、发育、机体运动（肌肉的收缩、生物膜的传递、运输功能等）,都需消耗能量；（2）太阳能是所有生物能量最根本的来源太阳能是所有生物能量最根本的来源n具有叶绿素的生物进行光合作用时，将光能转化为化学能（如由co2合成葡萄糖）； 4. 新陈代谢的功能新陈代谢的功能 从周围环境中获得营养物质； 将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件， 即大分子的组成前体； 将结构元件装配成自身的大分子，例如蛋白质、核 酸、

5、脂类以及其他组分； 形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子 提供生命活动所需的一切能量。（二）新陈代谢的研究方法（二）新陈代谢的研究方法n选读。（三）生物体内能量代谢的基本规律（三）生物体内能量代谢的基本规律n选读。（四）高能化合物与（四）高能化合物与atp的作用的作用n高能化合物：高能化合物： p144 随水解反应或基团转移反应放出大量自由能（每摩尔30 67kj）的化合物；n高能键（）：高能键（）： 化合物分子中水解时能放出大量自由能的键为“高能键”，用符号“”表示；1. 高能磷酸化合物高能磷酸化合物 p144n机体内有许多磷酸化合物，当其磷酸基水解时释放出大量自由能，这类化合物为；n磷酸

6、化合物在生物体的换能过程中占有重要地位磷酸化合物在生物体的换能过程中占有重要地位；n高能磷酸化合物及其他高能化合物举例：p144表7-3；n其中atp最重要；其标准自由能值处于中间位置； g0处中间位处中间位置置p144表表7-3 2. atp（腺嘌呤核苷三磷酸，简称腺苷三磷酸）（腺嘌呤核苷三磷酸，简称腺苷三磷酸） p145n直接提供自由能推动生物体多种化学反应的高能核苷酸类分子；natp在分解代谢中起捕获和贮存能量捕获和贮存能量作用，由adp和无机磷酸合成；natp和adp的往复循环是生物机体利用能量的基本方法natp、adp和无机磷酸广泛存在于生物体各个细胞内；由表由表7-3所列的标准自由

7、能表明所列的标准自由能表明natp的g0在所有含磷酸基团的化合物中处于中间位置，使 atp在磷酸基团转移中作为中间传递体起作用，这一点具有重要的生物学意义； 二、生物氧化二、生物氧化 p146n生物体所需能量来自糖、脂肪、蛋白质等有机物的氧化;n生物氧化和外界的燃烧的终产物都是h2o和co2 ，释放的能量也完全相等，但二者所进行的方式大不相同；n生物氧化又称：细胞氧化、细胞呼吸、组织呼吸等；是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原反应； （一）生物氧化的特点（一）生物氧化的特点 p1461. 在体温条件下进行，通过酶催化作用，有机分子发生一系列化学变化，逐步氧化并释放能量； n这种逐步分次的放能方

8、式，不会引起体温突然升高，且可使能量得到有效利用。相反，有机分子在体外燃烧需要高温，且一次性产生大量光和热； 2. 氧化过程中产生的能量一般贮存在一些特殊化合物中，主要是atp中。生物体内电子转移主要形式生物体内电子转移主要形式n氧化还原本质是电子的转移；1 .直接进行电子转移：fe2+ + cu2+ = fe3+ + cu2+ 2. 氢原子转移：ah2 + b = a + bh23. 有机还原剂直接加氧：rh + o2 + 2h+ + 2e roh + h2o生物氧化在细胞中进行的部位生物氧化在细胞中进行的部位n真核细胞：线粒体内；n原核细胞：细胞膜； （二）生物氧化中（二）生物氧化中co2

9、的生成的生成 p147n 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羧基的化合物进行脱羧反应所致： （三）生物氧化中水的生成（三）生物氧化中水的生成 p148n生物氧化作用主要通过代谢物脱氢反应来实现，是氧化的一种方式；n脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合成生成水；呼吸链呼吸链1. 电子传递链（呼吸链）电子传递链（呼吸链）: p148 (2)fadh2 呼吸链(1)nadh呼吸链2. 呼吸链的组成呼吸链的组成n呼吸链由一系列电子传递体组成；n典型的呼吸链有两种： nadh和fadh2；n电子从还原型代谢物经nadh和fadh2等到o2的传递所经过的途径形象的称电子传递链（呼

10、吸链）；n呼吸链：原核细胞存在于质膜上， 真核细胞存在于线粒体的内膜上； 电子传递链各个成员电子传递链各个成员 p148-151n电子传递链主要由蛋白质复合体组成： 1. 烟酰胺脱氢酶类：以nad+或nadp+ 为辅酶；2. 黄素脱氢酶类：以fmn或fad为辅基；3. 铁硫蛋白类（fe-s）；4. 辅酶q类；5. 细胞色素类：有多种；3. 呼吸链中传递体的呼吸链中传递体的顺序顺序 p151n按照得失电子趋势的强度排列： 从标准氧化还原电势较低的成员到较高的成员顺序排列；n合成atp所需要的自由能：靠电子传递链将nadh和 fadh2所携带的电子在传递过程中所释放的自由能得来； 电子传递链上能特

11、异性阻断电子传递的抑制剂电子传递链上能特异性阻断电子传递的抑制剂 p152n用以研究电子传递链顺序的方法； （四）氧化磷酸化作用（四）氧化磷酸化作用 p153n生物氧化产生的能量一部分维持体温，一部分通过磷酸化作用转移到atp中；1. atp的生成的生成 p153natp的生成方式有两种：（1）底物水平磷酸化）底物水平磷酸化n在被氧化的底物上发生磷酸化作用。即底物被氧化的过程中形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用使adp生成atp；n底物磷酸化是捕获能量的方式之一，在发酵作用中是微生物进行生物氧化取得能量的唯一方式；n底物磷酸化和氧的存在与否无关。（2）氧化磷酸化（电子传递体系磷酸

12、化）氧化磷酸化（电子传递体系磷酸化）n当电子经电子传递体系传递给氧形成水时，伴有adp磷酸化为atp，这一过程称氧化磷酸化氧化磷酸化；n氧化磷酸化氧化磷酸化是生成atp的主要方式，需氧存在，是生物体内能量转移的主要环节；n氧化磷酸化是需氧细胞生命活动的主要能量来源，是生物产生atp的主要途径。p155 图7-5 nadh、fadh2呼吸链呼吸链atpatpatpatpatpatp的合成部位和数量的合成部位和数量atp的合成部位和数量的合成部位和数量natp的合成：真核生物在线粒体内膜上；n释放自由能（生成释放自由能（生成atp）的部位：）的部位： nadh链有 3 处；处；fadh2 链 2

13、两处：n所以：所以： 每分子每分子nadh进入呼吸链有进入呼吸链有3分子分子atp产生产生； 每分子每分子fadh2进入呼吸链有进入呼吸链有2分子分子atp产生产生； 磷磷-氧比（氧比（po比）比） p154n每消耗1摩尔氧所消耗无机磷酸的摩尔数；npo比可看作是当一对电子通过呼吸链传至o2所产生的atp分子数，可判断产能效率；po比值的大小（不可能超过比值的大小（不可能超过3）与电子进入电子传递链的位置有关与电子进入电子传递链的位置有关（1） nadh呼吸链po比值是3 ： 电子由nadh到o2的传递过程中atp在3个不连续 的部位生成； （2）fadh2呼吸链po比值是2 （琥珀酸脱氢酶）： 电子通过辅酶q进入电子传递链；氧化磷酸化作用和底物水平磷酸化作用氧化磷酸化作用和底物水平磷酸化作用有原则区别有原则区别1.氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用 指直接与电子传递链相偶联的由adp形成atp的磷