新陈代谢,生物氧化

1、关于新陈代谢, 生物氧化第一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月新陈代谢总论与生物氧化新陈代谢总论生命的基本特征包括生物体内所发生的一切化学变化（合成和分解作用）1、反应分步进行，顺序性极强；2、由酶催化，反应条件温和；3、有灵敏的自动调节和对体内外环境高度适应性的特点。特点：调节：分子水平、细胞水平和整体水平。基因表达的调控第二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月高能磷酸化合物 一般将水解时释放5000卡以上自由能的化合物称为高能化合物，如ATP、ADP、GTP等。 注意：跟键能的区别注：磷酸肌酸是脊椎动物肌肉中的储能物质 磷酸精氨酸是无脊椎动物肌肉中的贮能物质第三张，PPT共七

2、十四页，创作于2022年6月生物氧化物质在生物体内进行氧化分解，最终生成CO2 和 H2O，同时释放能量的过程，称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等。又称细胞呼吸或组织呼吸概念：糖 脂肪 蛋白质 CO2和H2O O2能量ADP+PiATP热能第四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖原 三酯酰甘油 蛋白质 葡萄糖 脂酸+甘油 氨基酸 乙酰CoA TAC 2H 呼吸链 H2O ADP+Pi ATP CO2 生物氧化的一般过程：第五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月生物氧化中氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物(CO2，H2O

3、)和释放能量均相同。生物氧化与体外氧化的比较反应条件 温 和 剧 烈反应过程 逐步进行的酶促反应 一步完成能量释放 逐步进行 ATP生成效率高 瞬间释放CO2生成方式 有机酸脱羧 碳和氧结合H2O 需 要 不需要 生物氧化 体外燃烧第六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月呼吸链：定义代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链又称电子传递链。(在线粒体内膜上为多酶体系)组成递氢体和电子传递体（2H 2H+ + 2e） 包括:NADH-Q还原酶（复合体 ）、琥珀酸-Q还原酶（复合体）细胞色素c还原酶（复合体 ）、细胞

4、色素c氧化酶（复合体 ）辅酶Q、细胞色素c第七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月线粒体呼吸链复合体FMN,Fe-S复合体FAD,Fe-S,Cytb复合体Cytb,Fe-S,Cytc1复合体Cytaa3,Cu复合体第八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月呼吸链中的电子载体及其顺序1、NADH-Q还原酶（复合体1） 辅基：FMN 和 铁硫蛋白功能：先与NADH结合并将NADH上的两个高势能电子转移到FMN辅基上，使NADH氧化，并使FMN还原NADH+H+FMN FMNH2+NAD+第九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接形成较长

5、的疏水侧链，氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。2、辅酶Q （ Coenzyme Q， CoQ），泛醌复合体又称NADH-泛醌还原酶。复合体电子传递：NADHFMNFe-S CoQ复合体作用是将NADH+H+中的电子传递给泛醌第十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月琥珀酸脱氢酶也是此复合体的一部分，位于线粒体内膜上，其辅基包括FAD和Fe-S聚簇。琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化为延胡索酸，同时其辅基FAD还原为FADH2，然后FADH2又将电子传递给Fe-S聚簇。最后电子由Fe-S聚簇传递给琥珀酸-Q还原酶的辅酶CoQ。电子在从FADH2转移到CoQ上的标准氧化还原电势变化不能产生足够的

6、自由能来合成ATP，因此此步骤没有ATP生成。3、琥珀酸-Q还原酶（复合体 ）复合体是三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶，又称琥珀酸-泛醌还原酶电子传递：琥珀酸FAD几种Fe-S CoQ复合体功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌。第十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月4、细胞色素还原酶（复合体） 细胞色素是一类含有血红素辅基的电子传递蛋白质的总称。血红素辅基的铁原子，在电子传递中发生可逆的Fe3+ Fe2+ 的互变起传递电子的作用。一个细胞色素每次传递一个电子。 （有颜色） 辅基：是细胞色素b（Cytb）和Cytc1以及Fe-S。 作用：将电子从Co

7、QH2传递给Cytc，使Cytc还原 复合体QH2 Cyt c b562; b566; Fe-S; c1复合体功能是将电子从还原型泛醌传递给细胞色素c复合体又叫泛醌-细胞色素C还原酶，细胞色素b-c1复合体，含有细胞色素b(b562, b566)、细胞色素c1和一种可移动的铁硫蛋白。电子传递过程：CoQH2(Cyt bLCyt bH) Fe-S Cytc1Cytc第十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月细胞色素(cytochrome, Cyt)细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。第十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月5、细胞色素氧化酶

8、（复合体）复合体又称细胞色素C氧化酶。电子传递：Cyt cCuACyt aCyt a3CuBO2复合体将电子从细胞色素C传递给氧呼吸链第十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月抑制剂第十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月氧化磷酸化代谢物氧化脱氢经呼吸链传递给氧生成水，同时伴有ADP磷酸化生成ATP的过程。由于代谢物的氧化反应与ADP磷酸化反应偶联发生，又称为偶联磷酸化(氧化反应和磷酸化反应相偶联)。是机体产生ATP的主要方式。根据生物氧化方式，可将氧化磷酸化分为： 底物水平磷酸化、电子传递体系磷酸化 偶联部位：氧化磷酸化偶联部位：就是生成ATP的部位即复合体、NADH与CoQ之

9、间；CoQ与Cyt c之间；Cyt aa3与氧之间。 第十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月ATPATPATP(CytC)第十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月偶联机理-化学渗透学说基本要点：ATP的生成需要完整的线粒体内膜，电子经呼吸链传递时，可将质子（H+）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度差异。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。线粒体基质 线粒体膜 + + + + - - - - H+ O2 H2O H+e- ADP+Pi ATP 第十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第二十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月

10、 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 H+ 1/2O2+2H+ H2O ADP+Pi ATP H+ H+ H+ 胞液侧 基质侧 + + + + + + + + + + - - - - - - - - - 第二十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月由亲水部分 F1（33亚基 ）和疏水部分 F0（a1b2c912亚基）组成。ATP合酶第二十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月胞浆中NADH的氧化胞浆中NADH须经一定转运机制进入线粒体，再进行氧化磷酸化转运机制主要有 -磷酸甘油穿梭(-glycerophosphate shuttle)苹果酸-天冬

11、氨酸穿梭(malate-asparate shuttle)2ATP2H-磷酸甘油穿梭2ATP神经组织和骨骼肌第二十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月3ATP2H苹果酸-天冬氨酸穿梭3ATP肝和心肌第二十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖代谢糖代谢总论糖代谢包括分解代谢和合成代谢。动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代谢提供的。另方面，糖分解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架。植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化碳和水合成糖类化合物，即光合作用。光合作用将太阳能转变成化学能（主要是糖类化合物），是自然界规

12、模最大的一种能量转换过程。第二十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月多糖的酶促降解淀粉水解: 淀粉糊精寡糖麦芽糖 G淀粉酶：与淀粉酶-淀粉酶可以水解淀粉(或糖原)中任何部位的-1,4糖键。淀粉酶只能从非还原端开始水解。水解淀粉中的-1,6糖苷键的酶是-1,6糖苷键酶。淀粉水解的产物为糊精和麦芽糖的混合物还原末端非还原末端-1，4糖苷键-1，6糖苷键第二十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖酵解 在无氧的条件下，葡萄糖或糖原分解成丙酮酸，并释放少量能量的过程称为糖的无氧分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似，又称为糖酵解，简称EMP途径。反应部位：细胞液（胞浆）1、葡萄糖 果

13、糖-1，6-二磷酸2、果糖-1，6-二磷酸 2分子磷酸丙糖3、甘油醛-3-磷酸 丙酮酸4、丙酮酸 乳酸糖酵解过程的4个阶段第二十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月反应不可逆葡萄糖果糖-1，6-二磷酸第二十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月反应不可逆第二十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月果糖-1，6-二磷酸2分子磷酸丙糖第三十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖酵解过程中惟一的脱氢反应甘油醛 -3-磷酸 丙酮酸底物水平磷酸化生成 ATP第三十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月底物水平磷酸化产生 A

14、TP丙酮酸激酶反应不可逆乳酸的形成来自甘油醛-3-磷酸脱氢第三十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月果糖-1，6-二磷酸第三十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月小结1、反应部位在胞液2、不需氧的产能过程(底物水平磷酸化):1G2ATP，Gn（G）3ATP3、终产物乳酸：释放入血，进入肝脏代谢；分解利用4、有3步不可逆反应：ATP ADP己糖激酶 G G-6-PATP ADP磷酸果糖激酶-1 F-6-P F-1,6-BPADP ATP丙酮酸激酶PEP 丙酮酸第三十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖酵解的调节关键酶 己

15、糖激酶 果糖磷酸激酶-1 (最重要) 丙酮酸激酶 调节代谢途径中关键酶的活性而影响代谢速度生理意义是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式 某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：第三十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖的有氧氧化概念：有氧，葡萄糖（糖原） CO2 + H2O + ATP 反应部位：细胞液、线粒体第三十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第一阶段：葡萄糖 丙酮酸（胞液）第二阶段：丙酮酸 乙酰CoA （线粒体）第三阶段：乙酰CoA CO2 + H2O + ATP （三羧酸循环）（线粒体）Glc2CH3COCOOH2NADH + 2H+呼吸链(respiratory c

16、hain)H2O + 2 3ATP（ 2 2ATP）同糖酵解途径，反应在细胞液进行G丙酮酸第三十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月反应不可逆丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环（柠檬酸循环、Krebs循环）(TAC) 乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸的重复循环反应的过程。第四十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月所有的反应均在线粒体中进行 TACCH3COSCOA （C2）草酰乙酸 （C4）柠檬酸（C6）-酮戊二酸 （C5）HSCoA第四十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月反应不可逆反应不可逆第四十二张，PPT共七十四页，创作于2

17、022年6月反应不可逆底物水平磷酸化生成ATP第四十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第四十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月三羧酸循环的总反应式： H2O + ATP电子传递链第四十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月三羧酸循环第四十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月循环一周氧化1分子乙酰CoA 脱氢4次(2H) 3（NADH+H+）、1（FADH2） 2次脱羧（2CO2）三羧酸循环的反应特点关键酶： 柠檬酸合酶、 异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系生理意义有氧氧化是机体获得能量的主要方式 三羧酸循环是体内糖、脂肪和蛋白质三大营养物质分解 代谢的最终代谢

18、通路 三羧酸循环是三大物质代谢相互联系的枢纽第四十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月葡萄糖有氧氧化生成的ATP 葡萄糖葡萄糖-磷酸 -1 第一阶段：葡萄糖丙酮酸果糖-磷酸果糖-1,6-二磷酸 -1 2*甘油醛-3-磷酸2*甘油酸-1,3-二磷酸 NAD+ 2*3或2*22*甘油酸-1,3-二磷酸2*甘油酸-3-磷酸 2*12*烯醇式丙酮酸磷酸2*丙酮酸 2*1辅酶 ATP6或8ATP第二阶段2*丙酮酸 2*乙酰CoA NAD+ 2*36 ATP第四十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月第三阶段：三羧酸循环2*异柠檬酸2*-酮戊二酸 NAD+ 2*32*-酮戊二酸 2*琥珀酰C

19、oA NAD+ 2*32*琥珀酰CoA 2*琥珀酸 2*12*琥珀酸2*延胡索酸 FAD 2*22*苹果酸2*草酰乙酸 NAD+ 2*3辅酶 ATP24ATP总ATP数：第一阶段6或8第二阶段6 36 或 38ATP第三阶段24第四十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖原 脂肪 蛋白质葡萄糖 脂肪酸 氨基酸 甘油乙酰辅酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2O营养物质氧化分解的共同通路第五十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月非还原端糖的合成代谢糖原分支多，水溶性大非还原端多，分解快糖原的合成与分解从非还原端开始合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆第五十一张，

20、PPT共七十四页，创作于2022年6月 Gn G G-6-P G-1-P UDPG Gn+1 关键酶： 糖原合酶 葡萄糖的供体： UDPG ，需小分子糖原作引物消耗的能量： 2分子ATP 反应过程1、糖原合成酶催化的反应需要引物（多聚葡萄糖）2、糖原合成酶是关键酶3、分枝酶形成分枝（见下页）4、每增加一个葡萄糖，消耗 2 Pi5、 UDP-Glc是葡萄糖的供体（葡萄糖的活性形式）6、糖原合成全过程是在细胞质中进行反应特点第五十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖原分支的形成 分 支 酶 -1,6-糖苷键 -1,4-糖苷键 第五十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖原的分解第

21、五十四张，PPT共七十四页，创作于2022年6月糖异生* 部位* 原料* 概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程途径基本上是糖酵解的逆过程酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替第五十五张，PPT共七十四页，创作于2022年6月丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) 第五十六张，PPT共七十四页，创作于2022年6月果糖 -1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖第五十七张，PPT共七十四页，创作于2022年6月丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖-1,6-双磷酸酶 葡萄

22、糖-6-磷酸酶 关键酶第五十八张，PPT共七十四页，创作于2022年6月葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸 葡萄糖-1-磷酸 糖原果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸甘油醛-3-磷酸磷酸二羟丙酮甘油-3-磷酸甘油甘油酸-1，3-二磷酸甘油酸-3-磷酸甘油酸-2-磷酸磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸苹果酸丙酮酸乳酸丙酮酸草酰乙酸苹果酸磷酸烯醇式丙酮酸线粒体甘油和乳酸的糖异生途径第五十九张，PPT共七十四页，创作于2022年6月脂类代谢概述脂类脂肪类脂分布：脂库（贮存脂、可变脂）功能：氧化供能、维持体温等分布：各种生物膜（固定脂）功能：膜的结构成分胆汁酸盐磷脂胆固醇酯甘油三酯乳化微团胆固醇酯酶磷脂酶A2胰脂酶FFA、

23、溶血磷脂FFA、游离胆固醇2FFA、一酰甘油食物中的脂类 微团 产物乳化 消化酶脂类的消化第六十张，PPT共七十四页，创作于2022年6月TG、GE、PL载脂蛋白乳糜微粒淋巴血液重新酯化消化产物中短链脂肪酸构成的TG乳化 吸收肠黏膜细胞甘油+FFA脂肪酶门静脉脂类的吸收第六十一张，PPT共七十四页，创作于2022年6月葡萄糖或糖原丙酮酸乙酰CoACO2+H2O脂肪的分解代谢第六十二张，PPT共七十四页，创作于2022年6月脂肪酸的氧化分解过程脂肪酸的活化（胞液）脂酰CoA进入（线粒体）脂肪酸的-氧化（线粒体）乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体）第六十三张，PPT共七十四页，创作于2022年6月酯酰CoA进入线粒体RCOOH+HSCoARCoSCoA脂酰CoA合成酶ATPAMP+PPi2Pi活化时消耗2ATP脂肪酸的活化第六十四张，PPT共七十四页，创作