第六章新陈代谢总论与生物氧化副本

第一节新陈代谢总论一、新陈代谢的概念活细胞中全部有序的化学变化的总称。新陈代谢释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢

合成代谢（同化作用）

分解代谢（异化作用）生物小分子（简单）合成为生物大分子（复杂）需要能量第一页，共三十七页。新陈代谢的共同特点：1.由酶催化，反应条件温和。2.诸多反应有严格的顺序，彼此协调。3.对周围环境高度适应。第二页，共三十七页。二、高能化合物分类高能化合物磷酸化合物非磷酸化合物磷氧型磷氮型硫酯键化合物甲硫键化合物烯醇磷酸化合物酰基磷酸化合物焦磷酸化合物：ATP－－释放自由能特别多的化合物。常用～P或～﹝P﹞表示。第三页，共三十七页。烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔第四页，共三十七页。酰基磷酸化合物氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸第五页，共三十七页。焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸7.3千卡/摩尔第六页，共三十七页。氮磷键型磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩尔7.7千卡/摩尔这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。第七页，共三十七页。硫酯键型3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸酰基辅酶A第八页，共三十七页。甲硫键型S-腺苷甲硫氨酸第九页，共三十七页。有机物质在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用。光能（太阳能）:植物和某些藻类，通过光合作用将光能转变成生物能。化学能：通过生物氧化作用将有机物质存储的化学能释放出来，并转变成生物能。生命能量来源第二节生物氧化第十页，共三十七页。糖

脂肪

蛋白质

CO2和H2O

O2能量ADP+PiATP热能第十一页，共三十七页。一、生物氧化的特点项目燃烧生物氧化产物CO2、H2OCO2、H2O

能量二者相同环境条件体外、高温、无水细胞内、体温、有水能量生成方式骤然放出逐步释放能量形式以光和热的形式散发部分以热能形式释放,部分以ATP的形式储存和利用差异原因无酶有酶第十二页，共三十七页。二、生物氧化的方式（一）CO2的生成

生物体内CO2的生成来源于有机物转变为含羧基化合物的脱羧作用。A直接脱羧作用CH3CCOOHOCH3CHO+CO2丙酮酸脱羧酶HOOCCH2CCOOHαβ丙酮酸羧化酶CH3CCOOH+CO2OO第十三页，共三十七页。B氧化脱羧作用：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。（二）脱氢氧化反应A脱氢琥珀酸脱氢HOOCCH2CHOHCOOHCH3CCOOH+CO2NADP+NADPH+H+O第十四页，共三十七页。乳酸脱氢酶B加水脱氢

酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一类。第十五页，共三十七页。（三）氧直接参加的氧化反应加氧酶

能够催化氧分子直接加入到有机分子中。例如，

甲烷单加氧酶

CH4+NADH+O2

CH3-OH+NAD++H2O氧化酶

主要催化以氧分子为电子受体的氧化反应，反应产物为水。在各种脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化的。第十六页，共三十七页。（四）H2O的生成－－代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合生成水。

生物体主要以脱氢酶、传递体及氧化酶组成生物氧化体系，以促进水的生成。MH2M递氢体递氢体H2

NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ还原型氧化型Cyt递电子体b,c1,c,aa32H+2e½

O2O2-H2O脱氢酶氧化酶第十七页，共三十七页。定义呼吸链是代谢物上氢原子被脱氢酶激活脱落后，经一系列电子传递体，最后传递给被激活的氧分子而生成水的过程，又称电子传递体系或电子传递链。组成：递氢体和电子传递体（2H2H++2e），存在于线粒体内膜上。1、呼吸链内膜脊膜第十八页，共三十七页。①烟酰胺核苷酸类：主要作为一类不需氧脱氢酶的的辅酶。有NAD+和NADP+，大多脱氢酶以NAD+为辅酶。

电子和氢离子一起被接受，还原型CoⅠ将氢移到NADH脱氢酶上。2、呼吸链中包括5类电子载体：第十九页，共三十七页。②黄素脱氢酶类

黄素酶（NADH脱氢酶）是黄素蛋白，其辅基FMN（FAD）接受2个氢原子成还原型的黄素单核苷酸。第二十页，共三十七页。FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN•。第二十一页，共三十七页。③铁硫蛋白类NADH脱氢酶还有几个铁原子与硫原子结合，组合成铁-硫中心。其中铁原子可进行Fe2+Fe3+反应传递电子。Ⓢ表示无机硫

第二十二页，共三十七页。④辅酶Q类又称泛醌（CoQ)，可接受多种脱氢酶脱下的氢和电子转变为泛醇（CoQH2），处在呼吸链的中心地位。泛醇将电子传给细胞色素bc1复合体，H+释出。第二十三页，共三十七页。⑤细胞色素类（cytochromes)是一类以铁卟啉（血红素）为辅基的蛋白质。广泛分布于生物细胞，由于呈现颜色，故称细胞色素。其作用靠铁的变价传递电子由CoQ传到氧。a、cytbc1复合体：含ctyb、ctyc1及铁-硫蛋白。b、cyt氧化酶：含ctya和ctya3。除含铁还含铜（Cu2+→Cu+）c、cytc：在ctybc1复合体和cty氧化酶间传递电子。第二十四页，共三十七页。

传递体作用尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）递氢体尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）递氢体黄素蛋白（辅基为FAD和FMN）递氢体铁硫蛋白（Fe-S）单电子传递体辅酶Q递氢体细胞色素类单电子传递体第二十五页，共三十七页。复合体Ⅰ:NADH-Q（泛醌）还原酶

功能:

将氢从NADH传递给泛醌

(ubiquinone)复合体ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-2由以上五种电子传递体组成4个复合体第二十六页，共三十七页。复合体Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2还原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2第二十七页，共三十七页。复合体Ⅱ:琥珀酸-Q（泛醌）还原酶功能:

将氢从琥珀酸传递给泛醌复合体Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S3第二十八页，共三十七页。复合体Ⅲ:QH2（泛醌）-细胞色素c还原酶功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c

复合体ⅢQH2→→Cytc

b562;b566;Fe-S;c1第二十九页，共三十七页。复合体Ⅳ:细胞色素c氧化酶功能：将电子从细胞色素c传递给氧

复合体Ⅳ还原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB第三十页，共三十七页。1.NADH氧化呼吸链NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2糖、脂、蛋白质等有机物在氧化分解过程中脱下的氢，大部分经此呼吸链氧化为水。3、体内两条重要的呼吸链2.FADH2氧化呼吸链

琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2一般情况下琥珀酸、a-磷酸甘油氧化脱氢生成FADH2作为这条呼吸链的最初供体。第三十一页，共三十七页。NADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链第三十二页，共三十七页。电子传递链第三十三页，共三十七页。三、氧化磷酸化作用——伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。ADP+Pi+能量→ATPAMP+PPi+能量→ATP1.ATP的生成（1）底物水平磷酸化：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，通过酶的作用可使ADP生成ATP。X~+ADP→ATP+XP第三十四页，共三十七页。（2）电子传递体系磷酸化(electrontransportsystem)即：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磷酸化为ATP。NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→a→a3→O2PPP3ADP3ATPP/O比值：在电子传递体系磷酸化中，在一定时间内，每消耗一摩尔氧所消耗无机磷酸的摩尔数。根据所消耗的无机磷酸摩尔数，可间接测出ATP生成量。NADH的P/O=2.5FADH2的P/O=1.5电子传递过程和磷酸化作用相耦联的部位，从NADH到分子氧的呼吸链中，有三处能使氧化还原过程释放的能量转化为ATP。第三十五页，共三十七页。2.氧化磷酸化作用机理(mechanism)化学渗透学说(chemiosmotishypothesis)

氧化磷酸化作用的关键因素是质子（H+）梯度和完整的线粒体内膜。化学偶联学说形成高能中间产物，促使ATP生成。结构偶联学说电子传递使线粒体内膜蛋白质组分发生构象变化而形成一种高能形式，然后将能量传递给ATP酶分子，形成ATP。

A*ox+ADP+Pi→Aox+ATP第三十六页，共三十七页。ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNAD