七新陈代谢总论与生物氧化课件

第七章新陈代谢总论与生物氧化一新陈代谢总论二生物氧化整理课件一新陈代谢总论（一）新陈代谢的概念新陈代谢合成代谢（同化作用）

分解代谢（异化作用）生物小分子合成为生物大分子需要能量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整理课件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。功能环境中获得物质将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件将结构元件装配成自身的大分子形成或分解生物特殊功能所需要的生物分子提供生命活动所需的一切能量整理课件（二）新陈代谢的研究方法1.活体内(invivo)与活体外实验(invitro)2.同位素示踪3.代谢途径阻断整理课件（三）生物体内能量代谢的基本规律第一定律：能量守恒定律第二定律：任一种物理或化学的过程都自发的趋向于增加体系与环境的总熵ΔG=ΔH-TΔS对于A+B←→C+DΔG°=-2.303RTlgKK=[C][D]/[A][B]整理课件自由能（freeenergy）G=H-TSΔＧ=ΔH-TΔS自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即：ΔG<0，反应能自发进行ΔG>0，反应不能自发进行ΔG=0，反应处于平衡状态。ΔG°=-2.303RTlgKK=[C][D]/[A][B]整理课件（四）高能化合物与ATP的作用高能化合物：在生化反应中，某些化合物含自由能特多者，即随水解反应或基团转移反应可放出大量自由能的高能键（～）：酸酐键水解能释放出大量的自由能；释放出5000cal以上自由能的键键能：断裂一个化学键所需要提供的能量高能键：该键水解时所释放出的大量自由能整理课件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整理课件酰基磷酸化合物乙酰磷酸氨甲酰磷酸整理课件烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸整理课件硫酯键型化合物乙酰基辅酶A整理课件ATP+H2OADP+PiΔG0’=-30.5KJ/molADP+H2OAMP+PiΔG0’=-30.5KJ/molAMP+H2O腺苷+PiΔG0’=-14.2KJ/molATP的结构焦磷酸化合物整理课件整理课件二、生物氧化——有机物质在生物体细胞内的氧化（一）生物氧化的特点1.在体温、近于中性的含水环境中由酶催化。2.能量逐步释放，部分存于ATP。3.分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。整理课件*生物氧化与体外氧化（燃烧）的相同点①生物氧化中物质的氧化方式遵循氧化还原反应的一般规律。②物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。整理课件反应条件

温和剧烈(体温、pH近中性)(高温、高压)反应过程

逐步进行的酶促反应一步完成能量释放

逐步进行瞬间释放（化学能、热能）（热能）CO2生成方式

有机酸脱羧碳和氧结合H2O

需要不需要速率

受体内多种因素调节

生物氧化体外燃烧*生物氧化与体外燃烧的不同点整理课件电子转移的方式

1.直接进行电子电子

2.H原子转移(最主要)

3.加氧

Fe2+

＋Cu2+

Fe3++Cu+COOHC=O+2H

CH3（2H++2e）

COOH

HO－CH

CH3RH+O2→ROH+H2O整理课件（二）CO2的生成生物体内CO2的生成来源于糖、脂类、蛋白质等有机物转变为含羧基化合物的脱羧作用。真核生物——线粒体原核生物——细胞膜整理课件直接脱羧CH3CCOOHOCH3CHO+CO2丙酮酸脱羧酶（α-脱羧）HOOCCH2CCOOHαβ丙酮酸羧化酶CH3CCOOH+CO2OO（β-脱羧）氧化脱羧：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。HOOCCH2CHOHCOOHCH3CCOOH+CO2NADP+NADPH+H+O苹果酸整理课件（三）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H2NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ还原型氧化型Cyt递电子体b,c1,c,aa32H+2e½

O2O2-H2O脱氢酶氧化酶整理课件1、呼吸链（又称电子传递链）：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全部体系呼吸链的类型：1）NADH呼吸链：产生3个ATP2）FADH2呼吸链：产生2个ATP整理课件NADH电子传递链

FADH2电子传递链整理课件2、呼吸链的组分及其作用（1）以NAD+、

NADP+为辅酶的脱氢酶类尼克酰胺核苷酸类NAD+、

NADP+递氢体

（2）黄素蛋白

FMN、FAD递氢体

（3）铁硫蛋白

单电子传递体（4）泛醌（辅酶Q）

递氢体（5）细胞色素体系

单电子传递体整理课件尼克酰胺核苷酸的作用原理+H+e+H++H+NAD(P)+NAD(P)H+H++2H-2H整理课件黄素核苷酸的作用原理核黄素(黄色)FAD/FMN

FADH2/FMNH2+2H-2H-2H+2H还原型核黄素(无色)整理课件（a）2Fe-2S（b）4Fe-4S铁硫蛋白的结构Fe2+

Fe3+-e+eFMN（Fe-S）FAD(Fe-S)b整理课件辅酶Q的结构及作用原理OCH3CH3H3COH3COO（CH2CH=CCH2）nHOOH3COH3COCH3RH3COH3COOHOHCH3R+2H-2H泛醌整理课件细胞色素体系（Cyt）①.Cyt的本质细胞色素=酶蛋白+血红素②.Cyt的分类30多种a组：a、a1、a2、a3

…b组：b、b1～7、P450…c组：c、c1、c2、c3…细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类。整理课件线粒体（a、a3

、b、c、c1）微粒体（b5、P450

）③.Cyt的存在部位Cytaa3（细胞色素氧化酶）：

Cyta与Cyta3结合紧密，很难分开，故将Cyta和Cyta3合称Cytaa3。Cytaa3可以直接将电子传递给氧，使氧被激活为氧离子，故亦称为细胞色素氧化酶。整理课件在aa3分子中除Fe卟啉外，还有两个Cu原子，依靠Cu化合价变化把电子从a3传到氧FeS2Cub——c1——c——a——a3O2整理课件细胞色素氧化酶催化氧接收4个电子的过程整理课件MH2NADH-0.32FMN-0.30CoQ+0.10b+0.07c1+0.22c+0.25aa3+0.29O2+0.816FAD-0.18鱼藤酮安密妥杀粉蝶菌素抑制剂：抗霉素A二巯基丙醇氰化物CN-叠氮化合物N3-CO3.呼吸链中传递体的顺序组分在链上的位置次序与其得失电子趋势的强度有关。电子总是从低氧化还原电位向高的电位上流动，氧化还原电位Eo’数值愈低，即供电子的倾向愈大，愈易成为还原剂，而处在呼吸链前面。整理课件（四）氧化磷酸化作用——与生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用；是将生物氧化过程中释放的自由能，用以使ADP和无机磷酸生成ATP的作用电子传递和氧化磷酸化真核生物——线粒体内膜原核生物——浆膜底物水平磷酸化电子传递体系磷酸化整理课件1.ATP的生成（1）底物水平磷酸化X~+ADP→ATP+XP：在被氧化的底物上发生磷酸化作用。ADP+Pi+能量→ATPAMP+PPi+能量→ATP底物在氧化过程中所形成的高能磷酸化合物整理课件3-磷酸甘油酸

磷酸甘油酸激酶ADPATP1,3-二磷酸甘油酸OPO3

2-整理课件（2）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磷酸化为ATP。NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→a→a3→O2PPP3ADP3ATPP/O比值：每消耗1mol氧所消耗无机磷酸的摩尔数NADH的P/O=3FADH2的P/O=2整理课件能量（电池所做的功）＝电位差×电量⊿Gº'=-nF⊿Eº'⊿Gº－自由能n－电子转移数F－Farady常数96.49kJ/V⊿Eº－电位差值如细胞色素a→1/2O2⊿G’＝－2×96.49×（0.816－0.29）＝－99.9kJ/mol每合成1molATP需能30.53kJ整理课件2.胞液中NADH的氧化磷酸化NADH+H+NAD+二羟磷酸丙酮甘油-α-磷酸线粒体内膜甘油-α-磷酸穿梭作用甘油-α-磷酸FAD二羟磷酸丙酮FADH2NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2整理课件酵解NADH草酰乙酸天冬氨酸NAD+苹果酸苹果酸NAD+草酰乙酸NADH天冬氨酸NADH呼吸链苹果酸-天冬氨酸转运NADH系统细胞质线粒体内膜线粒体基质整理课件α-磷酸甘油穿梭苹果酸-天冬氨酸穿梭穿梭物质α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮苹果酸、谷氨酸天冬aa、α-酮戊二酸进入线粒体后转变成的物质FADH2NADH+H+进入呼吸链

琥珀酸氧化呼吸链NADH氧化呼吸链生成ATP数23存在组织脑、骨骼肌肝脏和心肌组织相同点将胞浆中NADH的还原当量转送到线粒体内整理课件3.氧化磷酸化作用机理化学渗透学说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Ared+Box2eA*ox+BredA*ox+ADP+Pi→Aox+ATP整理课件MH2MNAD+2H+FeS2e2H+FMN2H+Cytb2H+2eCoQ2H+Cytc1CytcCytaa32e½O2O2-X-+IO-XHIOHH2OX~IX~IX~I头