新陳代謝總論與生物氧化課件

第七章

新陳代謝總論與生物氧化—、新陳代謝總論(—)新陳代謝的概念(二)新陳代謝的研究方法(三)生物體內(nèi)能量代謝的基本規(guī)律(四)高能化合物與ATP的作用二、生物氧化(一)生物氧化的特點(diǎn)(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（—）新陳代謝概念P1401.代謝（新陳代謝，metabolism）泛指生物與周圍環(huán)境進(jìn)行的物質(zhì)交換和能量交換；是營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)所經(jīng)歷的一切化學(xué)變化的總稱；新陳代謝生物體內(nèi)的新陳代謝不是自發(fā)進(jìn)行的，是靠生物催化劑—酶來催化；由于酶作用的專一性，每一種化學(xué)反應(yīng)都有特殊的酶參與，每種特殊的酶都有其調(diào)節(jié)機(jī)制，它們使錯(cuò)綜復(fù)雜的新陳代謝過程成為高度協(xié)調(diào)、高度整合在一起的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)；機(jī)體新陳代謝是整體的，各種代謝相互依賴、相互影響，來源不同和性質(zhì)不同的物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)變；酶是推動(dòng)生物體全部代謝活動(dòng)的工具（2）合成代謝（anabolism）也稱生物合成（biosynthesis）；生物體利用小分子或大分子的結(jié)構(gòu)元件建造成自身大分子的過程；由小分子建造成大分子使分子結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，這種過程需要消耗能量（耗能或吸能）；3.

能量代謝（energeticmetabolism）機(jī)體通過物質(zhì)代謝釋放和吸收能量的過程；蘊(yùn)藏在化學(xué)物質(zhì)中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為生物體生物能過程；（1）能量代謝在新陳代謝中的重要地位生物體的一切生命活動(dòng)都需要提供能量；生長、發(fā)育、機(jī)體運(yùn)動(dòng)（肌肉的收縮、生物膜的傳遞、運(yùn)輸功能等）,都需消耗能量；4.新陳代謝的功能①從周圍環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)；②將外界引入的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇枰慕Y(jié)構(gòu)元件，即大分子的組成前體；③將結(jié)構(gòu)元件裝配成自身的大分子，例如蛋白質(zhì)、核酸、脂類以及其他組分；

④形成或分解生物體特殊功能所需的生物分子⑤提供生命活動(dòng)所需的一切能量。（二）新陳代謝的研究方法選讀。（四）高能化合物與ATP的作用高能化合物：

P144隨水解反應(yīng)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)放出大量自由能（每摩爾30～67kJ）的化合物；高能鍵（～）：化合物分子中水解時(shí)能放出大量自由能的鍵為“高能鍵”，用符號(hào)“～”表示；1.高能磷酸化合物P144機(jī)體內(nèi)有許多磷酸化合物，當(dāng)其磷酸基水解時(shí)釋放出大量自由能，這類化合物為～；磷酸化合物在生物體的換能過程中占有重要地位；高能磷酸化合物及其他高能化合物舉例：P144表7-3；其中ATP最重要；其標(biāo)準(zhǔn)自由能值處于中間位置；ΔG0′處中間位置P144表7-32.ATP（腺嘌呤核苷三磷酸，簡稱腺苷三磷酸）P145直接提供自由能推動(dòng)生物體多種化學(xué)反應(yīng)的高能核苷酸類分子；ATP在分解代謝中起捕獲和貯存能量作用，由ADP和無機(jī)磷酸合成；ATP和ADP的往復(fù)循環(huán)是生物機(jī)體利用能量的基本方法ATP、ADP和無機(jī)磷酸廣泛存在于生物體各個(gè)細(xì)胞內(nèi)；由表7-3所列的標(biāo)準(zhǔn)自由能表明ATP的ΔG0′在所有含磷酸基團(tuán)的化合物中處于中間位置，使

ATP在磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移中作為中間傳遞體起作用，這一點(diǎn)具有重要的生物學(xué)意義；二、生物氧化P146生物體所需能量來自糖、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物的氧化;生物氧化和外界的燃燒的終產(chǎn)物都是H2O和CO2，釋放的能量也完全相等，但二者所進(jìn)行的方式大不相同；生物氧化又稱：細(xì)胞氧化、細(xì)胞呼吸、組織呼吸等；是需氧細(xì)胞呼吸作用中的一系列氧化—還原反應(yīng)；生物體內(nèi)電子轉(zhuǎn)移主要形式氧化還原本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移；1.直接進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移：Fe2++Cu2+=Fe3++Cu2+2.氫原子轉(zhuǎn)移：AH2+B=A+BH23.有機(jī)還原劑直接加氧：RH+O2+2H++2e→ROH+H2O生物氧化在細(xì)胞中進(jìn)行的部位真核細(xì)胞：線粒體內(nèi)；原核細(xì)胞：細(xì)胞膜；1.電子傳遞鏈（呼吸鏈）:P148(2)FADH2呼吸鏈(1)NADH呼吸鏈2.呼吸鏈的組成呼吸鏈由一系列電子傳遞體組成；典型的呼吸鏈有兩種：NADH和FADH2；電子從還原型代謝物經(jīng)NADH和FADH2等到O2的傳遞所經(jīng)過的途徑形象的稱電子傳遞鏈（呼吸鏈）；呼吸鏈：原核細(xì)胞存在于質(zhì)膜上，真核細(xì)胞存在于線粒體的內(nèi)膜上；電子傳遞鏈各個(gè)成員P148-151電子傳遞鏈主要由蛋白質(zhì)復(fù)合體組成：1.煙酰胺脫氫酶類：以NAD+或NADP+為輔酶；2.黃素脫氫酶類：以FMN或FAD為輔基；3.鐵硫蛋白類（Fe-S）；4.輔酶Q類；5.細(xì)胞色素類：有多種；3.呼吸鏈中傳遞體的順序

P151按照得失電子趨勢(shì)的強(qiáng)度排列：從標(biāo)準(zhǔn)氧化—還原電勢(shì)較低的成員到較高的成員順序排列；合成ATP所需要的自由能：靠電子傳遞鏈將NADH和FADH2所攜帶的電子在傳遞過程中所釋放的自由能得來；

電子傳遞鏈上能特異性阻斷電子傳遞的抑制劑

P152用以研究電子傳遞鏈順序的方法；（四）氧化磷酸化作用P153生物氧化產(chǎn)生的能量一部分維持體溫，一部分通過磷酸化作用轉(zhuǎn)移到ATP中；1.ATP的生成P153ATP的生成方式有兩種：（1）底物水平磷酸化在被氧化的底物上發(fā)生磷酸化作用。即底物被氧化的過程中形成了某些高能磷酸化合物的中間產(chǎn)物，通過酶的作用使ADP生成ATP；底物磷酸化是捕獲能量的方式之一，在發(fā)酵作用中是微生物進(jìn)行生物氧化取得能量的唯一方式；底物磷酸化和氧的存在與否無關(guān)。（2）氧化磷酸化（電子傳遞體系磷酸化）當(dāng)電子經(jīng)電子傳遞體系傳遞給氧形成水時(shí)，伴有ADP磷酸化為ATP，這一過程稱氧化磷酸化；氧化磷酸化是生成ATP的主要方式，需氧存在，是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移的主要環(huán)節(jié)；氧化磷酸化是需氧細(xì)胞生命活動(dòng)的主要能量來源，是生物產(chǎn)生ATP的主要途徑。P155圖7-5NADH、FADH2呼吸鏈ATP↓ATP↓ATP↓ATP↓ATP↓ATP的合成部位和數(shù)量ATP的合成部位和數(shù)量ATP的合成：真核生物在線粒體內(nèi)膜上；釋放自由能（生成ATP）的部位：NADH鏈有3

處；FADH2

鏈2兩處：所以：每分子NADH進(jìn)入呼吸鏈有3分子ATP產(chǎn)生；每分子FADH2進(jìn)入呼吸鏈有2分子ATP產(chǎn)生；磷-氧比（P／O比）P154每消耗1摩爾氧所消耗無機(jī)磷酸的摩爾數(shù)；P／O比可看作是當(dāng)一對(duì)電子通過呼吸鏈傳至O2所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)，可判斷產(chǎn)能效率；P／O比值的大?。ú豢赡艹^3）

與電子進(jìn)入電子傳遞鏈的位置有關(guān)（1）NADH呼吸鏈P／O比值是3：電子由NADH到O2的傳遞過程中ATP在3個(gè)不連續(xù)的部位生成；

（2）FADH2呼吸鏈P／O比值是2（琥珀酸脫氫酶）：電子通過輔酶Q進(jìn)入電子傳遞鏈；氧化磷酸化作用和底物水平磷酸化作用

有原則區(qū)別1.氧化磷酸化作用指直接與電子傳遞鏈相偶聯(lián)的由ADP形成ATP的磷酸化作用；2.底物水平的磷酸化指