新陳代謝,生物氧化

關于新陳代謝,生物氧化第1頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月新陳代謝總論與生物氧化新陳代謝總論生命的基本特征包括生物體內所發(fā)生的一切化學變化（合成和分解作用）1、反應分步進行，順序性極強；2、由酶催化，反應條件溫和；3、有靈敏的自動調節(jié)和對體內外環(huán)境高度適應性的特點。特點：調節(jié)：分子水平、細胞水平和整體水平?；虮磉_的調控第2頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月高能磷酸化合物●一般將水解時釋放5000卡以上自由能的化合物稱為高能化合物，如ATP、ADP、GTP等。注意：跟鍵能的區(qū)別注：磷酸肌酸是脊椎動物肌肉中的儲能物質磷酸精氨酸是無脊椎動物肌肉中的貯能物質第3頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月生物氧化物質在生物體內進行氧化分解，最終生成CO2和H2O，同時釋放能量的過程，稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質等。又稱細胞呼吸或組織呼吸概念：糖脂肪蛋白質CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能第4頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖原三酯酰甘油蛋白質葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2生物氧化的一般過程：第5頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月生物氧化中氧化方式有加氧、脫氫、失電子，遵循氧化還原反應的一般規(guī)律質在體內外氧化時所消耗的氧量、最終產(chǎn)物(CO2，H2O)和釋放能量均相同。生物氧化與體外氧化的比較反應條件

溫和劇烈反應過程

逐步進行的酶促反應一步完成能量釋放

逐步進行ATP生成效率高瞬間釋放CO2生成方式

有機酸脫羧碳和氧結合H2O

需要不需要

生物氧化體外燃燒第6頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月呼吸鏈：定義代謝物脫下的成對氫原子（2H）通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應逐步傳遞，最終與氧結合生成水，這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈又稱電子傳遞鏈。(在線粒體內膜上為多酶體系)組成遞氫體和電子傳遞體（2H2H++2e）包括:NADH-Q還原酶（復合體Ⅰ）、琥珀酸-Q還原酶（復合體Ⅱ）細胞色素c還原酶（復合體Ⅲ）、細胞色素c氧化酶（復合體Ⅳ）輔酶Q、細胞色素c第7頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月線粒體呼吸鏈復合體FMN,Fe-S復合體ⅠFAD,Fe-S,Cytb復合體ⅡCytb,Fe-S,Cytc1復合體ⅢCytaa3,Cu復合體Ⅳ第8頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月呼吸鏈中的電子載體及其順序1、NADH-Q還原酶（復合體1）輔基：FMN和鐵硫蛋白功能：先與NADH結合并將NADH上的兩個高勢能電子轉移到FMN輔基上，使NADH氧化，并使FMN還原NADH+H++FMNFMNH2+NAD+第9頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏水側鏈，氧化還原反應時可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。2、輔酶Q（CoenzymeQ，CoQ），泛醌復合體Ⅰ又稱NADH-泛醌還原酶。復合體Ⅰ電子傳遞：NADH→FMN→Fe-S→CoQ復合體Ⅰ作用是將NADH+H+中的電子傳遞給泛醌第10頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月琥珀酸脫氫酶也是此復合體的一部分，位于線粒體內膜上，其輔基包括FAD和Fe-S聚簇。琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸氧化為延胡索酸，同時其輔基FAD還原為FADH2，然后FADH2又將電子傳遞給Fe-S聚簇。最后電子由Fe-S聚簇傳遞給琥珀酸-Q還原酶的輔酶CoQ。電子在從FADH2轉移到CoQ上的標準氧化還原電勢變化不能產(chǎn)生足夠的自由能來合成ATP，因此此步驟沒有ATP生成。3、琥珀酸-Q還原酶（復合體Ⅱ）復合體Ⅱ是三羧酸循環(huán)中的琥珀酸脫氫酶，又稱琥珀酸-泛醌還原酶電子傳遞：琥珀酸→FAD→幾種Fe-S→CoQ復合體Ⅱ功能是將電子從琥珀酸傳遞到泛醌。第11頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月4、細胞色素還原酶（復合體Ⅲ）

細胞色素是一類含有血紅素輔基的電子傳遞蛋白質的總稱。血紅素輔基的鐵原子，在電子傳遞中發(fā)生可逆的Fe3+Fe2+的互變起傳遞電子的作用。一個細胞色素每次傳遞一個電子。（有顏色）輔基：是細胞色素b（Cytb）和Cytc1以及Fe-S。作用：將電子從CoQH2傳遞給Cytc，使Cytc還原

復合體ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c1復合體Ⅲ功能是將電子從還原型泛醌傳遞給細胞色素c復合體Ⅲ又叫泛醌-細胞色素C還原酶，細胞色素b-c1復合體，含有細胞色素b(b562,b566)、細胞色素c1和一種可移動的鐵硫蛋白。電子傳遞過程：CoQH2→(CytbL→CytbH)→Fe-S→Cytc1→Cytc第13頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞色素(cytochrome,Cyt)細胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。第14頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月5、細胞色素氧化酶（復合體Ⅳ）復合體Ⅳ又稱細胞色素C氧化酶。電子傳遞：Cytc→CuA→Cyta→Cyta3–CuB→O2復合體Ⅳ將電子從細胞色素C傳遞給氧呼吸鏈第15頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月抑制劑第16頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月氧化磷酸化代謝物氧化脫氫經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧生成水，同時伴有ADP磷酸化生成ATP的過程。由于代謝物的氧化反應與ADP磷酸化反應偶聯(lián)發(fā)生，又稱為偶聯(lián)磷酸化(氧化反應和磷酸化反應相偶聯(lián))。是機體產(chǎn)生ATP的主要方式。根據(jù)生物氧化方式，可將氧化磷酸化分為：

底物水平磷酸化、電子傳遞體系磷酸化偶聯(lián)部位：氧化磷酸化偶聯(lián)部位：就是生成ATP的部位即復合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ①NADH與CoQ之間；②CoQ與Cytc之間；③Cytaa3與氧之間。第17頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月ATPATPATP(CytC)第18頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月偶聯(lián)機理----化學滲透學說基本要點：ATP的生成需要完整的線粒體內膜，電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時，可將質子（H+）從線粒體內膜的基質側泵到內膜胞漿側，產(chǎn)生膜內外質子電化學梯度差異。當質子順濃度梯度回流時驅動ADP與Pi生成ATP。線粒體基質

線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP第19頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第20頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液側基質側++++++++++---------第21頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和疏水部分F0（a1b2c9～12亞基）組成。ATP合酶第22頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH須經(jīng)一定轉運機制進入線粒體，再進行氧化磷酸化轉運機制主要有α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)蘋果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)2ATP2Hα-磷酸甘油穿梭2ATP神經(jīng)組織和骨骼肌第23頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月3ATP2H蘋果酸-天冬氨酸穿梭3ATP肝和心肌第24頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖代謝糖代謝總論糖代謝包括分解代謝和合成代謝。動物和大多數(shù)微生物所需的能量，主要是由糖的分解代謝提供的。另方面，糖分解的中間產(chǎn)物，又為生物體合成其它類型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳鏈骨架。植物和某些藻類能夠利用太陽能，將二氧化碳和水合成糖類化合物，即光合作用。光合作用將太陽能轉變成化學能（主要是糖類化合物），是自然界規(guī)模最大的一種能量轉換過程。第25頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月多糖的酶促降解淀粉水解:淀粉糊精寡糖麥芽糖G淀粉酶：α與β淀粉酶α-淀粉酶可以水解淀粉(或糖原)中任何部位的α-1,4糖鍵。β淀粉酶只能從非還原端開始水解。水解淀粉中的α-1,6糖苷鍵的酶是α-1,6糖苷鍵酶。淀粉水解的產(chǎn)物為糊精和麥芽糖的混合物還原末端非還原末端α-1，4糖苷鍵α-1，6糖苷鍵第26頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖酵解在無氧的條件下，葡萄糖或糖原分解成丙酮酸，并釋放少量能量的過程稱為糖的無氧分解。這一過程與酵母菌使糖發(fā)酵的過程相似，又稱為糖酵解，簡稱EMP途徑。反應部位：細胞液（胞漿）1、葡萄糖果糖-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、丙酮酸乳酸糖酵解過程的4個階段第27頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月反應不可逆葡萄糖果糖-1，6-二磷酸第28頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月反應不可逆第29頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月果糖-1，6-二磷酸2分子磷酸丙糖第30頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖酵解過程中惟一的脫氫反應甘油醛-3-磷酸丙酮酸底物水平磷酸化生成ATP第31頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月底物水平磷酸化產(chǎn)生ATP丙酮酸激酶反應不可逆乳酸的形成來自甘油醛-3-磷酸脫氫第33頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月果糖-1，6-二磷酸第35頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月小結1、反應部位在胞液2、不需氧的產(chǎn)能過程(底物水平磷酸化):1G→2ATP，Gn（G）→3ATP3、終產(chǎn)物乳酸：釋放入血，進入肝臟代謝；分解利用4、有3步不可逆反應：ATPADP己糖激酶①GG-6-PATPADP磷酸果糖激酶-1②F-6-PF-1,6-BPADPATP丙酮酸激酶③PEP丙酮酸第36頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖酵解的調節(jié)關鍵酶①己糖激酶②

果糖磷酸激酶-1

(最重要)③丙酮酸激酶調節(jié)代謝途徑中關鍵酶的活性而影響代謝速度生理意義是機體相對缺氧時補充能量的一種有效方式某些組織在有氧時也通過糖酵解供能：第37頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖的有氧氧化概念：有氧，葡萄糖（糖原）→CO2+H2O+ATP反應部位：細胞液、線粒體第38頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第一階段：葡萄糖→→丙酮酸（胞液）第二階段：丙酮酸→→乙酰CoA（線粒體）第三階段：乙酰CoA→→CO2+H2O+ATP（三羧酸循環(huán)）（線粒體）Glc2CH3COCOOH2NADH+2H+呼吸鏈(respiratorychain)H2O+2×3ATP（2×2ATP）同糖酵解途徑，反應在細胞液進行G丙酮酸第39頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月反應不可逆丙酮酸乙酰CoA三羧酸循環(huán)（檸檬酸循環(huán)、Krebs循環(huán)）(TAC)

乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個羧基的檸檬酸，反復進行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸的重復循環(huán)反應的過程。第40頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月所有的反應均在線粒體中進行TACCH3CO~SCOA（C2）草酰乙酸（C4）檸檬酸（C6）α-酮戊二酸（C5）HSCoA第41頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月反應不可逆反應不可逆第42頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月反應不可逆底物水平磷酸化生成ATP第43頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月三羧酸循環(huán)的總反應式：

H2O+ATP電子傳遞鏈第45頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月三羧酸循環(huán)第46頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月循環(huán)一周氧化1分子乙酰CoA脫氫4次(2H)——3（NADH+H+）、1（FADH2）2次脫羧（2CO2）三羧酸循環(huán)的反應特點關鍵酶：檸檬酸合酶、

異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶系生理意義有氧氧化是機體獲得能量的主要方式三羧酸循環(huán)是體內糖、脂肪和蛋白質三大營養(yǎng)物質分解

代謝的最終代謝通路三羧酸循環(huán)是三大物質代謝相互聯(lián)系的樞紐第47頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖有氧氧化生成的ATP葡萄糖→葡萄糖-６-磷酸-1第一階段：葡萄糖→２丙酮酸果糖-６-磷酸→果糖-1,6-二磷酸-12*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輔酶ATP6或8ATP第二階段2*丙酮酸→2*乙酰CoANAD+2*36ATP第48頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第三階段：三羧酸循環(huán)2*異檸檬酸→2*α-酮戊二酸NAD+2*32*α-酮戊二酸→2*琥珀酰CoANAD+2*32*琥珀酰CoA→2*琥珀酸2*12*琥珀酸→2*延胡索酸FAD2*22*蘋果酸→2*草酰乙酸NAD+2*3輔酶ATP24ATP總ATP數(shù)：第一階段——6或8第二階段——636或38ATP第三階段——24第49頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖原脂肪蛋白質葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油乙酰輔酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2OⅠⅢⅡ營養(yǎng)物質氧化分解的共同通路第50頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月非還原端糖的合成代謝糖原分支多，水溶性大非還原端多，分解快糖原的合成與分解從非還原端開始合成部位：組織定位：主要在肝臟、肌肉細胞定位：胞漿第51頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月Gn

G→G-6-P→G-1-P→UDPGGn+1

關鍵酶：糖原合酶

葡萄糖的供體：UDPG，需小分子糖原作引物

消耗的能量：2分子ATP

反應過程1、糖原合成酶催化的反應需要引物（多聚葡萄糖）2、糖原合成酶是關鍵酶3、分枝酶形成分枝（見下頁）4、每增加一個葡萄糖，消耗2~Pi5、UDP-Glc是葡萄糖的供體（葡萄糖的活性形式）6、糖原合成全過程是在細胞質中進行反應特點第52頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖原分支的形成

分支酶

α-1,6-糖苷鍵

α-1,4-糖苷鍵

第53頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖原的分解第54頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月糖異生*部位*原料*概念主要在肝、腎細胞的胞漿及線粒體主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等從非糖化合物轉變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程途徑基本上是糖酵解的逆過程酵解途徑中有3個由關鍵酶催化的不可逆反應。在糖異生時，須由另外的反應和酶代替第55頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月①②丙酮酸轉變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)第56頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月果糖-1,6-二磷酸轉變?yōu)楣?6-磷酸葡糖-6-磷酸水解為葡萄糖第57頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖-1,6-雙磷酸酶葡萄糖-6-磷酸酶關鍵酶第58頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2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-磷酸磷酸二羥丙酮甘油-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蘋果酸丙酮酸乳酸丙酮酸草酰乙酸蘋果酸磷酸烯醇式丙酮酸線粒體甘油和乳酸的糖異生途徑第59頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月脂類代謝概述脂類脂肪類脂分布：脂庫（貯存脂、可變脂）功能：氧化供能、維持體溫等分布：各種生物膜（固定脂）功能：膜的結構成分膽汁酸鹽磷脂膽固醇酯甘油三酯乳化微團膽固醇酯酶磷脂酶A2胰脂酶FFA、溶血磷脂F(xiàn)FA、游離膽固醇2FFA、一酰甘油食物中的脂類微團產(chǎn)物乳化消化酶脂類的消化第60頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月TG、GE、PL載脂蛋白乳糜微粒淋巴血液重新酯化消化產(chǎn)物中短鏈脂肪酸構成的TG乳化吸收腸黏膜細胞甘油+FFA脂肪酶門靜脈脂類的吸收第61頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖或糖原丙酮酸乙酰CoACO2+H2O脂肪的分解代謝第62頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月脂肪酸的氧化分解過程脂肪酸的活化（胞液）脂酰CoA進入（線粒體）脂肪酸的β-氧化（線粒體）乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化（線粒體）第63頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月酯酰CoA進入線粒體RCOOH+HSCoARCo～SC