生物氧化與能量代謝蛋白質(zhì)的代謝

生物氧化與能量代謝蛋白質(zhì)的代謝第一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日一、

概述1、生物氧化的概念2、生物氧化的過程3、生物氧化的特點第二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1、生物氧化的概念

生物氧化（BiologicalOxidation）物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解的過程稱為生物氧化.

糖、脂肪、蛋白質(zhì)能量+CO2+H2O

生物氧化的主要生理意義是為生物體提供能量。第三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2、生物氧化的過程

多糖脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖甘油＋脂肪酸氨基酸HCO2TAC乙酰CoAO2H2O能量第四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日3、生物氧化的特點

體內(nèi)氧化體外氧化物質(zhì)氧化方式：加氧、脫氫、失電子物質(zhì)氧化時消耗的氧量、得到的產(chǎn)物和能量相同。

（1）相同點第五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

（2）不同點

體內(nèi)氧化體外氧化

反應(yīng)條件：溫和劇烈反應(yīng)過程：分步反應(yīng)一步反應(yīng)

能量逐步釋放能量突然釋放產(chǎn)物生成：間接生成直接生成能量形式：熱能、ATP熱能、光能第六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日生物氧化特點生物氧化是在生物細胞內(nèi)進行的酶促氧化過程，反應(yīng)條件溫和（水溶液，中性pH和常溫）。氧化進行過程中，必然伴隨生物還原反應(yīng)的發(fā)生。在生物氧化中，碳的氧化和氫的氧化是非同步進行的。氧化過程中脫下來的氫質(zhì)子和電子，通常由各種載體，如NADH等傳遞到氧并生成水。生物氧化是一個分步進行的過程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反應(yīng)的產(chǎn)物都可以分離出來。這種逐步進行的反應(yīng)模式有利于在溫和的條件下釋放能量，提高能量利用率。生物氧化釋放的能量，通過與ATP合成相偶聯(lián)，轉(zhuǎn)換成生物體能夠直接利用的生物能ATP第七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

－－－生物能和ATPATP是生物能存在的主要形式ATP是能夠被生物細胞直接利用的能量形式。提供物質(zhì)代謝時需要的能量供給機體生命活動時需要的能量生成其他核苷三磷酸

生物能及其存在形式第八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸第九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日A腺苷堿基戊糖核苷腺嘌呤核苷P一磷酸一磷酸（AMP）P～腺苷二磷酸（ADP）P～腺苷三磷酸（ATP）O磷酸核苷酸第十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日機械能--運動化學(xué)能--合成滲透能--分泌吸收電能--生物電熱能--體溫光能--生物發(fā)光ATP是生物系統(tǒng)能量交換的中心熒火蟲ATP的特殊作用第十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日ATP的生成和利用ATP

ADP肌酸磷酸肌酸

氧化磷酸化底物水平磷酸化~P

~P

機械能(肌肉收縮)滲透能(物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運)化學(xué)能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫)生物體內(nèi)能量的儲存和利用都以ATP為中心。第十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日線粒體氧化體系

一、呼吸鏈(RespiratoryChain)1、呼吸鏈的概念

2、呼吸鏈的組成

3、呼吸鏈的作用第十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1、呼吸鏈的定義：

一系列酶和輔酶按照一定的順序排列在線粒體內(nèi)膜上，可以將代謝物脫下的氫（H＋＋e）逐步傳遞給氧生成水同時釋放能量，由于此過程與細胞攝取氧的呼吸過程有關(guān)，所以這一傳遞鏈稱為呼吸鏈。根據(jù)代謝物上脫下氫的受體不同分NADH呼吸鏈和FADH2呼吸鏈。第十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2、呼吸鏈的組成四個酶復(fù)合體：復(fù)合體I～IV兩個可靈活移動的成分：泛醌（Q）和細胞色素C

第十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

復(fù)合體酶輔基復(fù)合體ⅠNADH一泛醌還原酶FMN及鐵硫蛋白復(fù)合體Ⅱ琥珀酸一泛醌還原酶FAD及鐵硫蛋白復(fù)合體Ⅲ泛醌一細胞色素C還原酶鐵卟啉及鐵硫蛋白復(fù)合體Ⅳ細胞色素C氧化酶Cu及鐵卟啉第十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日NADH呼吸鏈H2O12O2O2-MH2還原型代謝底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2Fe2+2Fe3+

細胞色素b-c-c1-aa3

FeS2H+M氧化型代謝底物FADH2呼吸鏈FADFADH2琥珀酸

FeS2Fe2+2Fe3+

細胞色素b-c1-c-aa3CoQH2CoQ12O2O2-2H+H2O延胡索酸第十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

接受還原性輔酶上的氫原子對(2H++2e)，使輔酶分子氧化，并將電子對順序傳遞，直至激活分子氧，使氧負離子(O2-)與質(zhì)子對(2H+)結(jié)合，生成水。電子對在傳遞過程中逐步氧化放能，所釋放的能量驅(qū)動ADP和無機磷發(fā)生磷酸化反應(yīng)，生成ATP。3.呼吸鏈的作用第十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

二、氧化磷酸化

1、氧化磷酸化的概念

2、氧化磷酸化的偶聯(lián)部位

3、影響氧化磷酸化的因素

第十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1、氧化磷酸化的概念

呼吸鏈傳遞H給氧生成水的過程，與ADP磷酸化生成ATP的過程相偶聯(lián)發(fā)生稱為氧化磷酸化，又稱偶聯(lián)磷酸化。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及電子傳遞體系磷酸化。氧化磷酸化是體內(nèi)生成ATP的主要方式。

第二十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日底物水平磷酸化是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，通過酶的作用可使ADP生成ATP。電子傳遞體系磷酸化是指當(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)過電子傳遞體系(呼吸鏈)傳遞給氧形成水時，同時伴有ADP磷酸化為ATP的全過程。通常所說的氧化磷酸化是指電子傳遞體系磷酸化。第二十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2、氧化磷酸化的偶聯(lián)部位

P/O比值每消耗1mol氧原子，所消耗的無機磷摩爾數(shù)一對電子通過呼吸鏈P/O比值：一對電子通過呼吸鏈時生成ATP的個數(shù)1個氧原子2e+OO2-ADP+PiATP無機磷個數(shù)生成ATP的個數(shù)第二十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

利用P/O比值推測氧化磷酸化偶聯(lián)部位：

－羥丁酸：P/O＝

32e從NADH到O2

生成3個ATP琥珀酸：P/O＝

22e從琥珀酸到O2

生成2個ATP

因此，NADH→Q

存在偶聯(lián)部位?？箟难幔篜/O＝

1

2e從Cytc到O2生成1個ATPCytc：P/O＝

12e從Cytaa3到O2生成1個ATP

因此，Cytaa3→O2

存在偶聯(lián)部位。

Q→Cytc存在偶聯(lián)部位。第二十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

ATP產(chǎn)生的部位都是有大的電位差變化的地方，例如，NADH呼吸鏈生成ATP的三個部位是：E0'值在此三個部位有大的“跳動”，都在0.2伏以上。ATP產(chǎn)生的部位第二十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日3、影響氧化磷酸化的因素①呼吸鏈電子傳遞抑制劑

能夠?qū)Ｒ蛔钄嗪粑溨心承┎课浑娮觽鬟f的物質(zhì)和化學(xué)藥品。它的特點是可抑制呼吸鏈的某一環(huán)節(jié)，使呼吸鏈中斷。因底物的氧化作用受阻，偶聯(lián)的磷酸化作用無法進行，ATP的生成隨之減少。這類物質(zhì)和化學(xué)藥品大多對人類或哺乳動物乃至需氧生物具有極強的毒性。（1）生物氧化抑制劑第二十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日根據(jù)在呼吸鏈上的作用部位，可分為三類：能夠抑制第一位點的有阿米妥（異戊巴比妥）、粉蝶霉素A、魚藤酮等；能夠抑制第二位點的有抗霉素A和二巰基丙醇；能夠抑制第三位點的有CO、H2S和CN-、N3-。其中，CN-和N3-主要抑制氧化型Cytaa3-Fe3+，而CO和H2S主要抑制還原型Cytaa3-Fe2+。氰化物和一氧化碳為什麼能引起窒息死亡？第二十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日魚藤酮殺粉蝶菌素（粉蝶霉素A）阿米妥（異戊巴比妥）×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點第二十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日②解偶聯(lián)劑不抑制呼吸鏈的遞氫或遞電子過程，而是抑制由ADP+Pi生成ATP的磷酸化作用，使氧化產(chǎn)生的能量不能用于ADP磷酸化。即使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。如：解偶聯(lián)蛋白、雙香豆素、2,4-二硝基苯酚、纈氨霉素、短桿菌肽等。③氧化磷酸化抑制劑

直接作用于ATP合成酶復(fù)合體，對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素第二十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日（2）ADP、Pi與ATP的調(diào)節(jié)作用負反饋調(diào)節(jié)。當(dāng)ATP高時，ADP、AMP下降，氧化磷酸化速度減慢，NADH堆積，TCA循環(huán)速度減慢，ATP合成降低；當(dāng)ATP低時，ADP、AMP升高，氧化磷酸化速度加快，TCA循環(huán)速度加快，ATP合成增加。

ADP/ATP是限制氧化磷酸化速度的因素。通過ATP濃度對氧化磷酸化速率進行調(diào)控的現(xiàn)象稱為呼吸控制。（3）甲狀腺激素的調(diào)節(jié)作用第二十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日1、-磷酸甘油穿梭：NADH＋H＋內(nèi)膜線粒體內(nèi)線粒體外NAD＋磷酸二羥丙酮-磷酸甘油EFADFADH2E三、胞液總NADH的轉(zhuǎn)運機制：

第三十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2、

蘋果酸－天冬氨酸穿梭：蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸NADH＋H＋內(nèi)膜線粒體內(nèi)線粒體外-酮戊二酸NAD＋E1NAD＋NADH＋H＋E1E2E2

谷氨酸-酮戊二酸

谷氨酸P1P2第三十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日非線粒體氧體系自學(xué)為主第三十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用氨基酸的一般代謝氨的代謝氨基酸代謝與疾病蛋白質(zhì)代謝

第三十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用一、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用(1)維持組織的生長，更新和修復(fù)(2)合成生物活性物質(zhì)，如酶、激素、抗體、神經(jīng)遞質(zhì)等。(3)氧化供能(17KJ/gpr)第三十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日二、蛋白質(zhì)的需要量和營養(yǎng)價值*氮總平衡：攝入氮=排出氮（蛋白質(zhì)分解與合成處于平衡）如成人*氮正平衡：攝入氮>排出氮（蛋白質(zhì)合成量多于分解量）如兒童、孕婦*氮負平衡：攝入氮<排出氮（蛋白質(zhì)分解量多于合成量）如饑餓、消耗性疾病（1）氮平衡第三十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日（2）生理需要量

每天最低分解量成人每日最低分解量約為20g/d蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的生理需要量按個體不同而不同，營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每天的需要量為80克。第三十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日（3）蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值：評價蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值的依據(jù)是食物中蛋白質(zhì)的必需氨基酸數(shù)量和種類。第三十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)的互補作用：

營養(yǎng)價值較低的蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸可以互相補充，提高營養(yǎng)價值，稱為蛋白質(zhì)的互補作用。第三十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日一、蛋白質(zhì)的消化蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗第三十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日（一）胃中的消化1、HCl的作用胃酸可使蛋白質(zhì)變性，有利于蛋白酶發(fā)揮作用。2、胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在H+

條件下被激活成為胃蛋白酶。

蛋白質(zhì)

多肽（主）

胃蛋白酶第四十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日（二）小腸中的消化：胰酶內(nèi)肽酶:（水解蛋白質(zhì)內(nèi)部肽鍵）胰蛋白酶,糜蛋白酶,彈性蛋白酶外肽酶:（從肽鍵兩端開始水解）羧基肽酶A和羧基肽酶B

氨基肽酶第四十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

氨基酸進入組織細胞的需鈉主動轉(zhuǎn)運機制ADP+PiATPK+K+Na+Na+Na+氨基酸Na+氨基酸外膜內(nèi)K+-ATP酶載體蛋白質(zhì)二、蛋白質(zhì)的吸收第四十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日定義：腸道細菌對未被消化的蛋白質(zhì)及未被吸收的消化產(chǎn)物進行的代謝過程1、胺的生成（組胺、酪胺等）–CO2胺氨基酸三、蛋白質(zhì)的腐敗作用第四十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2

腸道氨的生成（腸道氨的兩種主要來源）血氨擴散入血腸菌+

NH3*氨基酸脫氨

氨基酸第四十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日*尿素水解腸菌尿素酶CO2+2NH3擴散入血血氨血中尿素尿素擴散入腸腔氨的吸收主要在結(jié)腸，其受腸腔pH的影響，降低結(jié)腸的pH，可減少腸道氨的吸收3

其它有害物質(zhì)的生成(如苯酚、吲哚、硫化氫等）第四十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日食物蛋白消化吸收體內(nèi)合成（非必需氨基酸）蛋白質(zhì)（主）合成酮體氧化供能糖脫羧胺類轉(zhuǎn)變其它含氮化合物經(jīng)腎排出(1g/d)氨基酸的一般代謝氨基酸代謝庫氨基酸代謝概況分解脫氨-酮酸（生成尿素）組織蛋白質(zhì)分解第四十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日一、氨基酸的脫氨基作用氨基酸氧化酶

–2H-酮酸+H2O+

NH3氨基酸1

氧化脫氨基作用（特點：有氨生成）亞氨基酸第四十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日氨基酸氧化脫氨的主要酶：*L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及腎臟，輔基為FMN）*D-氨基酸氧化酶（活性強，但體內(nèi)D-氨基

酸少，輔基為FAD）*L-谷氨酸脫氫酶

活性強，分布于肝、腎及腦組織

為變構(gòu)酶，受ATP、ADP等調(diào)節(jié)，輔酶為NAD+或NADP+

專一性強，只作用于谷氨酸，催化的反應(yīng)可逆第四十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日+H2O_H2O+

NH3-酮戊二酸L-谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸L-谷氨酸脫氫酶

NAD+NADH+H+第四十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)氨酶+2.轉(zhuǎn)氨基作用+第五十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)氨酶（其輔酶為磷酸吡哆醛）*丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）又稱谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）臨床意義：急性肝炎患者血清ALT升高*天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）又稱谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)臨床意義：心肌?；颊哐錋ST升高ALT谷氨酸+

丙酮酸

-酮戊二酸

+丙氨酸AST谷氨酸+草酰乙酸

-酮戊二酸+天冬氨酸第五十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日特點：生理意義：接受氨基的主要酮酸有：轉(zhuǎn)氨基作用*只有氨基的轉(zhuǎn)移，沒有氨的生成*催化的反應(yīng)可逆

是體內(nèi)合成非必需氨基酸的重要途徑*丙酮酸*-酮戊二酸

*草酰乙酸第五十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)氨酶3.聯(lián)合脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用和谷氨酸氧化脫氨基作用的聯(lián)合-酮戊二酸+NAD+谷氨酸脫氫酶+NADH+H+氨基酸-酮酸谷氨酸第五十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日特點：有氨生成，反應(yīng)過程可逆骨骼肌和心肌組織主要由該途徑脫氨4.嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨反應(yīng)生理意義：*體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要途徑*肝、腎等組織主要脫氨途徑聯(lián)合脫氨基作用第五十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日二、-酮酸的代謝2.經(jīng)三羧酸循環(huán)氧化供能1.經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸3.轉(zhuǎn)變?yōu)樘羌爸惿前被幔焊?、絲、丙……等多種氨基酸生酮氨基酸：亮氨酸、賴氨酸

生酮兼生糖氨基酸：異亮、苯丙、酪、蘇、色第五十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日氨的代謝一、體內(nèi)氨的來源*來源：

?氨基酸脫氨（主）?從腸道吸收的氨

?腎臟產(chǎn)生的氨（主要來自谷氨酰胺分解的氨）第五十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日

二、氨的轉(zhuǎn)運

1.丙氨酸-葡萄糖循環(huán)肌肉蛋白質(zhì)谷氨酸-酮戊二酸丙酮酸糖分解丙氨酸丙氨酸丙氨酸尿素NH3-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖氨基酸NH3肌肉血液肝||||||||||||||||||||||第五十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日2.谷氨酰胺的運氨作用L-谷氨酸谷氨酰胺NH3

+ATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶(腦、肌肉)H2ONH3谷氨酰酶(肝、腎)尿素、銨鹽等臨床上用谷氨酸鹽降低血氨第五十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期日氨的去路：合成尿素排出（主）與谷氨酸合成谷氨酰胺合成非必需氨基酸及含氮物經(jīng)腎臟以銨鹽形