第六章新陳代謝總論與生物氧化副本

第一節(jié)新陳代謝總論一、新陳代謝的概念活細胞中全部有序的化學變化的總稱。新陳代謝釋放能量生物大分子分解為生物小分子能量代謝物質(zhì)代謝

合成代謝（同化作用）

分解代謝（異化作用）生物小分子（簡單）合成為生物大分子（復雜）需要能量當前第1頁\共有37頁\編于星期五\23點新陳代謝的共同特點：1.由酶催化，反應條件溫和。2.諸多反應有嚴格的順序，彼此協(xié)調(diào)。3.對周圍環(huán)境高度適應。當前第2頁\共有37頁\編于星期五\23點二、高能化合物分類高能化合物磷酸化合物非磷酸化合物磷氧型磷氮型硫酯鍵化合物甲硫鍵化合物烯醇磷酸化合物?；姿峄衔锝沽姿峄衔铮篈TP－－釋放自由能特別多的化合物。常用～P或～﹝P﹞表示。當前第3頁\共有37頁\編于星期五\23點烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩爾當前第4頁\共有37頁\編于星期五\23點酰基磷酸化合物氨甲酰磷酸?；佘账岚滨；佘账岙斍暗?頁\共有37頁\編于星期五\23點焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸7.3千卡/摩爾當前第6頁\共有37頁\編于星期五\23點氮磷鍵型磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩爾7.7千卡/摩爾這兩種高能化合物在生物體內(nèi)起儲存能量的作用。當前第7頁\共有37頁\編于星期五\23點硫酯鍵型3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸?；o酶A當前第8頁\共有37頁\編于星期五\23點甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸當前第9頁\共有37頁\編于星期五\23點有機物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化作用，稱為生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又稱為呼吸作用。光能（太陽能）:植物和某些藻類，通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成生物能。化學能：通過生物氧化作用將有機物質(zhì)存儲的化學能釋放出來，并轉(zhuǎn)變成生物能。生命能量來源第二節(jié)生物氧化當前第10頁\共有37頁\編于星期五\23點糖

脂肪

蛋白質(zhì)

CO2和H2O

O2能量ADP+PiATP熱能當前第11頁\共有37頁\編于星期五\23點一、生物氧化的特點項目燃燒生物氧化產(chǎn)物CO2、H2OCO2、H2O

能量二者相同環(huán)境條件體外、高溫、無水細胞內(nèi)、體溫、有水能量生成方式驟然放出逐步釋放能量形式以光和熱的形式散發(fā)部分以熱能形式釋放,部分以ATP的形式儲存和利用差異原因無酶有酶當前第12頁\共有37頁\編于星期五\23點二、生物氧化的方式（一）CO2的生成

生物體內(nèi)CO2的生成來源于有機物轉(zhuǎn)變?yōu)楹然衔锏拿擊茸饔谩直接脫羧作用CH3CCOOHOCH3CHO+CO2丙酮酸脫羧酶HOOCCH2CCOOHαβ丙酮酸羧化酶CH3CCOOH+CO2OO當前第13頁\共有37頁\編于星期五\23點B氧化脫羧作用：在脫羧過程中伴隨著氧化（脫氫）。（二）脫氫氧化反應A脫氫琥珀酸脫氫HOOCCH2CHOHCOOHCH3CCOOH+CO2NADP+NADPH+H+O當前第14頁\共有37頁\編于星期五\23點乳酸脫氫酶B加水脫氫

酶催化的醛氧化成酸的反應即屬于這一類。當前第15頁\共有37頁\編于星期五\23點（三）氧直接參加的氧化反應加氧酶能夠催化氧分子直接加入到有機分子中。例如，

甲烷單加氧酶

CH4+NADH+O2

CH3-OH+NAD++H2O氧化酶主要催化以氧分子為電子受體的氧化反應，反應產(chǎn)物為水。在各種脫氫反應中產(chǎn)生的氫質(zhì)子和電子，最后都是以這種形式進行氧化的。當前第16頁\共有37頁\編于星期五\23點（四）H2O的生成－－代謝物脫下的氫經(jīng)生物氧化作用和吸入的氧結(jié)合生成水。

生物體主要以脫氫酶、傳遞體及氧化酶組成生物氧化體系，以促進水的生成。MH2M遞氫體遞氫體H2

NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ還原型氧化型Cyt遞電子體b,c1,c,aa32H+2e?

O2O2-H2O脫氫酶氧化酶當前第17頁\共有37頁\編于星期五\23點定義呼吸鏈是代謝物上氫原子被脫氫酶激活脫落后，經(jīng)一系列電子傳遞體，最后傳遞給被激活的氧分子而生成水的過程，又稱電子傳遞體系或電子傳遞鏈。組成：遞氫體和電子傳遞體（2H2H++2e），存在于線粒體內(nèi)膜上。1、呼吸鏈內(nèi)膜脊膜當前第18頁\共有37頁\編于星期五\23點①煙酰胺核苷酸類：主要作為一類不需氧脫氫酶的的輔酶。有NAD+和NADP+，大多脫氫酶以NAD+為輔酶。

電子和氫離子一起被接受，還原型CoⅠ將氫移到NADH脫氫酶上。2、呼吸鏈中包括5類電子載體：當前第19頁\共有37頁\編于星期五\23點②黃素脫氫酶類

黃素酶（NADH脫氫酶）是黃素蛋白，其輔基FMN（FAD）接受2個氫原子成還原型的黃素單核苷酸。當前第20頁\共有37頁\編于星期五\23點FMN結(jié)構中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應時不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是FMN?。當前第21頁\共有37頁\編于星期五\23點③鐵硫蛋白類NADH脫氫酶還有幾個鐵原子與硫原子結(jié)合，組合成鐵-硫中心。其中鐵原子可進行Fe2+Fe3+反應傳遞電子。?表示無機硫

當前第22頁\共有37頁\編于星期五\23點④輔酶Q類又稱泛醌（CoQ)，可接受多種脫氫酶脫下的氫和電子轉(zhuǎn)變?yōu)榉捍迹–oQH2），處在呼吸鏈的中心地位。泛醇將電子傳給細胞色素bc1復合體，H+釋出。當前第23頁\共有37頁\編于星期五\23點⑤細胞色素類（cytochromes)是一類以鐵卟啉（血紅素）為輔基的蛋白質(zhì)。廣泛分布于生物細胞，由于呈現(xiàn)顏色，故稱細胞色素。其作用靠鐵的變價傳遞電子由CoQ傳到氧。a、cytbc1復合體：含ctyb、ctyc1及鐵-硫蛋白。b、cyt氧化酶：含ctya和ctya3。除含鐵還含銅（Cu2+→Cu+）c、cytc：在ctybc1復合體和cty氧化酶間傳遞電子。當前第24頁\共有37頁\編于星期五\23點

傳遞體作用尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）遞氫體尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）遞氫體黃素蛋白（輔基為FAD和FMN）遞氫體鐵硫蛋白（Fe-S）單電子傳遞體輔酶Q遞氫體細胞色素類單電子傳遞體當前第25頁\共有37頁\編于星期五\23點復合體Ⅰ:NADH-Q（泛醌）還原酶

功能:

將氫從NADH傳遞給泛醌

(ubiquinone)復合體ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-2由以上五種電子傳遞體組成4個復合體當前第26頁\共有37頁\編于星期五\23點復合體Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2還原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2當前第27頁\共有37頁\編于星期五\23點復合體Ⅱ:琥珀酸-Q（泛醌）還原酶功能:

將氫從琥珀酸傳遞給泛醌復合體Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S3當前第28頁\共有37頁\編于星期五\23點復合體Ⅲ:QH2（泛醌）-細胞色素c還原酶功能：將電子從泛醌傳遞給細胞色素c

復合體ⅢQH2→→Cytc

b562;b566;Fe-S;c1當前第29頁\共有37頁\編于星期五\23點復合體Ⅳ:細胞色素c氧化酶功能：將電子從細胞色素c傳遞給氧

復合體Ⅳ還原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB當前第30頁\共有37頁\編于星期五\23點1.NADH氧化呼吸鏈NADH→復合體Ⅰ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O2糖、脂、蛋白質(zhì)等有機物在氧化分解過程中脫下的氫，大部分經(jīng)此呼吸鏈氧化為水。3、體內(nèi)兩條重要的呼吸鏈2.FADH2氧化呼吸鏈

琥珀酸→復合體Ⅱ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O2一般情況下琥珀酸、a-磷酸甘油氧化脫氫生成FADH2作為這條呼吸鏈的最初供體。當前第31頁\共有37頁\編于星期五\23點NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈當前第32頁\共有37頁\編于星期五\23點電子傳遞鏈當前第33頁\共有37頁\編于星期五\23點三、氧化磷酸化作用——伴隨著放能的氧化作用而進行的磷酸化。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。X~+ADP→ATP+XP當前第34頁\共有37頁\編于星期五\23點（2）電子傳遞體系磷酸化(electrontransportsystem)即：電子從NADH或FADH2經(jīng)過電子傳遞體系傳遞給氧形成水，同時伴有ADP磷酸化為ATP。NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→a→a3→O2PPP3ADP3ATPP/O比值：在電子傳遞體系磷酸化中，在一定時間內(nèi)，每消耗一摩爾氧所消耗無機磷酸的摩爾數(shù)。根據(jù)所消耗的無機磷酸摩爾數(shù)，可間接測出ATP生成量。NADH的P/O=2.5FADH2的P/O=1.5電子傳遞過程和磷酸化作用相耦聯(lián)的部位，從NADH到分子氧的呼吸鏈中，有三處能使氧化還原過程釋放的能量轉(zhuǎn)化為A