新陳代謝,生物氧化

關(guān)于新陳代謝,生物氧化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(nèi)所發(fā)生的一切化學(xué)變化（合成和分解作用）1、反應(yīng)分步進(jìn)行，順序性極強(qiáng)；2、由酶催化，反應(yīng)條件溫和；3、有靈敏的自動(dòng)調(diào)節(jié)和對(duì)體內(nèi)外環(huán)境高度適應(yīng)性的特點(diǎn)。特點(diǎn)：調(diào)節(jié)：分子水平、細(xì)胞水平和整體水平?；虮磉_(dá)的調(diào)控第2頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天高能磷酸化合物●一般將水解時(shí)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(dòng)物肌肉中的儲(chǔ)能物質(zhì)磷酸精氨酸是無(wú)脊椎動(dòng)物肌肉中的貯能物質(zhì)第3頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天生物氧化物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化分解，最終生成CO2和H2O，同時(shí)釋放能量的過(guò)程，稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等。又稱細(xì)胞呼吸或組織呼吸概念：糖脂肪蛋白質(zhì)CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能第4頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖原三酯酰甘油蛋白質(zhì)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(guò)程：第5頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(yīng)的一般規(guī)律質(zhì)在體內(nèi)外氧化時(shí)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(yīng)條件

溫和劇烈反應(yīng)過(guò)程

逐步進(jìn)行的酶促反應(yīng)一步完成能量釋放

逐步進(jìn)行ATP生成效率高瞬間釋放CO2生成方式

有機(jī)酸脫羧碳和氧結(jié)合H2O

需要不需要

生物氧化體外燃燒第6頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天呼吸鏈：定義代謝物脫下的成對(duì)氫原子（2H）通過(guò)多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)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(nèi)膜上為多酶體系)組成遞氫體和電子傳遞體（2H

2H++2e）包括:NADH-Q還原酶（復(fù)合體Ⅰ）、琥珀酸-Q還原酶（復(fù)合體Ⅱ）細(xì)胞色素c還原酶（復(fù)合體Ⅲ）、細(xì)胞色素c氧化酶（復(fù)合體Ⅳ）輔酶Q、細(xì)胞色素c第7頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天線粒體呼吸鏈復(fù)合體FMN,Fe-S復(fù)合體ⅠFAD,Fe-S,Cytb復(fù)合體ⅡCytb,Fe-S,Cytc1復(fù)合體ⅢCytaa3,Cu復(fù)合體Ⅳ第8頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天呼吸鏈中的電子載體及其順序1、NADH-Q還原酶（復(fù)合體1）輔基：FMN和鐵硫蛋白功能：先與NADH結(jié)合并將NADH上的兩個(gè)高勢(shì)能電子轉(zhuǎn)移到FMN輔基上，使NADH氧化，并使FMN還原NADH+H++FMNFMNH2+NAD+第9頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個(gè)異戊二烯連接形成較長(zhǎng)的疏水側(cè)鏈，氧化還原反應(yīng)時(shí)可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。2、輔酶Q（CoenzymeQ，CoQ），泛醌復(fù)合體Ⅰ又稱NADH-泛醌還原酶。復(fù)合體Ⅰ電子傳遞：NADH→FMN→Fe-S→CoQ復(fù)合體Ⅰ作用是將NADH+H+中的電子傳遞給泛醌第10頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天琥珀酸脫氫酶也是此復(fù)合體的一部分，位于線粒體內(nèi)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(shí)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(zhuǎn)移到CoQ上的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電勢(shì)變化不能產(chǎn)生足夠的自由能來(lái)合成ATP，因此此步驟沒(méi)有ATP生成。3、琥珀酸-Q還原酶（復(fù)合體Ⅱ）復(fù)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(fù)合體Ⅱ功能是將電子從琥珀酸傳遞到泛醌。第11頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天第12頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、細(xì)胞色素還原酶（復(fù)合體Ⅲ）

細(xì)胞色素是一類含有血紅素輔基的電子傳遞蛋白質(zhì)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(gè)細(xì)胞色素每次傳遞一個(gè)電子。（有顏色）輔基：是細(xì)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(fù)合體ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c1復(fù)合體Ⅲ功能是將電子從還原型泛醌傳遞給細(xì)胞色素c復(fù)合體Ⅲ又叫泛醌-細(xì)胞色素C還原酶，細(xì)胞色素b-c1復(fù)合體，含有細(xì)胞色素b(b562,b566)、細(xì)胞色素c1和一種可移動(dòng)的鐵硫蛋白。電子傳遞過(guò)程：CoQH2→(CytbL→CytbH)→Fe-S→Cytc1→Cytc第13頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞色素(cytochrome,Cyt)細(xì)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(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、細(xì)胞色素氧化酶（復(fù)合體Ⅳ）復(fù)合體Ⅳ又稱細(xì)胞色素C氧化酶。電子傳遞：Cytc→CuA→Cyta→Cyta3–CuB→O2復(fù)合體Ⅳ將電子從細(xì)胞色素C傳遞給氧呼吸鏈第15頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天抑制劑第16頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(shí)伴有ADP磷酸化生成ATP的過(guò)程。由于代謝物的氧化反應(yīng)與ADP磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)發(fā)生，又稱為偶聯(lián)磷酸化(氧化反應(yīng)和磷酸化反應(yīng)相偶聯(lián))。是機(jī)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(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ①NADH與CoQ之間；②CoQ與Cytc之間；③Cytaa3與氧之間。第17頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天ATPATPATP(CytC)第18頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天偶聯(lián)機(jī)理----化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)基本要點(diǎn)：ATP的生成需要完整的線粒體內(nèi)膜，電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時(shí)，可將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度差異。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時(shí)驅(qū)動(dòng)ADP與Pi生成ATP。線粒體基質(zhì)

線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP第19頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天第20頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)++++++++++---------第21頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和疏水部分F0（a1b2c9～12亞基）組成。ATP合酶第22頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)入線粒體，再進(jìn)行氧化磷酸化轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制主要有α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)蘋(píng)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(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天3ATP2H蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭3ATP肝和心肌第24頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖代謝糖代謝總論糖代謝包括分解代謝和合成代謝。動(dòng)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(yáng)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(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（主要是糖類化合物），是自然界規(guī)模最大的一種能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。第25頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(kāi)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(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖酵解在無(wú)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(guò)程稱為糖的無(wú)氧分解。這一過(guò)程與酵母菌使糖發(fā)酵的過(guò)程相似，又稱為糖酵解，簡(jiǎn)稱EMP途徑。反應(yīng)部位：細(xì)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(guò)程的4個(gè)階段第27頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天反應(yīng)不可逆葡萄糖

果糖-1，6-二磷酸第28頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天反應(yīng)不可逆第29頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天果糖-1，6-二磷酸

2分子磷酸丙糖第30頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖酵解過(guò)程中惟一的脫氫反應(yīng)甘油醛-3-磷酸

丙酮酸底物水平磷酸化生成ATP第31頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天第32頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天底物水平磷酸化產(chǎn)生ATP丙酮酸激酶反應(yīng)不可逆乳酸的形成來(lái)自甘油醛-3-磷酸脫氫第33頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天第34頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天果糖-1，6-二磷酸第35頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天小結(jié)1、反應(yīng)部位在胞液2、不需氧的產(chǎn)能過(guò)程(底物水平磷酸化):1G→2ATP，Gn（G）→3ATP3、終產(chǎn)物乳酸：釋放入血，進(jìn)入肝臟代謝；分解利用4、有3步不可逆反應(yīng)：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(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖酵解的調(diào)節(jié)關(guān)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(diào)節(jié)代謝途徑中關(guān)鍵酶的活性而影響代謝速度生理意義是機(jī)體相對(duì)缺氧時(shí)補(bǔ)充能量的一種有效方式某些組織在有氧時(shí)也通過(guò)糖酵解供能：第37頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖的有氧氧化概念：有氧，葡萄糖（糖原）→CO2+H2O+ATP反應(yīng)部位：細(xì)胞液、線粒體第38頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一階段：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(yīng)在細(xì)胞液進(jìn)行G

丙酮酸第39頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天反應(yīng)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(gè)羧基的檸檬酸，反復(fù)進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸的重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過(guò)程。第40頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天所有的反應(yīng)均在線粒體中進(jìn)行TACCH3CO~SCOA（C2）草酰乙酸（C4）檸檬酸（C6）α-酮戊二酸（C5）HSCoA第41頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天反應(yīng)不可逆反應(yīng)不可逆第42頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天反應(yīng)不可逆底物水平磷酸化生成ATP第43頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天第44頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天三羧酸循環(huán)的總反應(yīng)式：

H2O+ATP電子傳遞鏈第45頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天三羧酸循環(huán)第46頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天循環(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(yīng)特點(diǎn)關(guān)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(jī)體獲得能量的主要方式三羧酸循環(huán)是體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解

代謝的最終代謝通路三羧酸循環(huán)是三大物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的樞紐第47頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三階段：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(píng)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(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖原脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油乙酰輔酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2OⅠⅢⅡ營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同通路第50頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(kāi)始合成部位：組織定位：主要在肝臟、肌肉細(xì)胞定位：胞漿第51頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天Gn

G→G-6-P→G-1-P→UDPGGn+1

關(guān)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(yīng)過(guò)程1、糖原合成酶催化的反應(yīng)需要引物（多聚葡萄糖）2、糖原合成酶是關(guān)鍵酶3、分枝酶形成分枝（見(jiàn)下頁(yè)）4、每增加一個(gè)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(guò)程是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行反應(yīng)特點(diǎn)第52頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖原分支的形成

分支酶

α-1,6-糖苷鍵

α-1,4-糖苷鍵

第53頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖原的分解第54頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖異生*部位*原料*概念主要在肝、腎細(xì)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(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程途徑基本上是糖酵解的逆過(guò)程酵解途徑中有3個(gè)由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時(shí)，須由另外的反應(yīng)和酶代替第55頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天①②丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)第56頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸葡糖-6-磷酸水解為葡萄糖第57頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(guān)鍵酶第58頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天葡萄糖葡萄糖-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(píng)果酸丙酮酸乳酸丙酮酸草酰乙酸蘋(píng)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(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天脂類代謝概述脂類脂肪類脂分布：脂庫(kù)（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(jié)構(gòu)成分膽汁酸鹽磷脂膽固醇酯甘油三酯乳化微團(tuán)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(tuán)產(chǎn)物乳化消化酶脂類的消化第60頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(gòu)成的TG乳化吸收腸黏膜細(xì)胞甘油+FFA脂肪酶門(mén)靜脈脂類的吸收第61頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天葡萄糖或糖原丙酮酸乙酰CoACO2+H2O脂肪的分解代謝第62頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天脂肪酸的氧化分解過(guò)程脂肪酸的活化（胞液）脂酰CoA進(jìn)入（線粒體）脂肪酸的β-氧化（線粒體）乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化（線粒體）第63頁(yè),共74頁(yè)，2024年2月25日，星期天酯酰CoA進(jìn)入線粒體RCOOH+HSCoARCo～SCoA脂酰CoA合成酶ATPAMP+PPi2Pi活化時(shí)消耗2ATP脂肪酸的活化第64頁(yè)