代谢与生物氧化总论.ppt

第七章 代谢与生物氧化总论,本章主要内容,第一节 新陈代谢 第二节 合成代谢 第三节 分解代谢 第四节 代谢中的能量物质 第五节 代谢调节 第六节 生物氧化,教学目标,1掌握新陈代谢的定义与分类； 2掌握生物氧化的定义和特点； 3了解高能化合物的结构特点； 4了解呼吸链的结构特点。,第一节 新陈代谢,代谢是活细胞中所有化学变化的总称，由酶催化，同时伴随着能量的变化。是生物生存的基本条件，生命的基本特征。,合成代谢 （同化作用）,分解代谢 （异化作用）,一、概念,代谢途径有以下特点,1 .具有多样性。 2 .没有完全可逆的代谢途径 3 .各途径有确定的细胞定位 4 .各途径通过共同的中间代谢物或能量相互联系 5 .受限速酶的调控,中间代谢：代谢中的一系列酶促反应。,代谢途径是指糖、脂、蛋白质、核酸等代谢的一系列酶促反应途径。,二、代谢途径,第二节 合成代谢的特点,合成代谢途径具有阶段性，分别在细胞内不同区域完成。,趋异性是指同一底物最终会形成多种产物。,机体不能合成的营养物质必须从外界摄取。,合成代谢需要消耗能量，如ATP、NADPH、GTP等,模板指导组装: 信息指令来自核酸； 酶促组装：信息指令来自酶分子。,一、阶段性和趋异性,二、营养依赖性,三、需要能量,四、信息来源,第三节 分解代谢的特点,分解代谢也具有阶段性，生物氧化一般分为三阶段； 趋同性是指多种有机物质的最终分解产物是相同的。,1.阶段性与趋同性,2.释放能量,第四节 代谢中的能量物质,高能磷酸键与高能化合物,高能磷酸键： 生化中把磷酸化合物水解时释放出的能量大于20KJ/mol时所含的磷酸键称高能磷酸键，常用P表示。,含有高能键的化合物称为高能化合物。,ATP与高能磷酸键,ATP中高能磷酸键的水解,ATP及其它核苷三磷酸的生物学功能,此外，UTP参与多糖合成；CTP参与脂类合成； GTP参与蛋白质合成 。,ATP是生物体内最重要的供能物质，提供合成代谢或分解代谢初始阶段所需的能量，如脂肪酸和氨基酸；供给机体生命活动所需的能量。,其它高能化合物有：,其它核苷酸：UTP、CTP、GTP、 NDP,乙酰CoA,NADH、NADPH、FADH2等,磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）,焦磷酸,第五节 代谢调节,代谢是一个动态过程，分解代谢与合成代谢总是同时进行，并受到机体的精细调节。,如别构调节、共价调节、同工酶、诱导酶、多酶体系等调节。,酶调节：代谢过程是一系列酶促反应，可通过酶活性和数量进行调节。,神经和激素的调节,第六节 生物氧化,生物氧化与体外氧化的区别,生物体内在酶的催化下进行的脱氢、加氧等氧化反应总称为生物氧化。主要是指体内糖、脂肪和蛋白质等营养物质通过氧化反应分解成CO2和H2O ，同时生成ATP的过程。,能量的释放形式不同； 氧化进行的条件不同； 生物氧化受机体调控。,代谢物在体内的氧化可以分为三个阶段,一、生物氧化酶类,（一） 不需氧脱氢酶类 （二）需氧脱氢酶类 （三）氧化酶类 （四）过氧化氢酶和过氧化物酶 （五）电子传递体,体内催化氧化反应的酶按照其催化氧化反应方式不同可分为 ：,(一) 不需氧脱氢酶类,体内主要的脱氢酶类，受氢体是 NAD+、NADP+或FAD、FMN，最后经呼吸链将电子传给氧生成水，生成大量ATP。,以NAD+为受体,以FAD为受体,（二）需氧脱氢酶类 （三）氧化酶类 （四）过氧化氢酶和过氧化物酶,以氧作为受氢体或受电子体，生成产物是水。,过氧化氢酶催化两个H2O2分子的氧化还原反应，生成H2O并释放出O2 。,过氧化物酶催化H2O2或过氧化物直接氧化酚类或胺类物质。,以FAD或FMN为辅基，以氧为直接受氢体，产物为H2O2或超氧离子(O2),（五）电子传递体,又叫呼吸链，是由一系列的递氢体和递电子体按一定的顺序组成的连续反应体系，它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生成水，同时有ATP生成。,1定义,还原型辅酶通过呼吸链再氧化的过程称为电子传递过程。,根据接受氢的初受体不同，典型的呼吸链有两种：NADH呼吸链和FADH2呼吸链。,二、氧化呼吸链,1呼吸链的组成,NADH：传递电子和氢； FMN：传递电子和氢； FAD：传递电子和氢； CoQ：递氢体，可在膜中迅速移动 ； 细胞色素类：递电子体。包括Cytb、Cytc1、Cyt c，皆以血红素为辅基 。,2呼吸链中五种酶复合体,催化NADH氧化、CoQ还原,催化琥珀酸氧化、CoQ还原,催化还原性CoQ氧化、Cytc还原,催化Cytc氧化、O2还原,合成ATP,(1)复合体(NADH:泛醌氧化还原酶) (2)复合体(琥珀酸:泛醌氧化还原酶) (3)复合体(UQH2 :细胞色素C氧化还原酶) (4)复合体(Cytc:细胞色素氧化酶) (5)复合体(ATP合成酶),3呼吸链抑制剂,4呼吸链中传递体的排列顺序,通过实验测定了呼吸链中各组成成分的氧化还原电位，按氧化还原电位递增的顺序确定了各成分的排列顺序：,5. 两条主要的氧化呼吸链,（1）NADH氧化呼吸链 （2）琥珀酸氧化呼吸链,琥珀酸,NADH,上述呼吸链抑制剂的阻断部位也是电子传递过程中ATP的形成部位。,6. 胞液中NADH的氧化,苹果酸穿梭系统 磷酸甘油穿梭系统,NADH的氧化在线粒体内膜上进行，但胞液中形成的NADH不能透过正常线粒体内膜，因此，线粒体外的NADH需要被转入线粒体后才能进行氧化。根据H传递中介的不同，可分为两种方式：,经这一系统，胞液中1NADH进入呼吸链可产生3ATP,经这一系统，胞液中1NADH进入呼吸链可产生2ATP,三、 ATP的生成、利用和贮存,底物分子氧化分解时所释放的能量直接以高能键形式转移给ADP生成ATP，这个过程称为底物水平磷酸化,生物体内ATP生成有两种方式：,A：底物水平磷酸化,B：电子传递体系磷酸化,电子从NADH或FADH2经过电子传递体系传递给氧形成水，同时伴有ADP磷酸化生成ATP。,NADHFMNCoQbc1caa3O2,P/O比值：是指在电子传递