新陈代谢,生物氧化

关于新陈代谢,生物氧化第1页，课件共74页，创作于2023年2月新陈代谢总论与生物氧化新陈代谢总论生命的基本特征包括生物体内所发生的一切化学变化（合成和分解作用）1、反应分步进行，顺序性极强；2、由酶催化，反应条件温和；3、有灵敏的自动调节和对体内外环境高度适应性的特点。特点：调节：分子水平、细胞水平和整体水平。基因表达的调控第2页，课件共74页，创作于2023年2月高能磷酸化合物●一般将水解时释放5000卡以上自由能的化合物称为高能化合物，如ATP、ADP、GTP等。注意：跟键能的区别注：磷酸肌酸是脊椎动物肌肉中的储能物质磷酸精氨酸是无脊椎动物肌肉中的贮能物质第3页，课件共74页，创作于2023年2月生物氧化物质在生物体内进行氧化分解，最终生成CO2和H2O，同时释放能量的过程，称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等。又称细胞呼吸或组织呼吸概念：糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能第4页，课件共74页，创作于2023年2月糖原三酯酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸链H2OADP+PiATPCO2生物氧化的一般过程：第5页，课件共74页，创作于2023年2月生物氧化中氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物(CO2，H2O)和释放能量均相同。生物氧化与体外氧化的比较反应条件

温和剧烈反应过程

逐步进行的酶促反应一步完成能量释放

逐步进行ATP生成效率高瞬间释放CO2生成方式

有机酸脱羧碳和氧结合H2O

需要不需要

生物氧化体外燃烧第6页，课件共74页，创作于2023年2月呼吸链：定义代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链又称电子传递链。(在线粒体内膜上为多酶体系)组成递氢体和电子传递体（2H2H++2e）包括:NADH-Q还原酶（复合体Ⅰ）、琥珀酸-Q还原酶（复合体Ⅱ）细胞色素c还原酶（复合体Ⅲ）、细胞色素c氧化酶（复合体Ⅳ）辅酶Q、细胞色素c第7页，课件共74页，创作于2023年2月线粒体呼吸链复合体FMN,Fe-S复合体ⅠFAD,Fe-S,Cytb复合体ⅡCytb,Fe-S,Cytc1复合体ⅢCytaa3,Cu复合体Ⅳ第8页，课件共74页，创作于2023年2月呼吸链中的电子载体及其顺序1、NADH-Q还原酶（复合体1）辅基：FMN和铁硫蛋白功能：先与NADH结合并将NADH上的两个高势能电子转移到FMN辅基上，使NADH氧化，并使FMN还原NADH+H++FMNFMNH2+NAD+第9页，课件共74页，创作于2023年2月泛醌（辅酶Q,CoQ,Q）由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链，氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。2、辅酶Q（CoenzymeQ，CoQ），泛醌复合体Ⅰ又称NADH-泛醌还原酶。复合体Ⅰ电子传递：NADH→FMN→Fe-S→CoQ复合体Ⅰ作用是将NADH+H+中的电子传递给泛醌第10页，课件共74页，创作于2023年2月琥珀酸脱氢酶也是此复合体的一部分，位于线粒体内膜上，其辅基包括FAD和Fe-S聚簇。琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化为延胡索酸，同时其辅基FAD还原为FADH2，然后FADH2又将电子传递给Fe-S聚簇。最后电子由Fe-S聚簇传递给琥珀酸-Q还原酶的辅酶CoQ。电子在从FADH2转移到CoQ上的标准氧化还原电势变化不能产生足够的自由能来合成ATP，因此此步骤没有ATP生成。3、琥珀酸-Q还原酶（复合体Ⅱ）复合体Ⅱ是三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶，又称琥珀酸-泛醌还原酶电子传递：琥珀酸→FAD→几种Fe-S→CoQ复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌。第11页，课件共74页，创作于2023年2月第12页，课件共74页，创作于2023年2月4、细胞色素还原酶（复合体Ⅲ）

细胞色素是一类含有血红素辅基的电子传递蛋白质的总称。血红素辅基的铁原子，在电子传递中发生可逆的Fe3+Fe2+的互变起传递电子的作用。一个细胞色素每次传递一个电子。（有颜色）辅基：是细胞色素b（Cytb）和Cytc1以及Fe-S。作用：将电子从CoQH2传递给Cytc，使Cytc还原

复合体ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c1复合体Ⅲ功能是将电子从还原型泛醌传递给细胞色素c复合体Ⅲ又叫泛醌-细胞色素C还原酶，细胞色素b-c1复合体，含有细胞色素b(b562,b566)、细胞色素c1和一种可移动的铁硫蛋白。电子传递过程：CoQH2→(CytbL→CytbH)→Fe-S→Cytc1→Cytc第13页，课件共74页，创作于2023年2月细胞色素(cytochrome,Cyt)细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。第14页，课件共74页，创作于2023年2月5、细胞色素氧化酶（复合体Ⅳ）复合体Ⅳ又称细胞色素C氧化酶。电子传递：Cytc→CuA→Cyta→Cyta3–CuB→O2复合体Ⅳ将电子从细胞色素C传递给氧呼吸链第15页，课件共74页，创作于2023年2月抑制剂第16页，课件共74页，创作于2023年2月氧化磷酸化代谢物氧化脱氢经呼吸链传递给氧生成水，同时伴有ADP磷酸化生成ATP的过程。由于代谢物的氧化反应与ADP磷酸化反应偶联发生，又称为偶联磷酸化(氧化反应和磷酸化反应相偶联)。是机体产生ATP的主要方式。根据生物氧化方式，可将氧化磷酸化分为：

底物水平磷酸化、电子传递体系磷酸化偶联部位：氧化磷酸化偶联部位：就是生成ATP的部位即复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ①NADH与CoQ之间；②CoQ与Cytc之间；③Cytaa3与氧之间。第17页，课件共74页，创作于2023年2月ATPATPATP(CytC)第18页，课件共74页，创作于2023年2月偶联机理----化学渗透学说基本要点：ATP的生成需要完整的线粒体内膜，电子经呼吸链传递时，可将质子（H+）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度差异。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。线粒体基质

线粒体膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP第19页，课件共74页，创作于2023年2月第20页，课件共74页，创作于2023年2月ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液侧基质侧++++++++++---------第21页，课件共74页，创作于2023年2月由亲水部分F1（α3β3γδε亚基）和疏水部分F0（a1b2c9～12亚基）组成。ATP合酶第22页，课件共74页，创作于2023年2月胞浆中NADH的氧化胞浆中NADH须经一定转运机制进入线粒体，再进行氧化磷酸化转运机制主要有α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)苹果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)2ATP2Hα-磷酸甘油穿梭2ATP神经组织和骨骼肌第23页，课件共74页，创作于2023年2月3ATP2H苹果酸-天冬氨酸穿梭3ATP肝和心肌第24页，课件共74页，创作于2023年2月糖代谢糖代谢总论糖代谢包括分解代谢和合成代谢。动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代谢提供的。另方面，糖分解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架。植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化碳和水合成糖类化合物，即光合作用。光合作用将太阳能转变成化学能（主要是糖类化合物），是自然界规模最大的一种能量转换过程。第25页，课件共74页，创作于2023年2月多糖的酶促降解淀粉水解:淀粉糊精寡糖麦芽糖G淀粉酶：α与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糖键。β淀粉酶只能从非还原端开始水解。水解淀粉中的α-1,6糖苷键的酶是α-1,6糖苷键酶。淀粉水解的产物为糊精和麦芽糖的混合物还原末端非还原末端α-1，4糖苷键α-1，6糖苷键第26页，课件共74页，创作于2023年2月糖酵解在无氧的条件下，葡萄糖或糖原分解成丙酮酸，并释放少量能量的过程称为糖的无氧分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似，又称为糖酵解，简称EMP途径。反应部位：细胞液（胞浆）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、丙酮酸乳酸糖酵解过程的4个阶段第27页，课件共74页，创作于2023年2月反应不可逆葡萄糖果糖-1，6-二磷酸第28页，课件共74页，创作于2023年2月反应不可逆第29页，课件共74页，创作于2023年2月果糖-1，6-二磷酸2分子磷酸丙糖第30页，课件共74页，创作于2023年2月糖酵解过程中惟一的脱氢反应甘油醛-3-磷酸丙酮酸底物水平磷酸化生成ATP第31页，课件共74页，创作于2023年2月第32页，课件共74页，创作于2023年2月底物水平磷酸化产生ATP丙酮酸激酶反应不可逆乳酸的形成来自甘油醛-3-磷酸脱氢第33页，课件共74页，创作于2023年2月第34页，课件共74页，创作于2023年2月果糖-1，6-二磷酸第35页，课件共74页，创作于2023年2月小结1、反应部位在胞液2、不需氧的产能过程(底物水平磷酸化):1G→2ATP，Gn（G）→3ATP3、终产物乳酸：释放入血，进入肝脏代谢；分解利用4、有3步不可逆反应：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页，课件共74页，创作于2023年2月糖酵解的调节关键酶①己糖激酶②

果糖磷酸激酶-1

(最重要)③丙酮酸激酶调节代谢途径中关键酶的活性而影响代谢速度生理意义是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：第37页，课件共74页，创作于2023年2月糖的有氧氧化概念：有氧，葡萄糖（糖原）→CO2+H2O+ATP反应部位：细胞液、线粒体第38页，课件共74页，创作于2023年2月第一阶段：葡萄糖→→丙酮酸（胞液）第二阶段：丙酮酸→→乙酰CoA（线粒体）第三阶段：乙酰CoA→→CO2+H2O+ATP（三羧酸循环）（线粒体）Glc2CH3COCOOH2NADH+2H+呼吸链(respiratorychain)H2O+2×3ATP（2×2ATP）同糖酵解途径，反应在细胞液进行G丙酮酸第39页，课件共74页，创作于2023年2月反应不可逆丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环（柠檬酸循环、Krebs循环）(TAC)

乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸的重复循环反应的过程。第40页，课件共74页，创作于2023年2月所有的反应均在线粒体中进行TACCH3CO~SCOA（C2）草酰乙酸（C4）柠檬酸（C6）α-酮戊二酸（C5）HSCoA第41页，课件共74页，创作于2023年2月反应不可逆反应不可逆第42页，课件共74页，创作于2023年2月反应不可逆底物水平磷酸化生成ATP第43页，课件共74页，创作于2023年2月第44页，课件共74页，创作于2023年2月三羧酸循环的总反应式：

H2O+ATP电子传递链第45页，课件共74页，创作于2023年2月三羧酸循环第46页，课件共74页，创作于2023年2月循环一周氧化1分子乙酰CoA脱氢4次(2H)——3（NADH+H+）、1（FADH2）2次脱羧（2CO2）三羧酸循环的反应特点关键酶：柠檬酸合酶、

异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶系生理意义有氧氧化是机体获得能量的主要方式三羧酸循环是体内糖、脂肪和蛋白质三大营养物质分解

代谢的最终代谢通路三羧酸循环是三大物质代谢相互联系的枢纽第47页，课件共74页，创作于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第一阶段：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辅酶ATP6或8ATP第二阶段2*丙酮酸→2*乙酰CoANAD+2*36ATP第48页，课件共74页，创作于2023年2月第三阶段：三羧酸循环2*异柠檬酸→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*苹果酸→2*草酰乙酸NAD+2*3辅酶ATP24ATP总ATP数：第一阶段——6或8第二阶段——636或38ATP第三阶段——24第49页，课件共74页，创作于2023年2月糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油乙酰辅酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2OⅠⅢⅡ营养物质氧化分解的共同通路第50页，课件共74页，创作于2023年2月非还原端糖的合成代谢糖原分支多，水溶性大非还原端多，分解快糖原的合成与分解从非还原端开始合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆第51页，课件共74页，创作于2023年2月Gn

G→G-6-P→G-1-P→UDPGGn+1

关键酶：糖原合酶

葡萄糖的供体：UDPG，需小分子糖原作引物

消耗的能量：2分子ATP

反应过程1、糖原合成酶催化的反应需要引物（多聚葡萄糖）2、糖原合成酶是关键酶3、分枝酶形成分枝（见下页）4、每增加一个葡萄糖，消耗2~Pi5、UDP-Glc是葡萄糖的供体（葡萄糖的活性形式）6、糖原合成全过程是在细胞质中进行反应特点第52页，课件共74页，创作于2023年2月糖原分支的形成

分支酶

α-1,6-糖苷键

α-1,4-糖苷键

第53页，课件共74页，创作于2023年2月糖原的分解第54页，课件共74页，创作于2023年2月糖异生*部位*原料*概念主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程途径基本上是糖酵解的逆过程酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替第55页，课件共74页，创作于2023年2月①②丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)第56页，课件共74页，创作于2023年2月果糖-1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖第57页，课件共74页，创作于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-双磷酸酶葡萄糖-6-磷酸酶关键酶第58页，课件共74页，创作于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-磷酸磷酸二羟丙酮甘油-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苹果酸丙酮酸乳酸丙酮酸草酰乙酸苹果酸磷酸烯醇式丙酮酸线粒体甘油和乳酸的糖异生途径第59页，课件共74页，创作于2023年2月脂类代谢概述脂类脂肪类脂分布：脂库（贮存脂、可变脂）功能：氧化供能、维持体温等分布：各种生物膜（固定脂）功能：膜的结构成分胆汁酸盐磷脂胆固醇酯甘油三酯乳化微团胆固醇酯酶磷脂酶A2胰脂酶FFA、溶血磷脂FFA、游离胆固醇2FFA、一酰甘油食物中的脂类微团产物乳化消化酶脂类的消化第60页，课件共74页，创作于2023年2月TG、GE、PL载脂蛋白乳糜微粒淋巴血液重新酯化消化产物中短链脂肪酸构成的TG乳化吸收肠黏膜细胞甘油+FFA脂肪酶门静脉脂类的吸收第61页，课件共74页，创作于2023年2月葡萄糖或糖原丙酮酸乙酰CoACO2+H2O脂肪的分解代谢第62页，课件共74页，创作于2023年2月脂肪酸的氧化分解过程脂肪酸的活化（胞液）脂酰CoA进入（线粒体）脂肪酸的β-氧化（线粒体）乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体）第63页，课件共74页，创作于2023年2月酯酰CoA进入线粒体RCOOH+HSCoARCo～SC