第六章新陈代谢总论与生物氧化副本

第一节新陈代谢总论一、新陈代谢的概念活细胞中全部有序的化学变化的总称。新陈代谢释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢

合成代谢（同化作用）

分解代谢（异化作用）生物小分子（简单）合成为生物大分子（复杂）需要能量当前第1页\共有37页\编于星期五\23点新陈代谢的共同特点：1.由酶催化，反应条件温和。2.诸多反应有严格的顺序，彼此协调。3.对周围环境高度适应。当前第2页\共有37页\编于星期五\23点二、高能化合物分类高能化合物磷酸化合物非磷酸化合物磷氧型磷氮型硫酯键化合物甲硫键化合物烯醇磷酸化合物酰基磷酸化合物焦磷酸化合物：ATP－－释放自由能特别多的化合物。常用～P或～﹝P﹞表示。当前第3页\共有37页\编于星期五\23点烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔当前第4页\共有37页\编于星期五\23点酰基磷酸化合物氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸当前第5页\共有37页\编于星期五\23点焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸7.3千卡/摩尔当前第6页\共有37页\编于星期五\23点氮磷键型磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩尔7.7千卡/摩尔这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。当前第7页\共有37页\编于星期五\23点硫酯键型3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸酰基辅酶A当前第8页\共有37页\编于星期五\23点甲硫键型S-腺苷甲硫氨酸当前第9页\共有37页\编于星期五\23点有机物质在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用。光能（太阳能）:植物和某些藻类，通过光合作用将光能转变成生物能。化学能：通过生物氧化作用将有机物质存储的化学能释放出来，并转变成生物能。生命能量来源第二节生物氧化当前第10页\共有37页\编于星期五\23点糖

脂肪

蛋白质

CO2和H2O

O2能量ADP+PiATP热能当前第11页\共有37页\编于星期五\23点一、生物氧化的特点项目燃烧生物氧化产物CO2、H2OCO2、H2O

能量二者相同环境条件体外、高温、无水细胞内、体温、有水能量生成方式骤然放出逐步释放能量形式以光和热的形式散发部分以热能形式释放,部分以ATP的形式储存和利用差异原因无酶有酶当前第12页\共有37页\编于星期五\23点二、生物氧化的方式（一）CO2的生成

生物体内CO2的生成来源于有机物转变为含羧基化合物的脱羧作用。A直接脱羧作用CH3CCOOHOCH3CHO+CO2丙酮酸脱羧酶HOOCCH2CCOOHαβ丙酮酸羧化酶CH3CCOOH+CO2OO当前第13页\共有37页\编于星期五\23点B氧化脱羧作用：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。（二）脱氢氧化反应A脱氢琥珀酸脱氢HOOCCH2CHOHCOOHCH3CCOOH+CO2NADP+NADPH+H+O当前第14页\共有37页\编于星期五\23点乳酸脱氢酶B加水脱氢

酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一类。当前第15页\共有37页\编于星期五\23点（三）氧直接参加的氧化反应加氧酶能够催化氧分子直接加入到有机分子中。例如，

甲烷单加氧酶

CH4+NADH+O2

CH3-OH+NAD++H2O氧化酶主要催化以氧分子为电子受体的氧化反应，反应产物为水。在各种脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化的。当前第16页\共有37页\编于星期五\23点（四）H2O的生成－－代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合生成水。

生物体主要以脱氢酶、传递体及氧化酶组成生物氧化体系，以促进水的生成。MH2M递氢体递氢体H2

NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ还原型氧化型Cyt递电子体b,c1,c,aa32H+2e½

O2O2-H2O脱氢酶氧化酶当前第17页\共有37页\编于星期五\23点定义呼吸链是代谢物上氢原子被脱氢酶激活脱落后，经一系列电子传递体，最后传递给被激活的氧分子而生成水的过程，又称电子传递体系或电子传递链。组成：递氢体和电子传递体（2H2H++2e），存在于线粒体内膜上。1、呼吸链内膜脊膜当前第18页\共有37页\编于星期五\23点①烟酰胺核苷酸类：主要作为一类不需氧脱氢酶的的辅酶。有NAD+和NADP+，大多脱氢酶以NAD+为辅酶。

电子和氢离子一起被接受，还原型CoⅠ将氢移到NADH脱氢酶上。2、呼吸链中包括5类电子载体：当前第19页\共有37页\编于星期五\23点②黄素脱氢酶类

黄素酶（NADH脱氢酶）是黄素蛋白，其辅基FMN（FAD）接受2个氢原子成还原型的黄素单核苷酸。当前第20页\共有37页\编于星期五\23点FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN•。当前第21页\共有37页\编于星期五\23点③铁硫蛋白类NADH脱氢酶还有几个铁原子与硫原子结合，组合成铁-硫中心。其中铁原子可进行Fe2+Fe3+反应传递电子。Ⓢ表示无机硫

当前第22页\共有37页\编于星期五\23点④辅酶Q类又称泛醌（CoQ)，可接受多种脱氢酶脱下的氢和电子转变为泛醇（CoQH2），处在呼吸链的中心地位。泛醇将电子传给细胞色素bc1复合体，H+释出。当前第23页\共有37页\编于星期五\23点⑤细胞色素类（cytochromes)是一类以铁卟啉（血红素）为辅基的蛋白质。广泛分布于生物细胞，由于呈现颜色，故称细胞色素。其作用靠铁的变价传递电子由CoQ传到氧。a、cytbc1复合体：含ctyb、ctyc1及铁-硫蛋白。b、cyt氧化酶：含ctya和ctya3。除含铁还含铜（Cu2+→Cu+）c、cytc：在ctybc1复合体和cty氧化酶间传递电子。当前第24页\共有37页\编于星期五\23点

传递体作用尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）递氢体尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）递氢体黄素蛋白（辅基为FAD和FMN）递氢体铁硫蛋白（Fe-S）单电子传递体辅酶Q递氢体细胞色素类单电子传递体当前第25页\共有37页\编于星期五\23点复合体Ⅰ:NADH-Q（泛醌）还原酶

功能:

将氢从NADH传递给泛醌

(ubiquinone)复合体ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-2由以上五种电子传递体组成4个复合体当前第26页\共有37页\编于星期五\23点复合体Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2还原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2当前第27页\共有37页\编于星期五\23点复合体Ⅱ:琥珀酸-Q（泛醌）还原酶功能:

将氢从琥珀酸传递给泛醌复合体Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S3当前第28页\共有37页\编于星期五\23点复合体Ⅲ:QH2（泛醌）-细胞色素c还原酶功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c

复合体ⅢQH2→→Cytc

b562;b566;Fe-S;c1当前第29页\共有37页\编于星期五\23点复合体Ⅳ:细胞色素c氧化酶功能：将电子从细胞色素c传递给氧

复合体Ⅳ还原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB当前第30页\共有37页\编于星期五\23点1.NADH氧化呼吸链NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2糖、脂、蛋白质等有机物在氧化分解过程中脱下的氢，大部分经此呼吸链氧化为水。3、体内两条重要的呼吸链2.FADH2氧化呼吸链

琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2一般情况下琥珀酸、a-磷酸甘油氧化脱氢生成FADH2作为这条呼吸链的最初供体。当前第31页\共有37页\编于星期五\23点NADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链当前第32页\共有37页\编于星期五\23点电子传递链当前第33页\共有37页\编于星期五\23点三、氧化磷酸化作用——伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。ADP+Pi+能量→ATPAMP+PPi+能量→ATP1.ATP的生成（1）底物水平磷酸化：在被氧化的底物上发生磷酸化作用。－－即底物被氧化的过程中，形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使ADP生成ATP。X~+ADP→ATP+XP当前第34页\共有37页\编于星期五\23点（2）电子传递体系磷酸化(electrontransportsystem)即：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磷酸化为ATP。NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→a→a3→O2PPP3ADP3ATPP/O比值：在电子传递体系磷酸化中，在一定时间内，每消耗一摩尔氧所消耗无机磷酸的摩尔数。根据所消耗的无机磷酸摩尔数，可间接测出ATP生成量。NADH的P/O=2.5FADH2的P/O=1.5电子传递过程和磷酸化作用相耦联的部位，从NADH到分子氧的呼吸链中，有三处能使氧化还原过程释放的能量转化为A