新陈代谢总论与生物氧化

关于新陈代谢总论与生物氧化一新陈代谢总论（一）新陈代谢的概念新陈代谢

合成代谢（同化作用）

分解代谢（异化作用）生物小分子合成为生物大分子需要能量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第2页,共21页，2024年2月25日，星期天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。（二）新陈代谢的研究方法1.活体内(invivo)与活体外实验(invitro)2.同位素示踪3.代谢途径阻断第3页,共21页，2024年2月25日，星期天（三）生物体内能量代谢的基本规律自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。ΔG=ΔH-TΔS对于A+B←→C+DΔG°=-2.303RTlgKK=[C][D]/[A][B]第4页,共21页，2024年2月25日，星期天（四）高能化合物与ATP的作用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第5页,共21页，2024年2月25日，星期天

二、生物氧化——生物体内一切代谢物进行的氧化作用。（一）生物氧化的特点1.在体温、近于中性的含水环境中由酶催化。2.能量逐步释放，部分存于ATP。3.分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。（二）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。第6页,共21页，2024年2月25日，星期天直接脱羧CH3CCOOHOCH3CHO+CO2丙酮酸脱羧酶（α-脱羧）HOOCCH2CCOOHαβ丙酮酸羧化酶CH3CCOOH+CO2OO（Β-脱羧）氧化脱羧：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。HOOCCH2CHOHCOOHCH3CCOOH+CO2NADP+NADPH+H+O第7页,共21页，2024年2月25日，星期天（三）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H2NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ还原型氧化型Cyt递电子体

b,c1,c,aa32H+2e½

O2O2-H2O脱氢酶氧化酶第8页,共21页，2024年2月25日，星期天1.呼吸链（电子传递链）

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。2.呼吸链的组成3.呼吸链中传递体的顺序MH2NADH-0.32FMN-0.30CoQ+0.10b+0.07c1+0.22c+0.25aa3+0.29O2+0.816FAD-0.18鱼藤酮安密妥抑制剂：抗霉素A氰化物，CO，叠氮化合物第9页,共21页，2024年2月25日，星期天（四）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。X~+ADP→ATP+XP第10页,共21页，2024年2月25日，星期天（2）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，在一定时间内所消耗的氧（以克原子计）与所产生的ATP数目的比值。NADH的P/O=3FADH2的P/O=2第11页,共21页，2024年2月25日，星期天2.胞液中NADH的氧化磷酸化NADH+H+NAD+二羟磷酸丙酮甘油-α-磷酸线粒体内膜甘油-α-磷酸穿梭作用甘油-α-磷酸FAD二羟磷酸丙酮FADH2NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2第12页,共21页，2024年2月25日，星期天酵解NADH草酰乙酸天冬氨酸NAD+苹果酸苹果酸NAD+草酰乙酸NADH天冬氨酸NADH呼吸链苹果酸-天冬氨酸转运NADH系统第13页,共21页，2024年2月25日，星期天3.氧化磷酸化作用机理*化学渗透学说

氧化磷酸化作用的关键因素是质子（H+）梯度和完整的线粒体内膜。化学偶联学说形成高能中间产物，促使ATP生成。结构偶联学说Ared+Box2eA*ox+BredA*ox+ADP+Pi→Aox+ATP第14页,共21页，2024年2月25日，星期天MH2MNAD+2H+FeS2e2H+FMN2H+Cytb2H+2eCoQ2H+Cytc1CytcCytaa32e½O2O2-X-+IO-XHIOHH2OX~IX~IX~I

头部ATP合酶ADP+PiATP2H+X-+IO-H2O化学渗透学说第15页,共21页，2024年2月25日，星期天设A、B为呼吸链邻近的两个电子传递体AH2+B+I→A~I+BH2

（可进行下一轮传递）A~I+X→X~I+AX~I+Pi→X~P+IX~P+ADP→ATP+X第16页,共21页，2024年2月25日，星期天（五）非线粒体氧化体系与ATP合成无关，但具有重要生理功能。1.微粒体氧化体系主要在细胞的光滑内质网上进行。催化分子氧中二个氧原子分别进行不同的反应。一个O加到底物分子上，另一个O则与NADPH上的二个H作用形成H2O，不生成ATP。——————加单氧酶。生理功能：胆酸生成中环核羟化；不饱和脂肪酸双键引进；维生素D活化；药物、致癌物和毒物的氧化解毒等。第17页,共21页，2024年2月25日，星期天NADPH+H+FADNADP+FADH2Fe3+Fe2+Fe-SFe2+Fe3+O2+RHH2O+ROH2H+2e2eCytp-450加单氧酶体系第18页,共21页，2024年2月25日，星期天2.过氧化物酶体系在过氧化物酶体上进行的较为简单的氧化反应。过氧化物酶体含有较多的需氧脱氢酶，可以催化氨基酸、黄嘌呤等代谢脱氢、加氧，并生成H2O2。R—CH—COOH+O2+H2ONH2R—C—COOH+H2O2+NH3OH2O2的功用：参与甲状腺中活性碘的生成；在中性粒细胞中可杀死被吞噬进的细菌；使过氧化物（ROOH）转变为无毒的醇类。H2O2的毒性：使酶失活；损伤膜功能；生成脂褐素颗粒。第19页,共21页，2024年2月25日，星期天2H2O22H2O+O2过氧化氢酶R+H2O2