第七章 新陳代謝總論與生物氧化,一 新陳代謝總論,二 生物氧化,一 新陳代謝總論,（一） 新陳代謝的概念,新陳代謝,合成代謝 （同化作用）,分解代謝 （異化作用）,生物小分子合成為 生物大分子,需要能量,釋放能量,生物大分子分解為 生物小分子,能量代謝,物質(zhì)代謝,新陳代謝的共同特點(diǎn)：,1. 由酶催化，反應(yīng)條件溫和。,2. 諸多反應(yīng)有嚴(yán)格的順序，彼此協(xié)調(diào)。,3. 對(duì)周圍環(huán)境高度適應(yīng)。,（二） 新陳代謝的研究方法,1. 活體內(nèi)(in vivo)與活體外實(shí)驗(yàn)(in vitro),2. 同位素示蹤,3. 代謝途徑阻斷,（三） 生物體內(nèi)能量代謝的基本規(guī)律,自由能：生物體（或恒溫恒壓）用以作功的能量。在沒(méi)有作功條件時(shí)，自由能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軉适А?熵：混亂度或無(wú)序性，是一種無(wú)用的能。,G = H - TS,對(duì)于 A +B C +D,G= -2.303RTlgK K=CD/AB,（四） 高能化合物與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,硫酯鍵化合物,甲硫鍵化合物,烯醇磷酸化合物,酰基磷酸化合物,焦磷酸化合物,二、 生物氧化,生物體內(nèi)一切代謝物進(jìn)行的氧化作用。,（一） 生物氧化的特點(diǎn),1. 在體溫、近于中性的含水環(huán)境中由酶催化。,2. 能量逐步釋放，部分存于ATP。,3. 分為線粒體氧化體系和非線粒體氧化體系。,（二） CO2的生成,生物體內(nèi)CO2的生成來(lái)源于有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)楹然衔锏拿擊茸饔谩?直接脫羧,（-脫羧）,（-脫羧）,氧化脫羧,：在脫羧過(guò)程中伴隨著氧化（脫氫）。,（三） H2O的生成,代謝物脫下的氫經(jīng)生物氧化作用和吸入的氧結(jié)合生成水。,生物體主要以脫氫酶、傳遞體及氧化酶組成生物氧化體系，以促進(jìn)水的生成。,MH2,M,遞氫體,遞氫體H2,NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ,還原型,氧化型,Cyt遞電子體 b, c1, c, aa3,2H+,2e, O2,O2-,H2O,脫氫酶,氧化酶,1. 呼吸鏈（電子傳遞鏈）,根據(jù)接受氫的初受體不同，典型的呼吸鏈有兩種：NADH呼吸鏈和FADH2呼吸鏈。,2. 呼吸鏈的組成,3. 呼吸鏈中傳遞體的順序,MH2,NADH,-0.32,FMN,-0.30,CoQ,+0.10,b,+0.07,c1,+0.22,c,+0.25,aa3,+0.29,O2,+0.816,FAD,-0.18,魚(yú)藤酮 安密妥,抑制劑：,抗霉素A,氰化物，CO，,（四） 氧化磷酸化作用,伴隨著放能的氧化作用而進(jìn)行的磷酸化。,ADP + Pi + 能量 ATP,AMP + PPi + 能量 ATP,1. ATP的生成,（1）底物水平磷酸化,：在被氧化的底物上發(fā)生磷酸化作用。,（2）電子傳遞體系磷酸化,：電子從NADH或FADH2經(jīng)過(guò)電子傳遞體系傳遞給氧形成水，同時(shí)伴有ADP磷酸化為ATP。,NADHFMNCoQbc1caa3O2,3ADP,3ATP,P/O比值：在電子傳遞體系磷酸化中，在一定時(shí)間內(nèi)所消耗的氧（以克原子計(jì)）與所產(chǎn)生的ATP數(shù)目的比值。,NADH的P/O=3,FADH2的P/O=2,2. 胞液中NADH的氧化磷酸化,NADH + H+,NAD+,二羥磷酸丙酮,甘油-磷酸,線粒體內(nèi)膜,甘油-磷酸穿梭作用,甘油-磷酸,FAD,二羥磷酸丙酮,FADH2,NADHFMNCoQbc1caa3O2,酵解,NADH,草酰乙酸,天冬氨酸,NAD+,蘋(píng)果酸,蘋(píng)果酸,NAD+,草酰乙酸,NADH,天冬氨酸,NADH呼吸鏈,蘋(píng)果酸-天冬氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)NADH系統(tǒng),3. 氧化磷酸化作用機(jī)理,化學(xué)滲透學(xué)說(shuō),氧化磷酸化作用的關(guān)鍵因素是質(zhì)子（H+）梯度和完整的線粒體內(nèi)膜。,化學(xué)偶聯(lián)學(xué)說(shuō),形成高能中間產(chǎn)物，促使ATP生成。,結(jié)構(gòu)偶聯(lián)學(xué)說(shuō),Ared + Box,A*ox +Bred,A*ox + ADP +Pi Aox + ATP,MH2,M,NAD+,2H+,FeS,2e,2H+,FMN,2H+,Cytb,2H+,2e,CoQ,2H+,Cytc1,Cytc,Cytaa3,2e, O2,O2-,X- + IO-,XH IOH,H2O,XI,XI,XI,頭部 ATP合酶,ADP +Pi,ATP,2H+,X- +IO-,H2O,化學(xué)滲透學(xué)說(shuō),設(shè)A、B為呼吸鏈鄰近的兩個(gè)電子傳遞體,AH2 + B + I AI + BH2,（可進(jìn)行下一輪傳遞）,AI + X XI + A,XI +Pi XP +I,XP + ADP ATP + X,（五） 非線粒體氧化體系,與ATP合成無(wú)關(guān)，但具有重要生理功能。,1. 微粒體氧化體系,主要在細(xì)胞的光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行。催化分子氧中二個(gè)氧原子分別進(jìn)行不同的反應(yīng)。,一個(gè)O加到底物分子上，另一個(gè)O則與NADPH上的二個(gè)H作用形成H2O，不生成ATP。加單氧酶。,生理功能：膽酸生成中環(huán)核羥化；不飽和脂肪酸雙鍵引進(jìn)；維生素D活化；藥物、致癌物和毒物的氧化解毒等。,加單氧酶體系,2. 過(guò)氧化物酶體系,在過(guò)氧化物酶體上進(jìn)行的較為簡(jiǎn)單的氧化反應(yīng)。過(guò)氧化物酶體含有較多的需氧脫氫酶，可以催化氨基酸、