生物化學(xué)新陳代謝總論與生物氧化修改

1、新陳代謝的內(nèi)涵新陳代謝的內(nèi)涵 小分子小分子 大分子大分子 合成代謝合成代謝（同化作用）（同化作用） 需要能量需要能量 釋放能量釋放能量 分解代謝分解代謝（異化作用）（異化作用） 大分子大分子 小分子小分子 物物 質(zhì)質(zhì) 代代 謝謝 能能 量量 代代 謝謝 新新 陳陳 代代 謝謝 新陳代謝過程包括：新陳代謝過程包括： 營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、中間代謝、代謝產(chǎn)物的排泄等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、中間代謝、代謝產(chǎn)物的排泄等 階段。階段。 ： 一段指物質(zhì)在細(xì)胞中合成和分解的過程，指某一代一段指物質(zhì)在細(xì)胞中合成和分解的過程，指某一代 謝中的一系列酶促反應(yīng)。謝中的一系列酶促反應(yīng)。 二、新陳代謝的研究方法二、新陳代謝的

2、研究方法 l示蹤法（化合物示蹤、同位素示蹤）示蹤法（化合物示蹤、同位素示蹤） 如：如： 苯環(huán)化合物示蹤法，提出了脂肪酸苯環(huán)化合物示蹤法，提出了脂肪酸 氧化學(xué)說。氧化學(xué)說。 利用利用15NH4Cl來標(biāo)記來標(biāo)記DNA分子從而證明了分子從而證明了DNA的半的半 保留復(fù)制方式。保留復(fù)制方式。 卡爾文以放射性同位素卡爾文以放射性同位素14CO2飼喂植物，再用紙層析飼喂植物，再用紙層析 分離分離CO2代謝的中間物，從而提出光合作用中代謝的中間物，從而提出光合作用中CO2 轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑难h(huán)代謝轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑难h(huán)代謝卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán)(Calvin cycle)。 l抗代謝物和酶抑制劑的利用抗代謝物和酶抑制劑的利

3、用 使用抗代謝物（磺胺類藥物）和酶抑制劑來阻抑，改使用抗代謝物（磺胺類藥物）和酶抑制劑來阻抑，改 變反應(yīng)，推測中間代謝情況?？捎盟幬飦碓斐僧惓５淖兎磻?yīng)，推測中間代謝情況?？捎盟幬飦碓斐僧惓５?實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行代謝研究。實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行代謝研究。 體內(nèi)試驗(yàn)（體內(nèi)試驗(yàn)（in vivo）和體外試驗(yàn)（）和體外試驗(yàn)（no vivo） 在體內(nèi)：包括整體器官或微生物細(xì)胞群進(jìn)行研究在體內(nèi)：包括整體器官或微生物細(xì)胞群進(jìn)行研究 Knoop：脂肪酸的：脂肪酸的氧化學(xué)說，以犬為研究對象的氧化學(xué)說，以犬為研究對象的 “體內(nèi)研究體內(nèi)研究” 在體外：用組織切片、勻漿提取液為原料進(jìn)行研究三在體外：用組織切片、勻漿提取液為原料進(jìn)行研究

4、三 羧酸循環(huán)、糖酵解、氧化磷酸化的研究羧酸循環(huán)、糖酵解、氧化磷酸化的研究 體外實(shí)驗(yàn)可同時進(jìn)行多樣本研究，可進(jìn)行多次重復(fù)試體外實(shí)驗(yàn)可同時進(jìn)行多樣本研究，可進(jìn)行多次重復(fù)試 驗(yàn)。驗(yàn)。 三、自由能和高能化合物三、自由能和高能化合物 1 1、自由能、自由能 指不同的有機(jī)體由于所含的化學(xué)能不相同，當(dāng)進(jìn)行指不同的有機(jī)體由于所含的化學(xué)能不相同，當(dāng)進(jìn)行 化學(xué)反應(yīng)時，必有能量釋放或吸收，其中可用來做化學(xué)反應(yīng)時，必有能量釋放或吸收，其中可用來做 功的能量稱自由能。用功的能量稱自由能。用G G表示表示 標(biāo)準(zhǔn)自由能變化標(biāo)準(zhǔn)自由能變化 G ： 25C C，101325Pa101325Pa（1 1個大氣壓），反應(yīng)濃度個大氣

5、壓），反應(yīng)濃度1 mol/L1 mol/L， 生物體生物體pHpH值值7 7條件下，條件下，kJ/molkJ/mol 在反應(yīng)在反應(yīng) A + B = C + D 中，中， K = CD / BA G0=2.303RTlgK 2、高能化合物、高能化合物 高能磷酸鍵：指水解或基團(tuán)轉(zhuǎn)移時釋放較多的自高能磷酸鍵：指水解或基團(tuán)轉(zhuǎn)移時釋放較多的自 由能，如其高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移勢能，表示的是不由能，如其高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移勢能，表示的是不 穩(wěn)定的鍵。穩(wěn)定的鍵?！币话闶侵该磕柣衔锬茚尫乓话闶侵该磕柣衔锬茚尫?20.92 KJ/mol以上的能量的一類化合物。以上的能量的一類化合物。 ATPADP+Pi G0=3

6、0.514 KJ/mol 最常見最多的高能化合物：高能磷酸化合物最常見最多的高能化合物：高能磷酸化合物 高高 能能 化化 合合 物物 類類 型型 3 3、ATPATP的特點(diǎn)的特點(diǎn) ATP:ATP:磷酸脂鍵、磷酸酐鍵磷酸脂鍵、磷酸酐鍵 ATPATP分子水解釋放自由能很大（分子水解釋放自由能很大（GG= -30.5= -30.51 1千焦千焦/ / 摩爾）。摩爾）。 腺嘌呤腺嘌呤核糖核糖 O P O P O P O- OOO O-O-O- Mg2+ ATPATP的特殊作用的特殊作用 ATPATP是細(xì)胞內(nèi)的是細(xì)胞內(nèi)的“能量通貨能量通貨” ATPATP是細(xì)胞內(nèi)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的中間載體是細(xì)胞內(nèi)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移

7、的中間載體 P P P P ATP P 0 2 10 8 6 4 12 14 磷磷 酸酸 基基 團(tuán)團(tuán) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 移移 能能 2-磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 1,3-二磷二磷 酸甘油酸酸甘油酸 磷酸磷酸 磷酸肌酸磷酸肌酸 （磷酸基團(tuán)儲備物）（磷酸基團(tuán)儲備物） 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油磷酸甘油 生物系統(tǒng)中的能流生物系統(tǒng)中的能流 UTP、CTP、GTP的不同作用的不同作用 磷酸肌酸是高能磷酸鍵的貯存形式磷酸肌酸是高能磷酸鍵的貯存形式 乙酰乙酰CoA硫脂鍵斷裂釋放硫脂鍵斷裂釋放31.38KJ/mol自由能自由能 第二節(jié)第二節(jié) 生物氧化生物氧化 糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞中進(jìn)行氧

8、化分糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞中進(jìn)行氧化分 解生成解生成COCO2 2和和H H2 2O O并釋放出能量的過程稱為并釋放出能量的過程稱為生物氧化生物氧化（ biological oxidationbiological oxidation），其實(shí)質(zhì)是需氧細(xì)胞在呼吸），其實(shí)質(zhì)是需氧細(xì)胞在呼吸 代謝過程中所進(jìn)行的一系列氧化還原反應(yīng)過程。代謝過程中所進(jìn)行的一系列氧化還原反應(yīng)過程。 l 生物氧化的生物氧化的特點(diǎn)特點(diǎn) l 生物氧化過程中生物氧化過程中COCO2 2的生成的生成 l 生物氧化過程中生物氧化過程中H2O的生成的生成 內(nèi)內(nèi) 容容 問：問：我們身體內(nèi)的生物氧化與有機(jī)物體外氧我們身體內(nèi)的生物

9、氧化與有機(jī)物體外氧 化燃燒有何相同與區(qū)別？化燃燒有何相同與區(qū)別？ 一、生物氧化的特點(diǎn)一、生物氧化的特點(diǎn) 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)（物質(zhì)、能量）（物質(zhì)、能量） 都是脫氫、失電子或與氧結(jié)合，消耗氧氣都是脫氫、失電子或與氧結(jié)合，消耗氧氣 ； 都生成都生成CO2和和H2O ； 釋放的能量相同釋放的能量相同 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：條件、過程條件、過程 生物氧化的特點(diǎn)生物氧化的特點(diǎn): : 1 1、在活的細(xì)胞中進(jìn)行；、在活的細(xì)胞中進(jìn)行； 2 2、在、在pHpH接近中性、體溫條件下，常壓下，多水環(huán)境中進(jìn)接近中性、體溫條件下，常壓下，多水環(huán)境中進(jìn) 行；行； 3 3、有機(jī)物的氧化在一系列、有機(jī)物的氧化在一系列酶

10、、輔酶和中間傳遞體酶、輔酶和中間傳遞體參與下參與下 進(jìn)行，其途徑迂回曲折，有條不紊；進(jìn)行，其途徑迂回曲折，有條不紊； 4 4、氧化過程中能量、氧化過程中能量逐步釋放逐步釋放，其中一部分由一些高能化，其中一部分由一些高能化 合物（如合物（如ATPATP）截獲，再供給機(jī)體所需。在此過程中既不）截獲，再供給機(jī)體所需。在此過程中既不 會因氧化過程中能量驟然釋放而傷害機(jī)體，又能使釋放的會因氧化過程中能量驟然釋放而傷害機(jī)體，又能使釋放的 能量盡可得到有效的利用。能量盡可得到有效的利用。 二、二、H2O的生成的生成 代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應(yīng)的氫載體（代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應(yīng)的氫載體（ N

11、ADNAD+ +、NADPNADP+ +、FADFAD、FMNFMN等）所接受，再通過一系列遞等）所接受，再通過一系列遞 氫體或遞電子體傳遞給氧而生成氫體或遞電子體傳遞給氧而生成H H2 2O O 。 CH3CH2OHCH3CHO NAD+ NADH+H+ 乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶 例：例： 1/2 O2 NAD+ 電子傳遞鏈電子傳遞鏈 H2O 2e O2- 2H+ 1、線粒體、線粒體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2、電子傳遞呼吸鏈的電子傳遞呼吸鏈的概念概念 3 3、機(jī)體內(nèi)機(jī)體內(nèi)兩條主要的呼吸鏈兩條主要的呼吸鏈 4、呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成 5、傳遞鏈中傳遞體的順序、傳遞鏈中傳遞體的順序 6、電子傳遞抑制劑電子傳遞抑

12、制劑 1 1、線粒體結(jié)構(gòu)、線粒體結(jié)構(gòu) 2、呼吸鏈組成與電子傳遞順序、呼吸鏈組成與電子傳遞順序 線粒體基質(zhì)是呼吸底物氧化的場所，底物在這里氧化線粒體基質(zhì)是呼吸底物氧化的場所，底物在這里氧化 所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的NADH或或FADH2， ，將質(zhì)子和電子轉(zhuǎn)移到內(nèi)膜的 將質(zhì)子和電子轉(zhuǎn)移到內(nèi)膜的 載體上，經(jīng)過一系列氫載體和電子載體的傳遞，最后載體上，經(jīng)過一系列氫載體和電子載體的傳遞，最后 傳遞給傳遞給O2生成生成H2O。這種由載體組成的電子傳遞系統(tǒng)。這種由載體組成的電子傳遞系統(tǒng) 稱稱電子傳遞鏈電子傳遞鏈（electron transfer chain)，因?yàn)槠涔δ?，因?yàn)槠涔δ?和呼吸作用直接相關(guān)，亦稱為呼吸

13、鏈和呼吸作用直接相關(guān)，亦稱為呼吸鏈。 呼吸鏈：呼吸鏈： 代謝物代謝物M 2H被脫氫酶激活脫落后，經(jīng)一系列傳被脫氫酶激活脫落后，經(jīng)一系列傳 遞體最后傳遞給被激活的遞體最后傳遞給被激活的O分子，而生成分子，而生成H2O的的 全部體系。全部體系。 3 3、兩條主要的呼吸鏈兩條主要的呼吸鏈 NADH呼吸鏈呼吸鏈 H2O 1 2O2 O2- MH2 還原型代還原型代 謝底物謝底物 FMN FMNH2 CoQH2 CoQNAD+ NADH+H+ 2Fe2+ 2Fe3+ 細(xì)胞色素細(xì)胞色素 b- c1- c -aa3 Fe S 2H+ M 氧化型代氧化型代 謝底物謝底物 FADH2呼吸鏈呼吸鏈 FAD FAD

14、H2 琥珀酸琥珀酸 Fe S 2Fe2+ 2Fe3+ 細(xì)胞色素細(xì)胞色素 b- c1 - c-aa3 CoQH2 CoQ 1 2O2 O2- 2H+ H2O 延胡索酸延胡索酸 NADH 輔輔 酶酶 Q （CoQ） Fe-S Cyt c1 O2 Cyt b Cyt c Cyt aa3 琥珀酸等琥珀酸等 黃素蛋白黃素蛋白 （FAD） 黃素蛋白黃素蛋白 （FMN） 細(xì)胞色素類細(xì)胞色素類 鐵硫蛋白鐵硫蛋白 （Fe-S） 鐵硫蛋白鐵硫蛋白 （Fe-S） 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成 4、 四個蛋白復(fù)合物：四個蛋白復(fù)合物： 1、NADH脫氫酶復(fù)合物脫氫酶復(fù)合物 （NADH-CoQ氧化還原酶）氧化還原酶） 2、細(xì)

15、胞色素、細(xì)胞色素bc1復(fù)合物復(fù)合物 （CoQ-Cytc氧化酶）氧化酶） 3、細(xì)胞色素氧化酶復(fù)合物、細(xì)胞色素氧化酶復(fù)合物 4、琥珀酸、琥珀酸-CoQ還原酶復(fù)合物還原酶復(fù)合物 （1 1）煙酰胺脫氫酶類）煙酰胺脫氫酶類 特點(diǎn)特點(diǎn)：以：以NADNAD+ + 或或NADPNADP+ +為輔酶，存在于線粒體、基為輔酶，存在于線粒體、基 質(zhì)或胞液中。質(zhì)或胞液中。 傳遞氫機(jī)理傳遞氫機(jī)理: NAD(P) + + 2H+ +2e NAD(P)H + H+ （2 2）黃素蛋白酶類）黃素蛋白酶類 特點(diǎn)特點(diǎn)： 以以FAD或或FMN為輔基，酶蛋白為細(xì)胞膜組成蛋白為輔基，酶蛋白為細(xì)胞膜組成蛋白 類別類別：黃素脫氫酶類（如黃

16、素脫氫酶類（如NADH脫氫酶、琥珀酸脫氫酶）脫氫酶、琥珀酸脫氫酶） 需氧脫氫酶類（如需氧脫氫酶類（如L氨基酸氧化酶）氨基酸氧化酶） 加單氧酶（如賴氨酸羥化酶）加單氧酶（如賴氨酸羥化酶） 遞氫機(jī)理：遞氫機(jī)理：FAD(FMN)+2H FADH2(FMNH2) （3）鐵硫蛋白）鐵硫蛋白 +e 傳遞電子機(jī)理傳遞電子機(jī)理：Fe3+ Fe2+ -e 特點(diǎn)特點(diǎn)：含有含有Fe和對酸不穩(wěn)定的和對酸不穩(wěn)定的S原子，原子，F(xiàn)e和和S常以等摩常以等摩 爾量存在（爾量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，構(gòu)成，構(gòu)成FeS中心，中心，F(xiàn)e與蛋白與蛋白 質(zhì)分子中的質(zhì)分子中的4個個Cys殘基的巰基與蛋白質(zhì)相連結(jié)。殘基的巰基與蛋

17、白質(zhì)相連結(jié)。 鐵硫蛋白的結(jié)構(gòu)類型及傳遞電子機(jī)理鐵硫蛋白的結(jié)構(gòu)類型及傳遞電子機(jī)理 S Fe 1Fe 0S2- 4Cys 2Fe 2S2- 4Cys 4Fe 4S2- 4Cys 傳遞電子機(jī)理傳遞電子機(jī)理：Fe3+ Fe2+ -e +e (4) CoQ 特點(diǎn)特點(diǎn)：帶有聚異戊二烯側(cè)鏈的苯醌，脂溶性，位帶有聚異戊二烯側(cè)鏈的苯醌，脂溶性，位 于膜雙脂層中，能在膜脂中自由泳動。于膜雙脂層中，能在膜脂中自由泳動。 +2H 傳遞氫機(jī)理：CoQ CoQH2 2H CoQ的結(jié)構(gòu)和遞氫原理的結(jié)構(gòu)和遞氫原理 CoQ+2H CoQH2 (5) 細(xì)胞色素細(xì)胞色素 傳遞電子機(jī)理傳遞電子機(jī)理： +e +e Fe3+ Fe2+

18、Cu2+ Cu+ e e 特點(diǎn)特點(diǎn)：以血紅素（以血紅素（heme）為輔基的蛋白質(zhì)，血紅素的主要成）為輔基的蛋白質(zhì)，血紅素的主要成 份為鐵卟啉。份為鐵卟啉。 類別類別: 根據(jù)吸收光譜分成根據(jù)吸收光譜分成a、b、c三類，呼吸鏈中含三類，呼吸鏈中含5種（種（b、 c1、c、a和和a3)，cytb和和cytc1、cytc在呼吸鏈中為電子傳遞體，在呼吸鏈中為電子傳遞體， a和和a3以復(fù)合物存在，稱以復(fù)合物存在，稱細(xì)胞色素氧化酶細(xì)胞色素氧化酶，分子中除含，分子中除含F(xiàn)e外還外還 含有含有Cu ，可將電子傳遞給氧，亦稱為，可將電子傳遞給氧，亦稱為末端氧化酶末端氧化酶。 細(xì)胞色素的結(jié)構(gòu)和傳遞電子機(jī)理細(xì)胞色素的

19、結(jié)構(gòu)和傳遞電子機(jī)理 傳遞電子機(jī)理傳遞電子機(jī)理：Fe3+ Fe2+ -e +e NADH呼吸鏈和呼吸鏈和FADH2呼吸鏈呼吸鏈 FADH2 FeS FeS NADHFMNFeSCoQCytbFeSCytcFMNFeSCoQCytbFeSCytc1 1CytcCytaaCytcCytaa3 3OO2 2 E E0 0 -0.32 -0.30 -0.26 +0.10 +0.07 0.04 +0.22 +0.25 +0.29 +0.816 NADH呼吸鏈呼吸鏈 FADH2呼吸鏈呼吸鏈 5、傳遞鏈中傳遞體的順序、傳遞鏈中傳遞體的順序 電電 子子 傳傳 遞遞 鏈鏈 中中 各各 中中 間間 體體 的的 順順

20、 序序 NADH FMN CoQ Fe-S Cyt c1 O2 Cyt b Cyt c Cyt aa3 Fe-S FMNFe-S 琥珀酸琥珀酸等等 復(fù)合物復(fù)合物 II 復(fù)合物復(fù)合物 IV 復(fù)合物復(fù)合物 I 復(fù)合物復(fù)合物 III NADH脫氫酶復(fù)合物脫氫酶復(fù)合物 細(xì)胞色素細(xì)胞色素bc1 復(fù)合物復(fù)合物 細(xì)胞色素氧化酶細(xì)胞色素氧化酶 琥珀酸琥珀酸-CoQ還原酶還原酶 復(fù)合物復(fù)合物 呼吸鏈中電子傳遞時自由能的下降呼吸鏈中電子傳遞時自由能的下降 FADH2 2e- NADH NADH呼吸鏈電子傳遞過程中自由能變化呼吸鏈電子傳遞過程中自由能變化 總反應(yīng)總反應(yīng): NADH+H+1/2O2 NAD+H2O G

21、= nFE =296.490.82-(-0.32) =220.0 KJ/mol 總反應(yīng)總反應(yīng)：FADH2+1/2O2 FAD+H2O G= nFE = 296.490.82-(-0.18) =192.98 KJ/mol FADH2呼吸鏈電子傳遞過程中自由能變化呼吸鏈電子傳遞過程中自由能變化 6、 電電 子子 傳傳 遞遞 抑抑 制制 劑劑 NADH FMN CoQ Fe-S Cyt c1 O2 Cyt b Cyt c Cyt aa3 Fe-S FMN Fe-S 琥珀酸琥珀酸 復(fù)合物復(fù)合物 II 復(fù)合物復(fù)合物 IV 復(fù)合物復(fù)合物 I 復(fù)合物復(fù)合物 III 魚藤酮魚藤酮 安密妥安密妥 抗霉素抗霉素A

22、 氰化物氰化物 CO 萎繡靈萎繡靈 三、三、 氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用 （一）氧化磷酸化氧化磷酸化 （二）（二）線粒體外線粒體外NADH的氧化磷酸化作用的氧化磷酸化作用 1、ATP的生成（生物體獲能方式）的生成（生物體獲能方式） （1 1）底物水平磷酸化）底物水平磷酸化 （2 2）電子傳遞水平磷酸化（氧化磷酸化）電子傳遞水平磷酸化（氧化磷酸化） （一）（一） 氧化磷酸化氧化磷酸化 電子傳遞體系磷酸化電子傳遞體系磷酸化 代謝物在生物氧化過程中釋放出的自由能用于合成代謝物在生物氧化過程中釋放出的自由能用于合成ATP （即（即ADP + Pi ATP ATP）, ,這種氧化放能和這種氧化放能和A

23、TPATP生成（磷酸生成（磷酸 化）相偶聯(lián)的過程稱化）相偶聯(lián)的過程稱氧化磷酸化氧化磷酸化。 ADP + Pi ATP + H ATP + H2 2O O 生物氧化過程中生物氧化過程中 釋放出的自由能釋放出的自由能 磷氧比（磷氧比（ P/O ） 磷氧比是指每消耗磷氧比是指每消耗1摩爾氧所消耗無機(jī)磷的摩爾數(shù)。摩爾氧所消耗無機(jī)磷的摩爾數(shù)。 目前看法：目前看法：NADHNADH+H+H+ + 在呼吸鏈的傳遞過程，能將 在呼吸鏈的傳遞過程，能將10H10H+ +泵泵 出線粒體內(nèi)膜，每驅(qū)動合成出線粒體內(nèi)膜，每驅(qū)動合成1 1分子分子ATPATP需要需要4 4H+ FADHFADH2 2能將能將6H+泵出線粒

24、體內(nèi)膜泵出線粒體內(nèi)膜 例例 實(shí)測得實(shí)測得NADHNADH呼吸鏈呼吸鏈： P/O 2.5 實(shí)測得實(shí)測得FADHFADH2 2呼吸鏈呼吸鏈： P/O 1.5 氧化磷酸化偶聯(lián)部位氧化磷酸化偶聯(lián)部位 2、 （二）（二） 線粒體外線粒體外NADH的氧化磷酸化作用的氧化磷酸化作用 動物細(xì)胞的兩個穿梭系統(tǒng)：動物細(xì)胞的兩個穿梭系統(tǒng)： 1、 -磷酸甘油穿梭系統(tǒng)（肌細(xì)胞）磷酸甘油穿梭系統(tǒng)（肌細(xì)胞） 2、蘋果酸、蘋果酸-草酰乙酸穿梭系統(tǒng)（肝細(xì)胞）草酰乙酸穿梭系統(tǒng)（肝細(xì)胞） 酵解酵解 （細(xì)胞質(zhì)）（細(xì)胞質(zhì)） 氧化磷酸化氧化磷酸化 （線粒體）（線粒體） - -磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭 （線粒體基質(zhì)）（線粒體基質(zhì)） 磷酸二

25、羥丙酮磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油 FAD FADH2 NADHFMN CoQ b c1 c aa3 O2 NADHNAD+ 線線 粒粒 體體 內(nèi)內(nèi) 膜膜 （細(xì)胞液）（細(xì)胞液） 轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)NADH的蘋果酸的蘋果酸- -天冬氨酸系統(tǒng)天冬氨酸系統(tǒng) 細(xì)胞液細(xì)胞液線粒體內(nèi)膜體線粒體內(nèi)膜體 天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 蘋果酸蘋果酸 草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸 蘋果酸蘋果酸 谷氨酸谷氨酸 NADH+H+ NAD+ 草酰乙酸草酰乙酸 NAD+ 線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì) 蘋果酸蘋果酸 脫氫酶脫氫酶 NADH+H+ 蘋果

26、酸蘋果酸 脫氫酶脫氫酶 谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶 （、 、 、 為膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)載體）為膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)載體） 呼吸鏈呼吸鏈 線粒體線粒體ATP酶酶 ATP合成酶（合成酶（F0F1ATP酶），酶），含有含有5 5種不同的亞基種不同的亞基(3(3 、 3 3 、1 1 、1 1 、1 1 ) )；F F0 0為一個疏水蛋白，是與線粒體為一個疏水蛋白，是與線粒體 電子傳遞系統(tǒng)連接的部位。電子傳遞系統(tǒng)連接的部位。 氧化磷酸化的解偶聯(lián)氧化磷酸化的解偶聯(lián) 解偶聯(lián)劑： 2,4-二硝基苯酚（二硝基苯酚（DNP） 只抑制只抑制ATP的形成，不抑制電子傳遞過程的形成，不抑制電子傳遞過程 2,4-二硝基苯酚

27、的解偶聯(lián)作用二硝基苯酚的解偶聯(lián)作用 NO2 NO2 O- NO2 NO2 OH NO2 NO2 O- NO2 NO2 OH H+ H+ 線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜 內(nèi)內(nèi)外外 酸性條件酸性條件 膜外質(zhì)子膜外質(zhì)子膜內(nèi)質(zhì)子膜內(nèi)質(zhì)子 破壞了質(zhì)子電化學(xué)梯度破壞了質(zhì)子電化學(xué)梯度 作業(yè)：作業(yè)： 1 何為生物氧化？具有哪些特點(diǎn)？何為生物氧化？具有哪些特點(diǎn)？ 2 何謂呼吸鏈（電子傳遞鏈）由哪些組分構(gòu)成？排列何謂呼吸鏈（電子傳遞鏈）由哪些組分構(gòu)成？排列 先后順序是根據(jù)什么原則？學(xué)會用電化學(xué)方式計(jì)算傳先后順序是根據(jù)什么原則？學(xué)會用電化學(xué)方式計(jì)算傳 遞體間遞體間G的放能量級。的放能量級。 3 生物體中有哪些電子傳遞鏈？電子

28、經(jīng)它們傳遞到生物體中有哪些電子傳遞鏈？電子經(jīng)它們傳遞到O2 時的產(chǎn)能情況怎樣？時的產(chǎn)能情況怎樣？ 4 何謂底物水平磷酸化？在糖酵解和三羧酸循環(huán)中有哪何謂底物水平磷酸化？在糖酵解和三羧酸循環(huán)中有哪 些步驟（化合物）出現(xiàn)底物水平磷酸化而形成些步驟（化合物）出現(xiàn)底物水平磷酸化而形成ATP？ 5 何謂磷氧化（何謂磷氧化（P/O），），NADH，F(xiàn)ADH2，兩種呼吸鏈，兩種呼吸鏈 的的P/O比各為多少？為什么？比各為多少？為什么？ 6 關(guān)于電子傳遞（即氧化磷酸化）機(jī)理有哪三種學(xué)說，關(guān)于電子傳遞（即氧化磷酸化）機(jī)理有哪三種學(xué)說， 其中化學(xué)滲透學(xué)說機(jī)理產(chǎn)生其中化學(xué)滲透學(xué)說機(jī)理產(chǎn)生ATP的理論要點(diǎn)是什么？的理

29、論要點(diǎn)是什么？ 7 計(jì)算下列過程的計(jì)算下列過程的P/O的理論值（考慮的理論值（考慮GTP相當(dāng)于相當(dāng)于ATP） （1）異檸檬酸）異檸檬酸-琥珀酸琥珀酸 （2）在）在2，4-二硝基苯酚存在下，二硝基苯酚存在下，-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸。琥珀酸。 8 氰化物和一氧化碳為什麼能引起窒息死亡？原理何在？氰化物和一氧化碳為什麼能引起窒息死亡？原理何在？ 二、新陳代謝的研究方法二、新陳代謝的研究方法 l示蹤法（化合物示蹤、同位素示蹤）示蹤法（化合物示蹤、同位素示蹤） 如：如： 苯環(huán)化合物示蹤法，提出了脂肪酸苯環(huán)化合物示蹤法，提出了脂肪酸 氧化學(xué)說。氧化學(xué)說。 利用利用15NH4Cl來標(biāo)記來標(biāo)記DNA分子從而

30、證明了分子從而證明了DNA的半的半 保留復(fù)制方式。保留復(fù)制方式。 卡爾文以放射性同位素卡爾文以放射性同位素14CO2飼喂植物，再用紙層析飼喂植物，再用紙層析 分離分離CO2代謝的中間物，從而提出光合作用中代謝的中間物，從而提出光合作用中CO2 轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑难h(huán)代謝轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑难h(huán)代謝卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán)(Calvin cycle)。 l抗代謝物和酶抑制劑的利用抗代謝物和酶抑制劑的利用 使用抗代謝物（磺胺類藥物）和酶抑制劑來阻抑，改使用抗代謝物（磺胺類藥物）和酶抑制劑來阻抑，改 變反應(yīng)，推測中間代謝情況?？捎盟幬飦碓斐僧惓５淖兎磻?yīng)，推測中間代謝情況?？捎盟幬飦碓斐僧惓５?實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行代謝研究。實(shí)驗(yàn)動

31、物進(jìn)行代謝研究。 體內(nèi)試驗(yàn)（體內(nèi)試驗(yàn)（in vivo）和體外試驗(yàn)（）和體外試驗(yàn)（no vivo） 在體內(nèi)：包括整體器官或微生物細(xì)胞群進(jìn)行研究在體內(nèi)：包括整體器官或微生物細(xì)胞群進(jìn)行研究 Knoop：脂肪酸的：脂肪酸的氧化學(xué)說，以犬為研究對象的氧化學(xué)說，以犬為研究對象的 “體內(nèi)研究體內(nèi)研究” 在體外：用組織切片、勻漿提取液為原料進(jìn)行研究三在體外：用組織切片、勻漿提取液為原料進(jìn)行研究三 羧酸循環(huán)、糖酵解、氧化磷酸化的研究羧酸循環(huán)、糖酵解、氧化磷酸化的研究 體外實(shí)驗(yàn)可同時進(jìn)行多樣本研究，可進(jìn)行多次重復(fù)試體外實(shí)驗(yàn)可同時進(jìn)行多樣本研究，可進(jìn)行多次重復(fù)試 驗(yàn)。驗(yàn)。 3 3、ATPATP的特點(diǎn)的特點(diǎn) ATP:ATP:磷酸脂鍵、磷酸酐鍵磷酸脂鍵、磷酸酐鍵 ATPATP分子水解釋放自由能很大