陳代謝總論課件

第七章

新陳代謝總論與生物氧化1.2.蛋白質(zhì)核酸多糖脂類氨基酸核苷酸單糖甘油脂肪酸葡萄糖甘油醛-3-磷酸丙酮酸乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)CO2電子傳遞體還原型(NADH,FADH2)電子傳遞體氧化型(NAD+,FAD)糖酵解糖異生NH3氧化磷酸化和電子傳遞ADPATPO2H2O光能分解途徑合成途徑電子流e-3.第七章

新陳代謝總論與生物氧化一、新陳代謝總論新陳代謝的概念新陳代謝的研究方法生物體內(nèi)能量代謝的基本規(guī)律高能化合物與ATP的作用二、生物氧化特點二氧化碳的生成水的生成氧化磷酸化作用4.新陳代謝總論—概念新陳代謝是生物與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換與能量交換的全過程新陳代謝包括合成代謝(同化作用)和分解代謝(異化作用),前者是吸能反應(yīng),后者是放能反應(yīng)生物體內(nèi)的絕大多數(shù)反應(yīng)是在溫和的條件下,由酶所催化進行的新陳代謝過程包括營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、中間代謝以及代謝產(chǎn)物的排泄等階段5.合成代謝與分解代謝的關(guān)系分解代謝與合成代謝是相互聯(lián)系、相互依存和相互制約的分解代謝不是合成代謝的簡單逆過程，反之亦然，往往不是所用的酶不同，就是反應(yīng)的場所不同，例如脂肪酸合成是在細(xì)胞質(zhì)中進行的，而脂肪酸分解是在線粒體中進行的6.研究方法-活體內(nèi)與活體外實驗活體內(nèi)(invivo)：在正常的生理條件下用完整的生物體實驗，結(jié)果比較接近生物體的實際，如對脂肪酸的β-氧化的研究活體外(invitro)實驗：從生物體分離出來的組織切片，或體外培養(yǎng)的細(xì)胞、細(xì)胞器及細(xì)胞抽提物研究代謝過程，如對糖酵解、三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化等過程的研究7.生物化學(xué)研究中常用放射性同位素元素平均原子量同位素射線形式半衰期HCNaPSI1.0112.122.9930.9732.06126.903H14C24Na32P35S131Iββγβββ,γ12.1a5700a15h14.3d87.1d8d8.研究方法-同位素示蹤9.研究方法-代謝途徑阻斷法用抗代謝物或酶的抑制劑來阻抑中間代謝的某一環(huán)節(jié)，觀察這些反應(yīng)被抑制或改變以后的結(jié)果，以推測代謝情況通過應(yīng)用藥物引起實驗動物代謝異常，來進行代謝研究，如用根皮苷毒害狗的腎小管，使之不能吸收葡萄糖，用于糖尿病的研究10.能量代謝的基本規(guī)律生物體內(nèi)的能量代謝遵循熱力學(xué)定律,包括熱力學(xué)第一定律(能量守恒定律)和熱力學(xué)第二定律在恒溫恒壓條件(生物體系內(nèi))下,自由能變化?G、總熱能變化?H、總體熵的改變?S，三者關(guān)系：?G=?H-T?S

?G<0時，反應(yīng)能自發(fā)進行（放能反應(yīng)）

?G>0時，反應(yīng)不能自發(fā)進行（吸能反應(yīng)）?G=0時，體系處于平衡態(tài)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化?G°：25°C,1atm,反應(yīng)物濃度1mol/L時，反應(yīng)體系自由能變化；生物體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化?G°’：pH7?G°’=-2.303RTlgK11.高能化合物高能化合物—生物體內(nèi)隨水解反應(yīng)或基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)可放出大量自由能的化合物，高能化合物一般對酸、堿和熱不穩(wěn)定生物體內(nèi)常見的是高能磷酸化合物，此外還包括一些硫酯型、甲硫型等化合物12.高能磷酸化合物（磷氧型）

13.高能磷酸化合物（磷氮型）14.高能非磷酸化合物15.ATP水解釋放的能量16.ATP的作用（1）從低等的單細(xì)胞生物到高等的人類，能量的釋放、貯存和利用都是以ATP為中心的ATP是生物細(xì)胞內(nèi)能量代謝的偶聯(lián)劑，利用ATP水解釋放的自由能可以驅(qū)動各種需能的生命活動ATP是能量的攜帶者或傳遞者，嚴(yán)格說不是能量的貯存者肌酸磷酸激酶肌酸肌酸磷酸17.ATP的作用（2）分解代謝（氧化作用）機械能（運動）化學(xué)能（合成作用）滲透能（鈉泵）電能（生物電）熱能（體溫維持）光能（生物發(fā)光）18.蛋白質(zhì)核酸多糖脂類氨基酸核苷酸單糖甘油脂肪酸葡萄糖甘油醛-3-磷酸丙酮酸乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)CO2電子傳遞體還原型(NADH,FADH2)電子傳遞體氧化型(NAD+,FAD)糖酵解糖異生NH3氧化磷酸化和電子傳遞ADPATPO2H2O光能分解途徑合成途徑電子流e-19.生物氧化形式直接進行電子轉(zhuǎn)移氫原子的轉(zhuǎn)移有機還原劑直接加氧20.生物氧化的特點生物氧化發(fā)生在溫和的條件下，采取逐步釋放能量的策略，并將釋放的能量先貯存在一些高能化合物如ATP中多數(shù)生物氧化不直接從底物轉(zhuǎn)移電子到氧上，而是采取多級傳遞的方式在真核生物細(xì)胞內(nèi)，生物氧化是在線粒體內(nèi)進行的；在不含線粒體的原核生物如細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，生物氧化則在細(xì)胞膜上進行21.生物氧化中二氧化碳的生成生物氧化中CO2的生成是由于糖、脂類、蛋白質(zhì)等有機物轉(zhuǎn)變成含羰基的化合物進行脫羧反應(yīng)所致直接脫羧氧化脫羧22.生物氧化中水的生成氧化型還原型一個或多個傳遞體M·2HMH2O1/2O2

脫氫酶氧化酶23.呼吸鏈NADH、FADH2呼吸鏈代謝物上的氫原子被脫氫酶激活后，經(jīng)過一系列的傳遞體，最后傳遞給被激活的氧分子，而生成水的全部過程稱為呼吸鏈24.呼吸鏈的組成煙酰胺脫氫酶類NAD++2H++2eNADH+H+NADP++2H++2eNADH+H+25.呼吸鏈的組成黃素脫氫酶類26.呼吸鏈的組成鐵硫蛋白類（Fe-S)：活性部分含有兩個活潑的硫和兩個鐵原子，常與黃素酶或細(xì)胞色素結(jié)合而成復(fù)合物27.呼吸鏈的組成輔酶Q類28.呼吸鏈的組成細(xì)胞色素類-以鐵卟啉為輔基的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)血紅素細(xì)胞色素c和c129.呼吸鏈的組成細(xì)胞色素類血紅素A細(xì)胞色素a和a330.若干物質(zhì)的氧化還原電位反應(yīng)系氧化還原電位(E’0)(pH7.0,30°C)1/2O2+2H++2eH2OFe3++eFe2+細(xì)胞色素a3Fe2++e細(xì)胞色素a3Fe2+細(xì)胞色素aFe2++e細(xì)胞色素aFe2+細(xì)胞色素cFe2++e細(xì)胞色素cFe2+細(xì)胞色素c1Fe2++e細(xì)胞色素c1Fe2+輔酶Q+2H+2e輔酶QH2細(xì)胞色素bFe2++e細(xì)胞色素bFe2+延胡索酸+2H+2e琥珀酸FMN+2H++2eFMNH2FAD+2H++2eFADH2草酰乙酸+2H++2e蘋果酸丙酮酸+2H++2e乳酸甘油酸-1,3-二磷酸+2H++2e甘油醛-3-磷酸+PiNAD++2H++2eNADHNADP++2H++2eNADPHH++e1/2H2鐵氧還蛋白Fe3++e鐵氧還蛋白Fe2+乙酸+2H++2e乙醛+0.816+0.771+0.39+0.29+0.25+0.22+0.10+0.07+0.031-0.3-0.18-0.102-0.190-0.290-0.320-0.324-0.420-0.39~-0.49-0.6031.呼吸鏈中傳遞體的順序32.氧化磷酸化作用生物體通過生物氧化所產(chǎn)生的能量，除一部分用以維持體溫外，大部分可以通過磷酸化作用轉(zhuǎn)移至高能磷酸化合物如ATP等中氧化磷酸化可分為底物水平磷酸化及電子傳遞體系磷酸化33.底物水平磷酸化被氧化的底物上發(fā)生磷酸化作用，是捕獲能量的一種方式。隨后會轉(zhuǎn)移至ADP，生成ATP34.電子傳遞體系磷酸化當(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)過電子傳遞體系（呼吸鏈）傳遞給氧形成水時，同時伴有ADP磷酸化為ATP，其全過程稱為電子傳遞體系磷酸化電子傳遞體系磷酸化是生成ATP的一種主要方式，是生物體能量轉(zhuǎn)移的主要環(huán)節(jié)35.電子傳遞體系磷酸化P/O比值是指每消耗一摩爾氧所消耗無機磷酸的摩爾數(shù)NADH呼吸鏈的P/O值是3，F(xiàn)ADH2呼吸鏈的P/O值是236.胞液中NADH的氧化磷酸化二羥丙酮磷酸甘油-α-磷酸二羥丙酮磷酸甘油-α-磷酸線粒