新陳代謝總論與生物氧化課件

第七章

新陳代謝總論與生物氧化—、新陳代謝總論(—)新陳代謝的概念(二)新陳代謝的研究方法(三)生物體內(nèi)能量代謝的基本規(guī)律(四)高能化合物與ATP的作用二、生物氧化(一)生物氧化的特點(二)生物氧化中二氧化碳的生成(三)生物氧化中水的生成(四)氧化磷酸化作用（—）新陳代謝概念P1401.代謝（新陳代謝，metabolism）泛指生物與周圍環(huán)境進行的物質(zhì)交換和能量交換；是營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)所經(jīng)歷的一切化學(xué)變化的總稱；新陳代謝生物體內(nèi)的新陳代謝不是自發(fā)進行的，是靠生物催化劑—酶來催化；由于酶作用的專一性，每一種化學(xué)反應(yīng)都有特殊的酶參與，每種特殊的酶都有其調(diào)節(jié)機制，它們使錯綜復(fù)雜的新陳代謝過程成為高度協(xié)調(diào)、高度整合在一起的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)；機體新陳代謝是整體的，各種代謝相互依賴、相互影響，來源不同和性質(zhì)不同的物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)變；酶是推動生物體全部代謝活動的工具（2）合成代謝（anabolism）也稱生物合成（biosynthesis）；生物體利用小分子或大分子的結(jié)構(gòu)元件建造成自身大分子的過程；由小分子建造成大分子使分子結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，這種過程需要消耗能量（耗能或吸能）；3.

能量代謝（energeticmetabolism）機體通過物質(zhì)代謝釋放和吸收能量的過程；蘊藏在化學(xué)物質(zhì)中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為生物體生物能過程；（1）能量代謝在新陳代謝中的重要地位生物體的一切生命活動都需要提供能量；生長、發(fā)育、機體運動（肌肉的收縮、生物膜的傳遞、運輸功能等）,都需消耗能量；4.新陳代謝的功能①從周圍環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)；②將外界引入的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇枰慕Y(jié)構(gòu)元件，即大分子的組成前體；③將結(jié)構(gòu)元件裝配成自身的大分子，例如蛋白質(zhì)、核酸、脂類以及其他組分；

④形成或分解生物體特殊功能所需的生物分子⑤提供生命活動所需的一切能量。（二）新陳代謝的研究方法選讀。（四）高能化合物與ATP的作用高能化合物：

P144隨水解反應(yīng)或基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)放出大量自由能（每摩爾30～67kJ）的化合物；高能鍵（～）：化合物分子中水解時能放出大量自由能的鍵為“高能鍵”，用符號“～”表示；1.高能磷酸化合物P144機體內(nèi)有許多磷酸化合物，當其磷酸基水解時釋放出大量自由能，這類化合物為～；磷酸化合物在生物體的換能過程中占有重要地位；高能磷酸化合物及其他高能化合物舉例：P144表7-3；其中ATP最重要；其標準自由能值處于中間位置；ΔG0′處中間位置P144表7-32.ATP（腺嘌呤核苷三磷酸，簡稱腺苷三磷酸）P145直接提供自由能推動生物體多種化學(xué)反應(yīng)的高能核苷酸類分子；ATP在分解代謝中起捕獲和貯存能量作用，由ADP和無機磷酸合成；ATP和ADP的往復(fù)循環(huán)是生物機體利用能量的基本方法ATP、ADP和無機磷酸廣泛存在于生物體各個細胞內(nèi)；由表7-3所列的標準自由能表明ATP的ΔG0′在所有含磷酸基團的化合物中處于中間位置，使

ATP在磷酸基團轉(zhuǎn)移中作為中間傳遞體起作用，這一點具有重要的生物學(xué)意義；二、生物氧化P146生物體所需能量來自糖、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物的氧化;生物氧化和外界的燃燒的終產(chǎn)物都是H2O和CO2，釋放的能量也完全相等，但二者所進行的方式大不相同；生物氧化又稱：細胞氧化、細胞呼吸、組織呼吸等；是需氧細胞呼吸作用中的一系列氧化—還原反應(yīng)；生物體內(nèi)電子轉(zhuǎn)移主要形式氧化還原本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移；1.直接進行電子轉(zhuǎn)移：Fe2++Cu2+=Fe3++Cu2+2.氫原子轉(zhuǎn)移：AH2+B=A+BH23.有機還原劑直接加氧：RH+O2+2H++2e→ROH+H2O生物氧化在細胞中進行的部位真核細胞：線粒體內(nèi)；原核細胞：細胞膜；1.電子傳遞鏈（呼吸鏈）:P148(2)FADH2呼吸鏈(1)NADH呼吸鏈2.呼吸鏈的組成呼吸鏈由一系列電子傳遞體組成；典型的呼吸鏈有兩種：NADH和FADH2；電子從還原型代謝物經(jīng)NADH和FADH2等到O2的傳遞所經(jīng)過的途徑形象的稱電子傳遞鏈（呼吸鏈）；呼吸鏈：原核細胞存在于質(zhì)膜上，真核細胞存在于線粒體的內(nèi)膜上；電子傳遞鏈各個成員P148-151電子傳遞鏈主要由蛋白質(zhì)復(fù)合體組成：1.煙酰胺脫氫酶類：以NAD+或NADP+為輔酶；2.黃素脫氫酶類：以FMN或FAD為輔基；3.鐵硫蛋白類（Fe-S）；4.輔酶Q類；5.細胞色素類：有多種；3.呼吸鏈中傳遞體的順序

P151按照得失電子趨勢的強度排列：從標準氧化—還原電勢較低的成員到較高的成員順序排列；合成ATP所需要的自由能：靠電子傳遞鏈將NADH和FADH2所攜帶的電子在傳遞過程中所釋放的自由能得來；

電子傳遞鏈上能特異性阻斷電子傳遞的抑制劑

P152用以研究電子傳遞鏈順序的方法；（四）氧化磷酸化作用P153生物氧化產(chǎn)生的能量一部分維持體溫，一部分通過磷酸化作用轉(zhuǎn)移到ATP中；1.ATP的生成P153ATP的生成方式有兩種：（1）底物水平磷酸化在被氧化的底物上發(fā)生磷酸化作用。即底物被氧化的過程中形成了某些高能磷酸化合物的中間產(chǎn)物，通過酶的作用使ADP生成ATP；底物磷酸化是捕獲能量的方式之一，在發(fā)酵作用中是微生物進行生物氧化取得能量的唯一方式；底物磷酸化和氧的存在與否無關(guān)。（2）氧化磷酸化（電子傳遞體系磷酸化）當電子經(jīng)電子傳遞體系傳遞給氧形成水時，伴有ADP磷酸化為ATP，這一過程稱氧化磷酸化；氧化磷酸化是生成ATP的主要方式，需氧存在，是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移的主要環(huán)節(jié)；氧化磷酸化是需氧細胞生命活動的主要能量來源，是生物產(chǎn)生ATP的主要途徑。P155圖7-5NADH、FADH2呼吸鏈ATP↓ATP↓ATP↓ATP↓ATP↓ATP的合成部位和數(shù)量ATP的合成部位和數(shù)量ATP的合成：真核生物在線粒體內(nèi)膜上；釋放自由能（生成ATP）的部位：NADH鏈有3

處；FADH2

鏈2兩處：所以：每分子NADH進入呼吸鏈有3分子ATP產(chǎn)生；每分子FADH2進入呼吸鏈有2分子ATP產(chǎn)生；磷-氧比（P／O比）P154每消耗1摩爾氧所消耗無機磷酸的摩爾數(shù)；P／O比可看作是當一對電子通過呼吸鏈傳至O2所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)，可判斷產(chǎn)能效率；P／O比值的大小（不可能超過3）

與電子進入電子傳遞鏈的位置有關(guān)（1）NADH呼吸鏈P／O比值是3：電子由NADH到O2的傳遞過程中ATP在3個不連續(xù)的部位生成；

（2）FADH2呼吸鏈P／O比值是2（琥珀酸脫氫酶）：電子通過輔酶Q進入電子傳遞鏈；氧化磷酸化作用和底物水平磷酸化作用

有原則區(qū)別1.氧化磷酸化作用指直接與電子傳遞鏈相偶聯(lián)的由ADP形成ATP的磷酸化作用；2.底物水平的磷酸化指