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1、1 1、掌握生物代谢、生物氧化、电子传递链、氧化磷酸化、掌握生物代谢、生物氧化、电子传递链、氧化磷酸化的概念；的概念；2 2、掌握氧化磷酸化过程中的电子传递，电子传递体、掌握氧化磷酸化过程中的电子传递，电子传递体的排列顺序及的排列顺序及ATPATP的生成部位；的生成部位；3 3、熟悉常见的高能化合物、熟悉常见的高能化合物、ATPATP的作用和生成方式；的作用和生成方式；4 4、了解生物氧化产能特征及氧化磷酸化的偶联，、了解生物氧化产能特征及氧化磷酸化的偶联，胞液中的胞液中的NADHNADH的氧化。的氧化。学习目标学习目标第一页，共六十二页。一、生物代谢的定义一、生物代谢的定义新陈代谢新陈代谢，
2、是生物体内所有化学变化的总称。，是生物体内所有化学变化的总称。合成代谢（同化作用）合成代谢（同化作用）代谢代谢分解代谢（异化作用）分解代谢（异化作用）释放能量释放能量 能量能量代谢代谢 物质物质代谢代谢 物质合成物质合成需要能量需要能量物质分解物质分解第一节第一节 生物代谢总论生物代谢总论第二页，共六十二页。二、代谢途径二、代谢途径2.2.特点特点：（1 1）. .没有完全可逆的代谢途径没有完全可逆的代谢途径 （2 2）. .代谢途径形式是多样的代谢途径形式是多样的 直线型直线型 分支型分支型 环型环型（3 3）. .代谢途径有确定的细胞定位代谢途径有确定的细胞定位 酶的区域化分布酶的区域化分
3、布（4 4）. .代谢途径是相互沟通的代谢途径是相互沟通的 共同的中间产物共同的中间产物（5 5）. .代谢途径之间有能量关联代谢途径之间有能量关联 ATPATP（6 6）. .代谢途径的流量可调控代谢途径的流量可调控 限速步骤限速步骤1.1.定义定义：完成某代谢过程一组相互衔接的酶促反应：完成某代谢过程一组相互衔接的酶促反应第三页，共六十二页。三、代谢中的能量与调控代谢中的能量与调控高能化合物高能化合物生物系统中的能流生物系统中的能流第四页，共六十二页。 生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释放出大量生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释放出大量自由能（自由能（2121千焦千焦/ /摩尔
4、）的化合物称为摩尔）的化合物称为高能化合物高能化合物。生物体内的高能化合物生物体内的高能化合物:焦磷酸焦磷酸高能化合物高能化合物酰基磷酸酰基磷酸高能化合物高能化合物烯醇式磷酸烯醇式磷酸高能化合物高能化合物硫酯键型硫酯键型高能化合物高能化合物第五页，共六十二页。ATP + H2O ADP + Pi G0=30.5 KJ/molADP + H2O AMP + Pi G0=30.5 KJ/molAMP + H2O 腺苷腺苷+ Pi G0=14.2 KJ/molA AT TP P的的结结构构1.焦磷酸化合物焦磷酸化合物第六页，共六十二页。2.酰基磷酸化合物酰基磷酸化合物乙酰磷酸乙酰磷酸氨甲酰磷酸氨甲酰
5、磷酸第七页，共六十二页。3.烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸第八页，共六十二页。4.硫酯键型化合物硫酯键型化合物乙酰乙酰基辅酶基辅酶A A第九页，共六十二页。几种常见的高能磷酸化合物几种常见的高能磷酸化合物第十页，共六十二页。糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 CO2和和H2O O2能量能量ADP+PiATP热能热能一、生物氧化的概念一、生物氧化的概念 生物氧化生物氧化指糖、脂肪、蛋白质等有机物质在生物体内氧化分指糖、脂肪、蛋白质等有机物质在生物体内氧化分解并逐步释放能量，最终生成解并逐步释放能量，最终生成COCO2 2 和和 H H2 2O O的过程。称的过程。称“
6、组织组织氧化氧化”、“组织呼吸组织呼吸”或或“细胞氧化细胞氧化”。第二节第二节 生物氧化生物氧化第十一页，共六十二页。* * 生物氧化与体外氧化（燃烧）的相同点生物氧化与体外氧化（燃烧）的相同点生生物物氧氧化化中中物物质质的的氧氧化化方方式式遵遵循循氧氧化化还还原原反反应应的的一一般般规律。规律。物物质质在在体体内内外外氧氧化化时时所所消消耗耗的的氧氧量量、最最终终产产物物（COCO2 2，H H2 2O O）和释放能量均相同。）和释放能量均相同。二、生物氧化的化学本质与特点二、生物氧化的化学本质与特点1.1.本质本质：生物氧化是发生在生物体内的：生物氧化是发生在生物体内的氧化还原反应。氧化还
7、原反应。 2.2.特点特点第十二页，共六十二页。反应条件反应条件 温温 和和 剧剧 烈烈 ( (体温、体温、pHpH近中性近中性) () (高温、高压高温、高压) )反应过程反应过程 逐步进行的酶促反应逐步进行的酶促反应 一步完成一步完成能量释放能量释放 逐步进行逐步进行 瞬间释放瞬间释放 （化学能、热能）（化学能、热能） （热能）（热能）COCO2 2生成方式生成方式 有机酸脱羧有机酸脱羧 碳和氧结合碳和氧结合H H2 2O O 需需 要要 不需要不需要速率速率 受体内多种因素调节受体内多种因素调节 生物氧化生物氧化 体外燃体外燃烧* * 生物氧化与体外燃烧的不同点生物氧化与体外燃烧的不同点
8、第十三页，共六十二页。三、生物氧化的方式三、生物氧化的方式 1. 1. 失电子失电子 2. 2. 脱氢脱氢( (最主要最主要) ) 3. 3. 加氧加氧 Fe 2+ Fe 3+ +eCOOH C =O + 2H CH3 （2H+ +2e） COOH HOCH CH3Cu + O2 CuO1 2第十四页，共六十二页。四、四、COCO生成的方式生成的方式基本方式基本方式： 有机酸脱羧有机酸脱羧分类分类： -脱羧脱羧 （羧基位置在（羧基位置在碳原子上）碳原子上） -脱羧脱羧 （羧基位置在（羧基位置在碳原子上）碳原子上） 单纯脱羧单纯脱羧（不伴氧化）（不伴氧化） 氧化脱羧氧化脱羧（伴氧化）（伴氧化）第
9、十五页，共六十二页。 （1 1）.-.-单纯脱羧单纯脱羧1.1.单纯脱羧单纯脱羧（2 2）.-.-单纯脱羧单纯脱羧COOH C =O CH2COOHCOOH C =O + CO2 CH3 O CH3 C COOH O CH3 C H + CO2 第十六页，共六十二页。（1）. -. -氧化脱羧氧化脱羧（2 2）. -. -氧化脱羧氧化脱羧 O O CHCH3 3C CCOOCOOH + CoASH + NADH + CoASH + NAD+ + O O CHCH3 3C CSCoA + NADH + HSCoA + NADH + H+ + + + COCO2 2COOH COOH C =O +
10、 C =O + COCO2 2 +NADH + H+NADH + H+ + CHCH3 3COOH COOH CH OH + NADCH OH + NAD+ +CHCH2 2COOCOOH H2.2.氧化脱羧氧化脱羧 第十七页，共六十二页。五、 生物氧化过程中水的生成代代谢谢物物上上的的氢氢要要在在脱脱氢氢酶酶的的作作用用下下才才能能脱脱下下，吸吸入入的的O O2 2要要通通过过氧氧化化酶酶的的作作用用才才能能转转化化为为高高活活性性的的氧氧。在在此此过过程程中中，还需要有一系列还需要有一系列传递体传递体才能把氢传递给氧，生成水才能把氢传递给氧，生成水. . 代谢物代谢物M2H 氧化型氧化型
11、H2O 一个或多个传递体一个或多个传递体 M 还原型还原型 O2 生物氧化过程中水的生成生物氧化过程中水的生成第十八页，共六十二页。六、六、生物氧化中能量的产生（线粒体氧化体系）生物氧化中能量的产生（线粒体氧化体系）线粒体结构和功能特点线粒体结构和功能特点结构结构功能功能线粒体呼吸链线粒体呼吸链组成成分及其作用组成成分及其作用呼吸链复合物的组成与排列呼吸链复合物的组成与排列 呼吸链的抑制剂呼吸链的抑制剂第十九页，共六十二页。线粒体的结构 线粒体有双层膜结构，外膜光滑，内膜折叠成嵴，伸向基质。内外膜之间为膜间腔。第二十页，共六十二页。线粒体的功能线粒体的功能外膜对大多数小分子物质和离子可通透，外
12、膜对大多数小分子物质和离子可通透，内膜依赖膜上特殊载体选择性运载物质进出内膜依赖膜上特殊载体选择性运载物质进出。基质中含有全部与有机酸氧化分解有关的酶。基质中含有全部与有机酸氧化分解有关的酶。内膜上存在着多种酶与辅酶组成的电子传递链，内膜上存在着多种酶与辅酶组成的电子传递链，或称呼吸链。或称呼吸链。内膜上的内膜上的ATPATP合成酶利用电子传递过程释放的合成酶利用电子传递过程释放的能量合成能量合成ATPATP，完成线粒体的供能作用完成线粒体的供能作用。第二十一页，共六十二页。线粒体呼吸链呼吸链氧化体系中的酶类、传递体按一定的规律呼吸链氧化体系中的酶类、传递体按一定的规律分布、排列在线粒体内膜和
13、基质中，将代谢脱下分布、排列在线粒体内膜和基质中，将代谢脱下的氢传递给氧生成水，由于与细胞利用氧的呼吸的氢传递给氧生成水，由于与细胞利用氧的呼吸过程有关，常将这一体系称为呼吸链，又称电子过程有关，常将这一体系称为呼吸链，又称电子传递链。传递链。 第二十二页，共六十二页。1.1.呼吸链的组分及其作用呼吸链的组分及其作用（1 1）以以NADNAD+ + 、 NADPNADP+ +为辅酶的脱氢酶类为辅酶的脱氢酶类 尼克酰胺核苷酸类尼克酰胺核苷酸类 NADNAD+ + 、 NADPNADP+ + 递氢体递氢体 （2 2）黄素蛋白黄素蛋白 FMN FMN 、FAD FAD 递氢体递氢体 （3 3）铁硫蛋
14、白铁硫蛋白 单电子传递体单电子传递体（4 4）泛醌（辅酶泛醌（辅酶Q Q） 递氢体递氢体（5 5）细胞色素体系细胞色素体系 单电子传递体单电子传递体第二十三页，共六十二页。尼克酰胺核苷酸的作用原理尼克酰胺核苷酸的作用原理+ + H H + + e e + + H H+ + + H H+ +NAD(P)+ NAD(P)H+H+2H+2H-2H-2H第二十四页，共六十二页。黄素核苷酸的作用原理黄素核苷酸的作用原理核黄素核黄素( (黄色黄色) )FAD/FMN FADH2/FMNH2+2H+2H-2H-2H-2H-2H+2H+2H还原型还原型 核黄素核黄素( (无色无色) )第二十五页，共六十二页。
15、（a）2Fe-2S（b）4Fe-4S铁铁硫硫蛋蛋白白的的结结构构Fe 2+ Fe 3+-e+eFMN （Fe-S）FAD (Fe-S)b第二十六页，共六十二页。辅酶辅酶Q Q的结构及作用原理的结构及作用原理O CH3 CH3H3CO H3COO（CH2CH=C CH2）n HOOH3CO H3COCH3RH3CO H3COOHOHCH3R+2H+2H-2H-2H泛醌泛醌第二十七页，共六十二页。细胞色素体系（细胞色素体系（CytCyt）. Cyt. Cyt的本质的本质细胞色素细胞色素 = = 酶蛋白酶蛋白 + + 血红素血红素. Cyt. Cyt的分类的分类3030多种多种a a组：组：a a、
16、a a1 1、a a2 2、 a a3 3 b b组：组：b b、b b1 17 7、P P450 450 c c组：组：c c、c c1 1、c c2 2、 c c3 3 细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类。的酶类。第二十八页，共六十二页。线粒体（线粒体（ a a、a a3 3 、b b、 c c、 c c1 1） 微粒体（微粒体（ b b5 5、P P450450 ）. Cyt. Cyt的存在部位的存在部位CytCytaaaa3 3（细胞色素氧化胞色素氧化酶）： Cyta Cyta 与与 CytaCyta3 3 结合紧密，很难分开，故将结合紧密，很难分开，故将Cyta Cyta 和和 CytaCyta3 3 合称合称 CytaaCytaa3 3。CytaaCytaa3 3 可以直接将电子传递给可以直接将电子传递给氧，使氧被激活为氧离子，故亦称为氧，使氧被激活为氧离子，故亦称为细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶。第二十九页，共六十二页。电子传递链电子传递链第三十页，共六十二页。复合体复合体: NADH-Q: NADH-Q（泛醌）还原酶
