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1、第八章第八章 新陈代谢总论与生物氧化新陈代谢总论与生物氧化一一 新陈代谢总论新陈代谢总论二二 生物氧化生物氧化一一 新陈代谢总论新陈代谢总论（一）一）新陈代谢的概念新陈代谢的概念新陈代谢新陈代谢 合成代谢合成代谢（同化作用）（同化作用）分解代谢分解代谢（异化作用）（异化作用）生物小分子合成为生物小分子合成为生物大分子生物大分子需要能量需要能量释放能量释放能量生物大分子分解为生物大分子分解为生物小分子生物小分子能量能量代谢代谢物质代谢物质代谢新陈代谢的共同特点：1.由酶催化，反应条件温和。由酶催化，反应条件温和。2.诸多反应有严格的顺序，彼此协调。诸多反应有严格的顺序，彼此协调。3.对周围环境高
2、度适应。对周围环境高度适应。（二）（二）新陈代谢的研究方法新陈代谢的研究方法1.活体内(in vivo)与活体外实验(in vitro)2.同位素示踪3.代谢途径阻断（三）（三）生物体内能量代谢的基本规律生物体内能量代谢的基本规律自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。作功条件时，自由能转变为热能丧失。熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。G=H-TS对于对于 A+B C+DG=-2.303RTlgK K=CD/AB（四）（四）高能化合物与高能化合物与ATP的作用的作
3、用高能化合物高能化合物磷酸化合物磷酸化合物非非磷酸化合物磷酸化合物磷氧型磷氧型磷氮型磷氮型硫酯键硫酯键化合物化合物甲硫键甲硫键化合物化合物烯醇磷酸化合物烯醇磷酸化合物酰基磷酸化合物酰基磷酸化合物焦焦磷酸化合物磷酸化合物 二、二、生物氧化生物氧化生物体内一切代谢物进行的氧化作用。（一）一）生物氧化的特点生物氧化的特点1.在体温、近于中性的含水环境中由酶催化。在体温、近于中性的含水环境中由酶催化。2.能量逐步释放，部分存于能量逐步释放，部分存于ATP。3.分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。（二）二）CO2的生成的生成生物体内生物体内CO2的生成来源于有机物
4、转变为含羧基化合物的的生成来源于有机物转变为含羧基化合物的脱羧作用。脱羧作用。直接脱羧CH3CCOOHOCH3CHO+CO2丙酮酸脱羧酶（-脱羧）HOOCC H2C COOH 丙酮酸羧化酶CH3CCOOH+CO2OO（-脱羧）氧化脱羧：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。HOOCCH2CHOHCOOHCH3CCOOH+CO2NADP+NADPH+H+O（三）三）H2O的生成的生成代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合生成水。生物体主要以脱氢酶脱氢酶、传递体及氧化酶氧化酶组成生物氧化体系，以促进水的生成。MH2M递氢体递氢体H2 NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ还原型氧化型Cyt递电
5、子体递电子体 b,c1,c,aa32H+2e O2O2-H2O脱氢酶脱氢酶氧化酶氧化酶1.呼吸链（电子传递链）呼吸链（电子传递链）根据接受氢的初受体不同，典型的呼吸链有两种：NADH呼吸链呼吸链和FADH2呼吸链呼吸链。2.呼吸链的组成呼吸链的组成3.呼吸链中传递体的顺序呼吸链中传递体的顺序MH2NADH-0.32FMN-0.30CoQ+0.10b+0.07c1+0.22c+0.25aa3+0.29O2+0.816FAD-0.18鱼藤酮安密妥抑制剂：抑制剂：抗霉素A氰化物，CO，叠氮化合物（四）四）氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。ADP+Pi+能量 ATPAMP
6、+PPi+能量 ATP1.ATP的生成的生成（1）底物水平磷酸化：在被氧化的底物上发生磷酸化作用。X +ADP ATP+XP（2）电子传递体系磷酸化：电子从NADH或FADH2经过电子传递体系传递给氧形成水，同时伴有ADP磷酸化为ATP。NADHFMNCoQbc1caa3O2PPP3ADP3ATPP/O比值：在电子传递体系磷酸化中，在一定时间内所消耗的氧（以克原子计）与所产生的ATP数目的比值。NADH的的P/O=3FADH2的的P/O=22.胞液中胞液中NADH的氧化磷酸化的氧化磷酸化NADH+H+NAD+二羟磷酸丙酮甘油-磷酸线粒体内膜甘油-磷酸穿梭作用甘油-磷酸FAD二羟磷酸丙酮FADH
7、2NADHFMNCoQbc1caa3O2酵解NADH草酰乙酸天冬氨酸NAD+苹果酸苹果酸NAD+草酰乙酸NADH天冬氨酸NADH呼吸链呼吸链苹果酸-天冬氨酸转运NADH系统3.氧化磷酸化作用机理氧化磷酸化作用机理*化学渗透学说化学渗透学说 氧化磷酸化作用的关键因素是质子（H+）梯度和完整的线粒体内膜。化学偶联学说化学偶联学说形成高能中间产物，促使ATP生成。结构偶联学说结构偶联学说Ared+Box 2eA*ox+BredA*ox+ADP+Pi Aox+ATPMH2MNAD+2H+FeS2e2H+FMN2H+Cytb2H+2eCoQ2H+Cytc1CytcCytaa32e O2O2-X-+IO-
8、XHIOHH2OXIXIXI 头部头部ATP合酶合酶ADP+PiATP2H+X-+IO-H2O化学渗透学说化学渗透学说设A、B为呼吸链邻近的两个电子传递体AH2+B+I AI+BH2（可进行下一轮传递）（可进行下一轮传递）AI+X XI+AXI+Pi XP+IXP+ADP ATP+X（五）五）非线粒体氧化体系非线粒体氧化体系与ATP合成无关，但具有重要生理功能。1.微粒体氧化体系主要在细胞的光滑内质网上进行。催化分子氧中二个氧原子分别进行不同的反应。一个O加到底物分子上，另一个O则与NADPH上的二个H作用形成H2O，不生成ATP。加单氧酶加单氧酶。生理功能：胆酸生成中环核羟化；不饱和脂肪酸双
9、键引进；维生素D活化；药物、致癌物和毒物的氧化解毒等。NADPH+H+FADNADP+FADH2Fe3+Fe2+Fe-SFe2+Fe3+O2+RHH2O+ROH2H+2e2eCytp-450加加单氧酶体系单氧酶体系2.过氧化物酶体系在过氧化物酶体上进行的较为简单的氧化反应。过氧化物酶体含有较多的需氧脱氢酶，可以催化氨基酸、黄嘌呤等代谢脱氢、加氧，并生成H2O2。RCHCOOH+O2+H2ONH2RCCOOH+H2O2+NH3OH2O2的功用：参与甲状腺中活性碘的生成；在中性粒细胞中可杀死被吞噬进的细菌；使过氧化物（ROOH）转变为无毒的醇类。H2O2的毒性：使酶失活；损伤膜功能；生成脂褐素颗粒。2H2O2 2H2O +O2过氧化氢酶过氧化氢酶R+H2O2 RO+H2O过氧化物酶过氧化物酶RH2 +H2O2 R +2H2O过氧化物酶过氧化物酶