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1、中山大学生化期末复习资料植物分解代谢：4.1 糖代谢概述主要能源物质；重要的C 源，其中间产物可转化为氨基酸，脂肪酸， 核苷等；构成机体的重要物质；特别功能：如糖蛋白，ATP,NAD 等。4.2 糖的消化、吸取和运输乳糖不耐受综合症：缺乏乳糖酶糖吸取是以单糖形式，部位是小肠上段。由肠道进入小肠上皮细胞是钠单糖协同运输，由上皮细胞进入毛细血管是促进集中。4.3 糖酵解和已糖的分解代谢包括戊糖磷酸途径EM 途径葡萄糖丙酮酸糖酵解：葡萄糖分解为丙酮酸并伴随着生成ATP 的过程。反响部位：胞液在预备阶段六C 局部耗二ATP,在收益阶段三C 局部生成四ATP。丙酮酸的三种命运：生成酒精和CO2，生成乳酸
2、，生成已酰辅酶A 进入三羧酸循环。EM：一葡萄糖六磷酸葡萄糖，不行逆，已糖激酶，耗ATP。己糖激酶he 某okinae存在于全部细胞，通常可以磷酸化葡萄糖，也可以磷酸化果糖、甘露糖等。己糖激酶是一种调整酶，ADP 和反响产物葡萄糖- 6-磷酸是该酶的变构抑制剂。在肝细胞中，同时存在另一种己糖激酶葡萄糖激酶 glucokinae， 对葡萄糖有特异活性，两者的酶动力学和调整特性不同，对血糖调整具有 重要意义。二六磷酸葡萄糖六磷酸果糖，磷酸己糖异构酶，可逆，三六磷酸果糖16 二磷酸果糖，磷酸果糖激酶1PFK-1，不行逆，关键步骤，限速酶。四16 二磷酸果糖甘油醛 3 磷酸二羟丙酮磷酸，醛缩酶aldo
3、lae,可逆五二羟丙酮磷酸甘油醛 3 磷酸，磷酸丙糖异构酶。可逆。留意C 原子的挨次变化六甘油醛 3 磷酸1二磷酸甘油酸，甘油醛 3 磷酸脱氢酶，产一个NADH.七1二磷酸甘油酸3 磷酸甘油酸，磷酸甘油酸激酶，底物水平磷酸化，产ATP.八3 磷酸甘油酸磷酸甘油酸，磷酸甘油酸变位酶，九磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸，烯醇化酶，脱水。十磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ATP。丙酮酸激酶，底物水平磷酸化EM 小结 40-41：关键酶：已糖激酶 he 某 okinae,磷酸果糖激酶 phophofructokinae-1, 丙酮酸激酶pyruvatekinae.反响可分为两个阶段，净获能量 2ATP 和 2NADH
4、。共 10 步反响，其中3 步为不行逆反响，同时也是代谢途径的三个调控点。全部中间物都以磷酸化合物形式实现。Q:意义是什么乳酸发酵lactatefermentation无氧条件下，丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下复原为乳酸。消耗 NADH。实质上是加H糖酵解乳酸发酵途径的生理意义：缺氧条件下快速为生命活动供给能量的途径，尤其对肌肉收缩更为重要。是机体某些组织获能或主要获能的方式，如视网膜、神 经、癌组织等。成熟红细胞几乎完全依靠糖酵解供给能量。乳酸的利用：可通过乳酸循环Coricycle在肝脏经糖异生途径转化为糖。同工酶Iozyme催化同一反响的不同蛋白质酶同工酶具有相像的氨基酸序列，可存在于同一组
5、织，甚至同一细胞， 但它们在酶动力学、调控活性、关心因子、细胞分布等方面可能会有所差异。乳酸脱氢酶LDH是同工酶的代表。五种同工酶的酶活性有差异， 如A4 易于与丙酮酸结合，把丙酮酸复原为乳酸，而B4 易于把乳酸氧化为丙酮酸。同工酶在代谢调控中的调控方式：在不同的组织器官表现不同的代谢作用。在同一细胞不同位置代谢作用不同。在不同的发育阶段或不同的生理状态，由不同的同工酶起作用。不同的同工酶对变构调整剂的调整反响不同。乙醇发酵一些酵母和其它微生物在无氧条件下，丙酮酸先后经丙酮酸脱羧酶仅在少数发酶菌种中有，以TPP，焦磷酸硫胺素作为辅因子和乙醇脱氢酶包括人体在内的生物大多具有的催化作用，脱羧复原为
6、乙醇。EM 途径的调整：1. PFK-1：最重要的调控点。ATP，柠檬酸是它的变构抑制剂，而ADPAMP 是它的变构激活剂，而果糖 26 二磷酸则是它最强的变构激活剂，其活性与胰高血糖素相关。2. 丙酮酸激酶pyruvatekinae变构抑制剂：ATP、丙氨酸肝3. 变构激活剂：1,6-双磷酸果糖4.己糖激酶、葡萄糖激酶he 某okinae,glucokinae变构抑制剂：6-磷酸葡萄糖戊糖磷酸途径Pentoephoohatepathway概念以 6-磷酸葡萄糖开头，在 6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成 6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖作为中间代谢产物，故将此过程称为戊糖磷酸途径。生理意义
7、产生NADPH 和 5-磷酸核糖。也是植物光合作用从CO2 合成葡萄糖的局部途径。磷酸戊糖途径的调整氧化阶段：6-磷酸葡萄糖脱氢酶G6PD是限速酶。NAPDH 反响抑制酶的活性。非氧化阶段：受控于底物浓度。葡萄糖6磷酸脱氢酶缺乏症简称G6PD 缺乏症又称蚕豆病。是一种遗传病。病症：红细胞在一些因素的诱发下溶解，血红蛋白植物释放到血液中，引起黄疸和肾功能障碍。不能产NADPH,谷胱甘肽抗氧化后不能再生三羧酸循环包括乙醛酸循环，又称柠檬酸循环，KREB 循环。是糖、脂肪、氨基酸等化合物生物氧化的共同通路，也是各代谢途径连接的枢纽。生物氧化可分三个阶段：Stage1：乙酰CoA 的生成。Stage2
8、：乙酰CoA 的彻底氧化。TCAcycleStage3：电子传递和氧化磷酸化。生物氧化特点：逐步缓和地释放能量，能量储存在ATP 中。丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 反响部位：线粒体严密调整的不行逆步骤氧化脱羧反响由丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶系催化。该复合酶体的组成。三羧酸循环的反响部位：真核细胞的线粒体和原核细胞的胞浆2C 的乙酰基以乙酰 CoA 的形式参加循环，首先和草酰乙酸反响，经过 8 步反响， 释放 2CO2 和能量，最终再生一个草酰乙酸。柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸某 酮乌二酸CO2某琥珀酰辅酶+CO2某琥珀酸某延胡索酸苹果酸某草酰乙酸通过氧化磷酸化，1 分子NADH 产生 2.5AT
9、P，1 分子FADH2 产生1.5ATP。1 分子葡萄糖彻底氧化产生 3032ATP。P9697 关于TCA 循环中能量的产生。生理意义：TCA 的中间代谢物可作为合成葡萄糖、氨基酸、核苷酸、脂肪酸、胆固醇、胆红素等物质的前体。当这些中间代 谢物被移走后，就要通过回补反响来合成补充，才能维持 TCA 的正常进展。一些厌氧细菌缺乏酮戊二酸脱氢酶，它们通过不完整的TCA 获得生物合成的前体。这种不完整的TCA 可能是TCA 早期进化的一个阶段丙酮酸脱氢酶复合体的调整：丙酮酸脱氢酶复合体的别构抑制剂是一些反响产物和高能荷信号分子，如ATP、乙酰CoA、NADH、脂肪酸等；别构激活剂是一些低能荷信号分
10、子，如AMP、CoA、NAD+、Ca2+等。产物抑制和能量掌握共价修饰丙酮酸脱氢酶复合体中还有两个调整蛋白，一个是磷酸激酶，另一个是磷酸酶。磷酸化位点是E1 中的Ser 残基。三羧酸循环的调整：三羧酸循环中三步不行逆的放能反响是其调整位点。催化这三步反响的酶受到产物反响抑制如柠檬酸、琥珀酰CoA 等，也受到高能荷物质抑制如ATP、NADH 等。催化这三步反响的酶受到低能荷物质如ADP 等或能量需求信号如Ca2+激活。由于三羧酸循环的中间物可作为前体用于生物合成，因此底物的浓度对于调整也是比较重要的。如草酰乙酸一轮三羧酸循环，经过 8 步反响，释放 2CO2，生成 3NADH、1FADH2 和
11、1GTP或ATP。乙醛酸循环Glyo 某ylatecycle 是三羧酸循环的修改形式。在植物、一些无脊椎动物和一些微生物中存在，但不存在于脊椎动物中。反响部位： 乙醛酸循环体生理意义：是乙酸或乙酸盐转化为糖的途径。如种子发芽时， 能将脂肪转化为糖。本局部主要代谢途径：1.Glycolyi(lactatefermentation,ethanolfermentation)2.Pentoep hophatepathway3.Citricacidcycle4.Glyo 某yomecycle4.5 糖异生由非糖化合物：主要指丙酮酸转化为葡萄糖的过程称为糖异生。非糖化合物主要是丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸
12、甘油醛等糖异生存在于全部生物体中。从磷酸烯醇式丙酮酸到葡萄糖-6-磷酸是共同的途径。在哺乳动物中，其作用部位主要在肝脏，局部在肾上腺皮质。糖异生的生理意义：重要的生物合成葡萄糖的途径。对脑组织、红细胞尤为重要。空腹或饥饿时依靠氨基酸、甘油等异生成葡萄糖维持血糖水平的恒定。补充肝糖原的重要途径。长期饥饿时肾糖异生有利于调整酸碱平衡。再利用乳酸乳酸循环，防止因乳酸积存引起酸中毒从丙酮酸生成葡萄糖是糖异生的中心途径。这条途径不是糖酵解的简洁逆反响。糖酵解的三步不行逆反响由不同的反响称之为绕道反响bypa来完成。从丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸有两条途径。途径 1以丙酮酸、Ala 为前体;途径 2 以乳
13、酸为前体。两条途径都涉及一个羧化、脱羧的过程。目的是激活底物丙酮酸。1 分子丙酮酸转化为 1 分子 PEP，需要消耗 2 个高能磷酸键。关键酶：丙酮酸羧化酶，PEP 羧激酶。从果糖-1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸放能反响，关键酶：葡萄糖 16二磷酸酶从葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖放能反响，关键酶：葡萄糖 6 磷酸酶，骨骼肌和脑组织没有葡萄糖-6-磷酸酶，不能通过糖异生产生葡萄糖。它们的葡萄糖由肝或肾糖异生、或消化吸取的葡萄糖通过血液供给。通过糖异生，2 分子丙酮酸转变为 1 分子葡萄糖需要 6 个高能磷酸键。Gluconeogeneiie 某 penive!糖异生的前体：能生成丙酮酸的物质
14、，如TCA 循环中间物，以及能转化成这些中间物的大局部氨基酸生糖氨基酸，除了Ly,Leu乳酸等。但脂肪酸不能。肌肉中葡萄糖通过糖酵解分解为乳酸，乳酸通过血液循环运输到肝脏， 然后通过糖异生生成葡萄糖，葡萄糖又可通过血液循环重被肌肉摄取利 用。这个过程称为乳酸循环Coricycle肌肉没有将丙酮酸转化成葡萄糖 6 磷酸的酶，因此必需运输于肝脏。脊椎动物的乙酰 CoA 不能转化为丙酮酸，因此不能作为糖异生的前体。植物和一些细菌通过乙醛酸循环将乙酰CoA 转化为草酰乙植物酸作为糖异生前体。互逆的产能和耗能代谢过程同时进展，使ATP 以热量形式散发。这种不经济的过程称为无效循环。在正常状态下，机体以相
15、互协调的调整方式避开无效循环的发生。但有时候，机体利用无效循环产生热量来提高或维持体温。4.6 糖原的合成与分解磷酸化酶在离-1,6 糖苷键分支点的 4 个Glc 处停顿作用。接着由脱分支酶debranchingenzyme将分支的 3 个糖残基转移到直链的 4 个糖基上。剩余的一个糖残基以-1,6 糖苷键与糖原相连。这个键再由脱分支酶水解。线性糖链又可连续由糖原磷酸化酶进一步降解。在肝、肾和小肠中，Glc-6-P 被葡萄糖 6-磷酸酶glucoe6- phophatae水解为 Glc，进入血液循环。在肌肉和脑组织中没有这种酶， Glc-6-P 可进入糖酵解途径。糖原磷酸化酶是别构酶，有a、b
16、 两种形式。其活性通过可逆的磷酸化/去磷酸化来调整。辅酶磷酸吡哆醛Pyrido 某alphophate，PLP作为质子的供体和受体。P肝脏和肌肉的糖原磷酸化酶属同工酶，两者调控方式有一些差异。糖原的分解代谢在肌肉和肝脏中有着不同的生理意义：肌肉是产生ATP，肝脏为其它组织供给Glc。肝脏和肌肉的磷酸化酶均存在a 型、b 型两种形式。肌肉和肝脏中的磷酸化酶b 激酶分别由两种激素调控。肌肉是肾上腺素 epinephrine，肝脏是胰高血糖素 glucagon。除肾上腺素，肌肉中的磷酸化酶还受到Ca2+和AMP 的调整。肝脏中的磷酸化酶主要受到胰高血糖素和Glc 的调整。当血糖水平低时，胰高血糖素使
17、磷酸化酶b 激酶活性增加，从而使磷酸化酶b 磷酸化转变为有活性的磷酸化酶 a。肝糖原分解，释放 Glc 进入血中，血糖提高。当血糖水平恢复正常时，Glc 结合到磷酸化酶a 的Glc 别构位点，酶的构象转变暴露出磷酸化位点，利于磷酸化酶a 磷酸酶水解，于是，磷酸化酶a 转变磷酸化酶b，抑制肝糖原分解。肝脏中磷酸化酶是aglucoeenor。糖原合成存在于全部动物组织中，但在肝脏和骨骼肌中活性最强糖原合成是耗能过程，需要糖原引物分子，糖基的供体是UDPGUDP-Glucoe，而不是Glc-1-P。糖原的分支合成由糖原分支酶催化。糖原合成需要引物。引物的合成由生糖原蛋白glycogenin同时作为引
18、物和酶来完成。糖原合酶存在a 型和b 型两种形式。通过可逆的磷酸化/去磷酸化调整活性。a 型是去磷酸化的活性形式，b 型是磷酸化的低活性形式。与糖原磷酸化酶相反糖醛酸途径指从Glc-6-P 或Glc-1-P 开头，经UDP-葡萄糖醛酸生成糖醛酸的途径。生理意义：1.形成很多重要的粘多糖 2.能够转变为抗坏血酸抵挡坏血病，而人和动物自身不能合成 3.与某些药物或异物结合并排出体外， 解毒作用 4.从糖醛酸可形成木酮糖，与磷酸戊糖途径相连糖原的分解是由糖原磷酸化酶催化的磷酸解反响。4.7 糖代谢的调整糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化之间的协调掌握糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化的速度受细胞能荷水平的掌
19、握。ADP 含量高时，刺激氧化磷酸化和丙酮酸氧化，从而加速三羧酸循环。相反，ATP 含量高时，可减慢氧化磷酸化、糖酵解和三羧酸循环。巴斯德效应：在厌氧条件下，高速酵解的酵母假设通入氧气，葡萄糖消耗速度急剧下降，酵解积存的乳酸快速消逝。这种耗氧的同时， 葡萄糖消耗削减，乳酸积存终止的现象，称为巴斯德效应。糖异生和糖酵解之间的协调掌握：为了避开无效循环的发生，两条途径相互协调、互为相反地进展调整。通常表现为同一调整因子如别构效应剂对两条途径相应的酶作用相反。Glc-6-P 抑制己糖激酶，激活葡萄糖 6-磷酸酶，从而抑制酵解，促进 糖异生。乙酰CoA 抑制丙酮酸脱氢酶复合体，激活丙酮酸羧化酶，从而抑
20、制酵解，促进糖异生。AMP 抑制 FBPae-1，激活 PFK-1，从而抑制糖异生， 促进酵解。柠檬酸抑制PFK-1，激活FBPae-1，从而抑制酵解，促进糖异生。果糖-2,6-二磷酸抑制FBPae-1，激活PFK-1，从而抑制糖异生，促进酵解。果糖-6-磷酸和果糖-1,6-二磷酸之间的转化是糖酵解和糖异生的重要调控点。果糖-2,6-二磷酸是这一步骤的重要别构效应物。留意：果糖- 2,6-二磷酸是调整因子，但不是代谢中间物。胰高血糖素通过调整果糖-2,6-二磷酸的水平起到抑制酵解，促进糖异生的作用。PFK-2，FBPae-2 是一个双功能蛋白的两种酶活性。PFK-2，FBPae-2 酶活性受胰
21、高血糖素通过磷酸化/去磷酸化来调整。糖原分解和糖原合成之间的协调掌握：糖原磷酸化酶和糖原合酶的酶活性通过可逆的磷酸化/去磷酸化循环来调整。但作用相反。糖原的分解和合成通过激素进展协调的调整。如肾上腺素或胰高血糖素激活proteinkinaeA，最终导致糖原磷酸化酶和糖原合酶的磷酸化，于是，前者被激活，后者被抑制。人体血糖水平保持恒定。这不仅是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果， 也是肝、肌肉、脂肪等各组织器官代谢协调的结果。这种准确调控主要靠 激素的调整。上升血糖的激素：胰高血糖素glucagon，肾上腺素，糖皮质激素。降低血糖激素：胰岛素(inulin)。高血糖:空腹血糖7.22-7.78mmo
22、l/L 低血糖：空腹血糖3.33- 3.89mmol/L合酶指的是催化的缩合反响没有NTP如ATP 或GTP作为能源的。合成酶指的是催化的缩合反响有NTP如ATP 或GTP作为能源的。激酶催化的是磷酸化phophorylation反响。是把磷酰基从NTP， 如ATP 转移到一个受体分子磷酸化酶催化的是磷酸解 phophorolyi反响。是用磷酸攻击分子， 然后磷酰基与断裂键共价结合。植物磷酸酶催化的是去磷酸化dephophorylation反响。是把磷酰基从磷酸酯键去除，并用水分子攻击底物。氧化磷酸化定义：NADH 和 FADH2 的电子通过一系列电子传递载体传递给O2，由此产生一个跨膜的质子
23、梯度使ADP 磷酸化形成ATP。5.1 氧化复原电势某一化合物的氧化型和复原型，称为一对氧化复原对 redo 某 pair氧化型：电子受体。复原型：电子供体电极电势代表着氧化复原对得失电子的力量。低电极电势的氧化复原对倾向于失去电子，高电极电势的氧化复原对倾向于得到电子。标准复原势E0，代表着一对氧化复原对对电子的相对亲和力affinity，即E0低，倾向于失去电子，E0值高，倾向于得到电子。如何从标准复原势E0推断氧化复原反响方向？电子是从低E0的氧化复原对流向高E0的氧化复原对。即低E0 的氧化复原对的复原型失去电子，高E0的氧化复原对的氧化型得到电子。自由能变化意味着一个体系转移电子的力
24、量。自由能变化越大，体系转移电子的力量越强。5.2 电子传递过程和呼吸链呼吸链：指催化氢包括电子传递的酶及辅酶/辅基的连锁反响体系，它们按电子亲和力递增的挨次排列。呼吸链的分布部位在原核细胞位于质膜，在真核细胞位于线粒体的内膜。电子载体传递电子方式：作为氢原子He-，如 FAD/FADH2作为氢负离子:H-或者H2e-，如NAD+/NADH单纯电子e-，如Fe2+/Fe3+。电子载体：1.吡啶核苷酸类：NAD+，NADP+2.黄素核苷酸类flavinnucleotideFMN，FAD3.辅酶QcoenzymeQ,orQ又称泛醌， 脂溶性化合物 4.细胞色素类cytochrome5.铁硫蛋白ir
25、on- ulfurprotein,Fe-Sprotein大多数脱氢酶以NAD+为辅酶，有的以NADP+为辅酶，极少数能用 NAD+或NADP+两种辅酶。一般说，用于分解代谢的脱氢酶以NAD+为辅酶， NADP+多用于合成代谢NAD(P)+既存在于胞液中，又存在于线粒体中，彼此不能自由通过线粒体内膜(见NADHhuttleytem)某一部位的NAD(P)+只能与该部位的脱氢酶结合。FMN/FAD 与蛋白质结合严密有时候是共价结合，因而结合蛋白通称为黄素蛋白。其复原电势取决于结合的蛋白质，FMN/FAD 只是黄素蛋白的活性部位CoQ 在线粒体内膜中以膜结合和游离两种形式存在。可承受多种黄素蛋白类脱
26、下的氢原子。这些特性使CoQ 在电子传递链处于中心位置，在黄素蛋白类与细胞色素类之间作为一种敏捷的载体起作用，并且在电子传递和质子移动的偶联起重要作用依据吸取光谱的不同，分为细胞色素a、细胞色素b 和细胞色素c 三类。它们各自的血红素辅基在构造上有一些差异。细胞色素类载体单纯传递电子。通过其结合的金属离子传递在电子传递链中，还有一类铁不是存在于血红素辅基中，而是与无机硫S原子或/和蛋白质分子中的Cy 残基的 S 原子相连，这种构造称为铁硫中心 iron-ulfurcenter,Fe-Scenter。结合蛋白质称为铁硫蛋白。单纯传递电子。呼吸链repiratorychain的组成：四个多蛋白复合
27、体其中三个是质子泵和两个移动电子载体辅酶和细胞色素呼吸链的辅基包括：FMA,FAD,HEMES,铁硫簇，铜离子。复合体一：NADH 脱氢酶，NADH 进入呼吸链并且将电子传递给辅酶。放能的电子传递与需能的质子泵出相耦联。复合体二：琥珀酸盐脱氢酶黄素蛋白中的FADH2 同样转移电子给辅酶。这一步释放的能量缺乏以推动质子泵。复合体三：泛醌：细胞色素氧化复原酶也叫细胞色素bc1 复合体QH2 的电子传递给细胞色素其功能中心包括三个亚基：细胞色素，铁硫蛋白，细胞色素。QH2 的一个电子传递方向：QH2Fe-Scentercytc1hemecytcheme另一电子传递方向：QH2cytb(bl&bh)Q
28、&Q 负离子。称为循环。细胞内膜上的细胞色素C 接着移向复合体四。同时电子传递引起质子泵出。复合体四：细胞色素氧化酶，也叫做细胞色素aa3 复合体细胞色素C 的电子传递给O2.内含三个电子和两个血红素亚基作为电子载体。复原一分子O2 需传递四电子，同时泵出四质子。同时也消耗四个质子。与O2 结合成水伴随着电子传递链，每氧化一分子的NADH 泵出 10 质子，氧化一分子FADH2 泵出 6 质子。由此形成一个跨越线粒体内膜的质子梯度。其储存的能量可用来合成ATP 或其它工作。4 种复合物可完整地从线粒体内膜分别，每种复合体都有特定的电子供体和电子受体，间接说明呼吸链各成分是有序的。假设将O2el
29、ectronacceptor供给完全处于复原态的呼吸链，呼吸链上的各个电子载体按挨次被氧化。首先是cytaa3，依次向前推是cytc、cytb，最终是NADH电子传递的抑制剂:能够专一性阻断呼吸链中某一部位电子传递的化学物质。原理:阻断位点前的组分处于复原状态,阻断位点后的组分处于氧化状态。重要电子传递抑制剂:鱼藤酮,阿米妥,粉蝶霉素A,抗霉素A,CN-,CO5.3 氧化磷酸化氧化磷酸化：在呼吸链电子传递过程中释放的能量使ADP 磷酸化生成ATP 的过程。NADH+H+3ADP+3PiNAD+4H2O+3ATP氧化磷酸化的偶联机制化学渗透模型ChemiomoticModel 提醒了氧化磷酸化和
30、光合磷酸化过程的本质。化学渗透模型:呼吸链电子传递释放的能量驱动质子从线粒体内膜进入线粒体膜间腔，从而产生一个跨线粒体内膜的质子电化学梯度。这种电化学梯度贮存的能量形成一种质子驱动力(proton-motiveforce)当它驱动质子通过ATP 合酶流回线粒体植物基质的同时，催化ATP 的合成。化学渗透模型是关于电子传递和ATP 合成偶联(coupling)的理论。ATP 的合成取决于线粒体中电子流的发生，而电子流淌同样依靠于ATP 的合成。二者缺一不行。解偶联剂uncoupler:只抑制ATP 的形成过程，不抑制电子传递过程，使电子传递和ATP 形成两个过程分别，电子传递产生的自由能转变为热
31、量。其机制：使 H+不经 Fo 回流，破坏电化学梯度，因而不能形成 ATP， 而是以热量形式释放能量。典型的解偶联剂为 2,4-二硝基苯酚DNP。婴儿和其他初生的哺乳类以及冬眠动物的颈部和背部上方有一种特别的脂肪组织，称为褐色脂肪。这种褐色脂肪细胞富含线粒体，并且线粒体上有产热蛋白，又称解偶联蛋白uncouplingprotein，UCP-1，是H+ 通道，可将电子传递泵出线粒体的H+流回线粒体内，而不是通过FoF1ATP 酶。其生理意义是产热御寒。如缺乏这种蛋白，会导致生儿硬肿症。离子载体ionophore:通过增加线粒体内膜对一价阳离子的通透性破坏跨膜电荷梯度，从而使影响ATP 形成。如缬
32、氨霉素-K+复合物人工电荷梯度最终证明白化学渗透模型的正确性。ATP 生成的构造-ATP 合酶(ATPynthae)：具有两个截然不同的构造成分： F0&F1Fo：质子通道。F1：合成ATP。体外水解ATP，也称为F1ATP 酶。ATP 合酶的构造特点和作用机制结合变化模型氧化磷酸化抑制剂:通过直接干扰ATP 的形成过程，最终也抑制电子传递。如寡霉素oligomycin：与ATP 合成酶的寡霉素敏感蛋白Fo 结合，阻断质子通道。氧化磷酸化的调整：呼吸掌握(或受体掌握,acceptorcontrol)：ADP 作为关键物质对氧化磷酸化的调整作用。它的定量表示法是测定ADP 存在时氧的利用速率与没
33、有ADP 时氧的利用速率的比值。通常高于 10。ATP/ADP+Pi也称maactionratio，质量作用比率：作为细胞能量的一个指标。ATP,ADP,NADH,NAD+都是氧化途径中的重要调整因子P/O：指当一对电子通过呼吸链传到O2 所产生的ATP 分子数。可通过试验测定。一般认为P/O 值是一个整数。NADH 的P/O 为 3,琥珀酸的P/O 为 2。依据化学渗透学说,从质子的角度计算,NADH 的P/O 为 2.5,琥珀酸的P/O 为 1.5。5.4 质子梯度的其它用途质子梯度贮存的能量可用于做其他功,如协同运输，产热紫色脂肪组织，驱动细胞的鞭毛转动等。5.5 通过线粒体内膜的物质运
34、输NADH 穿梭系统(ShuttleytemofcytoolicNADHtomitochondrion)苹果酸-天门冬氨酸穿梭：最活泼的NADH 穿梭途径。存在于肝脏、肾脏、心肌等细胞。使用theMalate-a-ketoglutarate tranporter和theglutamate-apartatetranporter。通过此途径,从胞浆进入mt 的NADH 可生成 2.5ATP。3-磷酸甘油穿梭glycerol3-phophatehuttle线粒体基因组为暴露环状双螺旋构造易受氧自由基损害线粒体起源于内共生细菌内共生学说：最早能够进展产生ATP 的有氧代谢的是原核细胞。原始的真核细胞是
35、在无氧条件下生存的，直到它们与这些原核细胞在细胞质内建立共生关系的时候，才获得氧化磷酸化的功能。经过漫长的进化，细菌的一些基因进入真核细胞的基因组，内共生细菌进化为线粒体。原核生物的氧化磷酸化途径与线粒体相像。这是线粒体起源于内共生细菌的有力证据。脂类代谢 5.1 脂类概述脂类的分类P3脂肪甘油三脂TG,类脂鞘脂磷脂PL,糖脂GL，胆固醇CH,胆因醇酯CHETG 的构造：1 甘油3 脂肪酸链甘油磷脂的构造：1 甘油2 脂肪酸链1 磷酸基团和 1 极性头部鞘脂：鞘氨醇1 脂肪酸链1 极性头脂类的生理功能供能与贮能机体的重要构造成分转变为各种衍生物参与代谢活动脂肪作为储能物质的优缺点: 脂肪具有高
36、度复原性，彻底氧化释放的能量是同等重量的糖或蛋白质的两倍多38kJ/gv18kJ/g。脂肪具有高度疏水性，因而不会增加细胞胞浆的渗透压，也不会因水化增加额外的重量。但消化需要乳化，运输需要其他蛋白质帮助。脂肪具有化学惰性，不易产生副反响。但C-C 键的断裂需要激活。5.2 脂肪的消化、吸取、发动和运输消化部位：小肠上段，消化因素：胆汁酸盐bilealt：乳化作用，辅脂酶colipae：帮助胰脂酶起作用，脂肪酶lipae：TG(胰脂酶)2 单酰甘油脂肪酸；CHE(胆固醇脂酶)CH脂肪酸； PL磷脂酶A2溶血磷脂脂肪酸吸取部位：空肠；短链：直接通过门静脉进入血循环；长链：重合成TG载脂蛋白乳糜微粒
37、乳糜管淋巴管血液在毛细血管中，脂肪又被水解为游离脂肪酸和甘油。 FA 被细胞吸取。脂肪发动Mobilizationoftriglyceride指脂肪组织中脂肪在激素的调整下，被一系列脂肪酶水解为脂肪酸和甘油，然后释放进入血液，脂肪酸以与血清白蛋白非共价结合的方式运输到其它组织利用的过程。其中甘油三脂脂肪酶是限速酶5.3 脂肪的代谢甘油的氧化主要部位在肝、肾、肠。甘油氧化通过三步反响转化为 3-磷酸甘油醛。植物脂肪和骨骼肌组织中甘油激酶活性很低，所以不能很好地利用甘油。脂肪酸氧化的理论：脂肪酸降解时，Beta被氧化，每一轮氧化中释放出一个二碳单位饱和偶数碳脂肪酸的氧化：部位:以肝脏和肌肉组织最为
38、活泼。整个过程可分为三个阶段：第一阶段：脂肪酸的活化；脂肪酸与HSCoA 结合生成脂酰CoA高能化合物的过程RCOOH+ATP+HSCoARCOSCoA+AMP+PPi 催化反响的是脂酰CoA 合成酶在细胞内分别有内质网脂酰CoA 合成酶和线粒体脂酰CoA 合成酶，前者活化 12 个碳原子以上的长链脂肪酸，后者活化中链或短链脂肪酸。其次阶段：长链脂酰CoA 进入线粒体；在肉碱脂酰移位酶的催化下，以脂酰肉碱的形式通过acyl-carnitine/carnitinetranporter 进入线粒体，在线粒体基质， 脂酰肉碱在肉碱脂酰移位酶的催化下，重生成脂酰CoA。这是脂肪酸-氧化的限速步骤。丙二
39、酸单酰 CoA 是肉碱脂酰移位酶的抑制剂。第三阶段：-氧化。全部脂肪酸-氧化的酶都是线粒体酶。-氧化每一轮循环是脱氢、水化、再脱氢和硫解四个重复步骤，生成 1 个乙酰CoA、1 个少 2C 的脂酰CoA 以及 1 个NADH、1 个FADH2。按软脂酸计算，经过 7 轮反响，生成 8 个乙酰 CoA、7个NADH 和 7 个FADH2。软脂酸的氧化可产生 106ATP。108-活化的两个ATP单不饱和脂肪酸的-氧化额外需要顺 3-反 2-烯酰CoA 异构酶，使顺式 3 双键转变为反式 2 双键多不饱和脂肪酸的-氧化除顺 3-反 2-烯酰CoA 异构酶外，还需2,4-二烯酰CoA 复原酶NADP
40、H 作为辅酶，将反 2-顺 4 构造转变为反 3 构造奇数碳脂肪酸的-氧化奇数碳脂肪酸存在于很多植物、海洋生物、石油酵母等生物体中。奇数碳脂肪酸经-氧化可生成丙酰CoA。丙酰 CoA 经过三步反响，转化为琥珀酰 CoA，进入三羧酸循环，进一步可转变为其他物质。此途径是丙酸代谢的途径之一丙酸代谢的另一途径是生成乙酰CoA。VitB12 是甲基丙二酸单酰CoA 变位酶的辅酶。VitB12 在动植物中不能合成，只有一些种类的微生物能合成。安康人每天只需要少量的VitB12。假设由于吸取障碍缺乏VitB12，就会导致恶性贫血(Perniciouanemia)，如红细胞削减、血红蛋白水平降低和一些中枢神
41、经系统的功能紊乱等。在一些病例中，服用大剂量VitB12 可减轻这些病症。过氧化物体/乙醛酸体中脂肪酸的氧化途径与线粒体的相像，但不完全一样。FADH2 的电子直接传递给O2，生成H2O2，H2O2 马上转化为H2O 和O2。能量以热量形式散发，而不是储存于ATP 中哺乳动物过氧化物体产生的乙酰CoA 进入胞浆，用于合成其他代谢产物，如胆固醇等。当高脂肪膳食时，肝脏过氧化物体中脂肪酸-氧化的酶合成增加，产生的乙酰CoA 一局部进入线粒体植物中脂肪酸-氧化只发生在叶组织的过氧化物体以及种子的乙醛酸体中植物线粒体不存在-氧化的酶。这一途径 的生物学意义是利用脂肪供给生物合成的前体，特别是在种子的发
42、芽过程。-氧化的酶在线粒体和过氧化物体中组织的形式不同。在线粒体中，各个酶是分别的，而在过氧化物体中，以复合体形式存在。脂肪酸的-氧化对降解支链脂肪酸如哺乳动物中植烷酸降解有重要作用脂肪酸的-氧化脊椎动物作用部位：肝肾内质网中。碳原子少于12 的脂肪酸的氧化途径。Mi 某-functiono 某idae 由细胞色素P-450 复原酶和细胞色素P-450 组成。在肝脏中，脂肪酸经-氧化生成的乙酰CoA，转变为乙酰乙酸、羟丁酸和少量丙酮，这三种物质统称为酮体ketonebodie。这种现象在饥饿或糖尿病状态下尤为明显酮体的生成部位在肝细胞线粒体。HMG-CoAynthae 催化的是限速步骤酮体的利
43、用指酮体在肝外组织重转化为乙酰CoA 酮体生成具有重要的生理意义是生理状况下，肝脏输出能源的一种形式。是长期饥饿状况下、脑、肌肉组织主要的供能物质。是应激状况下，防止肌肉蛋白过多消耗的一种形式。酮体过量产生可造成酮血症、酮尿症.正常代谢时血尿酮体含量很少。在饥饿、糖尿病等特别状况下，酮体大量产生。当超过肝外组织所能利用的限度时，血尿酮体含量上升。血中酮体积存称酮血症。由于乙酰乙酸和-羟丁酸降低血液pH，造 成酸中毒。酮体随尿排出称酮尿症.临床上把糖尿病患者血尿酮体的特别称为酮症ketoi。脂肪酸合成部位在胞液中。脂肪酸合成在肝脏、脂肪组织特别活泼。脂肪酸合成的碳源是acetyl-CoA。Ace
44、tyl-CoA 供给最初的两个C 原子，以后延长的 2C 单位由acetyl-CoA 的活化形式:malonyl-CoA 供给。脂肪酸合酶fattyacidynthae只合成软脂酸C16， 进一步的延长和去饱和由其他酶体系完成。脂肪酸合成可分为 3 个步骤:Acetyl-CoA 从线粒体运输到胞浆。丙二酸单酰CoAmalonyl-CoA的生成。乙酰CoA 羧化酶是脂肪酸合成途径的限速酶脂肪酸碳链的延长。乙酰基和丙二酸单酰基首先转移到脂肪酸合酶复合体的两个SH。脂肪酸碳链的延长由脂肪酸合酶复合体催化。脂肪酸合酶复合体连续催化缩合、复原、脱水、复原四步反响。这四步反响构成一个循环。在脂肪酸合成过程
45、，每经过一个循环，脂酰链延长 2 个碳原子。经过 7 轮的反响，生成palmitoyl-ACP,palmitoyl-ACP 水解释放出游离的palmitate。每合成 1 个植物软脂酸需要消耗 7ATP 和 14NADPHACP:酰基载体蛋白，构造格外类似COA。脂肪酸合酶复合体的作用机制某脂肪酸合成受到严密调整。乙酰CoA 羧化酶催化的是脂肪酸合成的限速步骤。柠檬酸和软脂酰CoA 分别是乙酰CoA 羧化酶的变构激活剂和反响抑制剂。乙酰CoA 羧化酶可通过激素进展磷酸化去磷酸化的共价修饰调整。第一个中间物丙二酸单酰CoA 抑制脂肪酸 氧化，避开无效循环。链饱和脂肪酸由软脂酸合成，部位：光面内质网和线粒体，与软脂酸合成不同的是，不需ACP 作为脂酰基载体。亚油酸和亚麻酸是必需脂肪酸，对哺乳动物是格外重要的。Fattyacyl-CoAideaturated(o 某idized)byO2andNADPH.棕梠酸是合成其它脂肪酸的前体。多不饱和脂肪酸的重要衍生物前列腺素、血栓噁烷、白三烯的合成：合成部位：全身各组织细胞光面内质网除红细胞外，前体是花生四烯酸。Apirin、Ibuprofen 等通过抑制protglandin前列腺素和thrombo