代谢导论和生物氧化

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1、第5章代谢导论和生物氧化第1节代谢导论新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征一，泛指生物与周围环境进行物质交换、能量交换的过程。一方面，生物体不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组成成份，即所谓同化作用（合成代谢）；另一方面，将原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用（分解代谢），通过上述过程不断地进行自我更新。一、新陈代谢的一般概念小分子大分子合成代谢（同化作用）需要能量释放能量分解代谢（异化作用）大分子小分子物质代谢能量代谢新陈

2、代谢第2节生物氧化一、生物氧化的概念、特点1.生物氧化的概念广义的生物氧化：糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化（呼吸作用）。其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。狭义的生物氧化：代谢中间物脱氢生成的还原型辅酶（NADH和FADH2）经电子传递链（呼吸链）传递给分子氧生成水，电子传递过程伴随着ADP磷酸化生成ATP。脂肪葡萄糖、其它单糖三羧酸循环电子传递（氧化）蛋白质脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi小分子化合物分

3、解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等）共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。大分子降解成基本结构单位生物氧化的三个阶段在细胞内进行，是在体温、常压、近中性及有水的环境中进行的。是在一系列酶、辅酶、和中间传递体的作用下逐步进行的，每一步都放出一部分的能量，逐步释放能量的总和则与同一氧化反应在体外进行时相同。释放的能量通常都先贮存在一些特殊的高能化合物如ATP中，以后通过这些物质的转移作用，以满足机体各种需能及反应的需要。部位：真核

4、生物：在线粒体内膜内进行。原核生物：在细胞膜上进行。CO2通过有机酸脱羧产生，H2O通过呼吸链产生。2.生物氧化的特点线粒体的结构:外膜：含孔蛋白(porin)，通透性较高。内膜：高度不通透性，向内折叠形成嵴（cristae）。含有与生物氧化和能量转换相关的蛋白。膜间隙：含许多可溶性酶、底物及辅助因子。基质：含三羧酸循环酶系、线粒体基因表达酶系等以及线粒体DNA,RNA，核糖体。CO2的生成方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。CH3COSCoA+CO2CH3-C-

5、COOHO丙酮酸脱氢酶系NAD+NADH+H+CoASH例：+CO2H2N-CH-COOHR氨基酸脱羧酶CH2-NH2RH2O的生成代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体（NAD+、FAD、FMN等）所接受，再通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O。CH3CH2OHCH3CHONAD+NADH+H+乙醇脱氢酶例：1/2O2NAD+电子传递链H2O2eO=2H+二、生物能1.生物能和ATP生物能：指能够被生物细胞直接利用的特殊能量形式。ATP是生物能存在的主要形式ATP是生物体通用的能量货币。生物能存储

6、于ATP的焦磷酸键中，ATP通过水解反应为细胞提供能量。ATP水解即可生成ADP也可生成AMP但释放能量一样。ADP+PiATPATP+H2OADP+PiG’=-30.5kJ/molATP+H2OAMP+PPiG’=-30.5kJ/molPPi+H2O2PiG’=-29kJ/mol2.高能磷酸化合物高能化合物：水解时释放5000卡/mol及以上自由能的化合物。一般将水解时能够释放20.92kJ（5000cal)以上自由能的键称高能键,用“～”表示。许多磷酸酯类化合物在水解过程中都能够释放出大量自由能(

7、＞5000卡/mol)称为高能磷酸化合物。磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过程中起着重要作用。ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物。①ATP是细胞内产能反应和需能反应的化学偶联剂,在传递能量方面起着转运站的作用，它是能量的携带者和转运者，但不是能量的贮存者(磷酸肌酸、磷酸精氨酸)。磷酸肌酸（C～P）是肌肉和脑组织中能量的贮存形式。但磷酸肌酸中的高能磷酸键不能被直接利用，而必须先将其高能磷酸键转移给ATP，才能供生理活动之需。这一反应过程由肌酸磷酸激酶（CPK）催化完成。CPKC～P+ADPC+ATP②在磷

8、酸基转移中的作用:ATP是磷酸基团转移反应的中间载体。ATP在生化反应中的特殊作用：第3节电子传递和氧化磷酸化一、电子传递链在生物氧化过程中，代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系列的传递体，最后交给被激活的氧分子而生成水的全部体系称为电子传递链(ETS)或电子传递体系，又称呼吸链。部位：线粒体内膜（真核生物）或细胞膜（原核生物）。NADH呼吸链和FADH2呼吸链F