代谢总论及生物氧化.ppt

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1、第五章新陈代谢总论和生物氧化第一节新陈代谢总论新陈代谢营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为新陈代谢，简称代谢metabolism合成代谢（同化作用）分解代谢（异化作用）生物体的新陈代谢生物小分子合成生物大分子需要能量释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢新陈代谢的功能①从周围环境中获得营养物质。②将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件，即大分子的组成前体。③将结构元件装配成自身的大分子，例如蛋白质、核酸、脂类以及其他组分。④形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子⑤提供生命活动所需的一切能量1热力学

2、第一定律热力学第一定律称为能量守恒定律。这一定律指出，一个体系及其周围环境的总能量是一个常数。虽然能的形式可以转变，但不会消灭。热力学定律2热力学第二定律热力学第二定律指一切自发的过程都向着能量分散程度增加的方向进行。如热的传导只能由高温物体传到低温物体。第二定律说明热力学体系的运动有一定的方向性热力学第二定律只指示一个化学反应的方向和限度，不预示反应过程的速率3自由能自由能（G）是指一个反应体系中能够做功的那部分能量。即生物氧化所能提供的能量。自由能的变化(ΔG)：产物的自由能与反应物的自由能之差，与反应转变过程无关。标

3、准自由能变化（∆G0）在规定的标准条件下，自由能的变化。标准条件是指：反应温度是25℃，即298K，大气压为101325Pa,参加反应的物质和生成物质的浓度都是1mol/L。在生化反应中，反应的环境为pH＝7，此时标准自由能变化用∆G0′表示。如A+BC+DΔG=(GC+GD)-(GA+GB)ΔG=ΔG0+RTln[C][D]/[A][B]ΔG<0ΔG=0ΔG>0反应达到平衡释放自由能，反应自发进行需能，反应不能自发进行ΔG决定于不变部分：反应物本身的性质可变部分：反应物和产物的浓度生物化学中：反应达到平衡时平衡常数K

4、`eq=[C][D]/[A][B]高能磷酸化合物高能磷酸键：生化中把磷酸化合物水解时释出的能量＞20KJ/mol者所含的磷酸键称高能磷酸键，常用~P表示，含有高能键的化合物称为高能化合物。生物化学中所用的“高能键”的含义和化学中使用的“键能”(energybond)含义是完全不同的。化学中“键能”的含义是指断裂一个化学键所需要提供的能量；而生物化学中所说的“高能键”是指该键水解时所释放出的大量自由能高能磷酸键的类型1.磷氧键型2.氮磷键型3.硫酯键型4.甲硫键型（1）磷氧键型（—O-P)(A)酰基磷酸化合物1,3-二磷酸甘

5、油酸乙酰磷酸氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸（B）焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸ADP（二磷酸腺苷）（C）烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）磷氧键型：酰基磷酸化合物、焦磷酸化合物、烯醇式磷酸化合物（2）氮磷键型（如胍基磷酸化合物）磷酸肌酸磷酸精氨酸这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。（3）硫酯键型3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸酰基辅酶AS-腺苷甲硫氨酸（4）甲硫键型磷酸化合物水解的标准自由能变ATPATP+H2OADP+PiΔG0’=-30.5KJ/molADP+H2OAMP+PiΔG0’=-30.

6、5KJ/molAMP+H2O腺苷+PiΔG0’=-14.2KJ/molATP在能量转运中的地位和作用ATP在磷酸基团转移中所起到的中间传递体的作用，可以说是一个转移磷酸基团“共同中间传递体”，它是能量的携带者和转运者。ATP的作用作为能量载体，提供合成代谢或分解代谢初始阶段所需的能量；供给机体生命活动所需的能量；生成核苷三磷酸（NTP）；将高能磷酸键转移给肌酸以磷酸肌酸（creatinephosphate）形式储存。将高能磷酸键转移给肌酸以磷酸肌酸形式储存第二节生物氧化生物氧化主要指供能物质（糖、脂肪、蛋白质等）在体内分

7、解时逐步释放能量，最终生成二氧化碳和水的过程。生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用。生物氧化所产生的能量主要储存在ATP一生物氧化概述生物氧化主要包括三方面的内容：（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C变成CO2—CO2如何形成？脱羧反应（2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？电子传递链（3）当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎样转化成ATP—能量如何产生？底物水平磷酸化氧化磷酸化1生物氧化的特点：1）遵循氧化还原反应的一般规律2）反应条件温和，细胞中进行，

8、酶促反应3）能量逐步分次释放，有利于ATP的生成4）生物氧化中生成的水是由脱下的H与氧结合产生的，二氧化碳由有机酸脱羧产生。体外氧化产生的二氧化碳、水由物质中的碳和氢直接与氧结合生成生物氧化和有机物在体外氧化（燃烧）的实质相同，都是脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧气，都生成C2O和H2O，所释放的能量也相