《代謝總論》PPT課件

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1、代謝總論與生物氧化新陳代謝新陳代謝的概念生物體與外界環(huán)境物質(zhì)能量交換的全過(guò)程包括能量代謝和物質(zhì)代謝合成代謝與分解代謝合成代謝：由小分子合成大分子物質(zhì)的過(guò)程分解代謝：由大分子物質(zhì)分解產(chǎn)生小分子物質(zhì)的過(guò)程同化作用與異化作用同化作用：生物體利用環(huán)境物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化合成自身物質(zhì)的過(guò)程異化作用：生物體分解自身物質(zhì)釋放能量的過(guò)程新陳代謝的研究方法活體研究和體外研究活體內(nèi)實(shí)驗(yàn)（invivo）體外試驗(yàn)研究（invitro）同位素示蹤利用放射性同位素標(biāo)記代謝物的基團(tuán)，可以研究代謝物的代謝原理、場(chǎng)所、代謝過(guò)程代謝途徑阻斷法利用已知作用原理、作用部位的抑制劑，阻斷代謝過(guò)程可以研究代謝的途徑、調(diào)控等。生物能量代謝

2、的基本規(guī)律自由能變化與化學(xué)反應(yīng)?G=?H-T?S?G<0，體系反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行（放能反應(yīng)）?G>0，體系反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行（吸能反應(yīng)）?G=0，體系處于平衡狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化?Go：在標(biāo)準(zhǔn)條件下，化學(xué)反應(yīng)自由能變化，25oC，1大氣壓（101325Pa)，反應(yīng)物濃度1mol/L?Go=-RTInK生物反應(yīng)能學(xué)的補(bǔ)充規(guī)定在稀水溶液的反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)有水作為反應(yīng)物或產(chǎn)物時(shí)，水的活度規(guī)定為1.0生物能學(xué)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)pH=7.0，這時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化為?Go’?Go’的定義是假設(shè)在該條件下所有產(chǎn)物與反應(yīng)物都能夠解離。如果該條件不能滿足，則不能應(yīng)用?Go’來(lái)恒量反應(yīng)由于ATP在生物代謝中的特殊作用，生物能

3、學(xué)往往用生成或消耗ATP的數(shù)量來(lái)表征能量代謝的過(guò)程ATP在能量代謝中的作用高能磷酸化合物生物體內(nèi)有許多磷酸化合物，其磷酸基水解時(shí)可以釋放出大量自由能，稱為高能磷酸化合物ATP是體內(nèi)重要的高能磷酸化合物ATP可分解為ADP或AMP釋放能量ADP、AMP可以在消耗能量的前提下磷酸化生成ATPATP的共同中間體作用ATP水解的?Go’恰好處于生物體內(nèi)所有含磷酸基團(tuán)化合物的中間位置。分解代謝的中間產(chǎn)物有一些高能磷酸化合物可以通過(guò)轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的形式將自身所儲(chǔ)存的自由能轉(zhuǎn)交給ATPATP水解生成ADP，產(chǎn)生的能量可以用于底物的激活，或合成代謝的供能生物氧化生物氧化的特點(diǎn)：條件溫和：體溫、中性pH、有

4、水環(huán)境中進(jìn)行由酶催化，逐步有序的進(jìn)行產(chǎn)生能量以ATP等高能化合物形式儲(chǔ)存，并不全部轉(zhuǎn)化為熱能氧化過(guò)程受到嚴(yán)格的調(diào)控生物氧化形式直接電子轉(zhuǎn)移氫原子轉(zhuǎn)移直接加氧生物氧化中CO2的生成脫羧反應(yīng)生物氧化中水的生成脫氫與遞氫氧作為最終氫受體呼吸鏈與氧化磷酸化呼吸鏈的概念代謝物上的氫原子被脫氫酶激活脫落，經(jīng)過(guò)一系列的傳遞體，最后傳遞給被激活的氧分子，而生成水，此過(guò)程中的全部反應(yīng)體系，稱呼吸鏈或電子傳遞鏈典型呼吸鏈包括：NADH呼吸鏈，初始H受體為NAD+(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）FADH2呼吸鏈，初始H受體為FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）呼吸鏈的組成煙酰胺脫氫酶類黃素脫氫酶類鐵硫蛋白類輔酶Q類細(xì)胞色素

5、類：a、a3、b、c、c1呼吸鏈的電子傳遞過(guò)程氧化還原電位的排序電子傳遞順序NADH呼吸鏈FADH2呼吸鏈輔酶Q的位置：醌循環(huán)電子傳遞鏈的抑制物魚(yú)藤酮抗霉素ACN-、CO呼吸鏈與氧化磷酸化ATP的生成由ADP磷酸化生成底物水平的磷酸化：ADP直接從代謝過(guò)程中的高能磷酸化中間產(chǎn)物獲得磷酸基而發(fā)生的磷酸化過(guò)程氧化磷酸化：代謝過(guò)程中脫下的氫和電子，經(jīng)由呼吸鏈傳遞到氧生成水，生成的能量用于ATP的合成，稱氧化磷酸化ATP的產(chǎn)生部位FMN?CoQCytb?Cytc1Cyta3?O2氧化磷酸化機(jī)制——化學(xué)滲透偶聯(lián)假說(shuō)（chemiosmoticcouplinghypothesis）假說(shuō)要點(diǎn)電子傳遞鏈的

6、各組分分布不對(duì)稱，在電子傳遞過(guò)程中可以將H+從線粒體基質(zhì)側(cè)泵到膜間隙線粒體內(nèi)膜通透性很差，H+不能自由通過(guò)內(nèi)膜，因此被電子傳遞鏈泵到膜間隙的H+不能流回線粒體基質(zhì)，從而形成H+的跨膜梯度在跨膜梯度的驅(qū)動(dòng)下，H+從ATP合成酶處流回線粒體基質(zhì)，其勢(shì)能被ATP合成酶用于ATP的合成其他假說(shuō)Williams假說(shuō)：“定域化的H+”Boyer：變構(gòu)偶聯(lián)假說(shuō)ATP合成酶分子結(jié)構(gòu)：“分子馬達(dá)”ATP的合成磷氧比（P/O）一對(duì)電子經(jīng)呼吸鏈傳遞到氧，可以合成的ATP的數(shù)量磷氧比是反映細(xì)胞呼吸效率的指標(biāo)氧化磷酸化的抑制劑呼吸鏈抑制劑ATP合成酶抑制劑（寡霉素）解偶聯(lián)劑離子載體線粒體以外的物質(zhì)進(jìn)入呼吸鏈的通路

7、線粒體以外的代謝,把[H]交給NAD或NADP通過(guò)穿梭作用進(jìn)入線粒體3-磷酸甘油穿梭蘋果酸穿梭生物氧化過(guò)程中生成的CO2,來(lái)自有機(jī)物的脫羧生物氧化反應(yīng)脫下的H,由載體攜帶進(jìn)入呼吸鏈,與氧結(jié)合生成水.真核生物的電子傳遞鏈在線粒體內(nèi)膜上原核生物的電子傳遞鏈在細(xì)胞質(zhì)膜上NAD&NADPFMN&FAD2CuACuBHemeaHemea3b-ATPb-ADPb-empty