生物化學(xué)新陳代謝總論與生物氧化課件

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1、-新陳代謝總論與生物氧化本章重點及難點重點：掌握什么是新陳代謝、生物氧化，高能磷酸化合物的概念及ATP的作用掌握呼吸鏈電子傳遞體的組成及排列方式，以及受抑制的部位掌握氧化磷酸化的部位，氧化磷酸化的作用機(jī)理。難點：與能量代謝有關(guān)的一些概念；呼吸鏈的組成成分、排列順序；氧化磷酸化的機(jī)理。第一節(jié)新陳代謝總論新陳代謝（metabolism）簡稱“代謝”，指活細(xì)胞中進(jìn)行的所有化學(xué)反應(yīng)的總稱。包括同化作用即合成代謝，異化作用即分解作用。代謝的實質(zhì)就是交換,是生物體與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的過程。包括：消化、吸收、中間代謝、排泄。通過物質(zhì)

2、交換建造和修復(fù)生物體（按人的一生計,交換物質(zhì)的總量約為體重的1200倍,人體所含的物質(zhì)平均每10天更新一半）。通過能量交換推動生命運動，通過信息交換進(jìn)行調(diào)控，保持生物體和環(huán)境的適應(yīng)。人體為例：水（代謝水）每一周就有50％為新的水分子；蛋白質(zhì)80天就被更新一半，其中肝、血中的蛋白質(zhì)10天就更新一半；組成人體的原子一年后98％被更新。新陳代謝合成代謝（同化作用）分解代謝（異化作用）環(huán)境→機(jī)體生物小分子——————大分子（合成代謝）吸能反應(yīng)放能反應(yīng)生物大分子——————小分子（分解代謝）體內(nèi)→環(huán)境能量代謝物質(zhì)代謝新陳代謝的共同特

3、點：由酶催化，反應(yīng)條件溫和。2.諸多反應(yīng)有嚴(yán)格的順序，彼此協(xié)調(diào)。3.對周圍環(huán)境高度適應(yīng)。物質(zhì)代謝代謝途徑類型脂肪葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等）共同中間產(chǎn)物進(jìn)入三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位乙酰CoA在代謝中的作用一、新陳代謝的研究方法代謝途徑的研究比較復(fù)雜，可從不同水平，主要對中間代謝進(jìn)行研究。新陳代謝途

4、徑的闡明凝集了許多科學(xué)家的智慧與實驗成果。如1904年德國化學(xué)家Knoop提出的脂肪酸的β氧化學(xué)說，1937年Krebs提出的檸檬酸循環(huán)。1.活體內(nèi)（invivo）和活體外(invitro)實驗2.同位素示蹤法和核磁共振波譜法（NMR）3.代謝途徑阻斷法4.突變體研究法二、生物體內(nèi)能量代謝的基本規(guī)律1.服從熱力學(xué)原理。熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律，熱力學(xué)第二定律指出，熱的傳導(dǎo)自高溫流向低溫。機(jī)體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)朝著達(dá)到其平衡點的方向進(jìn)行。2.生化反應(yīng)最重要的熱力學(xué)函數(shù)是吉布斯自由能G。自由能是在恒溫、恒壓下，一個體系作有用功的

5、能力的度量。用于判斷反應(yīng)可否自發(fā)進(jìn)行，是放能或耗能反應(yīng)。ΔG＜0，表示體系自由能減少，反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，但是不等于說該反應(yīng)一定發(fā)生或以能覺察的速率進(jìn)行，是放能反應(yīng)。ΔG＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，吸收能量才推動反應(yīng)進(jìn)行。ΔG＝0，體系處在平衡狀態(tài)。二、生物體內(nèi)能量代謝的基本規(guī)律3.自由能：生物體（或恒溫恒壓下）用以作功的能量。在沒有作功條件時，自由能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軉适?。自由能與另外兩個函數(shù)有關(guān)，ΔG=ΔH-TΔS（ΔH是總熱量的變化，ΔS是總熵的改變，T是體系的絕對溫度）。4.熵：混亂度或無序性，是一種無用的能。ΔG=ΔH-TΔS

6、對于A+B←→C+DΔG°=-2.303RTlgKK=[C][D]/[A][B]三、高能化合物與ATP的作用高能化合物磷酸化合物非磷酸化合物磷氧型磷氮型硫酯鍵化合物甲硫鍵化合物烯醇磷酸化合物?；姿峄衔锝沽姿峄衔镆话銓⑺鈺r能夠釋放21kJ/mol（5kCal/mol)以上自由能（?G?′<-21kJ/mol）的化合物稱為高能化合物。常用符號?表示根據(jù)分子中是否含有磷酸必須注意：并非所有的磷酸化合物都是高能化合物。（1）烯醇式磷酸化合物（例）磷氧型高能磷酸化合物：-61.9kJ/mol(2)?；姿峄衔铮ɡ?42.

7、3kJ/mol（3）焦磷酸化合物（例）ATP（三磷酸腺苷）-30.5kJ/mol焦磷酸-28.84kJ/mol磷氮型高能磷酸化合物：-43.1kJ/mol(1)硫酯鍵型高能化合物（例）非磷酸高能化合物：乙酰輔酶A–31.4kJ/mol(2)甲硫型高能化合物（例）–41.8kJ/mol-HATP的特殊作用ATP作用：是能量的攜帶者或傳遞者，而非貯存者，是能量貨幣ATP是生物細(xì)胞內(nèi)能量代謝的偶聯(lián)劑ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸ATP是直接能源A－P～P～P其它核苷多磷酸為直接能源ATP+UDPADP+UTP(糖原合成)ATP+CD

8、PADP+CTP(磷脂合成)ATP+GDPADP+GTP(蛋白質(zhì)合成)高能磷酸化合物的轉(zhuǎn)換與儲存多數(shù)ATPADP+Pi少數(shù)ATPAMP+PPi肌酸激酶的作用磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。ATP的生成和利用ATPADP肌酸磷酸肌酸氧化磷酸化底物水平磷酸化~P~P機(jī)械能(肌肉收縮)滲透能(物