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第六章 代谢总论和生物氧化. 一 新陈代谢总论. 二 生物氧化. 一 新陈代谢总论. （一） 新陈代谢的概念. 生物小分子合成为 生物大分子. 合成代谢 （同化作用）. 需要能量. 能量代谢. 物质代谢. 新陈代谢. 释放能量. 分解代谢 （异化作用）. 生物大分子分解为 生物小分子. 新陈代谢的共同特点 ：. 1. 由酶催化，反应条件温和。. 2. 诸多反应有严格的顺序，彼此协调 。. 3. 对周围环境高度适应。. （二） 新陈代谢的研究方法. 1. 活体内 (in vivo) 与活体外实验 (in vitro).
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第六章 代谢总论和生物氧化 一 新陈代谢总论 二 生物氧化
一 新陈代谢总论 （一） 新陈代谢的概念 生物小分子合成为 生物大分子 合成代谢 （同化作用） 需要能量 能量代谢 物质代谢 新陈代谢 释放能量 分解代谢 （异化作用） 生物大分子分解为 生物小分子
新陈代谢的共同特点： 1. 由酶催化，反应条件温和。 2. 诸多反应有严格的顺序，彼此协调。 3. 对周围环境高度适应。 （二） 新陈代谢的研究方法 1. 活体内(in vivo)与活体外实验(in vitro) 2. 同位素示踪 3. 代谢途径阻断
（三） 生物体内能量代谢的基本规律 自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。 熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。 ΔG = ΔH - TΔS 对于 A +B ←→ C +D ΔG°= -2.303RTlgK K=[C][D]/[A][B]
（四） 高能化合物与ATP的作用 烯醇磷酸化合物 酰基磷酸化合物 磷氧型 磷酸化合物 焦磷酸化合物 磷氮型 高能化合物 硫酯键化合物 非磷酸化合物 甲硫键化合物
二、 生物氧化 ——生物体内一切代谢物进行的氧化作用。 （一） 生物氧化的特点 1. 在体温、近于中性的含水环境中由酶催化。 2. 能量逐步释放，部分存于ATP。 3. 分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。 （二） CO2的生成 生物体内CO2的生成来源于有机物转变为含羧基化合物的脱羧作用。
丙酮酸脱羧酶 CH3CCOOH CH3CHO + CO2 O 丙酮酸羧化酶 HOOCC H2C COOH CH3CCOOH + CO2 β α O O NADP+ NADPH + H+ HOOCCH2CHOHCOOH CH3CCOOH + CO2 O 直接脱羧 （α-脱羧） （β-脱羧） ：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。 氧化脱羧
（三） H2O的生成 代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合生成水。 生物体主要以脱氢酶、传递体及氧化酶组成生物氧化体系，以促进水的生成。 脱氢酶 氧化酶 递氢体 氧化型 递电子体 还原型 MH2 ½O2 NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ Cytb, c1, c, aa3 递电子体 氧化型 M 递氢体H2 还原型 O2- H2O 2e 2H+
1、呼吸链（respiratory chain ）： 一系列酶和辅酶按照一定的顺序排列在线粒体内膜上，可以将代谢物脱下的氢（H＋＋e）逐步传递给氧生成水同时释放能量，由于此过程与细胞摄取氧的呼吸过程有关，所以这一传递链称为呼吸链。
呼吸链的类型 依最初氢受体不同可分为 NADH呼吸链: 主要的呼吸链 琥珀酸呼吸链；（FADH2氧化呼吸链） 包括：琥珀酸脱氢酶，脂酰CoA脱氢酶，磷酸甘油脱氢酶
2、呼吸链的组成 四个蛋白复合体：复合体I ～ IV 两个可灵活移动的成分：泛醌（Q）和 细胞色素C
（1）复合体Ⅰ：NADH一泛醌还原酶：该复合体将电子从NADH经FMN及铁硫蛋白传给泛醌。（1）复合体Ⅰ：NADH一泛醌还原酶：该复合体将电子从NADH经FMN及铁硫蛋白传给泛醌。 （2）复合体Ⅱ：琥珀酸一泛醌还原酶：该复合体将电子从琥珀酸经 FAD及铁硫蛋白传递给泛醌。 （3）复合体Ⅲ：泛醌一细胞色素C还原酶：该复合体将电子从泛醌经Cyt b、Cyt c1传给Cyt c。 （4）复合体Ⅳ：细胞色素C氧化酶：该复合体将电子从Cyt c经Cyt aa3传递给氧。
2H（2H＋ ＋2e） NADH/NADPH ＋ H＋ NAD＋/NADP＋ 烟酰胺的作用：
FMN/FAD结构特点： R＝磷酸根：FMN； R＝腺嘌呤二核苷酸：FAD
FMN/FADFMNH /FADH FMNH 2/FADH2 • 异咯嗪环的作用： （还原型） （氧化型）
QH 2 Q QH （泛醌/氧化型） （半醌型） （氢醌/还原型） • 泛醌的结构特点及作用：
电子传递方向： 低氧还电位→高氧还电位（释放能量） 呼吸链的排列顺序： 各成分按低氧还电位→高氧还电位 物质的氧还电位越低，越容易失去电子， 传给氧还电位高的物质 3、呼吸链的排列顺序（氧还电位）
呼吸链中传递体的顺序的确定 ----标准氧化还原电位、使用抑制剂 MH2 NADH FMN CoQ b c1 c aa3 O2 -0.32 -0.30 +0.10 +0.07 +0.22 +0.25 +0.29 +0.816 FAD -0.18 氰化物 CO 叠氮化合物 抑制剂： 鱼藤酮 阿米妥 抗霉素A
X~ + ADP → ATP + X P （四）氧化磷酸化作用---ATP的生成 ——伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。 ADP + Pi + 能量 → ATP AMP + PPi + 能量 →ATP 1. ATP的生成 （1）底物水平磷酸化 ：在被氧化的底物上发生磷酸化作用。
P P P （2）电子传递体系磷酸化 ：电子从NADH或FADH2经过电子传递体系传递给氧形成水，同时伴有ADP磷酸化为ATP。 NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→a→a3→O2 3ADP 3ATP P/O比值：在电子传递体系磷酸化中，在一定时间内所消耗的氧（以克原子计）与所产生的ATP数目的比值。 NADH的P/O=3 FADH2的P/O=2
2. 胞液中NADH的氧化磷酸化 NADH + H+ NAD+ 二羟磷酸丙酮 甘油-α-磷酸 二羟磷酸丙酮 甘油-α-磷酸 线粒体内膜 FADH2 FAD NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2 甘油-α-磷酸穿梭作用
酵解 NADH NAD+ 天冬氨酸 草酰乙酸 苹果酸 天冬氨酸 草酰乙酸 苹果酸 NAD+ NADH NADH呼吸链 苹果酸-天冬氨酸转运NADH系统
2e 3. 氧化磷酸化作用机理 化学渗透学说 氧化磷酸化作用的关键因素是质子（H+）梯度和完整的线粒体内膜。 化学偶联学说 形成高能中间产物，促使ATP生成。 结构偶联学说 Ared + Box A*ox +Bred A*ox + ADP +Pi → Aox + ATP
化学渗透学说 MH2 NAD+ 2H+ M FeS 2e 2H+ FMN 2H+ Cytb 2e 2H+ CoQ 2H+ Cytc1 ½ O2 H2O 2e Cytc Cytaa3 ATP O2- 2H+ X- + IO- X- +IO- 头部 ATP合酶 XH IOH X~I H2O X~I X~I ADP +Pi
设A、B为呼吸链邻近的两个电子传递体 AH2 + B + I → A~I + BH2 （可进行下一轮传递） A~I + X → X~I + A X~I +Pi → X~P +I X~P + ADP → ATP + X
（五） 非线粒体氧化体系 与ATP合成无关，但具有重要生理功能。 1. 微粒体氧化体系 主要在细胞的光滑内质网上进行。催化分子氧中二个氧原子分别进行不同的反应。 一个O加到底物分子上，另一个O则与NADPH上的二个H作用形成H2O，不生成ATP。——————加单氧酶。 生理功能： 胆酸生成中环核羟化； 不饱和脂肪酸双键引进； 维生素D活化； 药物、致癌物和毒物的氧化解毒等。
NADPH + H+ H2O + ROH FAD Fe2+ Fe3+ Fe-S Cytp-450 2e 2e FADH2 NADP+ Fe3+ Fe2+ O2 + RH 2H+ 加单氧酶体系
NH2 O R—CH—COOH +O2+ H2O R—C—COOH + H2O2 + NH3 2. 过氧化物酶体系 在过氧化物酶体上进行的较为简单的氧化反应。 过氧化物酶体含有较多的需氧脱氢酶，可以催化氨基酸、黄嘌呤等代谢脱氢、加氧，并生成H2O2。 H2O2的功用：参与甲状腺中活性碘的生成；在中性粒细胞中可杀死被吞噬进的细菌；使过氧化物（ROOH）转变为无毒的醇类。 H2O2的毒性：使酶失活；损伤膜功能；生成脂褐素颗粒。
过氧化氢酶 2H2O2 2H2O + O2 过氧化物酶 R + H2O2 RO + H2O 过氧化物酶 RH2 + H2O2 R + 2H2O
本章要求 • 教学目的： • 1、掌握生物氧化过程中 H2O 及ATP的生成； • 2、了解新陈代谢和生物氧化的特点。 • 教学重点和难点： • 1、生物氧化过程中 H2O 及ATP的生成 • 2、氧化磷酸化机理 • 教学方法：讲授法、直观教学法 • 教学时数：6学时 • 教 具：多媒体课件
复习题 1、解释名词: ①中间代谢 ②呼吸链 ③氧化磷酸化 ④细胞色素氧化酶 ⑤电子传递抑制剂 ⑥ P/O比值 2、生物氧化有和特点？ 3、生物氧化类型有几种？ 4、呼吸链有何组成？典型的线粒体由呼吸链有几种类型。 5、生物体内H2O，CO2，ATP是如何生成的？试简述之。 6、试指出电子传递阻断剂与氧化磷酸化偶联部位的关系。 7、线粒体以外的NADH如何进行氧化磷酸化？ 8、简述氧化磷酸化机理。
