5 生物能学与生物氧化幻灯片.pptVIP

第五章 代谢引论和生物能学概述 第一节 代谢通论总论  一、新陈代谢的概念 新陈代谢的概念及内涵  生物界能量传递及转化总过程 三、新陈代谢的调节 四、代谢中常见的有机化学反应机制 五 新陈代谢研究方法 第二节 生物能学 一、有关热力学的一些基本概念 二、自由能（free energy） 三、 化学反应中自由能的变化和意义 化学反应自由能的变化和平衡常数的关系 化学反应自由能的变化和氧化-还原电势的关系 原电池示意图 计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 例题：计算下反应式ΔG°′ 3、偶联化学反应ΔG°′变化的可加性 4、能量学用于生物化学反应中的一些规定 生物系统中的能流 生物体内能量产生的三个阶段 第五节 高能化合物 高能化合物类型 ATP的特点 ATP在能量转运中地位和作用 第三节 生物氧化 一、生物氧化概述 （一）生物氧化的概念 概念：有机物质在体内氧化分解产生CO2、H2O 并释放能量产生ATP的过程。生物氧化在组织细胞内进行，消耗O2， 产生CO2，故称呼吸作用。 （二）生物氧化的历程 细胞内有机物的彻底氧化分解大体上要经过三个阶段。①脱氢被还原。物质在酶促作用下分解，并将所携带的电子和氢质子转移到氧化型的辅酶如NAD+ 或FAD上，使其转变成还原性的NADH + H+或FADH2；②传递并氧化。这些还原型的辅酶通过一系列的电子传递载体最终将电子传递给O2；③偶联磷酸化。是伴随着电子传递过程产生能量物质ATP。 （三）生物氧化的特点（与体外的化学氧化） 1.在活细胞内进行，作用条件温和。通常在常温、常压、pH接近中性及有水环境中进行； 2. 有许多酶参加； 3. 分阶段进行，能量逐步释放； 4. 所释放的能量大多以高能键的形式先贮存在一些特殊的高能化合物中，如ATP。 二、生物氧化中 CO2的生成 （一）体内生成CO2的特点 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。 （二）有机酸的脱羧方式 三、生物氧化中H2O的生成 （一）H2O生成的一般原理 水的生成是通过生物氧化体系来实现的。生物氧化体系是由脱氢酶、传递体及氧化酶组成。最重要的生物氧化体系是呼吸链。 （二）呼吸链 1.概念： 代谢物上的氢原子被脱氢酶脱落后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧，而生成水的全部体系的体系。也称电子传递链。 2.组成和类型 （1）组成 ①烟酰胺脱氢酶类 以NAD+或NADP+为辅酶的脱氢酶，目前已者达200种以上。 NAD(P)++2H NAD(P)H+H+ ②黄素脱氢酶类 以FMN或FAD为辅基的脱氢酶，重要的黄素脱氢酶有琥珀酸脱氢酶（FAD）、脂酰CoA脱氢酶（FAD）、NADH脱氢酶（FMN）。 MH2+E-FMN(FAD) E-FMNH2(E-FADH2)+M ③铁硫蛋白类(Fe-S) 存在于线粒体上的一种电子传递蛋白质，其分子中含有非卟啉铁和对酸不稳定的硫，铁和硫构成等量关系（Fe2S2, Fe4S4 )形成铁硫中心，通常简写为Fe-S。其作用是借铁硫中心内铁化合价的转变而传递电子作用。 2Fe3+ + 2e- 2Fe2+ ④辅酶Q类（泛醌类） 为脂溶性的醌类化台物。因广泛存在于生物界，故又名泛醌。其分子中的苯醌结构能可逆地加氢还原而形成对苯二酚衍生物，具有递氢作用。 ⑤细胞色素类（Cyt类） 是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质，在呼吸链中，也依靠铁的化合价的变化而传递电子。 2Fe3+ + 2e- 2Fe2+ 目前，发现至少有5种不同的Cyt，它们在典型呼吸链中排列顺序是b→c1→c→aa3。 (2)类型 ①NADH呼吸链 ②FADH2呼吸链 3.呼吸链中4个蛋白质复合体 4.呼吸链中传递体的顺序 （1）传递顺序 （2）特异阻断剂 NADH——CoQ CoQ——Cytc1 Cytaa3——O2- 四、ATP的生成—氧化磷酸化 （一）底物水平磷酸化（5％） 在被氧化的底物上发生的磷酸化作用。如磷酸甘油酸激酶 （二）电