《生物化学》 第7章 新陈代谢总论和 与生物氧化.pptVIP

呼吸链磷酸化 NAD+/NADH+H+： E0’＝-0.32V FMN/FMNH2：E0’＝-0.03V NADH→FMN： ?G0’ =-nF ?E0’ =-2×23.063× [(-0.03)-(-0.32) ] ×4.184 =-55.6(kJ/mol) Cytb→Cytc： ?G0’ =-34.7 (kJ/mol) Cytaa3→O2： ?G0’ =-102.1(kJ/mol) 标准电极电位 底物水平磷酸化 氧化磷酸化的偶联部位 氧化磷酸化偶联机制 ←NAD- 线粒体氧化体系 电 子 传 递 链 黄素酶蛋白构象 铁硫蛋白(Iron-sulfur protin) 生物化学 第七章新陈代谢总论与生物氧化 7.0 新陈代谢总论 新陈代谢又称为代谢，有狭义和广义之分。 狭义的代谢是细胞内所发生的有组织的酶促反应过程，称为中间代谢。这是代谢活动的主体，也是代谢研究的主要内容。 广义的代谢泛指生物活体与外界不断进行的物质交换过程，包括消化、吸收、中间代谢及排泄等作用过程。 代谢是生物体最基本的特征。 物质代谢和能量代谢 新陈代谢的内容包括物质代谢和能量代谢两个方面。 物质代谢侧重各种生物物质在细胞内发生酶促转化的途径及调控机理，包括细胞自身旧分子的分解和新分子的合成。 能量代谢着重讨论光能或化学能在细胞中向生物能（ATP）转化的原理和过程，以及生命活动对能量的利用。 二者是同一过程的两个方面。 代 谢 途 径 S A B C D P e1 e2 e3 e4 e5 式中 S 代表代谢底物，P 代表产物，e 代表酶。 从 S 到 P 之间的一系列过渡产物称为中间产物。 底物、中间产物、终产物统称为代谢物。 不同代谢途径所具有的相同中间产物称为公共中间产物。 通过公共中间代谢产物可实现途径间的相互联系，调节代谢物质的流向，维持细胞中各种物质的代谢平衡。 生物的营养类型 自养型 光能自养 化能自养 异养型 光能异养 化能异养 中间代谢的实验研究方法 体内实验和体外实验 代谢途径的探讨方法 1 . 代谢平衡实验 2. 代谢障碍实验 3. 代谢物标记追踪实验 4. 测定特征性酶 微生物的代谢特点 1. 代谢反应是在生物体内发生的，是由酶催化的，反应条件温和，效率高。 2. 物质的代谢变化，一般是由多种酶连续催化的系列反应过程。 3. 细胞内代谢内容多，反应多，路线错综复杂。 生物新陈代谢的共性 微生物的代谢特点 及其发酵生产的关系 1. 微生物是单细胞生物，比表面积大，与外界物质交换速率快，生长繁殖快。 2. 微生物分布广，种类多，代谢类型多，是取之不尽的生物资源。 3. 单细胞的微生物菌体容易受到外界理化因素的影响发生遗传变异。 4. 微生物具有以不同代谢方式适应外界环境条件的能力。 微生物代谢特点 7.1 概 述 生物氧化（又称细胞氧化或细胞呼吸） 指的是能源物质在活细胞内氧化分解，释放化学能并转化为生物能的生化过程。 7.1.1 生物氧化的涵义 7.1.2 生物氧化的化学本质和特点 (一)化学本质 生物氧化反应的本质是电子得失过程。 反应形式上包括： 失电子氧化 加氧氧化 脱氢氧化 加水脱氢氧化 失电子氧化 2Cytb－Fe2+ (电子供体) 2Cytb－Fe3+ （氧化型） 2Cytc－Fe3+ (电子受体) 2Cytc－Fe2+ （还原型） 2e 加氧氧化 CH2CHCOOH + ? O2 NH2 CH2CHCOOH NH2 HO 苯丙氨酸（Phe） 酪氨酸（Tyr） 脱氢氧化 CH2 COOH CH2 COOH + ? O2 FAD+ HC COOH CH HOOC 琥珀酸 延胡索酸 FADH2 加水脱氢氧化 HC COOH CH HOOC 延胡索酸 ＋H2O HO C COOH CH2COOH H C COOH CH2COOH O 苹果酸 草酰乙酸 NAD+ NADH + H+ 1 在细胞内的生理条件下进行，条件温和，近似恒温恒压。 2 生物氧化一般都要经过复杂的反应历程，由系列酶促反应逐步完成。 3 释放的化学能可转化成高能键形式的生物能，供应生化反应、生理活动需要。 4 生物氧化受细胞的精确调节控制，有很强的适应性，可随环境和生理条件而改变强度和代谢方向。 （二）生物氧化与体外氧化相比的特点 能量—主要在氢氧化过程中逐步释放，能量总和与体外相同 CO2 —脱羧作用 H2O—呼吸链产生 生物氧化在有氧和无氧条件下都能进行。 在有氧条件下，好气生物或兼性生物吸收空气中的氧作为电子受体，可将燃料分子完全氧化分解，称为有氧氧化。 有氧氧化燃烧完全，产能多，因此，只要有氧气存在，细胞优先进行有氧氧化