(理学)新陈代谢总论和生物氧化

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1、第二篇代谢第七章新陈代谢总论与生物氧化一、新陈代谢总论二、生物氧化新陈代谢的概念新陈代谢的研究方法生物体内能量代谢的基本规律高能化合物与ATP的作用生物氧化的特点生物氧化中CO2的生成生物氧化中水的生成氧化磷酸化作用一、新陈代谢总论1.1新陈代谢的概念是生物与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程。这是生物最基本的特征，也是生命存在的前提。生物小分子合成为生物大分子需要能量释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢分解代谢(异化作用)Catabolism合成代谢(同化作用)Anabolism新陈代谢Metabolism生物体内绝大多数代谢反应是在温和的条件下由酶所

2、催化进行的；生物体内反应与步骤繁多但相互配合、有条不紊、彼此协调，而且有严格的顺序；生物体对内外环境条件有高度的适应性和灵敏的自动调节。新陈代谢的共同特点：新陈代谢过程包括：营养物质的吸收、中间代谢以及代谢产物的排泄等。1.2新陈代谢的研究方法(自学)1.3生物体内能量代谢的基本规律生物体内能量代谢同样服从热力学定律,最重要的热力学函数是自由能(ΔG)。A+BC+Dk在生物体系内，pH接近7，水的活度规定为1.0，用G0'代替G0,则:G0'＝–2.303RTlgk当反应处于平衡时，G0＝–2.303RTlgk一个反应系统的G0只取决于产物与反应物的自由能之差,

3、而与反应历程无关。自由能变化的可加性及其在生物化学反应中的意义一个热力学上不能进行的反应，可由与它偶联的、热力学上容易进行的反应驱动，这种情况在生物化学反应中是很多的。葡萄糖+H2PO4-=6-磷酸葡萄糖2-+H2O∆rGθm=13.8kJmol-1ATP(aq)+H2O(l)→ADP(aq)+H2PO4-(aq)+H3O+∆rGθ=－30.5kJmol-1偶联的总反应：葡萄糖+ATP=6-磷酸葡萄糖2-+ADP+H3O+∆rGθ=-16.7kJmol-11.4高能化合物与ATP的作用(1)高能化合物生物体内有许多化合物，随水解或基团转移反应可释放出大量的自由能,这类

4、化合物称为高能化合物。磷酸化合物非磷酸化合物磷氧型磷氮型硫酯键化合物甲硫键化合物烯醇磷酸化合物酰基磷酸化合物焦磷酸化合物高能化合物RCOSCoA如：ATP→ADP+PipH7.0，25℃条件，G0'=－30.5kJ·mol-1高能化合物释放的能量除一部分以热的形式散失于周围环境中之外，其余部分大多直接生成ATP，以高能磷酸键的形式存在。高能磷酸化合物﹕含自由能较多的磷酸化合物。水解时释放出自由能超过30～67kJ·mol-1，常用～P或～来表示。P(2)ATP在能量转运中的地位和作用ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物，作为细胞的主要供能物质参与体内的许多代谢反

5、应。无论从低等的单细胞生物到高等的人类，能量的释放、贮存和利用都是以ATP为中心。焦磷酸O-POO-OPOO-O-OPOO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2OPOO-O-POO-ATP磷酯键酸酐键ATP水解时的标准自由能变化位于多种物质水解时标准自由能变化的中间位置，它能从具有更高能量的化合物中接受高能磷酸键，也能将～Pi转移给水解时标准自由能变化较小的化合物，从而将分解代谢的放能反应与合成代谢的吸能反应偶联在一起，它本身是代谢的共同中间体。前体物质组织成分合成代谢底物产物ADP+PiATP分解代谢PPi+AMPATP的“共同中间体”作用(3)ATP能量的

6、转移体内还有一些反应需要UTP(多糖合成)、CTP(磷脂合成)或GTP(蛋白质合成)作供能物质。作为供能物质所需要的UTP、CTP和GTP可经下述反应再生：NDP+ATP→NTP+ADP(N:U,C,或G)dNTP由dNDP的生成过程也需要ATP供能：dNDP+ATP→dNTP+ADP(4)其它贮能物质：磷酸肌酸在肌肉、神经组织，磷酸肌酸是主要的贮能物质，但是它含有的能量需转化成ATP后再利用。2.1概述2.2生物氧化中CO2的生成2.3生物氧化中H2O的生成2.3.1呼吸链2.3.2呼吸链的组成2.3.3呼吸链中传递体的顺序2.4氧化磷酸化2.4.1ATP的生成2.4.

7、2胞浆中NADH的氧化磷酸化2.4.3氧化磷酸化中ATP的合成部位2.4.4氧化磷酸化的偶联机制二、生物氧化(Biologicaloxidation)2.1概述一切生物都靠能量维持生存，生物体所需的能量大都来自体内糖、脂肪、蛋白质等有机物的氧化。有机分子在机体内氧化分解成H2O和CO2，并释放出能量的过程称为生物氧化。生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化-还原反应，所以又称为呼吸作用或细胞呼吸(cellularrespiration)。生物氧化的特点：在生物体内,电子转移主要有以下三种形式:(1)直接的电子转移:F