生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
合集下载
医学生物化学(第八章)生物氧化
* 铁硫蛋白为单电子传递体 ( Fe2+-e Fe3+)
+e
20
3. 泛醌（ubiquinone , Q） 又称辅酶Q （Coenzyme Q , CoQ）
21
**泛醌的特点 1）是双电子传递体 2）不与蛋白结合的游离存在的电子载体 3）是复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间的连接者，
是多种底物的电子进入呼吸链的中心点
53
四、 ATP与能量的释放、储存和利用
H2O+CO2 ATP
有机物氧化 产能
生物大分子 主动
合成
运输
肌肉 收缩
遗传信 息传递
O2 ADP+Pi
54
一、 ATP分子中的高能磷酸基的来源 （一） 氧化磷酸化： 主要来源 （二） 底物水平磷酸化 概念： 在反应过程中,由于分子内部能 量重新分配，形成高能磷酸化合物，进一 步将高能磷酸基转移给ADP，形成ATP
67
AH2
2H+
2Cu2+
O2-
H2O
A 2Cu+
1/2O2
属氧化酶主要有：细胞色素氧化酶、 酚氧化酶、 抗坏血酸氧化酶等
68
（二）需氧脱氢酶 （aerobic dehydrogenase）
特点： 使作用物氢活化， 受氢体：除氧以外还有其他试剂 产物之一是H2O2
69
AH
FMN(FAD)
H2O2
氧化磷酸化
4
糖
脂肪
葡萄糖 脂肪酸 ＋ 甘油
乙 酰CoA
蛋白质
氨基酸
TCA cycle
CO2
H＋＋e （进 入 呼 吸 链 ）
生成H2O 及释 放 出 能 量
5
第八章 生物化学-生物氧化
鱼藤酮、 安密妥、 杀粉蝶素
抗霉 素A
CN –、N3 – CO、H2S
第三节 氧化磷酸化
一、概念:通过生物氧化放能和ADP磷酸化生成ATP 相偶联的过程。
二、类型: 底物水平磷酸化：高能磷酸化合物在酶的 作用下将高能磷酸基团转移给ADP合成ATP的过程。
2019/10/22
COOH
C O~ P
CH2 PEP
该复合体又称为细胞色素氧化酶、 呼吸链末端氧化酶。
Cytc 2e－
2H+
2e－
a
a3
1/2O2 + H+
H2O
2019/10/22
17
三、工作机理：1. 呼吸链组分排列顺序及氧化还原电位：
NADH FMN CoQ b c1 c aa3 O2 -0.32 –0.30 0～0.1 +0.07 +0.22 +0.25 +0.385 +0.816
第八章 生物氧化与氧化磷酸化
内容提示： 1、弄清生物氧化的方式、特点、意义；CO2和H2O生成方式； 2、清楚高能键、高能化合物类型；ATP作为能流通货的原因； 3、线粒体呼吸链组成成分及工作机理：电子传递机理、能量计算； 4、生物体中ATP的生成方式：底物磷酸化、氧化磷酸化；偶连部位；
氧化磷酸化机理：化学渗透学说要点； 5、明确下列概念及其生物学意义；能荷磷氧比值（P/O）；末端氧化
S
S
Fe
Fe
S
S
S
肽
S
Fe —S(半胱)
(半胱) S —Fe
S
(半胱) S —Fe
S
S
Fe — S(半胱)
Fe2+
陈代谢总论与生物氧化
烯脂酰CoA+FADH2
α-磷酸甘油脱氢酶（线粒体）
α-磷酸甘油+FAD
磷酸二羟丙酮+FADH2
教学ppt
18
2、烟酰胺脱氢酶类（以烟酰胺辅酶作为受H体的酶类）
条件下进行，是剧烈的自由
储存和转运，有利于机体捕获能量，提 基反应，能量是突发式释放
高ATP生成的效率。
的。产生的能量以光与热的
形式散发在环境中。 物质的氧化方式是脱氢反应，脱下的
氢在酶、辅酶和电子传递系统参与下经
一系列传递与水结合生成H2O；二氧化 碳（CO2 ）是由于糖、脂类和蛋白质转 变成含羧基的化合物（有机酸）直接脱
氢体或中间传递体。 根据辅因子的不同，可分为：
1、以黄素核苷酸为辅基的脱氢酶 2、以烟酰胺核苷酸为辅酶的脱氢酶
教学ppt
17
1 、黄素脱氢酶类（以黄素辅基做为H的受体的酶类）
直接从代谢物上获H
SH2+ FMN/FAD （1）需氧黄酶
S+ FMNH2/FADH2
以氧为直接受氢体，即直接把H给O生成H2O2如AA氧化酶
• 物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最 终 产 物 （ CO2 ， H2O ） 和 释 放 能 量 均 相 同。
教学ppt
14
* 生物氧化与体外氧化之不同点:
生物氧化
体外氧化
是在细胞内温和的有水环境中（体温， 在高温、高压以及干燥的
pH接近中性），经一系列酶促反应逐步 缓慢进行，能量逐步释放，以ATP形式
第八章
生物氧化
本章教学目的要求
1.掌握： （1）氧化磷酸化及底物水平磷酸化的概念； （2）氧化磷酸化偶联部位及影响因素； （3）呼吸链的概念、组成及主要呼吸链的排列顺序。 2.熟悉： （1）ATP与能量转换和利用。 （2）胞液中NADH的氧化过程。 （3）α-磷酸甘油及苹果酸-天冬氨酸穿梭机制。 3.了解： （1）体内外生物氧化异同点。 （2）氧化磷酸化的偶联机制。 （3）线粒体内膜物质转运及其他氧化体系的特点、作用。
生物化学 代谢总论与生物氧化
磷 酸 基 团 转 移 能 12 10 3-磷酸甘 油酸磷酸 8 6 4 2 0 磷酸肌酸（磷酸基团储备物）
～P ～P ATP
～P
～P
～P
6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油
二 生物氧化
二、生物氧化
有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生
物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O
并释放出能量的过程称为生物氧化。 生物氧化通常需要消耗氧，所以又称
O NH C N NH CH3
肌酸磷酸
O
O NH
P O
P O NH2
C NH O N CH3 CH2CH2CH2CHCOOH
磷酸精氨酸
CH2COOH
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸
硫酯键型
酰基辅酶A
O SCoA
R C
甲硫键型
COO CH CH2 CH2 H3C S
(3) 水的生成方式是代谢物脱下的H与O结合
产生的。 (4) CO2的生成方式是有机酸脱羧产生的。
生物氧化的内容
（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C变 成CO2—CO2如何形成？ • 脱羧反应
（2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化 合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？ • 电子传递链 （3）当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎 样转化成ATP—能量如何产生？ • 底物水平磷酸化 • 氧化磷酸化
分解代谢与合成代谢
生物小分子合成大分子 • •
合成代谢 •
需要能量
能量代谢
新陈代谢
•
• •
释放能量
分解代谢
生物大分子分解成小分子
物 质 代 谢
新陈代谢的共同特点
～P ～P ATP
～P
～P
～P
6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油
二 生物氧化
二、生物氧化
有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生
物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O
并释放出能量的过程称为生物氧化。 生物氧化通常需要消耗氧，所以又称
O NH C N NH CH3
肌酸磷酸
O
O NH
P O
P O NH2
C NH O N CH3 CH2CH2CH2CHCOOH
磷酸精氨酸
CH2COOH
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸
硫酯键型
酰基辅酶A
O SCoA
R C
甲硫键型
COO CH CH2 CH2 H3C S
(3) 水的生成方式是代谢物脱下的H与O结合
产生的。 (4) CO2的生成方式是有机酸脱羧产生的。
生物氧化的内容
（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C变 成CO2—CO2如何形成？ • 脱羧反应
（2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化 合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？ • 电子传递链 （3）当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎 样转化成ATP—能量如何产生？ • 底物水平磷酸化 • 氧化磷酸化
分解代谢与合成代谢
生物小分子合成大分子 • •
合成代谢 •
需要能量
能量代谢
新陈代谢
•
• •
释放能量
分解代谢
生物大分子分解成小分子
物 质 代 谢
新陈代谢的共同特点
生物化学 第八章 生物氧化
第二节 线粒体氧化体系
一、呼吸链（respiratory chain） 二、呼吸链的组成成分和作用 三、呼吸链的蛋白质复合体 四、呼吸链中各组分的排列顺序
Go on~
一、呼吸链（respiratory chain）
• 呼吸链是代谢物上的氢原子被脱氢酶激活 脱落后，经过一系列的传递体，最后传递 给被激活的氧原子，而生成水的全部体系。 • 在真核生物细胞内，它位于线粒体内膜上， 原核生物中，它位于细胞膜上。
功能：将底物上的氢激活
并脱下。
辅酶：NAD+或NADP+
NAD+ 和NADP+的结构
OR
NAD+：R=H NADP+：R=PO32-
尼克酰胺核苷酸的作用原理：
H
H H CONH 2
C CONH2 N R
+
+ H + e + H+
N R
+ H+
H
2H
H
e
H+
NAD(P)+
+2H
-2H
NAD(P)H+H+
Cys Cys
S S
Fe3+
S S
Fe3+S S来自Cys Cys+e-
Cys Cys
S S Fe3+
S S Fe2+
S S
Cys Cys
（4）泛醌（CoQ）
一种脂溶性的醌类化合物，其分子中的苯醌 结构能进行可逆的加氢反应，是氢传递体。
CoQ + 2H
CoQH2
（5）细胞色素（cytochrome,Cyt）
生物化学简明教程课后习题答案完整版
生物化学简明教程课后习题答案HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】1绪论1．生物化学研究的对象和内容是什么？解答：生物化学主要研究:（1）生物机体的化学组成、生物分子的结构、性质及功能；（2）生物分子分解与合成及反应过程中的能量变化；（3）生物遗传信息的储存、传递和表达；（4）生物体新陈代谢的调节与控制。
2．你已经学过的课程中哪些内容与生物化学有关。
提示：生物化学是生命科学的基础学科，注意从不同的角度，去理解并运用生物化学的知识。
3．说明生物分子的元素组成和分子组成有哪些相似的规侓。
解答：生物大分子在元素组成上有相似的规侓性。
碳、氢、氧、氮、磷、硫等6种是蛋白质、核酸、糖和脂的主要组成元素。
碳原子具有特殊的成键性质，即碳原子最外层的4个电子可使碳与自身形成共价单键、共价双键和共价三键，碳还可与氮、氧和氢原子形成共价键。
碳与被键合原子形成4个共价键的性质,使得碳骨架可形成线性、分支以及环状的多种多性的化合物。
特殊的成键性质适应了生物大分子多样性的需要。
氮、氧、硫、磷元素构成了生物分子碳骨架上的氨基（—NH2）、羟基（—OH）、羰基（CO）、羧基（—COOH）、巯基（—SH）、磷酸基（—PO4 ）等功能基团。
这些功能基团因氮、硫和磷有着可变的氧化数及氮和氧有着较强的电负性而与生命物质的许多关键作用密切相关。
生物大分子在结构上也有着共同的规律性。
生物大分子均由相同类型的构件通过一定的共价键聚合成链状，其主链骨架呈现周期性重复。
构成蛋白质的构件是20种基本氨基酸。
氨基酸之间通过肽键相连。
肽链具有方向性（N 端→C端）,蛋白质主链骨架呈“肽单位”重复；核酸的构件是核苷酸,核苷酸通过3′, 5′-磷酸二酯键相连，核酸链也具有方向性(5′、→3′ ),核酸的主链骨架呈“磷酸-核糖（或脱氧核糖）”重复；构成脂质的构件是甘油、脂肪酸和胆碱，其非极性烃长链也是一种重复结构；构成多糖的构件是单糖，单糖间通过糖苷键相连，淀粉、纤维素、糖原的糖链骨架均呈葡萄糖基的重复。
生物化学--新陈代谢总论与生物氧化
二、生物体内能量代谢的基本规律
1.服从热力学原理。热力学第一定律是能量守恒定律，热力 学第二定律指出，热的传导自高温流向低温。机体内的化 学反应朝着达到其平衡点的方向进行。
2.生化反应最重要的热力学函数是吉布斯自由能G 。自由能
是在恒温、恒压下，一个体系作有用功的能力的度量。用 于判断反应可否自发进行，是放能或耗能反应。 ΔG＜0，表示体系自由能减少，反应可以自发进行，但是不 等于说该反应一定发生或以能觉察的速率进行，是放能反 应。 ΔG＞0，反应不能自发进行，吸收能量才推动反应进行。 ΔG＝0，体系处在平衡状态。
(2)氧化脱羧：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）
NADP+ NADPH + H+
HOOCCH2CHOHCOOH
苹果酸
苹果酸酶
CH3CCOOH + CO2 O
三、生物氧化中水的生成
代谢物在酶的作用下，将脱下的氢经过氢传递体，传 给氧生成水。
生物氧化体系解决的是有机物脱氢及氢的去路问题， 即解决有机物是如何通过一系列特异性的酶催化的反应脱 氢、递氢和递电子，把氢交给氧生成水，并产生ATP的问 题。
一、新陈代谢的研究方法
代谢途径的研究比较复杂，可从不同水平，主要对中间代 谢进行研究。
新陈代谢途径的阐明凝集了许多科学家的智慧与实验成果。 如1904年德 国化学家Knoop提出的脂肪酸的β氧化学说， 1937年Krebs提出的柠檬酸循环。
1.活体内（in vivo）和活体外(in vitro)实验 2.同位素示踪法和核磁共振波谱法（NMR） 3.代谢途径阻断法 4.突变体研究法
二、生物体内能量代谢的基本规律
3.自由能：生物体（或恒温恒压下）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。
生物化学简明教程第四版08新陈代谢总论和生物氧化
15 △G ＝-33. 1 kJ/摩尔
ATP在能量转运中地位和作用
★ ATP是细胞内的“能量通货” ★ ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体
14 磷酸烯醇式丙酮酸 磷 酸 基 团 转 移 能 12 10 3-磷酸甘 油酸磷酸 8 6 4 2 0
～P ～P
磷酸肌酸（磷酸基团储备物）ຫໍສະໝຸດ ～PATP～P ～P
• 3)放射性同位素示踪法。常用的有氚（3H）、碳14 （14C）、磷32（32P）、硫34（34S）35(35S) 碘131（131I） 等。
7
• （3）代谢途径阻断法 • 使用抗代谢物或酶的抑制剂 • 碘乙酸抑制甘油醛-3-磷酸脱氢酶；
• 丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶。
• （4）突变体或遗传缺欠症研究法：
8 新陈代谢总论与生物氧化
主要内容：介绍新陈代谢的概念和研究方法， 生物能力学的基本内容和高能化合物的概念和特 点。重点讨论线粒体电子传递体系的组成、电子 传递机理和氧化磷酸化机理。
1
新陈代谢的概念
新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛 指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的 过程。生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质， 通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作
9
物理意义：－Δ Ｇ＝Ｗ* (体系中能对环境作功的能量)
自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即： Δ G<0，反应能自发进行 Δ G>0，反应不能自发进行 Δ G=0，反应处于平衡状态。
自由能的概念对于研究生物化学过程的力能学具有很重要的意义，生物
体用于作功的能量正是体内化学反应释放的自由能，生物氧化释放的能量也
复合体
复合体 Ⅰ
酶名称
ATP在能量转运中地位和作用
★ ATP是细胞内的“能量通货” ★ ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体
14 磷酸烯醇式丙酮酸 磷 酸 基 团 转 移 能 12 10 3-磷酸甘 油酸磷酸 8 6 4 2 0
～P ～P
磷酸肌酸（磷酸基团储备物）ຫໍສະໝຸດ ～PATP～P ～P
• 3)放射性同位素示踪法。常用的有氚（3H）、碳14 （14C）、磷32（32P）、硫34（34S）35(35S) 碘131（131I） 等。
7
• （3）代谢途径阻断法 • 使用抗代谢物或酶的抑制剂 • 碘乙酸抑制甘油醛-3-磷酸脱氢酶；
• 丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶。
• （4）突变体或遗传缺欠症研究法：
8 新陈代谢总论与生物氧化
主要内容：介绍新陈代谢的概念和研究方法， 生物能力学的基本内容和高能化合物的概念和特 点。重点讨论线粒体电子传递体系的组成、电子 传递机理和氧化磷酸化机理。
1
新陈代谢的概念
新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛 指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的 过程。生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质， 通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作
9
物理意义：－Δ Ｇ＝Ｗ* (体系中能对环境作功的能量)
自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即： Δ G<0，反应能自发进行 Δ G>0，反应不能自发进行 Δ G=0，反应处于平衡状态。
自由能的概念对于研究生物化学过程的力能学具有很重要的意义，生物
体用于作功的能量正是体内化学反应释放的自由能，生物氧化释放的能量也
复合体
复合体 Ⅰ
酶名称
生物化学第八章 生物氧化
1 O2 2
H2O
实测得FADH2呼吸链： P/O~ 2
FADH2
线粒体是真核细胞的一种细胞器，是生物氧化和能 量转换的主要场所。是组织细胞的“发电厂”。 线粒体内，外膜的化学组成有显著的区别; 外膜：磷脂，胆固醇含量高，蛋白质含量低 内外膜间隙：腺苷酸激酶，核苷酸激酶等 内膜：有些脱氢酶，氧化呼吸链有关的酶， ATP 合成酶 基质： 催化糖有氧分解，脂肪酸氧化，氨基酸分 解和蛋白质生物合成的酶
3
二、生物氧化的一般过程
主要解决三个问题：
1．代谢物中C如何在酶催化下生成CO2；
2．细胞如何利用O2将代谢物中的H氧化成H2O；
3．氧化产生的自由能怎样被收集、转换和储存。
4
生物氧化的三个阶段
脂肪 多糖 蛋白质
大分子降解 成基本结构 单位
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰 CoA等）
31
2. 高能化合物
生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释
放出大量自由能（ >20 千焦 / 摩尔）的化合物称为 高能化合物。
32
高 能 化 合 物 类 型
33
3. ATP的特点
在 pH=7 环 境 中 ， ATP 分子中的三个磷 酸基团完全解离成带 4个负电荷的离子形 式 （ ATP4-）， 具 有 较大势能，加之水解 产物稳定，因而水解 自由能很大（ ΔG°′= -30.5千焦/摩尔）。
34
4.ATP的特殊作用
在机体的能量代谢中， ATP 就好像能量通币， 高能化合物虽有多种，只有 ATP 可为一切生 理机能与生物合成反应提供能量； ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体
生物化学第八章 新陈代谢总论与生物氧化知识点归纳
CH4+NADH + O2
CH3OH+ H2O +NAD+
氧化酶
催化以氧分子为电子受体的氧化反应
细胞色素c氧化酶
2细胞色素c （Fe2+） + 1/2O2 +2H+
2细胞色素c （Fe3+）+H2O
3. 脱羧氧化
(1)直接脱羧作用
CH3COCOOH
CH3CHO + CO2
丙酮酸
丙酮酸脱羧酶 乙醛
CO2来源于氧化 代谢中间产物羧
生物氧化
有氧氧化 无氧氧化
一、生物氧化概述
1、有氧氧化： 需氧生物和兼性好氧生物有氧条件下，以分子氧作为最终电
子受体，将能源物质完全氧化分解成CO2和H2O，同时释放能量 用于ATP的合成 (底物燃烧完全，产能多。)
2、无氧氧化： 在无氧条件下，最终的电子受体是氧化型物质，或某些外源性电子 受体，将能源物质不完全氧化分解。（底物燃烧不完全，产能少）。
酵解途径中1，6-二磷酸果糖裂解生成了2分子三碳糖。
4.突变体研究法
1、基因突变
大肠杆菌 基因突变
酶缺失
β-半乳糖 苷酶缺失
该酶作用的底物 积累，产物缺失
乳糖堆积
2. 营养缺陷型微生物或人类遗传性代谢病的研究 糖尿病例研究蛋白质与糖、脂代谢的关系 生糖氨基酸和生酮氨基酸的确定
5.测定特征性酶
△G0′= -nF△E0′=-nF (E0' 受体-E0' 供体）
△G0´：氧化还原反应的标准自由能变化，单位为kJ/mol； n：转移的电子数目； F：法拉第常数，其值为96.485kJ/(V∙mol) △E0´：为两个氧还对之间标准氧化还原电势差值；
生物化学简明教程第四版08新陈代谢总论和生物氧化63页PPT
生物化学简明教程第四版08新陈代谢总 论和生物氧化
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
谢谢！
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
谢谢！
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
（3）代谢途径阻断
用抗代谢物或酶的抑制剂来阻抑中间代谢的某一环 节，观察这些反应被抑制或改变以后的结果，以推测 代谢情况
在整体实验动物的代谢研究方面，也可以应用药物 来造成异常的实验动物，进行研究。
（4）突变体研究法
基因的突变，造成某一种酶的缺失，导致相应产物 的缺失和酶作用底物的堆积。对这些突变生物体的研 究有助子鉴别代谢途径的酶及中间代谢物
ΔG′⊙
(kcal/mol) (－14.8) (－12.3) (－11.8) (－10.3) (－7.3) (－7.5) (－6.6) (－6.6) (－5.0)
水解自由能在20.92kJ/mol （ 5千卡/mol ）以上 的化合物称为高能化合物。被水解的键称为“高 能键”用“～”表示结构元件
以磷酸作为高能基团的高能化合物称为“高能 磷酸化合物”
活体外实验是用从生物体分离出来的组织切片，组 织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物研究 代谢过程。
（2）同位素示踪法
同位素示踪技术是研究代谢过程的最有效方法。追 踪代谢过程中，被标记的中间代谢物，产物及标记位 置，可获得代谢途径的丰富资料。
例如：将14C标记在乙酸的羧基上，同时喂饲动物， 如动物呼出的CO2中发现14C，说明乙酸的羧基转变成 CO 。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
高能键与普通键的区别。
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
高能化合物类型：
1、磷氧键型，其高能键是由磷和氧原子构成即“—O
～P —”。如：1.3二磷酸甘油酸、氨甲酰磷酸、ADP和
磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。
2、氮磷键型，高能键是由氮和磷构成，如磷酸肌酸
3、硫酯键型，高能键是属于硫酯键，如脂酰辅酶A
用都以ATP为中心 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
热能（维持体温）
8.1.3 肌酸磷酸是～的贮存形式
• ATP是能量的携带者或传递者，不是能
量的贮存者
• 肌酸磷酸是高能磷酸键的贮存形式，但
不能直接为生物体利用
• 磷酸精氨酸是某些无脊椎动物，如蟹和
龙虾等肌肉中的贮能物质；有些微生物 以聚偏磷酸作为贮能物质。
代谢
• ΔG=－2.303RTlgK
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.2 高能化合物与ATP
• 机体内存在着各种磷酸化合物，它们所
含的自由能不等，其中含自由能特多的 磷酸化合物称为高能磷酸化合物。
• 高能磷酸化合物是最多最常见的高能化
合物。
• ATP的作用最重要，能量的释放、贮存
和利用都是以ATP为中心的。
第八章
代谢与氧化
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
新陈代谢（metabolism）
• 是生物与外界环境进行物质与能量交换的全过程， • 包括生物体内所发生的一切合成和分解作用。 • 包括合成代谢和分解代谢，前者为吸能反应，后
者为放能反应。
分解代谢：将从外界摄取或机体原有的物质物质通过 一系列的反应步骤变为较小的、较简单的物质的过程。 合成代谢：生物利用小分子或大分子结构元件构建自 身大分子的过程。
4、甲硫键型
H N~ P
C NH
O
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
N CH3 C H2 COOH
R C ~S CoA
ATP结构特性
（1）分子间的静电斥力,在生理条件下,,带有4个负 电荷,互相排斥,是决定了分子的不稳定性的一个原因 （2）在分子共振过程,磷原子会缺失电子,使P-O-P 之间争夺电子,使氧桥稳定性下降 （3）当水解掉一个或两个磷酸基，使产物更稳定
O
O
O
H 2C O P~ O P O~ P O
O
O
O
A O
H
H
OH
OH
AMP
ADP 生物化学简明教程第A八T章P新陈代谢及生物氧化
ATP的生成和利用 ATP
肌酸
磷酸
肌酸
~P
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
机械能（肌肉收缩） 渗透能（物质主动转运） 化学能（合成代谢）
生物体内能量的储存和利 电能（生物电）
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
神经和肌肉等细胞活动的直接供能物质是ATP，但 ATP在细胞中的含量很低。而磷酸肌酸在大脑中大约相 当ATP的1.5倍；在肌肉中则相当ATP的4倍。所以,磷酸 肌酸可以与ATP的 能量互相转化。
例如：能够在乳糖培养基上生长的大肠杆菌基因突 变后，因β-半乳糖苷酶的缺失，造成了乳糖的堆积，通 过对这种大肠杆菌突变体的研究，最终阐明了乳糖的 代谢过程。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.2 能量代谢的基本规律
• 热力学第一定律是能量守恒定律。 • 生物体能量代谢服从热力学定律。 • 生命活动所需要的能量来自物质的分解
2、反应步骤繁多，具有严格的顺序性； 3、与环境相适应，自动调节；
在整体水平进行调节 在细胞水平进行调节 通过酶活性调节来进行调节
4、途径被局限于细胞的特定区域。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1 新陈代谢总论
• 获得生命活动所需要的能量和物质构造
单元
• 建造和修复生物有机体 • 实现遗传信息的贮存、传递和表达过程
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
小分子 → 大分子
合成代谢（同化作用）
需要能量
新
能
物
陈
量
质
代
代
代
谢
谢
谢
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 → 小分子
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
新陈代谢的共同特点 1、不同生物的代谢大同小异；
大同：各类生物的物质的代谢途径十分相似 小异：也有偏向
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
一些重要有机磷酸化合物水解释放的标准自由能
化合物
磷酸烯醇式丙酮酸 氨基甲酰磷酸
1，3-二磷酸甘油酸 磷酸肌酸
ATP →ADP＋Pi 乙酰辅酶A
ADP →AMP＋Pi 焦磷酸
1-磷酸葡萄糖 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
kJ/mol －61.9 －51.4 －49.3 －43.1 －30.5 －31.5 －27.6 －27.6 －20.9
并使得生物种世代繁衍、生生不息
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.1 新陈代谢的研究方法
• 活体内与活体外实验 • 同位素示踪法 • 代谢途径阻断法 • 突变体研究法
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
（1）活体内与活体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实验
活体内实验结果代表生物体在正常生理条件下，神 经、体液等调节机制下的整体代谢情况，比较接近生 物体的实际。
（3）代谢途径阻断
用抗代谢物或酶的抑制剂来阻抑中间代谢的某一环 节，观察这些反应被抑制或改变以后的结果，以推测 代谢情况
在整体实验动物的代谢研究方面，也可以应用药物 来造成异常的实验动物，进行研究。
（4）突变体研究法
基因的突变，造成某一种酶的缺失，导致相应产物 的缺失和酶作用底物的堆积。对这些突变生物体的研 究有助子鉴别代谢途径的酶及中间代谢物
ΔG′⊙
(kcal/mol) (－14.8) (－12.3) (－11.8) (－10.3) (－7.3) (－7.5) (－6.6) (－6.6) (－5.0)
水解自由能在20.92kJ/mol （ 5千卡/mol ）以上 的化合物称为高能化合物。被水解的键称为“高 能键”用“～”表示结构元件
以磷酸作为高能基团的高能化合物称为“高能 磷酸化合物”
活体外实验是用从生物体分离出来的组织切片，组 织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物研究 代谢过程。
（2）同位素示踪法
同位素示踪技术是研究代谢过程的最有效方法。追 踪代谢过程中，被标记的中间代谢物，产物及标记位 置，可获得代谢途径的丰富资料。
例如：将14C标记在乙酸的羧基上，同时喂饲动物， 如动物呼出的CO2中发现14C，说明乙酸的羧基转变成 CO 。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
高能键与普通键的区别。
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
高能化合物类型：
1、磷氧键型，其高能键是由磷和氧原子构成即“—O
～P —”。如：1.3二磷酸甘油酸、氨甲酰磷酸、ADP和
磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。
2、氮磷键型，高能键是由氮和磷构成，如磷酸肌酸
3、硫酯键型，高能键是属于硫酯键，如脂酰辅酶A
用都以ATP为中心 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
热能（维持体温）
8.1.3 肌酸磷酸是～的贮存形式
• ATP是能量的携带者或传递者，不是能
量的贮存者
• 肌酸磷酸是高能磷酸键的贮存形式，但
不能直接为生物体利用
• 磷酸精氨酸是某些无脊椎动物，如蟹和
龙虾等肌肉中的贮能物质；有些微生物 以聚偏磷酸作为贮能物质。
代谢
• ΔG=－2.303RTlgK
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.2 高能化合物与ATP
• 机体内存在着各种磷酸化合物，它们所
含的自由能不等，其中含自由能特多的 磷酸化合物称为高能磷酸化合物。
• 高能磷酸化合物是最多最常见的高能化
合物。
• ATP的作用最重要，能量的释放、贮存
和利用都是以ATP为中心的。
第八章
代谢与氧化
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
新陈代谢（metabolism）
• 是生物与外界环境进行物质与能量交换的全过程， • 包括生物体内所发生的一切合成和分解作用。 • 包括合成代谢和分解代谢，前者为吸能反应，后
者为放能反应。
分解代谢：将从外界摄取或机体原有的物质物质通过 一系列的反应步骤变为较小的、较简单的物质的过程。 合成代谢：生物利用小分子或大分子结构元件构建自 身大分子的过程。
4、甲硫键型
H N~ P
C NH
O
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
N CH3 C H2 COOH
R C ~S CoA
ATP结构特性
（1）分子间的静电斥力,在生理条件下,,带有4个负 电荷,互相排斥,是决定了分子的不稳定性的一个原因 （2）在分子共振过程,磷原子会缺失电子,使P-O-P 之间争夺电子,使氧桥稳定性下降 （3）当水解掉一个或两个磷酸基，使产物更稳定
O
O
O
H 2C O P~ O P O~ P O
O
O
O
A O
H
H
OH
OH
AMP
ADP 生物化学简明教程第A八T章P新陈代谢及生物氧化
ATP的生成和利用 ATP
肌酸
磷酸
肌酸
~P
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
机械能（肌肉收缩） 渗透能（物质主动转运） 化学能（合成代谢）
生物体内能量的储存和利 电能（生物电）
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
神经和肌肉等细胞活动的直接供能物质是ATP，但 ATP在细胞中的含量很低。而磷酸肌酸在大脑中大约相 当ATP的1.5倍；在肌肉中则相当ATP的4倍。所以,磷酸 肌酸可以与ATP的 能量互相转化。
例如：能够在乳糖培养基上生长的大肠杆菌基因突 变后，因β-半乳糖苷酶的缺失，造成了乳糖的堆积，通 过对这种大肠杆菌突变体的研究，最终阐明了乳糖的 代谢过程。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.2 能量代谢的基本规律
• 热力学第一定律是能量守恒定律。 • 生物体能量代谢服从热力学定律。 • 生命活动所需要的能量来自物质的分解
2、反应步骤繁多，具有严格的顺序性； 3、与环境相适应，自动调节；
在整体水平进行调节 在细胞水平进行调节 通过酶活性调节来进行调节
4、途径被局限于细胞的特定区域。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1 新陈代谢总论
• 获得生命活动所需要的能量和物质构造
单元
• 建造和修复生物有机体 • 实现遗传信息的贮存、传递和表达过程
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
小分子 → 大分子
合成代谢（同化作用）
需要能量
新
能
物
陈
量
质
代
代
代
谢
谢
谢
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 → 小分子
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
新陈代谢的共同特点 1、不同生物的代谢大同小异；
大同：各类生物的物质的代谢途径十分相似 小异：也有偏向
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
一些重要有机磷酸化合物水解释放的标准自由能
化合物
磷酸烯醇式丙酮酸 氨基甲酰磷酸
1，3-二磷酸甘油酸 磷酸肌酸
ATP →ADP＋Pi 乙酰辅酶A
ADP →AMP＋Pi 焦磷酸
1-磷酸葡萄糖 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
kJ/mol －61.9 －51.4 －49.3 －43.1 －30.5 －31.5 －27.6 －27.6 －20.9
并使得生物种世代繁衍、生生不息
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.1 新陈代谢的研究方法
• 活体内与活体外实验 • 同位素示踪法 • 代谢途径阻断法 • 突变体研究法
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
（1）活体内与活体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实验
活体内实验结果代表生物体在正常生理条件下，神 经、体液等调节机制下的整体代谢情况，比较接近生 物体的实际。