三大营养物质代谢

代谢物M2H
氧化型
H2O
一个或多个传递体
M
还原型
O2
生物氧化过程中水的生成
（六）生物氧化中能量的产生（线粒体氧化体系）
• 线粒体结构和功能特点 –结构 –功能
• 线粒体呼吸链 –组成成分及其作用 –呼吸链复合物的组成与排列 –呼吸链的抑制剂
线粒体的结构
线粒体有双层 膜结构，外膜 光滑，内膜折 叠成嵴，伸向 基质。内外膜 之间为膜间腔。
1、呼吸链的组分及其作用
（1）以NAD+ 、 NADP+为辅酶的脱氢酶类
尼克酰胺核苷酸类
NAD+ 、 NADP+
递氢体
（2）黄素蛋白
FMN 、FAD
递氢体
（3）铁硫蛋白
单电子传递体
（4）泛醌（辅酶Q） 递氢体
（5）细胞色素体系
单电子传递体
尼克酰胺核苷酸的作用原理
H
C CONH 2
+ H + e + H+
* 生物氧化与体外燃烧的不同点
生物氧化
体外燃烧
反应条件
温和
(体温、pH近中性)
反应过程 逐步进行的酶促反应
能量释放
逐步进行
（化学能、热能）
CO2生成方式 有机酸脱羧来自H2O需要速率
受体内多种因素调节
剧烈 (高温、高压)
一步完成 瞬间释放
（热能） 碳和氧结合
不需要
（三）、生物氧化的方式
1. 失电子
Fe 2+
N+
HH CONH 2
N
R
R
NAD(P)+ +2H NAD(P)H+H+
-2H
+ H+
R
黄素核苷酸的作用原理
H3C H3C
N
N
O
NH N
O
核黄素(黄色)
+2H -2H
H3C H3C
FAD/FMN
+2H -2H
FADH2/FMNH2
还核原黄型素(无色)
H
H
N
N
O
NH N
H
O
铁
硫
蛋
白
的
（a）2Fe-2S
（三) 代谢中的能量与调控——高能化合物 生物系统中的能流
生物体内的高能化合物
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（>21千焦/摩尔）的化合物称为高能化合物。
• 焦磷酸高能化合物 • 酰基磷酸高能化合物 • 烯醇式磷酸高能化合物 • 硫酯键型高能化合物
ATP
✓焦磷酸化合物
的
COOH α CH OH + NAD+ β CH2
COOH
COOH C =O + CO2 +NADH + H+ CH3
（五） 生物氧化过程中水的生成
代谢物上的氢要在脱氢酶的作用下才能脱下，吸入的O2要通过氧 化酶的作用才能转化为高活性的氧。在此过程中，还需要有一系
列传递体才能把氢传递给氧，生成水.
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
能量
ATP
热能
（二）生物氧化的化学本质与特点
本质：生物氧化是发生在生物体内的氧化还原反应
生物氧化与体外氧化（燃烧）的相同点
①生物氧化中物质的氧化方式遵循氧化还原反应的一般规律。 ② 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。
2. 脱氢(最主要)
Fe 3+ +e
COOH
HO－CH
3. 加氧
CH3
Cu + 1 O2 2
COOH C =O + 2H CH3 （2H+ +2e）
CuO
（四）CO２生成的方式
• 基本方式： 有机酸脱羧 • 分类：
α-脱羧 （羧基位置在α碳原子上） β-脱羧 （羧基位置在β碳原子上）
单纯脱羧（不伴氧化） 氧化脱羧（伴氧化）
三大营养物质代谢
①掌握生物氧化和呼吸链的概念；线粒体的两条呼吸链；氧化磷酸 化的概念及氧化磷酸化的偶联部位。
②掌握糖酵解、有氧氧化的概念、反应过程；糖原合成与分解及糖 异生的过程。
③掌握脂肪酸的β—氧化的过程。熟悉甘油三酯的合成；脂肪酸 的合成；甘油磷脂的合成；胆固醇的合成。
第一节 代谢总论与生物氧化
O
-
O P O
γ～ -
O
O P
～β
O
O-
O Pα O-
结
构
O C H2
NH2
N
N
NN
O
OH OH AM P
ADP
• ATP + H2O • ADP + H2O • AMP + H2O
ATP
ADP + Pi ΔG0’=-30.5 KJ/mol
AMP + Pi ΔG0’=-30.5 KJ/mol 腺苷+ Pi ΔG0’=-14.2 KJ/mol
1 单纯脱羧
（1）.α-单纯脱羧
O ‖ CH3 C COOH
（2）.β-单纯脱羧
COOH α C =O β CH2
COOH
O ‖ CH3 C H + CO2
COOH C =O + CO2 CH3
（二）氧化脱羧 1. α-氧化脱羧
O ‖ CNHA3D－+C－COOHO + CoASH +
‖ 2. β-氧化脱羧CCOH23－C～SCoA + NADH + H+ +
一、代谢总论
（一）生物代谢的定义
新陈代谢，是生物体内所有化学变化的总称。
物质合成
代谢
合成代谢（同化作用） 需要能量
释放能量
能量 代谢
物质 代谢
分解代谢（异化作用）
物质分解
（二）代谢途径
1 定义：完成某代谢过程一组相互衔接的酶促反应 2 特点：
（1）.没有完全可逆的代谢途径
（2）.代谢途径形式是多样的 直线型 分支型 环型 （3）.代谢途径有确定的细胞定位 酶的区域化分布 （4）.代谢途径是相互沟通的 共同的中间产物 （5）.代谢途径之间有能量关联 ATP （6）.代谢途径的流量可调控 限速步骤
（b）4Fe-4S
结 构
-e Fe 2+ +e Fe 3+
✓酰基磷酸化合物
OO
OO
H3N+ C O P O- CH3 C O P O-
O-
O-
氨甲酰磷酸
乙酰磷酸
✓烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸
✓硫酯键型化合物
CH3 C～SCoA O
乙酰基辅酶A
二、生物氧化
(一) 生物氧化的概念
生物氧化指糖、脂肪、蛋白质等有机物质在生物体内氧化分解并逐 步释放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。称“组织氧化”、“组 织呼吸”或“细胞氧化”。
线粒体的功能
➢外膜对大多数小分子物质和离子可通透. ➢内膜依赖膜上特殊载体选择性运载物质进出。 ➢基质中含有全部与有机酸氧化分解有关的酶。 ➢内膜上存在着多种酶与辅酶组成的电子传递链，或称呼吸链。 ➢内膜上的ATP合成酶利用电子传递过程释放的能量合成ATP， 完成线粒体的供能作用。
线粒体呼吸链
呼吸链氧化体系中的酶类、传递体按一定的规律分布、排 列在线粒体内膜和基质中，将代谢脱下的氢传递给氧生成 水，由于与细胞利用氧的呼吸过程有关，常将这一体系称 为呼吸链，又称电子传递链。