第6章代谢总论与生物氧化

磷氧型高能磷酸化合物：
（1）烯醇式磷酸化合物(例)
- 61.9 kJ/mol
第6章代谢总论与生物氧化
(2)酰基磷酸化合物（例）
- 42.3 kJ/mol
第6章代谢总论与生物氧化
（3）焦磷酸化合物（例）
焦磷酸 - 28.84 kJ/mol
ATP（三磷酸腺苷） - 30.5 kJ/mol
第6章代谢总论与生物氧化
肌酸磷酸 激酶
第6章代谢总论与生物氧化
第6章代谢总论与生物氧化
第二节 生物氧化
——有机物质在细胞内的氧化作用。又称组织呼 吸或细胞呼吸。
★在整个生物氧化过程中，有机物质最终被 氧化成CO2和H2O，并释放出能量形成ATP。 一、 生物氧化的特点 （一）氧化还原的本质——电子转移
电子转移的主要形式：
2. 能量逐步释放，部分存于ATP中。 3. 分为线粒体氧第化6章体代谢总系论与和生物非氧化线粒体氧化体系。
二、 生物氧化中CO2的生成
生物体内CO2的生成来源于有机物转变为含 羧基化合物的脱羧作用。
(1) 直接脱羧
丙酮酸脱羧酶
CH3CCOOH
O 丙酮酸
（α-脱羧）
CH3CHO + CO2
HOOCC H2C COOH
磷氮型高能磷酸化合物：
- 43.1 kJ/mol 第6章代谢总论与生物氧化
非磷酸高能化合物： (1) 硫酯键型高能化合物 （例）
乙酰辅酶A 第6–章代3谢1总.4论与k生J物/m氧化ol
(2) 甲硫型高能化合物 （例）
– 41.8 kJ/mol
第6章代谢总论与生物氧化
ATP的特殊作用
NH2
N
O 草酰乙酸
丙酮酸羧化酶 （ β -脱羧）
CH3CCOOH + CO2 O
(2)氧化脱羧：在脱第羧6章过代谢总程论与中生物伴氧化随着氧化（脱氢）
NADP+ NADPH + H+
HOOCCH2CHOHCOOH
苹果酸
CH3CCOOH + CO2 O
三、生物氧化中 H2O 的生成 生物氧化作用主要是通过脱氢反应来实现的。
三、 生物体内能量代谢的基本规律 自由能：生物体（或恒温恒压）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。
熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。
ΔG = ΔH - TΔS
对于 A + B ←→ C + D
ΔG°= - 2.303 RT lgK K = [C][D] / [A][B]
第6章代谢总论与生物氧化
第五章 新陈代谢总论与生物氧化
第一节 新陈代谢总论 第二节 生物氧化
第6章代谢总论与生物氧化
第一节 新陈代谢总论
一、 新陈代谢的概念
新陈代谢
生物小分子合成为 生物大分子 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） 生物大分子分解为
生物小分子
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NADH呼吸链：绝大部分分解代谢的脱氢
氧化反应通过此呼吸链完成
FADH2呼吸链：只能催化某些代谢物脱 不能使N第A6章D代H谢总或论与N生物A氧化DPH脱氢
代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结 合生成水。
在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步 进行的。
生物体主要以脱氢酶、传递体及氧化酶组成生 物氧化体系，以促进第6章水代谢的总论与生生物成氧化。
脱氢酶
氧化酶
MH2 M
氧化型
还原型
递氢体 NAD+,NADP+, FMN,FAD,COQ
还原型(2H)
化学势差
电势差
质子驱动力 推动ATP合
内
内碱
成
内负
膜
第6章代谢总论与生物氧化
在电子传递过程中释放出大量的自由能，使 ADP磷酸化生成ATP，这是生物合成ATP的基 本途径之一。
实际上，生物体中能量获得的本质正是氢 的氧化。
2、呼吸链种类
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根据代谢物上脱下的氢的初始受体不同，在
具有线粒体的生物中，典型的呼吸链有2种：
由于参与这一系列催化作用的酶和辅酶 及中间传递体在膜（原核细胞膜、真核线粒 体内膜）上一个接一个地构成了链状反应， 故常将这种形式的氧化过程称为呼吸链。
第6章代谢总论与生物氧化
ATP合成酶
第6章代谢总论与生物氧化
第6章代谢总论与生物氧化
第6章代谢总论与生物氧化
外膜 膜间隙
基质
琥珀 延胡索 酸酸
递电子体 Cyt b, c1, c, aa3
氧化型
2e
½ O2 O2- H2O
2H+
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（一）呼吸链
1、概念
代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后， 经一系列传递体，最后（将质子和电子）传 递给氧而生成水的全部体系，称呼吸链 (respiratory chain)。此体系也称电子传递 体系或电子传递链(electron transfer chain)。
1. 直接的电子转移
↔ Fe + Cu 2第+6章代谢总论与生2+物氧化 Fe3+ + Cu+
2. 氢原子的转移
AH2 + B ↔ A + BH2
3. 有机还原剂直接加氧
( H ↔ H+ + e )
RH + O2 + 2H+ + 2e ↔ ROH + H2O
（二）生物氧化的特点
1. 在细胞内，于体温、近于中性的含水环境中 由酶催化。
-
O O-P -O
~
O O -P -O
~
O HO-P-O-CH2
-O
N O
N -H
N
H
OH OH
ATP是生物细胞内能量代谢的偶联剂
作用：是能量的携带者或传递者，而非贮存者，
是能量货币
第6章代谢总论与生物氧化
ATP ＋ H2O → ADP ＋ Pi 其ΔG0′= - 30.51kJ／mo1；
当ADP ＋ Pi → ATP时， 也需吸收30.51kJ／mol的自由能 磷酸肌酸（脊椎动物）和磷酸精氨酸（无脊椎动 物）是能量的贮存形式
四、 高能化合物与ATP的作用
一般将水解时能够释放21 kJ /mol（5kCal/mol) 以上自由能（G′< -21 kJ / mol）的化合物称为 高能化合物。
烯醇磷酸化合物
高能化合物
磷酸化合物
磷氧型 磷氮型
酰基磷酸化合物 焦磷酸化合物
硫酯键化合物
非磷酸化合物
第6章代谢总论与生物氧甲化硫键化合物
新陈代谢的共同特点：
1. 由酶催化，反应条件温和。 2. 诸多反应有严格的顺序，彼此协调。 3. 对周围环境高度适应。
二、 新陈代谢的研究方法 1. 活体内(in vivo)与活体外实验(in vitro) 2. 同位素示踪法 3. 代谢途径阻断法 4. 遗传缺欠症及动物模型等方法
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