细胞色素c还原酶
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Δ G = Δ H - TΔ S
Δ H：总热能变化
• Δ G<0，体系的反应能自发进行（为放能反 应） • Δ G>0，反应不能自发进行，当给体系补充 自由能时，才能推动反应进行（为吸能反 应） • Δ G=0，表明体系已处于平衡状态
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
第七章
新陈代谢总论与生物氧化
06工一 莫燕玲 20062502621
新陈代谢的概念
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 新陈代谢 释放能量 分解代谢 （异化作用） 能量代 谢 物质代谢
生物大分子分解为 生物小分子
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。
●
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氢, 不能使 NADH 或 NADPH脱氢
• 以组分来分： • 1、烟酰胺脱氢酶类（蛋白类，以NAD+或NADP+为 辅酶） • 2、黄素脱氢酶类（蛋白类，以FMN或FAD作为辅基） • 3、铁硫蛋白类（活性部分有两个活泼的硫和两个 铁原子，故称铁硫中心） • 辅酶Q类（不是蛋白质，使一个脂溶性的存在于mt 内膜） • 细胞色素类（蛋白类，是一类以铁卟啉为辅基的 蛋白质）
• ① 甘油-α-磷酸穿梭系统 • ② 苹果酸-天冬氨酸穿梭系统
NADH + H+ CH2OH C=O CH2O－ 二羟丙酮磷酸
① CH2OH CHOH
NAD+
CH2O－ 甘油-α-磷酸
wk.baidu.com
线 粒 体 内 膜
二羟丙酮磷酸
② FADH2
甘油-α-磷酸 FAD
NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2
磷氧型 磷酸化合物 磷氮型 高能化合物 硫酯键化合物 非磷酸化合物 甲硫键化合物 酰基磷酸化合物 焦磷酸化合物
ATP的特殊作用
• ATP是生物细胞内能量代谢的偶联剂 • ATP作用：是能量的携带者或传递者，而非 贮存者，是能量货币 • 当ATP合成迅速时，在肌酸磷酸激酶催化下， ATP将能量和磷酰基传给肌酸生成肌酸磷酸， 肌酸磷酸含有的能量不能直接为生物体利 用，而必须把能量传给ADP生成ATP后再利 用
新陈代谢的研究方法
1.活体内(in vivo)与活体外(in vitro)实验 法
2.同位素示踪法
3.代谢途径阻断法
4.遗传缺欠症方法
5.气体测量法
6.核磁共振波谱法（NMR）
生物体内能量代谢的基本规律
• 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。 • 熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。
氧化磷酸化
电子传递体系磷酸化 （一） ATP的生成 ADP + Pi + 能量 → ATP
AMP + PPi + 能量 →ATP
底物水平磷酸化特点
• 是捕获能量的一种方式，在发酵作用（无 氧呼吸）中是进行生物氧化取得能量的唯 一方式 • 和氧的存在与否无关，在ATP 生成中没有 氧分子参与，也不经过电传递链传递电子。
电子传递体系磷酸化
• 是需氧生物获得ATP 的一种主要方式, 是生 物体内能量转移的主要环节, 需要氧分子的 参与 • 真核生物氧化磷酸化过程在线粒体内膜进 行, 原核生物在细胞质膜上进行
胞液中 NADH 的氧化磷酸化
• 在细胞质中经糖酵解产生的 NADH, 不能透 过线粒体内膜进入呼吸链以便进行有氧氧 化。只能通过两种精妙的“穿梭”系统解 决 NADH 的再氧化问题：
呼吸链包括
NADH-Q还原酶、琥珀酸-Q还原酶、细胞色素c 还 原酶、细胞色素c氧化酶
NAD H
NADH-Q 还原酶
Q
细胞色素c还 原酶
细胞 色素c
细胞色素c氧 化酶
O2
琥珀酸-Q还原酶
FADH2
呼吸链种类
• • • • • • •
●
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:
呼吸链中传递体的顺序
确定呼吸链中各传递体顺序的方法依据： a. 测定各电子传递体氧化还原电位的数值－－ 按氧化还原电位由低到高顺序排列； b. 利用电子传递抑制剂确定其顺序； c. 通过电子传递体体外重组实验加以验证； d. 根据从线粒体中分离到的传递体复合体排序 (4种)。
氧化磷酸化作用
——伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化 底物水平磷酸化
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
• 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，以促进水的生成
呼吸链概念
• 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为呼吸链 (respiratory chain)，也称电子传递体系 或电子传递链(electron transfer chain)
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： 1. 直接的电子转移 Fe2+ + Cu2+ → 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
甘油-α-磷酸穿梭作用
①胞液甘油-α-磷酸脱氢酶； ②线粒体甘油-α-磷酸脱氢酶(黄素蛋白脱
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
• 2. 能量逐步释放，部分存于ATP中
• 3. 分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化 体系
生物氧化的定义
• 广义：有机物在生物细胞里氧化分解为CO2 和H2O，并释放出能量的过程 • 狭义： • 1、脱羧：CO2（直接脱羧，氧化脱羧） • 2、脱氢：NADH+H+,FADH2 • 3、呼吸链电子传递，使电子传给O2→生成 H 2O • 4、ADP磷酸化→ATP
Δ H：总热能变化
• Δ G<0，体系的反应能自发进行（为放能反 应） • Δ G>0，反应不能自发进行，当给体系补充 自由能时，才能推动反应进行（为吸能反 应） • Δ G=0，表明体系已处于平衡状态
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
第七章
新陈代谢总论与生物氧化
06工一 莫燕玲 20062502621
新陈代谢的概念
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 新陈代谢 释放能量 分解代谢 （异化作用） 能量代 谢 物质代谢
生物大分子分解为 生物小分子
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。
●
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氢, 不能使 NADH 或 NADPH脱氢
• 以组分来分： • 1、烟酰胺脱氢酶类（蛋白类，以NAD+或NADP+为 辅酶） • 2、黄素脱氢酶类（蛋白类，以FMN或FAD作为辅基） • 3、铁硫蛋白类（活性部分有两个活泼的硫和两个 铁原子，故称铁硫中心） • 辅酶Q类（不是蛋白质，使一个脂溶性的存在于mt 内膜） • 细胞色素类（蛋白类，是一类以铁卟啉为辅基的 蛋白质）
• ① 甘油-α-磷酸穿梭系统 • ② 苹果酸-天冬氨酸穿梭系统
NADH + H+ CH2OH C=O CH2O－ 二羟丙酮磷酸
① CH2OH CHOH
NAD+
CH2O－ 甘油-α-磷酸
wk.baidu.com
线 粒 体 内 膜
二羟丙酮磷酸
② FADH2
甘油-α-磷酸 FAD
NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2
磷氧型 磷酸化合物 磷氮型 高能化合物 硫酯键化合物 非磷酸化合物 甲硫键化合物 酰基磷酸化合物 焦磷酸化合物
ATP的特殊作用
• ATP是生物细胞内能量代谢的偶联剂 • ATP作用：是能量的携带者或传递者，而非 贮存者，是能量货币 • 当ATP合成迅速时，在肌酸磷酸激酶催化下， ATP将能量和磷酰基传给肌酸生成肌酸磷酸， 肌酸磷酸含有的能量不能直接为生物体利 用，而必须把能量传给ADP生成ATP后再利 用
新陈代谢的研究方法
1.活体内(in vivo)与活体外(in vitro)实验 法
2.同位素示踪法
3.代谢途径阻断法
4.遗传缺欠症方法
5.气体测量法
6.核磁共振波谱法（NMR）
生物体内能量代谢的基本规律
• 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。 • 熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。
氧化磷酸化
电子传递体系磷酸化 （一） ATP的生成 ADP + Pi + 能量 → ATP
AMP + PPi + 能量 →ATP
底物水平磷酸化特点
• 是捕获能量的一种方式，在发酵作用（无 氧呼吸）中是进行生物氧化取得能量的唯 一方式 • 和氧的存在与否无关，在ATP 生成中没有 氧分子参与，也不经过电传递链传递电子。
电子传递体系磷酸化
• 是需氧生物获得ATP 的一种主要方式, 是生 物体内能量转移的主要环节, 需要氧分子的 参与 • 真核生物氧化磷酸化过程在线粒体内膜进 行, 原核生物在细胞质膜上进行
胞液中 NADH 的氧化磷酸化
• 在细胞质中经糖酵解产生的 NADH, 不能透 过线粒体内膜进入呼吸链以便进行有氧氧 化。只能通过两种精妙的“穿梭”系统解 决 NADH 的再氧化问题：
呼吸链包括
NADH-Q还原酶、琥珀酸-Q还原酶、细胞色素c 还 原酶、细胞色素c氧化酶
NAD H
NADH-Q 还原酶
Q
细胞色素c还 原酶
细胞 色素c
细胞色素c氧 化酶
O2
琥珀酸-Q还原酶
FADH2
呼吸链种类
• • • • • • •
●
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:
呼吸链中传递体的顺序
确定呼吸链中各传递体顺序的方法依据： a. 测定各电子传递体氧化还原电位的数值－－ 按氧化还原电位由低到高顺序排列； b. 利用电子传递抑制剂确定其顺序； c. 通过电子传递体体外重组实验加以验证； d. 根据从线粒体中分离到的传递体复合体排序 (4种)。
氧化磷酸化作用
——伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化 底物水平磷酸化
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
• 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，以促进水的生成
呼吸链概念
• 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为呼吸链 (respiratory chain)，也称电子传递体系 或电子传递链(electron transfer chain)
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： 1. 直接的电子转移 Fe2+ + Cu2+ → 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
甘油-α-磷酸穿梭作用
①胞液甘油-α-磷酸脱氢酶； ②线粒体甘油-α-磷酸脱氢酶(黄素蛋白脱
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
• 2. 能量逐步释放，部分存于ATP中
• 3. 分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化 体系
生物氧化的定义
• 广义：有机物在生物细胞里氧化分解为CO2 和H2O，并释放出能量的过程 • 狭义： • 1、脱羧：CO2（直接脱羧，氧化脱羧） • 2、脱氢：NADH+H+,FADH2 • 3、呼吸链电子传递，使电子传给O2→生成 H 2O • 4、ADP磷酸化→ATP