代谢总论与生物氧化

N
-
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
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
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
O 草酰乙酸
丙酮酸羧化酶 （ β -脱羧）
CH3CCOOH + CO2 O
(2)氧化脱羧：在脱羧代谢过总论程与生中物氧化伴随着氧化（脱氢）
化学势差
电势差
质子驱动力 推动ATP合
内
内碱
成
内负
膜
代谢总论与生物氧化
5）复合物Ⅴ——ATP合成酶
组成： F0（疏水部分） + F1（亲水部分） + 寡霉素敏感蛋白（oscp） F0 ：镶嵌在线粒体内膜中的质子通道 F1：（33）催化生成ATP
代谢总论与生物氧化
基质侧
代谢总论与生物氧化
膜间隙侧
四、氧化磷酸化(Oxidative Phosphorylation)作用
肌酸磷酸 激酶
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：
1. 直接的电子转移
↔ Fe + Cu 2+代谢总论与生物2氧+化 Fe3+ + Cu+
2、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： 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NA代D谢总H论或与生物N氧A化 DPH脱氢
代谢总论与生物氧化
外膜 膜间隙
基质
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琥珀 延胡索 酸酸
硫酯键化合物
非磷酸化合物
代谢总论与生物氧化甲硫键化合物
磷氧型高能磷酸化合物：
（1）烯醇式磷酸化合物(例)
- 61.9 kJ/mol 代谢总论与生物氧化
(2)酰基磷酸化合物（例）
- 42.3 kJ/mol
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
——伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。
底物水平磷酸化 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
1. 底物水平磷酸化
－－底物被氧化时伴随着分子内部能量的重新分布，形成 了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用使磷酸 基团转移到ADP上形成A代T谢总P论的与生作物氧用化 。
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
代谢总论与生物氧化
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
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)
递电子体 Cyt b, c1, c, aa3
氧化型
2e
½ O2 O2- H2O
2H+
代谢总论与生物氧化
（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)。
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。
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. 电子传递体系磷酸化
（1）概念
当电子从NADH或FADH2经过电子传递体 系（呼吸链）传递给氧形成水时，同时伴有
C2H OP3H O 2 代谢1， 总3论-与二 生磷 物酸 氧甘 化 油酸
C2H OP3H O 2 3-磷酸甘油酸
底物水平磷酸化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。
底物水平磷酸化和氧的存在与否无关，在 ATP 生成中没有氧分子参与，也不经过电子传递 链传递电子。
代谢总论与生物氧化
磷氮型高能磷酸化合物：
- 43.1 kJ/mol 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 –代谢3总1论.4与生k物J氧/m化 ol
(2) 甲硫型高能化合物 （例）
– 41.8 kJ/mol
代谢总论与生物氧化
ATP的特殊作用
NH2
X~ P + ADP → ATP + X 底物水平磷酸化反应举例
COOC-O~ P ADP
COOATP
C=O
CH2
磷酸烯醇 式丙酮酸
丙酮酸激酶
CH3
丙酮酸
O CH
NA+DNAD+HO+H CO
O
ADPATP
PO 3H2
C
OH
HCOH +H3PO4
HCOH
HC OH
C2H OP3H O 2 3-磷酸甘油醛
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。
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，以促进代水谢总论的与生生物氧成化 。