新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第1页,第一节 新陈代谢总论,一 新陈代谢概念,新陈代谢,合成代谢,（同化作用）,分解代谢,（异化作用）,生物小分子合成为,生物大分子,需要能量,释放能量,生物大分子分解为,生物小分子,能量代谢,物质代谢,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第2页,二、新陈代谢共同特点：,1.,由酶催化，反应条件温和。,2.,很多反应有严格次序，彼此协调。,3.,对周围环境高度适应。,三、新陈代谢调整,三个水平调整：,分子水平,-,酶浓度和数量调整,（包含基因水平上调整）,细胞水平,-,细胞区域化调整,整体水平,-,激素和神经调整,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第3页,四、生物体内能量代谢基础规律,自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功能量。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，是一个无用能。,G,=,H,-,TS,对于,A+B C+D,G,=-2.303,RT,lg,K K,=CD/AB,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第4页,生物体中,T,2,=T,1,所以热不能作功，能作功能量是自由能。,通常大家能够把能量分为两种。一个是热能，热能做功只能引发温度和压力改变；另一个是自由能可在恒温恒压下做功。自由能公式为：,G,H,T,S,G,在恒温、恒压下，体系发生改变时自由能改变,H,体系焓改变；,T,体系绝对温度；,S-,体系墒变。,生物能学,(Bioenergetics),生物能性质,1.,自由能概念,：热机作功公式为：,W=Q,T,2,T,1,T,2,W,：所做功,Q,：,吸收热量,T,1,：,作功前温度,T,2,：,作功后温度,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第5页,自由能能够简单看成是用于做功能量,在热力学中对自由能有严格定义，在生化中，生物体用以做功能量正是体内化学反应释放自由能，或者说，在生物体内表达自由能改变是一个能量逐步浓缩过程：,光能,ATP,碳水化合物,这个过程用最简练热力学语言描述为：“自由能不停增加，熵值不停减小过程”。,2,、什么是生物能,生物能主要是指生物分子化学能，也包含一些形式物理能如：动能、电能、辐射能、热能等。,生命活动中能量形式同自然界能量形式一样，一样遵照热力学第一定律 即一个能量形式产生，必定有另一个能量消失。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第6页,3.,生物能性质,1),生物能起源；,比如 光合碳素循环作用（植物能量生成,光能电能活跃化学能稳定化学能,（,ATP,、,NADPH (,碳水化合物,),活跃化学能转变为稳定化学能过程：,CO,2,NADPH(ATP),CH,2,O,2),标准生成自由能,标准生成自由能,-,在标准状态下，由稳定单质生成,1,摩尔纯化合物,G,就等于该化合物 标准自由能生成。见表,20-2,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第7页,3),偶联反应自由能改变可加性及其意义,例 两个相偶联反应：,A-B+C G,=+5kcal/mol(+20.92 kj/mol),B-D,G,=-8 kcal/mol(-33.47 kj/mol),A-C+D,G,=-3 kcal/mol(-12,55 kj/mol),偶联反应自由能是能够加和,加和结果是,A,生成,C,和,D,反应能够自发进行。,一个热力学上不利反应,能够由热力学上有利反应所驱动。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第8页,4,、能量学用于生物化学反应一些要求,1),自由能,:,物理化学中标准自由能（,G,）,为25,、一个大气压，参加反应物质均为,1,个,mol,时能量改变。不过在生物体系中，其氧化还原反应经常有,H,+,参加，假如按物理化学标准自由能计算，则这个标准条件,pH,值为,0,，显然，不符合生物体系反应条件。,生物体系中，,其标准自由能是指,pH,7.0,时自由能,，用,G,表示，自由能改变用,G,表示,2),氧化还原电位,：生物体系中为,pH,7.0,时电位（,E,）,3),自由能与氧化还原电位关系,：,G,=-n FE,n,：转移电子数目,F,：法拉第常数,96.4914kJ/mol V,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第9页,概 念,：,水解自由能在,20.92 kJ/mol,（,5,千卡,/mol,）以上化合物。,高能化合物中被水解基团称为“,高能基团,”，被水解键称为“,高能键,”用“,”表示,以磷酸作为高能基团高能化合物称为“,高能磷酸化合,物,”,五、,高能化合物,PEP,PPi,1,磷氧键,型，其高能键是由磷和氧原子组成即“,O,P”,如：磷酸烯醇式丙酮酸（,PEP,）、焦磷酸（,PPi,）等。,高能化合物类型,：,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第10页,2,氮磷键,型，高能键是由氮和磷组成，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,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第11页,常见磷酸化合物标准水解自由能,ATP,AMP,ADP,ATP,结构特征,1.,结构,水解自由能,：,每个高能键水解自由能为,30.5kJ/mol,或,7.3kcar/mol,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第12页,细胞内影响,ATP,自由能释放原因,ATP,水解释放自由能受到许多原因影响,主要包含,:,1.pH,值,2.ATP,浓度 多数细胞,ATP,、,ADP,和无机磷酸浓度大约,在,2-10mmol/L,之间,.,ATP,4,+H,2,O,ADP,3,+HPO,4,2,+H,+,负电荷集中，共振杂化，,H,+,浓度,低,2.,产生高水解自由能原因,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第13页,ATP,在能量转换中地位和作用,作为能量通货原因,：,能量居中，可作为大多数能量转换酶能量供体或受体,磷酸烯醇式丙酮酸,P,P,P,P,ATP,甘油酸,1,3,2P,18,16,14,12,10,8,6,4,2,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第14页,生物能流,：,化学能,太阳,光能,呼吸,作用,能量通货,损 失：,热、熵,光合,作用,CO,2,+H,2,O,有机物,化学能,渗透能,电能,机械能,热能,ATP,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第15页,高能化合物,磷酸化合物,非磷酸化合物,磷氧型,磷氮型,硫酯键化合物,甲硫键化合物,烯醇磷酸化合,物,酰基磷酸化合物,焦磷酸化合物,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第16页,六、,、能量代谢与物质代谢关系,异氧生物分解有机营养物质并产生,ATP,三个阶段：,乙酰辅酶,A,三羧酸循环,脂肪酸,多糖,蛋白质,脂肪,单糖,甘油,氨基酸,第一阶段,第二阶段,第三阶段,乙酰辅酶,A,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第17页,生物氧化方式及特点,一、生物氧化概念,有机物在生物体内氧化分解成二氧化碳和水并释放和贮存能量过程,如 葡萄糖,6 CO,2,+6 H,2,O+,能量（,2870.22 kJ/mol,）,碳成为二氧化碳，氢成为水，能量以热形式释放或贮存于,ATP,二、生物氧化方式,1,加氧氧化,第二节 生物氧化与氧化磷酸化,(Biological oxidation and oxidative phosparylation),新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第18页,2,脱氢氧化,加水脱氢,:,Fe,2+,Fe,3+,+e,（,3,）,脱电子,：,HOOC-CH,2,-CH,2,-COOH,HOOC-CH=CH-COOH+2H,+,+2 e,琥珀酸琥珀酸脱氢酶 延胡索酸,直接脱氢,：,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第19页,三、生物氧化特点,：,生物氧化是生物体在热力学允许条件下有序、可控氧化过程，因为生物氧化场所是细胞，其基础过程是大分子分解为,CO,2,和,H,2,O,，并产生能量。生物氧化又称细胞呼吸,（,cellular respiration),1),逐步氧化，有序可控；,2),条件温和，多步酶促反应,;,3),能量逐步释放并以,ATP,方式贮存。,4,）分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第20页,四、,CO,2,生成方式,（,1,）,直接脱羧,（,2,）,氧化脱羧,:,R-CH(NH,2,)-COOH ,RCH,2,-NH,2,+CO,2,氨基酸 氨基酸脱羧酶 胺,苹果酸,丙酮酸,苹果酸酶,苹果酸,丙酮酸,苹果酸酶,HOOCCH,2,CHOHCOOH,CH,3,CCOOH+CO,2,NADP,+,NADPH+H,+,O,CH,3,CCOOH,O,CH,3,CHO+CO,2,丙酮酸脱羧酶,（,-,脱羧）,生物体内,CO,2,生成起源于有机物转变为含羧基化合物脱羧作用,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第21页,AH,2,A,H,2,O,1/2O,2,酶,一酶体系,H,2,O,1/2O,2,AH,2,A,酶,1,酶,2,酶,3,酶,n,多酶体系,五、,H,2,O,生成方式,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第22页,H,2,O,生成,代谢物脱下氢经生物氧化作用和吸入氧结合生成水。,生物体主要以,脱氢酶,、,传递体,及,氧化酶,组成生物氧化体系，以促进水生成,。,M,H,2,M,递氢体,递氢体,H,2,NAD,+,、,NADP,+,、,FMN,、,FAD,、,C,O,Q,还原型,氧化型,Cyt,递电子体,b,c,1,c,aa,3,2H,+,2e,O,2,O,2-,H,2,O,脱氢酶,氧化酶,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第23页,六、氧化酶类,1,.,电子转移酶,如：细胞色素类，这是一类催化氧化还原反应酶，其辅基是血红素，作用部位是血红素中铁离子，接收电子和释放电子催化反应,2.,氧化酶,：,（,1,）,普通氧化酶,：单独使底物脱氢，并把氢交给氧酶类,，如一酶体系中多酚氧化酶。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第24页,（,3,）末端氧化酶,：处于一系列氧化还原酶末端，直接将递体电子交给氧生成水酶，如上述多酶体系中最终一个酶,（,2,）黄素氧化酶：,接收底物氢，并把它交给氧分子而生成过氧化氢酶。辅基通常是,FAD,。如黄嘌呤氧化酶,3.,脱氢酶,：催化底物脱氢，脱下氢交给递氢体酶。辅基通常,FAD,或,FMN,。,如：琥珀酸脱氢酶：,4.,加氧酶,：加双氧酶和加单氧酶,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第25页,一、,电子传递链,指线粒体内膜上电子传递系统，即电子从,NADH,到,O,2,传递经过路径,类 别：,NADH,呼吸链,：,NADH,脱氢酶、,Fe-S,蛋白、,CoQ,、,Cyt b,、,Cyt c,1,、,Cyt c,、,Cyta.a,3,FADH,2,呼吸链,：,琥珀酸脱氢酶、,Fe-S,蛋白、,CoQ,、,Cyt b,、,Cyt c,1,、,Cytc,、,Cyta.a,3,呼吸链主要由蛋白质复合体组成份为四个别：,NADH,Q,还原酶；,琥珀酸,Q,还原酶；,细胞色素还原酶；细胞色素氧化酶,电子传递和氧化呼吸链,NAD,NADH,Q,还原酶,Q,细胞色素还原酶,细胞色素,C,细胞色素氧化酶,O,2,琥珀酸,Q,还原酶,黄素蛋白中,FADH,2,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第26页,二、组成呼吸链组员,2.,琥珀酸,Q,还原酶,（复合酶,II,）：,与铁硫蛋白形成复合体，是膜内侧一个嵌入蛋白，活性中心在膜内侧，可催化琥珀酸氧化为延胡索酸，无质子泵功效。,1.NADH,脱氢酶（,复合酶,I,：辅基为,FMN,，是一个跨膜蛋白，其活性中心在膜内侧，可催化,N,ADH,脱氢，并含有质子泵功效，其与铁,-,硫蛋白形成复合体,内膜,外,内,内膜,外,内,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第27页,3.CoQ,：,是醌式化合物，,可接收一对质子和一对电子，是呼吸链上唯一有机分子，在膜中比较自由。其反应以下,：,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第28页,（,1,）,Cytb,：,Cytb,是膜,嵌入蛋白,，可接收,CoQ,电子，且含有质子泵功效,（,2,）,Cytc,1,:,膜,嵌入蛋白,，与,Cytb,组成一个复合体，它可接收,b,电子，并把它传给,Cytc,4.,细胞色素还原酶,（,复合酶,III,）,全部细胞色素类都是蛋白质，都含有辅基,血红素，如,Cytc,辅基与蛋白质结合。,Fe,2+,Fe,3+,+e,其中铁离子可接收电子和释放电子,内膜,外,内,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第29页,5.,细胞色素氧化酶,（复合酶,IV,）,主要催化细胞色素,C,到细胞色素,aa,3,电子传递：,aa,3,是两个细胞色素复合体，是一个,跨膜蛋白,，含有,Cu,离子。在膜外部，,Cyta,接收,Cytc,电子，经过,Cu,传给,a,3,，,a,3,活性中心在膜内侧，能够将其电子直接传给氧分子而生成水。该复合体也有质子泵功效。,该复合体又称呼吸链末端氧化酶。,（,3,）,Cytc,：是膜上,唯一外周蛋白,，处于膜外侧，可接收,Cytc,1,电子，并传给,Cyta a,3,。,Cytc,2e,-,内膜,外,内,2H,+,内膜,外,内,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第30页,NADH,FMN,CoQ,b,c,1,c,aa,3,O,2,-0.32 0.30 0,0.1+0.07 +0.22 +0.25 +0.29 +0.816,琥珀酸,FAD,CoQ,b,c,1,c,aa,3,O,2,+0.06,三、,工作机理,：,1.,呼吸链组分排列次序及氧化还原电位,：,2.,工作机理,：,复合酶,III,复合酶,I,复合酶,IV,复合酶,II,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第31页,内,外,I,II,III,IV,c,内膜,Q,NADH,琥珀酸,1/2O,2,四、,存在状态,四个复合体,：,复合体,I,：,NADH,脱氢酶、铁硫蛋白,复合体,II,：琥珀酸脱氢酶、铁硫蛋白,复合体,III,：细胞色素,b,、,c,1,复合体,IV,：细胞色素氧化酶,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第32页,I,II,III,IV,c,Q,内膜,内,外,外膜,FP,2,FP,3,FP,4,b,5,NADHFP,2,（内膜内侧）,Qbc,1,caa,3,O,2,NADHFP,3,（内膜外侧）,Qbc,1,caa,3,O,2,NADHFP,4,（外膜）,b,5,caa,3,O,2,五、,植物中呼吸支路,NADH,NADH,1/2O,2,琥珀酸,NADH,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第33页,NADH,FMN,CoQ,b,c,1,c,aa,3,O,2,六、,电子传递抑制剂,：,鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶素,抗霉素,A,CN,、,N,3,CO,、,H,2,S,抑制部位,1.,抑制,NADH,Q,还原酶内电子传递,抑制部位,2.,抑制,CoQ,c,1,所在传递,抑制部位,3.,抑制细胞色素氧化酶中电子传递,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第34页,氧化磷酸化,一、,概念,:,伴随生物氧化放能反应并由,ADP,与,Pi,合成,ATP,过程。,二、类型,:,底物水平磷酸化：高能磷酸化合物在酶作用下将高能磷酸基 团转移给,ADP,合成,ATP,过程。,丙酮酸激酶,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第35页,氧化磷酸化,：,与呼吸链电子传递相偶联合成,ATP,过程,又叫,偶联磷酸化,。,NADH,O,2,呼吸链,能量,ADP+Pi,ATP,三、,偶联部位,:,1.,电位,：电位差在,0.158,伏以上部位能够偶联产生,ATP,0.53V,0.22V,0.32V,NADH,Q,b,c,a,O,2,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第36页,每消耗,1,原子氧同时消耗几原子磷，即每传递,1,对电子可偶联产生几分子,ATP,底物,NADH,琥珀酸,CoQ,细胞色素,c,P/O 3 2 2 1,ATP 2.5 1.5 1.5 1,2.,P/O,：,NADH FMN CoQ Cyt b Cyt c,1,Cyt c Cyt a.a,3,O,2,ADP+Pi,ATP,ADP+Pi,ATP,ADP+Pi,ATP,I,III,IV,琥珀酸,FAD,II,呼吸主链产能部位,:,第一部位,NADH-CoQ,产生,1,个,ATP,第二部位,CoQ-Cyt C,产生,0.5,个,ATP,第三部位,Cyt C,1,-O,2,产生,1,个,ATP,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第37页,四、,氧化磷酸化机理,:,1.,氧化磷酸化细胞结构基础,线粒体,（,mitochondria,）,外 膜,（,outer membrane,）,内 膜,（,inner membrane,）,嵴,（,sterility,）,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第38页,2.,F,1,-F,0,因子,：结构,膜,b,d g e,b,a,b,a,a,d g e,F,1,F,0,F,1,：,3,a,、,3b,、,g,、,d,、,e,5,种共,9,个亚基，,亚基,为,ATP,合成部位,F,0,：多个疏水亚基，嵌入膜内，为质子通道和,F,1,基底。,g,亚基突出与,F,0,结合,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第39页,ATP,ADP,+Pi,g,a,a,a,b,b,b,内膜,b,d g e,b,a,ADP+Pi,ATP,2H,+,F,1,-F,0,工作机理,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第40页,I,II,III,IV,c,Q,内膜,内,外,FMN,b,c,1,a,a,3,F,1,F,0,（,1,）,化学偶联假说（,Chemical coupling hypothesis),（,2,）,构象偶联假说,(conformational coupling hypothesis),（,3,）,化学渗透学说（,Chemical osmotic theory,）,（,Mitchell 1961,）,1/2O,2,H,2,O,2H,+,2H,+,2H,+,ADP+Pi,ATP,NADH+H,+,NAD,+,琥珀酸,2H,+,电子传递泵出质子，内膜内外侧形成质子浓度梯度和电位梯度，总称为质子,电化学梯度,2H,+,2.,氧化磷酸化机理,化学渗透学说机理,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第41页,化 学 渗 透 学 说 要 点,线粒体内膜是完整封闭系统。,电子传递过程中，释放能量将质子由内膜内侧泵到内膜外侧。,内膜两侧形成质子电化学梯度，蕴藏了进行磷酸化能量。,4.,质子经,F,1,F,0,复合体回到内膜内侧，推进,ADP,磷酸化形成,ATP,。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第42页,化学渗透学说试验依据,氧化磷酸化重建试验,（只传递电子）,（水解,ATP,）,（电子传递、氧化磷酸化）,（电子传递、氧化磷酸化）,外膜,内膜,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第43页,M,H,2,M,NAD,+,2H,+,FeS,2e,2H,+,FMN,2H,+,Cytb,2H,+,2e,CoQ,2H,+,Cytc,1,Cytc,Cytaa,3,2e,O,2,O,2-,X,-,+,IO,-,X,H,IO,H,H,2,O,XI,XI,XI,头部,ATP,合酶,ADP+Pi,ATP,2H,+,X,-,+IO,-,H,2,O,化学渗透学说,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第44页,设,A,、,B,为呼吸链邻近两个电子传递体,AH,2,+B+I AI+BH,2,（可进行下一轮传递）,AI+X XI+A,XI+Pi XP+I,XP+ADP,ATP,+X,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第45页,作用机理,：,将内膜外侧质子转移到内膜内侧，从而瓦解质子电化学梯度。,解偶联,(uncoupling),使相互偶联电子传递放能过程和,ATP,合成需能过程分离现象称为解偶联。能够解偶联物质叫解偶联剂,。,解偶联剂,有各种物质，如：解偶联蛋白、,2.4-,二硝基苯酚、双香豆素等,经典解偶联剂,2,，,4,二硝基苯酚作用机理。,外,内,内膜,五、,氧化磷酸化解偶联剂,(uncoupler),和抑制剂,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第46页,氧化磷酸化抑制剂,(oxidative phosphorylation inhibitor),：,直接作用于,F,1,F,0,复合体，抑制,ATP,合成物质,。如寡霉素，其作用机理使堵塞了质子通道。,内膜,b,d g e,b,a,b,内膜,a,a,d g e,2H,+,2H,+,2H,+,2H,+,2H,+,寡,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第47页,Qb c,1,c a.a,3,内膜,外膜,细胞质,六、,氧化磷酸化物质运输,I,II,1,.,外源,NADH,运输,（,1,）,动物,：,穿梭系统,：,磷酸甘油穿梭,组成：两种磷酸甘油脱氢酶,O,2,磷酸二羟丙酮,-,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,-,磷酸甘油,酶,II,嵌入蛋白,功效,：将磷酸甘油电子传给,CoQ,，而使外源,NADH,电子进入呼吸链。,外源,NADH,电子被转移到呼吸链，这种系统中，,NADH,能够产生,2,个,ATP,。,酶,I,：可溶性酶，存在于细胞质中,-,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,FAD,FADH,2,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第48页,呼吸链,C,2,内膜,外膜,C,1,苹果酸穿梭,:,该系统由两种苹果酸脱氢酶（，存在于细胞质和线粒体），两种谷草转氨酶（，存在于细胞质和线粒体）和,C,1,、,C,2,两个载体组成,外源,NADH,被转移到线粒体内，这种系统中，,NADH,能够产生,3,个,ATP,。,-,酮戊二酸,天冬氨酸,谷氨酸,-,酮戊二酸,谷氨酸,天冬氨酸,苹果酸,草酰乙酸,NADH+H,+,NAD,+,苹果酸,草酰乙酸,NAD,+,NADH+H,+,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第49页,酵解,NADH,草酰乙酸,天冬氨酸,NAD,+,苹果酸,苹果酸,NAD,+,草酰乙酸,NADH,天冬氨酸,NADH,呼吸链,苹果酸,-,天冬氨酸转运,NADH,系统,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第50页,（,2,）,植物,植物能够经过其呼吸支路将外源,NADH,转移到呼吸链，当然这种方式每个,NADH,只能产生,2,个,ATP,I,III,IV,c,Q,1/2O,2,内膜,内,外,外膜,NADH,FP,3,FP,4,b,5,2.,ATP,、,ADP,和无机磷酸运输,（,1,）,ATP,、,ADP,交换运输,ATP,、,ADP,是由同一个载体叫,ATP/ADP,交换体，也叫腺苷酸载体膜蛋白进行交换运输。这个载体为二聚体，其机理见图。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第51页,属于,主动运输,（,2,）,无机磷酸运输,由线粒体膜上磷酸载体进行交换运输，属于,主动运输,线粒体,内膜,细胞质,H,2,PO,4,HO,线粒体,内膜,细胞质,ADP,3,ATP,4,ATP,4,ADP,3,ATP,4,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第52页,1.,ATP,能量利用,其主要方式是水解，以释放其高水解自由能，催化方式有两种：,ATP+H,2,O ADP+Pi,ATP,水解高能磷酸基团往往使底物磷酸化，使有机分子提升能位或蛋白质分子发生变构。,ATP+H,2,O AMP+PPi,这种水解方式产生,PPi,快速被焦磷酸酶水解，所以该过程消耗了,ATP,两个高能键，是高度供能过程。,2.,ATP,能量贮存,七、,ATP,能量利用与贮存,肌酸,磷酸肌酸,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第53页,八、,细胞内,ATP,含量调整,能荷（,energy charge,）,：,总腺苷酸中所负荷,ATP,百分比,正常条件下，细胞中能荷在,0.8,左右。,ATP,、,ADP,、,AMP,以及,Pi,是一些调整酶变构剂，经过调整酶活性来调整细胞能荷。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第54页,其它末端氧化酶,一、,多酚氧化酶系统,褐变、杀菌、生色（制茶）,二、,抗坏血酸氧化酶系统,多酚氧化酶,醌还原酶,脱氢酶,抗坏血酸（,As,）,脱氢抗坏血酸（,DAs,）,抗坏血酸氧化酶,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第55页,脱氢酶,谷胱甘肽还原酶,脱氢抗坏血酸还原酶,抗坏血酸氧化酶,三、,黄素蛋白氧化酶,AH,2,A,或,FMN,或,FMNH,2,酶,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第56页,四、,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶,超氧化物歧化酶（,superoxide dismutase,SOD,）：广泛地存在于需氧生物中，作用为细胞保护剂。,产物过氧化氢对细胞也是有毒害，细胞其它过程也会产生过氧化氢。这种物质是由,过氧化氢酶,(catalase),催化而分解为水和氧气。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第57页,五、,植物抗氰氧化酶系统,CN,是呼吸链抑制剂，不过植物在氰化物存在下，其呼吸链依然能够进行电子传递，这是因为植物存在有,抗氰氧化酶系统,。,抗氰末端氧化酶,抗氰氧化酶系统传递电子时，以,NADH,为底物，其,P/O,是,1,，以,琥珀酸,为底物，其,P/O,是,0,。其余自由能以热形式放出。,该系统是植物处于正常状态时一个电子传递系统，,CoQ,决定正常呼吸路径和抗氰路径百分比。抗氰呼吸高低与植物生长发育阶段相关，在一些植物特殊阶段，抗氰呼吸要占很大百分比。,该系统生理意义有各种解释。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第58页,非线粒体氧化体系,与,ATP,合成无关，但含有主要生理功效。,1.,微粒体氧化体系,主要在细胞光滑内质网上进行。催化分子氧中二个氧原子分别进行不一样反应。,一个,O,加到底物分子上，另一个,O,则与,NADPH,上二个,H,作用形成,H,2,O,，不生成,ATP,。,加单氧酶,。,生理功效：胆酸生成中环核羟化；不饱和脂肪酸双键引进；维生素,D,活化；药品、致癌物和毒物氧化解毒等。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第59页,NADP,H,+,H,+,FAD,NADP,+,FAD,H,2,Fe,3+,Fe,2+,Fe-S,Fe,2+,Fe,3+,O,2,+RH,H,2,O,+R,O,H,2H,+,2e,2e,Cytp-450,加单氧酶体系,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第60页,2.,过氧化物酶体系,在过氧化物酶体上进行较为简单氧化反应。过氧化物酶体含有较多需氧脱氢酶，能够催化氨基酸、黄嘌呤等代谢脱氢、加氧，并生成,H,2,O,2,。,RCHCOOH+,O,2,+H,2,O,NH,2,RCCOOH+H,2,O,2,+NH,3,O,H,2,O,2,功用：参加甲状腺中活性碘生成；在中性粒细胞中可杀死被吞噬进细菌；使过氧化物（,ROOH,）转变为无毒醇类。,H,2,O,2,毒性：使酶失活；损伤膜功效；生成脂褐素颗粒。,新陈代谢总论与生物氧化专业知识培训,第61页,