第08章新陈代谢总论与生物氧化.ppt
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1、,第八章,新陈代谢总论与生物氧化,一.新陈代谢总论,二.生物氧化,1.新陈代谢一般概念,2.同化作用与异化作用,3.能量代谢,4.各类代谢间的关系,5.呼吸商与卡价,6.新陈代谢研究方法,一.新陈代谢总论,1. 新陈代谢的一般概念,(广义):生物体与周围环境进行的物质交换。,动物体的新陈代谢包括五个阶段:,(狭义):活细胞内进行的一切化学反应,即中间代谢。,摄食、消化、吸收、中间代谢、排泄,消化:将食物中的大分子有机物水解成能被机体吸收 利用的小分子化合物的过程。,吸收:消化道物质透过黏膜进入血液或淋巴液的过程。,2. 同化作用与异化作用,同化作用:生物体从环境中摄取物质,经一系列的化学变化转
2、变为自身的物质的过程称为同化作用。同化作用消耗能量。 异化作用:生物体内物质经一系列化学反应,最终变成排泄物的过程。异化作用产生能量。 合成代谢:生物体内由小分子物质转化成大分子物质的过程,属同化作用的范畴。 分解代谢:生物体内由大分子物质转变成小分子物质的过程,属异化作用的范畴。,新陈代谢包括同化作用和异化作用两方面的代谢过程。,3. 能量代谢,任何物质的变化都伴随着能量的变化,生物体内能量的变化过程称为能量代谢。能量代谢与物质代谢同时存在,不存在无物质代谢的能量代谢,也不存在无能量代谢的物质代谢。,4. 各类代谢间的关系,新陈代谢,同化作用,异化作用,环境物质 体内物质,吸能反应,放能反应
3、,生物大分子 小分子,体内物质 环境物质,能量代谢,物质代谢,分解代谢,生物小分子 大分子,合成代谢,5. 呼吸商(R.Q)与卡价,呼吸商:营养物质在体内氧化分解时要消耗氧气,并放出二氧化碳,二者的比值称为呼吸商。,三大类营养物质的呼吸商: 葡萄糖: R.Q=1.0 脂肪: R.Q=0.7 蛋白质: R.Q=0.8,三大类营养物质的卡价: 葡萄糖:4.1Kcal/g 脂肪:9.7Kcal/g 蛋白质:5.7或4.4Kcal/g(氨或尿素),卡价:单位重量的营养物质氧化产生的总热量, 称为卡价。,6. 新陈代谢的研究方法,研究材料 活体研究:“in vivo”: 以生物整体、整体器 官或微生物细
4、胞群为对象进行的代谢研究称为活体研究(又称体内研究); 离体研究:“in vitro”: 以组织切片、匀浆或组织提取液为对象进行的代谢研究称为离体研究(又称体外研究)。,1、同位素示踪法: 用35S、32P、14C、3H标记代谢物后,跟踪代谢物在某一生物体的去向,了解该代谢物在该生物体内的代谢情况 ,属活体研究。 2、酶的抑制剂和拮抗物的应用: 属体外研究,了解某一反应被抑制之后的结果,从而推测某物质在体内的代谢变化。,研究方法,3、整体水平的研究: 以活动物为研究对象,分析其排泄物、血清、头发等,从而了解体内的代谢情况,属体内研究。 4、器官水平的研究: 切除动物的内脏后的代谢情况与切除之前
5、对照,可了解该器官的代谢情况。 5、细胞、亚细胞水平的代谢研究等。,二.生物氧化,1. 生物氧化的特点 2. 生物氧化中二氧化碳的生成 3. 生物氧化中水的生成 4. 生物氧化中ATP的生成 5. 高能化合物,概念 有机物质(糖、脂肪和蛋白质)在生物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧,所以又称为呼吸作用。,1. 生物氧化的特点,(3)当有机物被氧化成C2O和H2O时,释放的能量怎样转化成ATP能量如何产生? 底物水平磷酸化 氧化磷酸化,内容,(1)细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C变成CO2CO2如何形成? 脱羧反应,(2)在酶的作
6、用下细胞怎样利用分子氧将有机化合物中的H氧化成H2OH2O如何形成? 电子传递链,释放的能量转化成ATP被利用 转换为光和热,散失,特点,生物氧化和有机物在体外氧化(燃烧)的实质相同,都是脱氢、失电子或与氧结合,消耗氧气,都生成CO2和H2O,所释放的能量也相同。但二者进行的方式和历程却不同:,生物氧化 体外燃烧,细胞内温和条件 高温或高压、干燥条件 (常温、常压、中性pH、水溶液),一系列酶促反应 无机催化剂 逐步氧化放能,能量利用率高 能量爆发释放,2. 生物氧化中二氧化碳的生成,基本方式: 底物脱羧脱羧基作用,-脱羧 (羧基位置) -脱羧,分类:,单纯脱羧 (不伴随脱氢),氧化脱羧 (伴
7、随脱氢),2. 生物氧化中二氧化碳的生成,1、-单纯脱羧,2、-单纯脱羧,O CH3 C COOH,1、-氧化脱羧,2、-氧化脱羧,O CH3CCOOH + CoASH + NAD+,O CH3C SCoA + NADH + H+ + CO2,3. 生物氧化中水的生成,4. 生物氧化中ATP的生成,底物水平磷酸化指ATP的形成直接与一个代谢中间物(PEP)上的磷酸基团转移相偶联的作用。,a. 底物水平磷酸化,特点:ATP的形成直接与中间代谢物进行的反应相偶联;在有O2或无O2条件下均可发生底物水平的磷酸化。,是与电子传递过程偶联的磷酸化过程。即伴随电子从底物到O2的传递,ADP被磷酸化生成AT
8、P的酶促过程,这种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化磷酸化。 这是需氧生物合成ATP的主要途径。 真核生物的电子传递和氧化磷酸化均在线粒体内膜上进行。原核生物则在质膜上进行。,b. 氧化磷酸化,呼吸链,概念 需氧细胞内糖、脂肪、氨基酸等通过各自的分解途径所形成的还原性辅酶,包括NADH和FADH2通过电子传递途径被重新氧化。即还原型辅酶上的氢原子以质子的形式脱下,其电子沿一系列按一定顺序排列的电子传递体转移,最后转移给分子氧并生成水,这个电子传递体系称为电子传递链。由于消耗氧,故也叫呼吸链。 电子传递链在原核生物存在于质膜上,在真核细胞存在于线粒体内膜上。,组成,呼吸链由一系列的氢传递体和电子传
9、递体组成。包括: 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。,NADH,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,O2,琥珀酸-Q还原酶,FADH2,呼吸链的电子传递顺序 呼吸链的各组分在线粒体内膜上是按一定顺序排列的,在线粒体内膜上主要有两条呼吸链: NADH+H+ FMN Fe-S CoQ cytb Fe-S cytc1 cytc cytaa3 O2 Fe-S FAD,FMN Fe S,Cytb Fe-S cytc1,cytaa3,Fe-S FADH2,呼吸链的电子传递抑制剂图示 NADH NADH-Q还原酶 鱼藤酮、安密妥、杀
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