第8章物质代谢总论(生物氧化、糖代谢)ppt课件.ppt
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1、食品生物化学,第八章 物质代谢,第一节 生物氧化第二节 糖的代谢 第三节 脂类的代谢 第四节 核酸的代谢 第五节 蛋白质的代谢第六节 几类物质代谢之间的相互关系以及调节与控制第七节 新鲜天然食物中组织代谢活动的特点,第八章 物质代谢,学习目标 1明确生物氧化的概念、特点和方式。2了解生物氧化过程中CO2、H2O和ATP的生成过程。3掌握糖的酵解(无氧氧化)、有氧氧化、磷酸戊糖途径和糖醛酸途径的基本反应过程。4了解糖原合成与分解的简单过程。5掌握脂类消化、分解与吸收的简单过程,了解甘油和脂肪酸分解代谢过程。,6了解脂肪(甘油三酯)合成代谢的简单过程,了解磷脂合成代谢的简单过程。7了解核苷酸分解与
2、合成代谢的简单过程。8掌握氨基酸的一般(合成与分解)代谢过程,了解蛋白质的生物合成过程。9了解物质代谢途径之间的相互关系和代谢调节与控制的简单机制。10了解动植物等食品原料组织的代谢特点。,新陈代谢总论,新陈代谢,合成作用,分解作用,吸能反应,放能反应,生物体与外界进行物质交换与能量交换的过程。,第一节 生物氧化,Biological Oxidation,维持生命活动的能量,主要有两个来源:光能(太阳能):植物和某些藻类,通过光合作用将光能转变成生物能。化学能:动物和大多数的微生物,通过生物氧化作用将有机物质(主要是各种光合作用产物)存储的化学能释放出来,并转变成生物能。,本节重点及难点重点:
3、掌握什么是生物氧化,高能磷酸化合物的概念及ATP的作用;掌握呼吸链电子传递体的组成及排列方式,以及受抑制的部位;掌握氧化磷酸化的部位,氧化磷酸化的作用理。难点:与能量代谢有关的一些概念;呼吸链的组成成分、排列顺序;氧化磷酸化的机理。,主要内容 高能磷酸化合物高能磷酸化合物的类型,ATP的特殊作用,磷酸肌酸和磷酸精氨酸的贮能作用 呼吸链呼吸链的概念,呼吸链电子传递的顺序,电子传递抑制剂,呼吸链的多型性 氧化磷酸化作用磷酸化的部位,解偶联作用,氧化磷酸化作用的机理,物质在生物体内进行的氧化称为生物氧化,主要指糖、脂肪、蛋白质等有机物质在生物体内氧化分解并逐步释放能量,最终生成CO2 和 H2O的过
4、程。亦称“组织呼吸”或“细胞氧化”。,CO2和H2O,O2,能量,ADP+Pi,ATP,热能,生物氧化的概念,*生物氧化与体外氧化之相同点,物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物(CO2,H2O)和释放能量均相同。生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子,遵循氧化还原反应的一般规律。,生物氧化的特点,是在细胞内温和的环境中,经一系列酶促反应逐步缓慢进行;能量逐步释放,以ATP形式储存和转运,有利于机体捕获能量,提高ATP生成的效率。,*生物氧化与体外氧化之不同点,生物氧化,体外氧化,在高温、高压以及干燥的条件下进行,是剧烈的自由基反应;能量是突发式释放的。产生的能量以光与热的形式散发在环
5、境中。,物质的氧化方式是由于糖、脂类和蛋白质脱氢反应或氧化脱羧产生H2O和(CO2)。,*生物氧化与体外氧化之不同点,生物氧化,体外氧化,产生的CO2.H2O是由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。体外环境,场所:真核细胞在线粒体内膜,原核细胞在质膜上进行。,真核细胞,生物氧化的位置,原核生物细胞,细胞质中脱氢、产生CO2,细胞膜 产H2O 产能,乙酰CoA,TAC,2H,呼吸链,H2O,ADP+Pi,ATP,CO2,*生物氧化的一般过程,生物氧化过程中所产生的二氧化碳,是体内代谢的中间产物有机酸脱羧的结果。脱羧作用根据脱羧的部位分为:脱羧(-decarboxylation)脱羧(-decarbo
6、xylation)脱羧作用根据脱羧的性质分为:直接脱羧(simple decarboxylation)氧化脱羧(oxidative decarboxylation,生物氧化中的CO2的生成?,一、生物氧化过程中二氧化碳的生成,1.直接脱羧 不伴有氧化而是直接由脱羧酶催化脱羧形成二氧化碳,也称单纯脱羧。如:此类型也称脱羧。,氧化代谢中产生的有机羧酸(主要是酮酸)在氧化脱羧酶系的催化下,在脱羧的同时,也发生氧化(脱氢)作用。如:此类型也称脱羧。,2氧化脱羧,生物氧化中H2O的生成?,真核生物线粒体内膜或原核生物细胞膜上的呼吸链作用下产生,呼吸链是代谢物上氢原子被脱氢酶激活脱落后,经一系列电子传递体
7、,最后传递给被激活的氧分子而生成水的过程。,2e,又称电子传递链,H2O,1/2 O2,电子传递体,氢传递体,脱氢辅酶-2H,MH2,2H+,呼吸链,在生物氧化过程中,从代谢物脱下的成对氢原子(2H)通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递,最终与氧结合生成水,线粒体呼吸链的组成,由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶催化系统组成。这些递氢体或递电子体往往以复合体的形式存在于线粒体内膜上。供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶有严格排列顺序。组分包括烟酰胺腺嘌呤核苷酸、黄素蛋白、铁-硫蛋白、辅酶Q以及细胞色素类蛋白。,主要成分:递氢体和电子传递体(2H 2H+2e),存在于线粒体内膜上,NADH氧化
8、呼吸链FAD(琥珀酸)氧化呼吸链,体内两条重要的呼吸链,1.NADH氧化呼吸链糖、脂、蛋白质等有机物在氧化分解过程中脱下的氢,大部分经此呼吸链氧化为水。例如丙酮酸、异柠檬酸、乳酸、酮戊二酸、苹果酸、谷氨酸等。,NADH链,线粒体内膜,线粒体外膜,NADH-辅酶Q还原酶(I),辅酶Q,细胞色素还原酶III,细胞色素C氧化酶(IV),NADH氧化呼吸链,脱氢酶作用下,NADH+H+将2个氢原子传递给FMN生成FMNH2,再将氢原子传递给CoQ,生成CoQH2,此时,H2解离成2 H+和2e,2 H+游离于线粒体内膜外与外膜形成的间隙介质中,2e通过b(Fe-S)c1 c aa31/2O2传递给O,
9、形成的O2-与2H+生成水,NAD+FMN(Fe-S)CoQb(Fe-S)c1 c aa31/2O2-0.32-0.30+0.04+0.07+0.22+0.25+0.29+0.82,嵌在线粒体内膜的酶蛋白;,琥珀酸,延胡索酸,QH2,Q,琥珀酸氧化呼吸链,2.琥珀酸氧化呼吸链 一般情况下琥珀酸、a-磷酸甘油氧化脱氢生成FADH2作为这条呼吸链的最初供体。,琥珀酸氧化呼吸链(FADH2链),琥珀酸在琥珀酸脱氢酶作用下脱氢生成延胡索酸,FAD接收脱掉的2H生成FADH2,氢传递给CoQ生成CoQH2,之后H2解离成2 H+和2e,2 H+游离于线粒体内膜外与外膜形成的间隙介质中,2e通过b(Fe-
10、S)c1 c aa31/2O2传递给O,形成的O2-与2H+生成水,NADH氧化呼吸链,FADH2氧化呼吸链,三、ATP的生成,在生物氧化过程中,代谢底物释放的能量有可能发生磷酸化而形成高能化合物,即高能磷酸化合物。,高能磷酸化合物含有高能磷酸键的化合物高能磷酸键水解时释放的大量能量的磷酸酯键,常表示为 P。,高能磷酸化合物的类型在生物体内具有高能键的化合物是很多的。根据键的特性可以分为以下几种类型:,磷氧键型(OP)氮磷键型 硫酯键型 甲硫键型,ATP的特殊作用ATP在细胞的酶促磷酸基团转移中是一个“共同中间体”。ATP可以接受在它以上的化合物的磷酸基团,所形成的ATP又可将磷酸基团转移给其
11、他的受体,形成在ATP以下的磷酸化合物。,ATP的生成和利用,ATP,ADP,机械能(肌肉收缩)渗透能(物质主动转运)化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温),生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心。,生物体中高能磷酸化合物的生成有两种类型:,底物水平的磷酸化作用氧化磷酸化作用,底物水平磷酸化,不需氧,也不通过呼吸链,在底物脱氢氧化的时,分子内部发生能量从新分配而形成高能键,并用于ATP生成例如,糖酵解反应中生成的1,3-二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸以及三羧酸循环中琥珀酰CoA合成酶催化的反应。,氧化磷酸化,定义:指的是与生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用;是将生物氧化过程中释放的自
12、由能,用以使ADP和无机磷酸生成高能ATP的作用。这种方式是产生ATP的主要形式。,NADH氧化呼吸链存在3个偶联部位,有3处可生成ATP,即产生3molATP。琥珀酸氧化呼吸链存在2个偶联部位,只有两处可生成ATP,即产生2molATP。,?是3ATP,磷酸化的部位,三个偶联部位:,NADH与CoQ之间;CoQ与Cyt c之间;Cyt aa3与氧之间。,第二节 糖类代谢,主要内容糖类的膳食利用,糖的消化和吸收糖类的合成与降解光合作用,蔗糖的生物合成与降解,淀粉、糖原的生物合成与降解糖类的中间代谢糖类的中间代谢,三羧酸循环,磷酸己糖旁路,糖醛酸途径,乙醛酸循环,糖异生作用糖代谢的调节调节血糖水
13、平的细胞化学和物理机制,神经系统对血糖浓度的直接控制,激素对血糖调节机理的间接控制,糖类的作用,1、糖类为人类提供了主要的膳食热量 2、提供期望的质构,好的口感和众人喜爱的甜味3、促进脂肪的利用,减少脂肪积累与避免肥胖症,一、糖的消化和吸收,人类仅能消化淀粉、糖原、一些低聚糖和葡萄糖;,消化部位,淀粉,麦芽糖+麦芽寡糖,葡萄糖,-淀粉酶(唾液、胰液),麦芽糖酶-糊精酶,消化过程,-糊精,糖类在人体内的消化,膳食纤维 膳食中不可消化的多糖被称为“膳食纤维”。膳食纤维的作用 1.可有效提高肠的运动速度,使不能吸收的分解产物、代谢毒物和大量微生物能较快地排出体外;2.能擦落肠道表层衰老、中毒细胞和组
14、织,促进胃肠道机能,提高免疫力,增强对矿物质等人体营养素的吸收;3.可吸附食物及肠道组织中的胆固醇随粪便排出体外,起到间接降低血中胆固醇含量,阻止动脉粥样硬化等保健作用。,(二)糖的吸收,吸收部位 小肠上段,吸收形式 单 糖,人体仅能收单糖。,二、糖的分解代谢,糖分解代谢的主要途径:糖酵解糖的有氧氧化磷酸戊糖途径糖醛酸途径,1、葡萄糖酵解糖酵解是指在缺氧或无氧情况下,高等动物体内的葡萄糖在酶的催化下降解为乳酸并同时生成ATP的过程,是一切有机体中都存在的葡萄糖降解途径,也称为EmbDen-Meyerhof-Path途径。在厌氧情况下,酵母菌将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳的过程称为酒精发酵作用。乳
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