新陈代谢总论与生物氧化

这是一篇关于新陈代谢总论与生物氧化的思维导图，包含新陈代谢、同化作用、过程、特点、研究方法、能量代谢规律等。

新陈代谢总论与生物氧化

• 新陈代谢总论
  • 新陈代谢
    • 生物最基本的特征，生命存在的前提
    • 以ATP形式为生物体的各种生命活动提供能量
    • 泛指生物与外界环境进行物质交换与能量交换
  • 同化作用
    • 通过生化反应，营养物质转变为自生结构化合物的过程
      • 吸能
  • 异化作用
    • 体内物质经过生化反应，分解为不能再利用的物质排出体外的过程
      • 放能
  • 特点
    • 温和条件，有酶催化
    • 相互配合，严格有序
    • 高度适应，自动调节
    • 细胞定位，特定区域
  • 过程
    • 代谢产物的排泄
      • 代谢中常见有机化学反应机制
        • 基团转移
        • 氧化还原
        • 消除，异构化和重排
        • C-C键断裂
    • 中间代谢
    • 营养物质的消化吸收
  • 研究方法
    • 活体内与活体外实验
      • in vitro 活体外
      • in vivo 活体内
    • 同位素示踪
      • 最有效的方法
      • 优点
        • 特异性强
        • 灵敏度高
        • 测定方法简单
      • 缺点
        • 对人体有毒害
        • 易造成环境污染
    • 代谢途径阻断法
      • 抗代谢物或酶抑制剂
        • 例：丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶，确认柠檬酸循环
    • 突变体研究法
      • 利用遗传缺陷症
    • （基因编辑）
  • 能量代谢规律
    • 能量代谢
      • 伴随着生物体内的物质代谢所发生的一系列的能量转变
    • 热力学第一定律
      • 能量守恒定律-能量既不能创造也不能消失，只能从一种形式转变为另一种形式
    • 热力学第二定律
      • 任何一种物理或化学的过程都自发地趋向于增加体系与环境的总熵
      • 自由能
        • 生物体在恒温恒压下用以做功的能量
    • dG的可加性
      • 偶联化学反应中各反应的标准自由能变化是可以相加的
      • >0 不自发 需能
        • 体温需要功
  • 高能化合物与ATP作用
    • 高能化合物
      • 化合物随水解反应或基团转移反应可放出大量自由能 >21KJ/mol
      • 键能
        • 水解时放出大量自由能的键
      • 类型
        • 磷氧型 -O~P
          • 磷酸烯醇丙酮酸（PEP）
          • 乙酰磷酸
          • 三磷酸腺苷（ATP）
        • 磷氮型
          • 磷酸肌酸
            • 高能磷酸键的贮存形式，但不能直接利用
              • 将能量转移给ADP生成ATP
        • 非磷酸
          • 乙酰辅酶A
            • 辅酶A（CoA）
              • 酰基化合物的载体参与代谢
                • 功能基团-巯基
            • 可由葡萄糖、脂肪酸和生酮氨基酸转化而来
            • 作用
              • 直接进入柠檬酸循环彻底氧化分解
              • 作为原料参与脂肪酸合成、酮体合成和胆固醇合成
          • S-腺苷甲硫氨酸
    • ATP
      • 细胞内能量代谢的偶联剂
      • 一个磷脂键和两个有磷酸基团形成的磷酸酐键 >30KJ/mol
      • 细胞内磷酸基团转换的中间载体
• 生物氧化
  • 生物氧化/呼吸作用
    • 有机物在生物体内氧的作用下，生成CO2和H2O并释放能量的过程
    • 特点
      • 37°
      • 进中性水溶液环境
      • 一系列酶的催化作用
      • 能量逐步释放
      • ATP形式捕获能量
      • 直接脱羧
        • 生成CO2
      • 分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化
  • 呼吸链的组成及电子传递顺序
    • 呼吸链
      • 代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧分子，并与之结合生成H2O的全部体系
      • 类别
        • 辅酶Ⅰ
          • NAD+
        • 黄素辅酶
          • FMN/FAD
        • 铁硫中心
        • 辅酶Q（CoQ/泛醌）
          • 线粒体内膜上的脂溶性小分子
        • 细胞色素类（Cyt）
    • 顺序确定
      • 用标准氧化还原电位确定呼吸链中各组分的排列顺序
      • 利用特异性呼吸链的抑制剂研究出传递体的顺序
      • 电子传递的体外重组实验确认传递体的顺序
  • 氧化磷酸化作用
    • 概念
      • 生物体通过生物氧化所产生的能量，除一部分用以维持体温外，大部分可以通过磷酸化作用转移至ATP中（伴随放能的氧化作用而进行的磷酸化作用）
    • 形成方式
      • 底物水平磷酸化
      • 电子传递体系磷酸化
        • 化学能形式传递
    • 呼吸链与ATP生成量的关系
      • P/O比值是每消耗1mol氧原子所消耗无机磷酸的摩尔数
    • 机制
      • 化学渗透学说
        • 质子梯度+完整线粒体内膜
          • • 传氢体和电子传递体交替排列
            • 氢泵作用-积累H+
            • 内膜对H+不通透-产生电位差
            • H+通过ATP合酶-消除质子梯度，释放自由能，偶联ADP磷酸化（形成ATP）
      • 构象变化学说
        • 电子传递使线粒体内膜的蛋白质分子发生构象变化，推动ATP生成
    • 抑制剂
      • 呼吸链阻断剂
        • 耗氧量和ATP生成量同步下降
      • 解偶联剂
        • 2,4-二硝基苯酚
      • 离子载体类抑制剂
        • 缬氨霉素
      • 质子通道阻断剂
        • 寡霉素
  • 胞质中NADH的跨膜转运
    • 3-磷酸甘油穿梭系统
      • • 肌肉和神经系统中
          • 1.5个ATP(30)
    • 苹果酸穿梭系统
      • • 肝、肾、心
          • 2.5个ATP(33)
• 叠氮化合物 CN- CO
• 萎锈灵
• FADH2
• 安密妥 鱼藤酮
• 呼吸链
  • NADH
  • NADH-Q还原酶
  • CoQ
  • Cytc
  • 细胞色素氧化酶
  • O2
• 能量
  • 太阳
    • 光能
  • 电子传递
    • 电能
  • ADP ATP
    • 化学能
  • (CH2O)n+O2 (CO2)n+H2O
    • 化学能
  • 电子传递
    • 电能
  • ADP ATP
    • 化学能
  • 生物合成，发光...
• 新陈代谢
  • 合成代谢（同化）
    • 小分子合成大分子
    • 需能
  • 分解代谢（异化）
    • 产能
    • 大分子分解小分子