食品中营养成分的代谢..ppt

第九章 食品中营养成分的代谢 生物氧化 糖代谢 脂代谢 蛋白质和核酸的分解代谢 新鲜天然食物组织中代谢活动的特点 基本概念 新陈代谢：生物体与外界环境不断进行物质 和能量交换的过程。同化作用：通过物质合成，将外部物质转化 成机体的物，称同化作用。异化作用：通过分解，自身的物质又转化为 外部物质，称不异化作用。生物小分子合成为生物大分子生物小分子合成为生物大分子 合成代谢合成代谢 物物 生物体的生物体的 需要能量需要能量 质质 新陈代谢新陈代谢 能量代谢能量代谢 代代 释放能量释放能量 谢谢 分解代谢分解代谢 生物大分子分解为生物小分子生物大分子分解为生物小分子 1、生物氧化的概念、生物氧化的概念 生物氧化（生物氧化（Biological Oxidation）物质在生物体内氧化分解的过程称为生物氧物质在生物体内氧化分解的过程称为生物氧化，主要是指糖、脂肪、蛋白质等有机物在生化，主要是指糖、脂肪、蛋白质等有机物在生物体内分解时逐步释放能量，最终生成物体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和和H2O的过程。的过程。生物氧化的主要生理意义是为生物体提供生物氧化的主要生理意义是为生物体提供能量。能量。2、生物氧化的过程生物氧化的过程 多糖多糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 甘油脂肪酸甘油脂肪酸 氨基酸氨基酸 H CO2 TAC 乙酰乙酰CoA O2 H2O 能量能量 3、生物氧化的特点、生物氧化的特点 体内氧化体内氧化 体外氧化体外氧化（1）物质氧化方式：加氧、脱氢、失电子）物质氧化方式：加氧、脱氢、失电子（2）物质氧化时消耗的氧量、得到的产物）物质氧化时消耗的氧量、得到的产物和能量相同。和能量相同。1、相同点、相同点 2、不同点、不同点 体内氧化体内氧化 体外氧化体外氧化（1）反应条件：）反应条件：温和温和 剧烈剧烈（2）反应过程：）反应过程：分步反应分步反应 一步反应一步反应 能量逐步释放能量逐步释放 能量突然释放能量突然释放（3）产物生成：）产物生成：间接生成间接生成 直接生成直接生成（4）能量形式：）能量形式：热能、热能、ATP 热能、光能热能、光能 生物氧化的特点生物氧化的特点 1.1.生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，反应反应条件温和条件温和（水溶液，中性（水溶液，中性pHpH和常温）。和常温）。2.2.氧化进行过程中氧化进行过程中，必然伴随必然伴随生物还原反应生物还原反应的的 发生发生。3.3.水是许多生物氧化反应的水是许多生物氧化反应的氧供体氧供体。通过加水脱氢通过加水脱氢作用直接参予了氧化反应作用直接参予了氧化反应。4.4.在生物氧化中在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常通常由各种载体由各种载体，如如NADHNADH等传递到氧并生成水等传递到氧并生成水。5.5.生物氧化是一个生物氧化是一个分步分步进行的过程。每一步都由进行的过程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件下释放能量，提高能量利用率。的条件下释放能量，提高能量利用率。6.6.生物氧化释放的能量，通过与生物氧化释放的能量，通过与ATPATP合成相偶联，合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能转换成生物体能够直接利用的生物能ATPATP。ponents of respiratory chain：1).Intracellular site ponents of respiratory chain：1.1.本质本质 生物氧化的本质是电子的得失，失电子生物氧化的本质是电子的得失，失电子者为还原剂，是电子供体，得电子者为氧化剂，者为还原剂，是电子供体，得电子者为氧化剂，是电子受体在生物体内，它有三种方式：是电子受体在生物体内，它有三种方式：加氧氧化 电子转移 生物氧化的本质及过程生物氧化的本质及过程 O2 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 CH3CHCOOHOHNAD+NADHCH3CCOOHO乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 脱氢氧化 在无氧条件下，兼性生物或厌气生物能利用细胞在无氧条件下，兼性生物或厌气生物能利用细胞中的中的氧化型物质作为电子受体，将燃料分子氧化分作为电子受体，将燃料分子氧化分解，这称为解，这称为无氧氧化无氧氧化。这些生物有的以有机物分子。这些生物有的以有机物分子作为最终的氢受体作为最终的氢受体(如厌氧发酵如厌氧发酵)，有的则以无机物，有的则以无机物分子作为氢受体分子作为氢受体(如微生物中的化能自养菌对如微生物中的化能自养菌对NONO3 3-、SO4SO42 2-的利用的利用)。无氧氧化无氧氧化 有氧氧化有氧氧化 生物氧化在有氧和无氧条件下都能进行。生物氧化在有氧和无氧条件下都能进行。在有氧条件下，好气生物或兼性生物吸收空在有氧条件下，好气生物或兼性生物吸收空气中的氧作为气中的氧作为电子受体电子受体，可将燃料分子完全，可将燃料分子完全氧化分解，这称为氧化分解，这称为有氧氧化有氧氧化。因为有氧氧化。因为有氧氧化燃烧完全，产能多，所以，只要有氧气存在，燃烧完全，产能多，所以，只要有氧气存在，细胞都优先进行有氧氧化。细胞都优先进行有氧氧化。生物能及其存在形式生物能及其存在形式 生物能和生物能和ATPATP ATP是生物能存在的主要形式 ATP是能够被生物细胞直接利用的能量形式。生物化学反应与普通的化学反应一样,也服从热力学的规律。高能化合物高能化合物 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高能磷酸化合物ATP中。氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用 在生物氧化过程中，氧化放能反应常常有在生物氧化过程中，氧化放能反应常常有吸能的磷酸化反应偶联发生。偶联反应将吸能的磷酸化反应偶联发生。偶联反应将氧化释放的一部分自由能用于无机磷参加氧化释放的一部分自由能用于无机磷参加的高能磷酸键生成反应。这种氧化放能反的高能磷酸键生成反应。这种氧化放能反应与磷酸化吸能反应的偶联，称为氧化磷应与磷酸化吸能反应的偶联，称为氧化磷酸化作用。根据生物氧化方式，可将氧化酸化作用。根据生物氧化方式，可将氧化磷酸化分为底物水平磷酸化及电子传递体磷酸化分为底物水平磷酸化及电子传递体系磷酸化系磷酸化 ATPATP的生成的生成 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 是在被氧化的底物上发生磷酸是在被氧化的底物上发生磷酸化作用。即底物被氧化的过程中，形成了某些高化作用。即底物被氧化的过程中，形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使ADPADP生成生成ATPATP 电子传递体系磷酸化电子传递体系磷酸化 是指当电子从是指当电子从NADHNADH或或FADHFADH2 2经过电子传递体系经过电子传递体系(呼吸链呼吸链)传递给氧形成水传递给氧形成水时，同时伴有时，同时伴有ADPADP磷酸化为磷酸化为ATPATP的全过程。通常所的全过程。通常所说的氧化磷酸化是指电子传递体系磷酸化。说的氧化磷酸化是指电子传递体系磷酸化。ATPATP产生的数量产生的数量 研究氧化磷酸化最常用的方法是测定线粒体研究氧化磷酸化最常用的方法是测定线粒体或其制剂的或其制剂的P/OP/O比值和电化学实验。比值和电化学实验。P/OP/O比值比值是指每消耗一摩尔氧所消耗无机磷酸的摩尔是指每消耗一摩尔氧所消耗无机磷酸的摩尔数。根据所消耗的无机磷酸摩尔数，可间接数。根据所消耗的无机磷酸摩尔数，可间接测出测出ATPATP生成量。实验指明生成量。实验指明NADHNADH呼吸链的呼吸链的P/OP/O值是值是3 3，即每消耗一摩尔氧原子就可形成，即每消耗一摩尔氧原子就可形成3 3摩摩尔尔ATPATP，FADH2FADH2呼吸链的呼吸链的P/OP/O值是值是2 2，即消耗一，即消耗一摩尔氧原子可形成摩尔氧原子可形成2 2摩尔摩尔ATPATP。(2)ATP(2)ATP产生的部位产生的部位 ATPATP产生的部位都是有大的电位差变化产生的部位都是有大的电位差变化的地方，例如，的地方，例如，NADHNADH呼吸链生成呼吸链生成ATPATP的的三个部位是：三个部位是：E0E0值在此三个部位有大值在此三个部位有大的的“跳动跳动”，都在，都在0.20.2伏以上伏以上 (3)ATP(3)ATP产生的机理产生的机理 氧化与磷酸化作用如何耦联尚不够清楚，目前主要氧化与磷酸化作用如何耦联尚不够清楚，目前主要有三个学说：有三个学说：化学耦联学说、结构耦联学说与化学渗透学说，化学耦联学说、结构耦联学说与化学渗透学说，化学渗透学说的主要论点化学渗透学说的主要论点 呼吸链存在于线粒体内膜之上，当氧化进行时，呼呼吸链存在于线粒体内膜之上，当氧化进行时，呼吸链起质子泵作用，质子被泵出线粒体内膜之外侧，吸链起质子泵作用，质子被泵出线粒体内膜之外侧，造成了膜内外两侧间跨膜的化学电位差，后者被膜造成了膜内外两侧间跨膜的化学电位差，后者被膜上上ATP合成酶所利用，使合成酶所利用，使ADP与与Pi合成合成ATP。P/OP/O比值比值 每消耗每消耗1mol 1mol 氧原子氧原子，所消耗的，所消耗的无机磷摩尔数无机磷摩尔数 一对电子通过呼吸链一对电子通过呼吸链 P/OP/O比值：一对电子通过呼吸链时生成比值：一对电子通过呼吸链时生成ATPATP的个数的个数 1个个氧原子氧原子 2e+O O2-ADP+Pi ATP 无机磷个数无机磷个数 生成生成ATP的个数的个数 1 1、-磷酸甘油穿梭：磷酸甘油穿梭：NADHH 内膜内膜 线粒体内线粒体内 线粒体外线粒体外 NAD 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 -磷酸甘油磷酸甘油 E FAD FADH2 E NADHNADH的转运机制：的转运机制：2 2、苹果酸天冬氨酸穿梭：苹果酸天冬氨酸穿梭：苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 NADHH 内膜内膜 线粒体内线粒体内 线粒体外线粒体外 -酮戊二酸酮戊二酸 NAD E1 NAD NADHH E1 E2 E2 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 P1 P2 H3N+COOPOO-O-氨甲酰磷酸 R COOPOOO-A酰基腺苷酸 RCH COOPOOO-AN+H3氨酰基腺苷酸 9.2 糖代谢 糖的分解代谢 糖酵解三羧酸循环 丙酮酸羧化支路 乙醛酸循环 磷酸已糖途径 糖的合成代谢 糖酵解过程糖酵解过程 a 6-磷酸葡萄糖葡萄糖果糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油酸磷酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸b 1 2 3 4 糖糖原原1-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖三羧酸循环三羧酸循环 草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸 a a-酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酸琥珀酸辅酶辅酶A A 琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A A 糖原的合成糖原的合成 糖原合成过程是一个耗能的过程。糖原合成过程是一个耗能的过程。葡萄糖先在葡萄糖激酶作用下磷酸化成葡萄糖先在葡萄糖激酶作用下磷酸化成为为6 6-磷酸葡萄糖，后者再转变成磷酸葡萄糖，后者再转变成1 1-磷酸葡萄磷酸葡萄糖。糖。1 1-磷酸葡萄糖与尿苷三磷酸（磷酸葡萄糖与尿苷三磷酸（UTPUTP）反应）反应生成生成 尿苷二磷酸葡萄糖及焦磷酸，反应可逆，尿苷二磷酸葡萄糖及焦磷酸，反应可逆，由由UDPGUDPG焦磷酸化酶催化。焦磷酸化酶催化。UDPGUDPG可看成是可看成是 活性活性葡萄糖葡萄糖。UDPGUDPG的葡萄糖基转移给糖原引物的糖链的葡萄糖基转移给糖原引物的糖链末端，形成末端，形成-1 1，4 4糖苷键。糖苷键。糖原合成过程的概括糖原合成过程的概括 1.G1.G-1 1-P P在在UDPGUDPG焦磷酸化酶催化下生成焦磷酸化酶催化下生成UDPGUDPG