文档介绍：生物化学与分子生物学
教育版
第八章
生物氧化
Biological Oxidation
分子生物学(molecular biology)从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学是生物学的前沿与生长点,其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系(中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。1953年沃森、克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型是分子生物学诞生的标志。
分子生物学生物大分子,特别是蛋白质和核酸结构功能的研究,是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切,它们之间的主要区别在于:①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平,细胞水平,整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子(包括多分子体系)水平上研究生命活动的普遍规律;②在分子水平上,分子生物学着重研究的是大分子,主要是蛋白质,核酸,脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围;③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征,即生命现象的本质;而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化,则属于生物物理学或生物化学的范畴。
物质在生物体内进行氧化称生物氧化(biological oxidation),主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量,最终生成CO2 和 H2O的过程。
糖
脂肪
蛋白质
CO2和H2O
O2
能量
ADP+Pi
ATP
热能
生物氧化的概念
结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。,成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年代。首先是在蛋白结构分析方面,-螺旋结构,描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。(桑格)利用纸电泳及色谱技术完成了胰岛素的氨基酸序列的测定,开创了蛋白质序列分析的先河。接着 。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素,首先实现了蛋白质的人工合成。
探索基因之谜另一方面,。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒,因此是研究生物体自我复制的理想材料。“一个基因,一个酶”学说(被誉为“分子生物学第一大基石”),即基因的功能在于决定酶的结构,且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。
蛋白质工程转化现象,证明了DNA是遗传物质。(被誉为“分子生物学第二大基石”),开创了分子生物学的新纪元。1958年Crick在此基础上提出的中心法则,描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。(“分子生物学第三大基石”),解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期,关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚,基因的奥秘也随之而开始解开了。仅仅30年左右的时间,分子生物学经历了从大胆的科学假说,到经过大量的实验研究,从而建立了本学科的理论基础。进入70年代,由于重组DNA研究的突破,基因工程已经在实际应用中开花结果,根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。
糖原
三酯酰甘油
蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油
氨基酸
乙酰CoA
TAC
2H
呼吸链
H2O
ADP+Pi
ATP
CO2
生物氧化的一般过程
第一节 氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成
生物体将NADH+H+和FADH2彻底氧化生成水和ATP的过程与细胞的呼吸有关,需要