之生物氧化講稿

1、關(guān)于之生物氧化第一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化分解稱為生物氧化包括線粒體內(nèi)和線粒體外兩種。 線粒體內(nèi)的氧化主要指細(xì)胞內(nèi)氧消耗和CO2釋放，并逐步釋放能量ATP。也就是指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時逐步釋放能量，最終生成CO2 和H2O的過程。線粒體外氧化不伴ATP的生成，主要和代謝物或藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化有關(guān)。糖 脂肪 蛋白質(zhì) CO2和H2O O2能量ADP+PiATP熱能* 生物氧化的概念和特點(diǎn) 第二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月* 生物氧化與體外氧化之相同點(diǎn)生物氧化中物質(zhì)的氧化方式有加氧、脫氫、失電子，遵循氧化還原反應(yīng)的一般規(guī)律。物質(zhì)在體內(nèi)外氧

2、化時所消耗的氧量、最終產(chǎn)物（CO2，H2O）和釋放能量均相同。第三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月* 生物氧化與體外氧化之不同點(diǎn)生物氧化體外氧化反應(yīng)條件劇烈不需要酶的催化能量是突然釋放的。 產(chǎn)生的CO2、H2O由物質(zhì)中的碳和氫直接與氧結(jié)合生成。1. 反應(yīng)溫和：37、pH接近中性2. 需酶催化3. 逐步氧化,逐步放能,可以調(diào)節(jié)；釋放能量的4055%以高能鍵儲存4. 生物氧化以脫氫方式為主5. H2O的生成:代謝物脫下的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生CO2來源：有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生第四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月糖原 三酯酰甘油 蛋白質(zhì) 葡萄糖 脂酸+甘油 氨基酸 乙酰CoA TAC 2H 呼吸鏈

3、H2O ADP+Pi ATP CO2 * 生物氧化的一般過程第五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 線粒體氧化體系第六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）定義：線粒體內(nèi)膜上存在著按一定順序排列的多種酶和輔酶組成的反應(yīng)體系。代謝物脫下的氫經(jīng)這一體系傳遞，最終與氧結(jié)合生成水。由于此過程與細(xì)胞呼吸有關(guān)，所以稱為呼吸鏈。又稱電子傳遞鏈。呼吸鏈中傳遞氫的酶或輔酶稱為遞氫體,傳遞電子的酶或輔酶稱為電子傳遞體,因此呼吸鏈由遞氫體和電子傳遞體組成。電子傳遞鏈(electron transfer chain)一、呼吸鏈(respiratory chain）第七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于20

4、22年6月（1）煙酰胺(尼克酰胺)核苷酸類 NAD+(NADP+) 簡稱CoI( CoII)功能基團(tuán)：煙酰胺可逆性地加氫脫氫，代謝物上脫下的2H（2H+ 和2e）傳遞給黃素蛋白大多數(shù)脫氫酶以NAD+為輔酶少數(shù)脫氫酶以NADP+為輔酶為體內(nèi)許多脫氫酶的輔酶，是聯(lián)結(jié)作用物與呼吸鏈的重要環(huán)節(jié)。尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）或輔酶II（CoII）NADPH + H+ + NAD+ NADP+ NADH + H+ 2.呼吸鏈的組成成份及作用：第八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月NAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+ 第九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于20

5、22年6月第十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月黃素蛋白的輔基有兩種黃素單核苷酸（FMN）：含有磷酸黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）：含有腺苷酸（AMP） 二者都含有維生素B2功能：可催化代謝物脫下的氫，脫下的氫可被該酶的輔基FMN和FAD接受。NADH脫氫酶的輔基就是FMN，可將NADH的H轉(zhuǎn)移到NADH脫氫酶的輔基FMN。（2）黃素蛋白第十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵原子可進(jìn)行Fe2+ Fe3+e 反應(yīng)傳遞電子，每次只傳遞一個電子為單電子傳遞體。存在形式：Fe4S4(

6、也有Fe2S2）鐵硫蛋白常與黃酶、細(xì)胞色素結(jié)合在一起，以復(fù)合物形式存在：FMN（Fe-S）FAD(Fe-S) 表示無機(jī)硫 （3）鐵硫蛋白第十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 鐵硫蛋白 SS無機(jī)硫半胱氨酸硫第十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。細(xì)胞色素體系各輔基中的鐵可以得失電子，進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，為單電子遞體。（五 ）細(xì) 胞 色 素第十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于

7、2022年6月 Cyt的本質(zhì)細(xì)胞色素= 酶蛋白+ 鐵卟啉 Cyt的分類細(xì)胞色素(30多種)a組：a、a1、a2、a3b組：b、b17、P450 c組：c、c1、c2、c3 Cyt的存在部位線粒體（ a、a3 、b、c、c1）微粒體（ b5、P450 ） 作用：單電子傳遞體2Cytaa3-Fe2+ +1/2O2 2Cytaa3-Fe3+ +O2-2Cyt-Fe3+2e 2Cyt-Fe2+第十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 1標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位：還原電位從低到高的順序 2 各組分特殊的吸收光譜，

8、得失電子后吸收光譜改變 3 還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧 4特異抑制劑阻斷：阻斷部位以前的為還原狀態(tài)，后面的為氧化狀態(tài)。 5用去垢劑溫和處理線粒體內(nèi)膜，可以得到四種電子傳遞復(fù)合體 二 呼吸鏈中傳遞體的排列順序第二十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 復(fù)合體: NADH-泛醌還原酶 功能: 將電子從NADH傳遞給泛醌 (ubiquinone) 復(fù)合體NADH CoQ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 第二十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)合體的功能 NADH+H+ NAD+ FMN FMNH2還原型Fe-S 氧化型Fe-S Q

9、QH2第二十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 復(fù)合體: 琥珀酸-泛醌還原酶 功能: 將電子從琥珀酸傳遞給泛醌 復(fù)合體琥珀酸 CoQFe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 第二十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 復(fù)合體: 泛醌-細(xì)胞色素c還原酶 功能：將電子從泛醌傳遞給細(xì)胞色素c 復(fù)合體QH2 Cyt c b562; b566; Fe-S; c1第二十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 復(fù)合體: 細(xì)胞色素c氧化酶 功能：將電子從細(xì)胞色素c傳遞給氧 復(fù)合體還原型Cyt c O2CuAaa

10、3CuB 其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位將電子交給O2。第二十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月四種具有傳遞電子功能的酶復(fù)合體(complex) * 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四種復(fù)合體中。人線粒體呼吸鏈復(fù)合體第二十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置第三十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 Cytc Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 1/2O2+2H+ H2O 胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè) 線粒體內(nèi)膜 e-e-e-e-e-第三十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、主要的呼吸鏈1. NADH氧化呼吸鏈NADH

11、復(fù)合體Q 復(fù)合體Cyt c 復(fù)合體O2第三十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 琥珀酸氧化呼吸鏈 琥珀酸 復(fù)合體 Q 復(fù)合體Cyt c 復(fù)合體O2第三十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月高能磷酸鍵與高能磷酸化合物 高能磷酸鍵水解時釋放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯鍵，常表示為 P。高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物 四、生物氧化過程中ATP的生成高能硫脂化合物 含有酰基和硫醇基的化合物（一）高能化合物與高能磷酸化合物 第三十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 ATP

12、的生成和利用ADP ATP 肌酸 磷酸肌酸 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 P P 機(jī)械能(肌肉收縮)滲透能(物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運(yùn)) 化學(xué)能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫)生物體內(nèi)能量的儲存和利用都以ATP為中心。ADP + Pi ATP ATP ADP + Pi第三十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 （二）高能磷酸化合物ATP的生成 氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)是指代謝物氧化脫氫經(jīng)呼吸鏈電子傳遞給氧生成水的同時，釋放能量用以使ADP磷酸化生成ATP，由于代謝物氧化反應(yīng)與ADP磷酸化生成ATP相偶聯(lián)，故稱為偶聯(lián)磷酸化。 底物水平磷酸化 (subst

13、rate level phosphorylation) 是底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程。第三十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）氧化磷酸化偶聯(lián)部位氧化磷酸化偶聯(lián)部位：復(fù)合體、根據(jù)自由能變化和P/O比值（每消耗一摩爾氧原子所消耗無機(jī)磷的摩爾數(shù)）G=-nFE第三十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月ATPATP ATP 氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞鏈自由能變化 第四十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（2） 氧化磷酸化的機(jī)制1. 化學(xué)滲透假說(chemiosmotic hypothesi

14、s) 電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時，可將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時驅(qū)動ADP與Pi生成ATP。 第四十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 H+ 1/2O2+2H+ H2O ADP+Pi ATP H+ H+ H+ 胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè) + + + + + + + + + + - - - - - - - - - 化學(xué)滲透假說詳細(xì)示意圖第四十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月2. ATP合酶由親水部分 F1（33亞基 ）和疏水部分 F0（a1b2c91

15、2亞基）組成。ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖第四十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月線粒體基質(zhì) 線粒體膜 + + + + - - - - H+ O2 H2O H+e- ADP+Pi ATP 化學(xué)滲透假說簡單示意圖第四十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）氧化磷酸化的抑制1. 呼吸鏈抑制劑 阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。2. 解偶聯(lián)劑使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。如：解偶聯(lián)蛋白 2，4二硝基苯酚3. 氧化磷酸化抑制劑 對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素 （一）抑制劑第四十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月魚藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥 抗霉素A二巰基丙醇 CO、CN-、

16、N3-及H2S各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)第四十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體） F0 F1 Cyt cQ胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè) 解偶聯(lián) 蛋白熱能 H+ H+ ADP+Pi ATP 第四十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 寡霉素(oligomycin) 可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖第四十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 ATP是能量的釋放和貯存利用的最主要的形式ATP + UDP ADP + UTPATP + CDP ADP + CTPATP + GDP ADP + GTP腺苷酸激酶的作用 A

17、DP + ADP ATP + AMP五、ATP的利用和貯存第五十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月肌酸激酶的作用磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。第五十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 ATP的生成和利用ATP ADP 肌酸 磷酸肌酸 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 P P 機(jī)械能(肌肉收縮)滲透能(物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運(yùn)) 化學(xué)能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫)生物體內(nèi)能量的儲存和利用都以ATP為中心。第五十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 非線粒體氧化酶系第五十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）加雙氧酶 此酶催化氧分子中的2個氧原子加到

18、底物中帶雙鍵的2個碳原子上。例 如： (O2) 色氨酸吡咯酶一、微粒體中的酶類 第五十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）加單氧酶(monoxygenase)* 催化的反應(yīng)：RH + NADPH + H+ + O2 ROH + NADP+ + H2O 故又稱混合功能氧化酶(mixed-function oxidase)或羥化酶(hydroxylase)。上述反應(yīng)需要細(xì)胞色素P450 (Cyt P450)參與。此酶催化在底物加1個氧原子的反應(yīng)。第五十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、過氧化物酶體氧化體系（一）過氧化氫及超氧離子的生成第五十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）過氧化氫及超氧離子的作用和毒性生理作用殺菌；合成甲狀腺素。毒性O(shè)2.；H2O2;OH.等活性氧DNA氧化、修飾、甚至斷裂蛋白質(zhì)巰基被氧化產(chǎn)生過氧化脂質(zhì)致癌作用和老化。第五十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）過氧化氫及超氧陰離子的清除 （1）過氧化氫酶(catalase)又稱觸酶，其輔基含4個血紅素2H2O