王鏡巖生化,生物氧化

一、新陳代謝（一）定義：也叫代謝，是生物體內所有化學變化的總稱包括：合成代謝、分解代謝目前一頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點（二）特點1.由酶催化，條件溫和2.有共同途徑；3.相互配合，彼此協(xié)調，有嚴格的順序性4.高度的適應性及靈敏的自動調節(jié)能力

5.能量逐步釋放6.反應必須有水參加目前二頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點（三）過程消化吸收、中間代謝、產(chǎn)物的排出目前三頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點（四）高能磷酸化合物：1.定義：在生化反應過程中釋放5000卡/mol(20.92kJ/mol)及以上自由能的磷酸化合物。2.分類：磷氧鍵型：氮氧鍵型：硫酯鍵型：甲硫鍵型：目前四頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點目前五頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點4、甲硫鍵型目前六頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點3.ATP的結構特性目前七頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點ATP作為體內能量貨幣的原因：（1）ATP含有兩個高能磷酸鍵，（2）ATP水解產(chǎn)物具有更大的共振穩(wěn)定性，其水解產(chǎn)物ADP3-和Pi的某些電子的能量水平遠遠小于ATP。（3）中性條件下H+的低濃度導致ATP4

-向分解方向進行。目前八頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點ATP是體內能量利用與貯存的主要形式，是能量轉換的中心目前九頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點4.其他高能化合物分類及舉例釋放能量（pH7.0,25℃)UTP、CTP、GTP30.5kJ/mol1,3-二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸61.9kJ/mol磷酸肌酸43.9kJ/mol乙酰CoA、琥珀酰CoA、脂酰CoA31.4kJ/mol目前十頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點高能化合物之間的轉換

GDP核苷二磷酸激酶GTPATP+UDPADP+UTPCDPCTPADP累積時，也可產(chǎn)生ATP：

ADP+ADPATP+AMP腺苷酸激酶目前十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點

磷酸肌酸--ATP在腦、肌肉中的儲存形式.目前十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點（五）能量代謝的一般規(guī)律1.能量代謝在新陳代謝在的重要作用2.氧化還原電勢與自由能3.電勢與自由能的關系目前十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點（二）實質：生物細胞利用氧氣對細胞內的有機物質糖、脂肪和蛋白質）進行氧化分解產(chǎn)生CO2和H2O并釋放出能量的過程。二、生物氧化（一）概念：有機物在生物體內的氧化作用稱為生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又稱為細胞呼吸、組織呼吸或內呼吸。目前十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點糖原

三酯酰甘油

蛋白質

葡萄糖

脂酸+甘油

氨基酸

乙酰CoA

TAC2H

呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2

*生物氧化的一般過程目前十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點

（三）：生物氧化與體外燃燒的特點比較

生物氧化體外燃燒反應條件

溫和劇烈(體溫、pH近中性)(高溫、高壓)反應過程

逐步進行的酶促反應一步完成能量釋放

逐步進行瞬間釋放

（化學能、熱能）（熱能）CO2生成方式

有機酸脫羧碳和氧結合H2O

需要不需要目前十六頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點（四）生物氧化的種類：1、根據(jù)有無氧的參與有氧氧化：有O2參與，產(chǎn)物為CO2、H2O,底物氧化完全，產(chǎn)能多無氧氧化：無O2參與，產(chǎn)物為乙醇、乳酸等,底物氧化不完全，產(chǎn)能少目前十七頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點微粒體氧化體系：與ATP的生成無關，光滑內質網(wǎng)上發(fā)生，機體對非營養(yǎng)物質發(fā)生的生物轉化，與機體排毒及排出異物有關。2、根據(jù)發(fā)生場所線粒體氧化體系：與ATP的生成有關，產(chǎn)能的氧化作用，線粒體內發(fā)生（原核生物在質膜上發(fā)生）。目前十八頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點（五）生物氧化物質的氧化方式生物氧化遵循氧化－還原的基本原理常見的有三種：1、脫電子反應：如Fe2+→Fe3+＋e-A2+B2+B3+A3+

其中：A為電子供體，B為電子受體。目前十九頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點2、脫氫反應：最主要的生物氧化方式如：TCA3:異檸檬酸草酰琥珀酸NAD+NADH+H+FADFADH2琥珀酸延胡索酸TCA7:TCA9:EMP6:蘋果酸1、3－二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛草酰乙酸NAD+NADH+H+Pi＋NAD+NADH+H+目前二十頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點3、加氧反應：－O212+OH目前二十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點第二節(jié)生物氧化過程CO2及H2O的生成生物氧化主要內容：1.CO2如何生成2.H2O的生成3.有機物被氧化時產(chǎn)生的自由能如何被收集、轉換或儲存目前二十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點一、生物氧化中CO2生成（一）基本方式：

底物（氧化）脫羧基作用α-脫羧（羧基位置）β-脫羧（二）分類:單純脫羧（不伴隨脫氫）氧化脫羧（伴隨脫氫）目前二十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點α-氧化脫羧β-氧化脫羧

O‖CH3－C－COOH+CoASH+NAD+

O‖CH3－C～SCoA+NADH+H++CO2COOHC=O+CO2+NADPH+H+

CH3COOHC=O+NADP+CH2COOHβα目前二十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點

α-單純脫羧

COOHC=OCH2COOHαββ-單純脫羧COOHC=O+CO2

CH3

O‖CH3CH+CO2

O‖CH3CCOOH目前二十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點二、水的生成水的生成過程是指：線粒體內底物脫下的氫經(jīng)氧化呼吸鏈電子傳遞體的一系列傳遞，最后與氧化合生成水的過程。呼吸鏈(respiratorychain)：存在于線粒體內膜上的，由供氫體，傳遞體、受氫體及相應的酶系統(tǒng)組成的生物氧化還原鏈稱為呼吸鏈目前二十六頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點（一）呼吸鏈的組成及作用機制

呼吸鏈電子載體主要有：黃素蛋白、細胞色素、銅原子、鐵硫蛋白、輔酶Q目前二十七頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點（二）呼吸鏈的復合物主要由四種蛋白質復合體組成。NADH-Q還原酶琥珀酸-Q還原酶細胞色素還原酶細胞色素氧化酶目前二十八頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點目前二十九頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點呼吸鏈的組成復合體酶名稱多肽鏈數(shù)輔基復合體ⅠNADH-泛醌還原酶42FMN,Fe-S復合體Ⅱ琥珀酸-泛醌還原酶4FAD,Fe-S復合體Ⅲ泛醌-細胞色素c還原酶11鐵卟啉,Fe-S復合體Ⅳ細胞色素c氧化酶13鐵卟啉,Cu人體線粒體呼吸鏈復合體輔酶Q與細胞色素c不包含在內目前三十頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點目前三十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點1.NADH-Q還原酶也稱NADH脫氫酶，哺乳動物的復合物Ⅰ由42條肽鏈組成，呈L型，含有一個FMN和至少6個鐵硫蛋白，以二聚體形式存在作用:是催化NADH的2個電子傳遞至輔酶Q，同時將4個質子由線粒體基質（M側）轉移至膜間隙（C側）。目前三十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點復合物Ⅰ的結構與電子傳遞過程NADHFMN，F(xiàn)e-SCoQ目前三十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點NAD+NADP+功能：是將代謝過程中脫下來的氫交給黃素蛋白目前三十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點VPP活性形式兩種，尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)。AMP目前三十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點以NAD（NADP）為輔酶的脫氫酶目前三十六頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點黃素蛋白其輔酶為FMNFAD目前三十七頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點目前三十八頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點根據(jù)最終受氫體的不同，還可將黃素酶分為兩類：不需氧黃酶需氧黃酶目前三十九頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點目前四十頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點鐵硫蛋白：在其分子結構中每個鐵原子和4個硫原子結合，通過Fe2+、Fe3+互變進行電子傳遞，有FeS、2Fe-2S和4Fe-4S三種類型目前四十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點CysSSSCysFe3+

Fe3+

CysSSSCys

CysSSSCysFe3+

Fe2+

CysSSSCys

+e-目前四十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點

琥珀酸-Q還原酶至少由4條肽鏈組成，含有一個FAD，2個鐵硫蛋白(Fe-S)作用:是催化電子從琥珀酸轉至輔酶Q，但不轉移質子。目前四十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點電子傳遞的方向為：琥珀酸→FAD→Fe-S→Q。目前四十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點泛醌（ubiquinone,Q）亦稱輔酶Q（CoenzymeQ,CoQ）人體中：CoQ10

1.含有很多異戊二烯側鏈的醌類化合物2.脂溶性，可在線粒體內膜中移動3.是電子傳遞體中唯一可游離存在的電子載體（無蛋白）目前四十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點3.細胞色素c還原酶以二聚體形式存在，每個單體包含兩個細胞色素b（b562、b566）、一個細胞色素c1和一個鐵硫蛋白。作用:是催化電子從輔酶Q傳給細胞色素c，每轉移一對電子，同時將4個質子由線粒體基質泵至膜間隙。目前四十六頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點細胞色素（cytochrome,cyt）

是以鐵卟啉（血紅素）為輔基的蛋白質（有顏色），高等動物線粒體呼吸鏈中主要含有5種細胞色素a、a3、b、c、c1等，細胞色素b,c1,c的輔基都是鐵-原卟啉Ⅳ，細胞色素a、a3的輔基為血紅素A。目前四十七頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點細胞色素cytochrome,CytA、結構：一類含鐵卟啉輔基的色素蛋白B、分類:Cyta:Cytaa3

Cytb:Cytb562、Cytb566、Cytb560Cytc:Cytc、c1C、區(qū)別：①鐵卟啉輔基側鏈不同鐵卟啉輔基與酶蛋白連接方式不同細胞色素c

功能——電子傳遞體CytFe3++eCytFe2+目前四十八頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點甲?；嗑郛愇於╅L鏈b566b562Fe-Sc1QH2Cytc目前四十九頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點復合物ⅣCytc氧化酶每個單體由至少13條不同的肽鏈組成，分為三個亞單位：I包含兩個血紅素（a、a3）和一個銅蛋白(CuB);Ⅱ包含兩個銅離子(CuA)構成的雙核中心，其結構與2Fe-2S相似;Ⅲ的功能尚不了解。CuAaa3CuBCyt

cO2目前五十頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點銅原子：位于線粒體內膜的一個蛋白質上，形成類似于鐵硫蛋白的結構，通過Cu2+、Cu1+的變化傳遞電子。Cu2++eCu+目前五十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點目前五十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點線粒體的結構呼吸鏈目前五十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點Q內外膜間隙側基質側線粒體內膜IⅡⅢⅣCytcNADH+H+NAD+e-e-e-e-1/2O2+2H+H2Oe-琥珀酸延胡素酸呼吸鏈電子傳遞示意圖目前五十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點QH2將電子傳給cytbc1目前五十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點目前五十六頁\總數(shù)六十二頁\編于十九點目前五十七頁\總數(shù)六十二