生物氧化副本

生物氧化BiologicalOxidation1概述2生物氧化與體外氧化之相同點(diǎn)：物質(zhì)在體內(nèi)外氧化時(shí)所消耗的氧量、最終產(chǎn)物（CO2，H2O）和釋放能量均相同生物氧化中物質(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3生物氧化中物質(zhì)的氧化方式：（一）加氧（二）脫氫(最主要)（三）失電子Cu+O2

CuO12COOHC=O+2HCH3（2H++2e）

COOH

HO－CH

CH3Fe2+

Fe3++e4生物氧化與體外氧化的不同點(diǎn)反應(yīng)條件

溫和劇烈反應(yīng)過(guò)程

逐步進(jìn)行的酶促反應(yīng)一步完成能量釋放

逐步進(jìn)行瞬間釋放CO2生成方式

有機(jī)酸脫羧碳和氧結(jié)合

生物氧化體外氧化5糖原三酯酰甘油蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC

2H呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2生物氧化的一般過(guò)程6生物氧化這一章主要解決的問(wèn)題水如何生成?能量如何生成?CO2如何生成?-----呼吸鏈-----ATP的生成-----有機(jī)酸脫羧78代謝物脫下的成對(duì)氫原子，經(jīng)線粒體內(nèi)膜中按次序排列的多種酶和輔酶所催化的連鎖遞氫和遞電子反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈(respiratorychain)，或電子傳遞鏈(electrontransferchain)組成遞氫體和電子傳遞體（2H2H++2e）一、呼吸鏈9R=H:NAD+;

R=H2PO3:NADP+

1.煙酰胺輔酶(一)呼吸鏈的組成10煙酰胺輔酶的作用原理+H+e+H++H+2HHHeH+HNAD(P)+NAD(P)H+H++2H-2HNAD(P)+NAD(P)H2H11VitB2FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）AMPⅠⅡⅢFMN（黃素單核苷酸）2.黃素輔基12黃素輔基的作用原理+HNNOOCH3CH3NR︱NHHHNNOOCH3CH3NR︱NHH+HFAD/FMN

FADH2/FMNH2+2H-2H-H-H13蛋白質(zhì)Fe2+

Fe3+-e+e144.泛醌（CoQ,UQ,Q）

Q

QH22H++2e2H++2e1516人線粒體呼吸鏈復(fù)合體復(fù)合體酶名稱復(fù)合體Ⅰ復(fù)合體II復(fù)合體III復(fù)合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素c氧化酶輔基FMN，F(xiàn)e-SFAD，F(xiàn)e-S鐵卟啉，F(xiàn)e-S鐵卟啉，Cu多肽鏈數(shù)4341113復(fù)合體酶名稱復(fù)合體Ⅰ復(fù)合體復(fù)合體復(fù)合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素c氧化酶輔基FMN，F(xiàn)e-SFAD，F(xiàn)e-S鐵卟啉，F(xiàn)e-S鐵卟啉，Cu多肽鏈數(shù)413(二)呼吸鏈成分的排列順序17復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ完全鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中復(fù)合體Ⅱ鑲嵌在內(nèi)膜的內(nèi)側(cè)ⅢⅠ

Ⅱ

Ⅳ

CytcQ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)線粒體內(nèi)膜181.復(fù)合體Ⅰ:NADH-泛醌還原酶

將電子從NADH傳遞給泛醌

(ubiquinone)NADHCoQFMN;Fe-S復(fù)合體I注意??！復(fù)合體I不包含泛醌每傳遞一對(duì)電子，由基質(zhì)泵出4H+到胞質(zhì)19NADH+H+

NAD+FMNFMNH2還原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2底物脫氫202.復(fù)合體Ⅱ:琥珀酸-泛醌還原酶

功能將電子從琥珀酸傳遞給泛醌琥珀酸CoQFAD;

Fe-S;

b560復(fù)合體II每傳遞一對(duì)電子，由基質(zhì)到胞質(zhì)無(wú)H+泵出21223.復(fù)合體Ⅲ: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ⅢQH2Cytcb562;b566;c1注意！復(fù)合體III不包含Cytc每傳遞一對(duì)電子，由基質(zhì)泵出4H+到胞質(zhì)23CoQH2CoQH2244.復(fù)合體Ⅳ:細(xì)胞色素c氧化酶

功能：將電子從細(xì)胞色素c傳遞給氧其中Cyta3和CuB形成的活性部位將電子交給O2復(fù)合體Ⅳ還原型CytcO2CuA→a→a3→CuB每傳遞一對(duì)電子，由基質(zhì)泵出2H+到胞質(zhì)2526細(xì)胞色素的傳遞方向

筆洗一洗AA散b、c1、c、aa3洗一洗27丙酮酸α-酮戊二酸硫辛酸FAD2e異檸檬酸蘋(píng)果酸谷氨酸NAD+→[FMN(Fe-S)]→CoQ→b(Fe-S)→c1→c→aa3β-羥丁酸2H1/2O2β-羥脂酰CoA復(fù)合體I2H+H2O復(fù)合體III復(fù)合體IV(三)主要的呼吸鏈282.琥珀酸氧化呼吸鏈(又稱FADH2氧化呼吸鏈)(FAD)琥珀酸脂酰CoAα-磷酸甘油(Fe-S)→CoQ→b(Fe-S)→c1→c→aa3→1/2O2復(fù)合體III復(fù)合體IV復(fù)合體II29NADH氧化呼吸鏈琥珀酸氧化呼吸鏈筆洗一洗AA散b、c1、c、aa330兩種呼吸鏈的比較:相同點(diǎn):

1.將2H傳遞給?O2生成H2O2.2H和?O2消耗，其它可反復(fù)使用3.CoQ是兩種呼吸鏈的匯合點(diǎn)不同點(diǎn):

NADH呼吸鏈FADH2呼吸鏈

普遍程度較普遍次要起始物NADHFADH2泵出H+

10631OOCH2OHOHPOOHOOOHOP~OOHHOP~高能鍵高能磷酸鍵高能硫酯鍵水解時(shí)釋放的能量>21kJ/mol的鍵含有高能鍵的化合物稱為高能化合物高能磷酸化合物：ATP、GTP、磷酸肌酸等高能硫酯化合物：乙酰輔酶A、琥珀酰輔酶A等3233

磷酸肌酸（C～P）是肌肉和腦組織中能量的貯存形式。但磷酸肌酸中的高能磷酸鍵不能被直接利用，而必須先將其高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給ATP，才能供生理活動(dòng)之需。這一反應(yīng)過(guò)程由肌酸激酶（CPK）催化完成

C～P+ADPC+ATPCPK34(二)ATP生成和利用ATPADP

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(dòng)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(chǔ)存和利用都以ATP為中心35(三)ATP的生成方式1.底物水平磷酸化把底物分子中高能磷酸鍵（或高能硫酯鍵）的能量轉(zhuǎn)交給ADP（或GDP）而生成ATP（或GTP）的過(guò)程主要存在于三個(gè)反應(yīng)步驟36磷酸甘油酸激酶丙酮酸激酶琥珀酰CoA合成酶底物水平磷酸化僅見(jiàn)于下列三個(gè)反應(yīng)：37

氧化磷酸化是指在物質(zhì)代謝過(guò)程中脫下的氫，經(jīng)呼吸鏈遞氫遞電子釋放能量，伴有ADP磷酸化生成ATP的過(guò)程，又稱為偶聯(lián)磷酸化

2.氧化磷酸化38呼吸鏈AH22H(2H++2e)A能量ADP+PiATPO212氧化磷酸化偶聯(lián)H2O在呼吸鏈電子傳遞過(guò)程中偶聯(lián)ADP磷酸化生成ATP的過(guò)程稱為氧化磷酸化三、ATP的偶聯(lián)生成(氧化磷酸化)39P/O值是指物質(zhì)氧化時(shí),每消耗1mol氧原子所消耗的無(wú)機(jī)磷的mol數(shù),即生成ATP的mol數(shù)ADP+H3PO4ATP實(shí)質(zhì)：每消耗1mol氧原子所產(chǎn)生的ATP的mol數(shù)P/O值==消耗Pmol數(shù)消耗Omol數(shù)

消耗ADPmol數(shù)消耗Omol數(shù)生成ATPmol數(shù)消耗Omol數(shù)=(一)氧化磷酸化的偶聯(lián)部位(1)測(cè)定P/O值40線粒體離體實(shí)驗(yàn)測(cè)得的一些底物的P/O比值底物呼吸鏈的組成P/O值生成ATP數(shù)1.β-羥丁酸NAD+→FMN→CoQ→Cytc→O2

2.4～2.82.5琥珀酸FAD→CoQ→Cytc→O21.71.5抗壞血酸Cytc→Cytaa3→O2

0.880.5Cytc(Fe2+)Cytaa3→O20.61～0.680.52.3.4.比較1、2，第一個(gè)偶聯(lián)部位NADH

→CoQ之間比較2、3，第二個(gè)偶聯(lián)部位CoQ

→Cytc之間比較3、4，第三個(gè)偶聯(lián)部位Cytaa3

→O2之間41氧化磷酸化偶聯(lián)部位：ATPATP

ATP

42合成1ATP，需要消耗4H+的跨膜勢(shì)能NADH氧化呼吸鏈每傳遞一對(duì)電子，共泵出10H+，可生成2.5ATP琥珀酸氧化呼吸鏈每傳遞一對(duì)電子，共泵出6H+，可生成1.5ATP43——化學(xué)滲透假說(shuō)44ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcCoQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+內(nèi)膜外側(cè)基質(zhì)側(cè)++++++++++---------化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)詳細(xì)示意圖：45ATP合酶：ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖具酶活的F1α3β3γδε亞基質(zhì)子通道

F0a1b2c9～12亞基46（一）ADP（二）甲狀腺激素（三）抑制劑47（一）ADPADP/ATP↓：抑制氧化磷酸化，ATP生成↓ADP/ATP↑：促進(jìn)氧化磷酸化，ATP生成↑H2O+NAD+NADH+H+

+

O212ADP+PiATP氧化磷酸化484950魚(yú)藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)：51ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcCoQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+內(nèi)膜外側(cè)基質(zhì)側(cè)線粒體內(nèi)2H的氧化磷酸化：CoQ52胞漿中NADH必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)入線粒體，再經(jīng)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制：1.α-磷酸甘油穿梭2.蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭五、通過(guò)線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)53

NADH+H+FADH2NAD+FAD線粒體內(nèi)膜線粒體外膜膜間隙線粒體基質(zhì)α-磷酸甘油脫氫酶呼吸鏈磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油α-磷酸甘油穿梭機(jī)制(1.5ATP)54NADH+H+NAD+NADH+H+NAD+谷氨酸-天冬氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體蘋(píng)果酸-α-酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體蘋(píng)果酸草酰乙酸α-酮戊二酸谷氨酸蘋(píng)果酸脫氫酶谷草轉(zhuǎn)氨