動生-9章-生物氧化wyq幻燈片課件

動生--9章生物氧化wyq幻燈片

生物氧化（biologicaloxidation）是指細(xì)胞內(nèi)的糖、蛋白質(zhì)和脂肪進(jìn)行氧化分解而生成CO2和H2O，并釋放能量的過程。生物氧化實(shí)際上是需氧細(xì)胞呼吸作用中的一系列氧化還原反應(yīng)。生物氧化的特點(diǎn)生物氧化是在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的。真核生物：線粒體；原核生物：細(xì)胞質(zhì)膜3.

生物氧化是在常溫、常壓、近于中性及有水環(huán)境中進(jìn)行的。4.

生物氧化所產(chǎn)生的能量是逐步釋放的。5.

生物氧化所產(chǎn)生的能量首先轉(zhuǎn)移到一些特殊的高能化合物中。9.1氧化還原酶類9.1.1需氧脫氫酶9.1.2不需氧脫氫酶(糖代謝的多種酶)9.1.3氧化酶9.1.4過氧化酶（POD）過氧化氫酶（CAT）超氧化物歧化酶（SOD）9.2生物氧化中CO2的生成2.氧化脫羧作用氧化代謝中產(chǎn)生的有機(jī)羧酸（主要是酮酸）在氧化脫羧酶系的催化下，在脫羧的同時，也發(fā)生氧化（脫氫）作用。例如蘋果酸的氧化脫羧生成丙酮酸。1.直接脫羧作用氧化代謝的中間產(chǎn)物羧酸在脫羧酶的催化下，直接從分子中脫去羧基。例如草酰乙酸的脫羧。9.3生物氧化中H2O的生成代謝物MH2氧化型M還原型1/2O2H2O一個或多個傳遞體脫氫酶氧化酶9.3.2.1呼吸鏈在生物氧化過程中，從代謝物上脫下的氫由一系列傳遞體依次傳遞，最后與氧形成水的整個體系稱為呼吸鏈（respiratorychain）。由于在傳遞過程中，在很多部位氫原子實(shí)際上以質(zhì)子（H+）形式進(jìn)入基質(zhì)，僅發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，因此呼吸鏈又稱為電子傳遞鏈（electron-transportchain）。電子傳遞鏈基本組分為：1.

黃素單核苷酸（FMN）2.

泛醌（輔酶Q，CoQ）3.鐵硫中心（Fe－S）4.

細(xì)胞色素（cyt）1黃素蛋白（FMN、FAD）

通過異咯嗪環(huán)第1位和第10位上的兩個氮原子反復(fù)進(jìn)行加氫（FMNH2）和脫氫反應(yīng)。110FMN→FMNH2Fe2+Fe3++e1102泛醌（輔酶Q，CoQ）電子傳遞鏈中唯一的非蛋白電子載體。為一種脂溶性醌類化合物。

Q(醌型結(jié)構(gòu))很容易接受電子和質(zhì)子，還原成QH2（還原型）；QH2也容易給出電子和質(zhì)子，重新氧化成Q。CoQ→CoQH23鐵硫中心（Fe－S）

它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。鐵硫蛋白通過Fe3+

Fe2+變化起傳遞電子的作用。2Fe-2S4Fe-4S鐵硫蛋白4細(xì)胞色素（cyt）

細(xì)胞色素是一類含有血紅素輔基的電子傳遞蛋白的總稱。

線粒體呼吸鏈中主要含有cyta、cyta3、cytb、cytc和cytc15種。組成它們的輔基分別為血紅素A、B和C。

細(xì)胞色素主要是通過Fe3+

Fe2+的互變起傳遞電子的作用的。Cytaa3:細(xì)胞色素氧化酶，細(xì)胞色素c氧化酶傳遞電子的作用Cu2+

Cu+血紅素輔基cyta線粒體末端氧化呼吸鏈有兩條：NADH氧化呼吸鏈：最初的供氫體NADHFADH2氧化呼吸鏈：最初的供氫體FADH2

兩條呼吸鏈中除CoQ和cytc外，其余組分形成嵌入內(nèi)膜的結(jié)構(gòu)化超分子復(fù)合體。這些復(fù)合體有4類：Ⅰ.NADH-Q還原酶Ⅱ.琥珀酸－Q還原酶Ⅲ.QH2

–

細(xì)胞色素c還原酶Ⅳ.細(xì)胞色素c氧化酶線粒體呼吸鏈電子傳遞鏈各組分的排列順序

線粒體末端氧化呼吸鏈有兩條：1.NADH氧化呼吸鏈

2.琥珀酸氧化呼吸鏈

電子從低電位流向高電位：NADHFMNCoQcytbcytc1cytccytaa3O2FADH2氧化還原電位△E0’

＝E0’正–E0’負(fù)＝E0’氧化極–E0’還原極E0’

越小，供電子傾向越大，其還原力越強(qiáng)E0’

越大，得電子傾向越大，其氧化力越強(qiáng)

產(chǎn)生ATP部位NADHCoQ

cytb

cytc1

cytaa3

O29.3.2.3電子傳遞鏈的抑制（1）魚藤酮(rotenone)、安密妥、殺粉蝶菌素:抑制電子從NADH

CoQ

（2）抗霉素A(antimycinA):抑制電子CoQcytc1

（3）N3,CO,CN-:抑制電子cytaa3O29.3.2.4細(xì)胞液中NADH的氧化

NADH從細(xì)胞液進(jìn)入線粒體的途徑：1.磷酸甘油穿梭途徑(glycerol3-phosphateshuttlesystem)

：主要存在于肌肉細(xì)胞中。1FADH生成1.5ATP

2.蘋果酸－天冬氨酸穿梭途徑(malate-aspartateshuttlesystem

)：主要存在于心臟和肝細(xì)胞中。1NADH生成2.5ATP

磷酸甘油穿梭途徑3-磷酸甘油磷酸二羥丙酮蘋果酸－天冬氨酸穿梭途徑蘋果酸天冬氨酸蘋果酸天冬氨酸部位：肝、心肌

氧化磷酸化

(oxidativephosphorylation)是指生物體氧化過程中釋放出自由能驅(qū)動ADP磷酸化形成ATP的過程。四、氧化磷酸化作用

磷氧比（P/O）是指每消耗一原子氧時，有多少摩爾原子的無機(jī)磷被酯化為有機(jī)磷，即產(chǎn)生多少摩爾ATP。9.4生物氧化中ATP的生成9.4.1ATP與高能磷酸化合物

生物體內(nèi)有許多磷酸化合物，當(dāng)其磷?；鈺r，釋放大量的能量，這些化合物稱為高能磷酸化合物。如ATP。

一般將水解時能夠釋放21kJ/mol（5千卡/mol）以上自由能（

G

’<-21kJ/mol）的化合物稱為高能化合物。

根據(jù)生物體內(nèi)高能化合物鍵的特性可以把他們分成以下幾種類型。

能荷

能荷表示細(xì)胞的腺苷酸庫中充滿高能磷酸根的程度。當(dāng)能荷=0時,細(xì)胞內(nèi)的腺苷酸全是AMP;當(dāng)能荷=0.5時,細(xì)胞內(nèi)的腺苷酸全是ADP;當(dāng)能荷=1時,細(xì)胞內(nèi)的腺苷酸全是ATP.

根據(jù)氧化-還原電勢與自由能變化關(guān)系式，計算出在NADH氧化過程中，有三個反應(yīng)的

G

’<-30.5kJ/mol。

NADH-Q還原酶

QH2–細(xì)胞色素c

細(xì)胞色素c氧化酶

NADHCoQ

cytb

cytc1

cytaa3

O2

G

’-50.24

-41.87

-100.48

這三個反應(yīng)分別與ADP的磷酰化反應(yīng)偶聯(lián)，產(chǎn)生

ATP。這些反應(yīng)稱為呼吸鏈的偶聯(lián)部位。

NADH

O2只產(chǎn)生2.5個ATP.從FADH2

O2只產(chǎn)生1.5個ATP.

9.4.2底物磷酸化：不需O2底物在脫氫時形成的高能磷酸基團(tuán)直接轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP的方式。

氧化磷酸化（電子傳遞鏈的磷酸化）：需O2

在呼吸鏈電子傳遞過程中釋放的能量使ADP磷酸化生成ATP的過程。

底物水平磷酸化：9.4.3.3氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理（一）ATP合酶（ATPsynthase）

ATP合酶由兩個主要單元構(gòu)成，一是起質(zhì)子通道作用的單元稱為F0單元，另一是催化ATP合成的單元稱為F1單元。故ATP合酶又稱F0F1酶（F0F1－ATPase）。該酶又稱復(fù)合體Ⅴ

ATP生成的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)頭部:F1,含α，β，γ，δ，ε五種亞基作用：催化ADP和Pi發(fā)生磷酸化，生成ATP,也可水解ATP?；浚篎0，作用：具有質(zhì)子通道的作用，傳送質(zhì)子通過膜到達(dá)F1的催化部位柄部：連接F1和F0作用：控制質(zhì)子的流動，從而控制ATP的生成速度a.線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)且粋€質(zhì)子泵；b.在電子傳遞鏈中，電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時釋放出來的能量，用于驅(qū)動膜內(nèi)側(cè)的H+遷移到膜外側(cè)。這樣，在膜的內(nèi)側(cè)與外側(cè)就產(chǎn)生了跨膜質(zhì)子梯度(

pH)和電位梯度（

）；2.

化學(xué)滲透假說的要點(diǎn)是：c.在膜內(nèi)外勢能差（

pH和

）的驅(qū)動下，膜外高能質(zhì)子沿著一個特殊通道（ATP酶的組成部分），跨膜回到膜內(nèi)側(cè)。質(zhì)子跨膜過程中釋放的能量，直接驅(qū)動ADP和磷酸合成ATP。9.4.3.4氧化磷酸化的解偶聯(lián)

解偶聯(lián)劑（uncoupler）作用是使電子傳遞和ATP生成的兩個過程分離