《生物氧化》課件

第六章生物氧化1編輯ppt第六章生物氧化1編輯ppt第一節(jié)概述2編輯ppt第一節(jié)概述2編輯ppt物質(zhì)在生物體內(nèi)進行氧化稱生物氧化，主要指糖、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。糖脂肪蛋白質(zhì)CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能*生物氧化的概念

3編輯ppt物質(zhì)在生物體內(nèi)進行氧化稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)外氧化分解的共同點

體內(nèi)氧化體外氧化（1）物質(zhì)氧化方式：加氧、脫氫、失電子（2）物質(zhì)氧化時消耗的氧量、得到的產(chǎn)物和釋放的能量相同。4編輯ppt體內(nèi)外氧化分解的共同點體內(nèi)氧化

體內(nèi)氧化體外氧化（1）反應(yīng)條件：溫和劇烈（2）反應(yīng)過程：分步反應(yīng)一步反應(yīng)能量逐步釋放能量突然釋放（3）能量形式：熱能、高能化合物熱能、光能（4）CO2生成：脫羧C和O2直接反應(yīng)（5）H2O生成：脫下的H經(jīng)傳遞H和O2直接反應(yīng)與O2結(jié)合體內(nèi)外氧化分解的不同點下一頁5編輯ppt體內(nèi)氧化加氧RCHO+1/2O2RCOOH脫氫RCH2OHRCHO-2H失電子Fe2+Fe3+-e物質(zhì)的氧化方式返回6編輯ppt加氧RCHO+1/2O2

特點含有容易斷裂的“活潑鍵”，水解時可釋放大于21KJ/mol的能量，常用符號

表示。高能化合物指含有高能鍵，在標準條件下（pH=7,250C,1mol/L)發(fā)生水解時可釋放大量自由能的化合物。返回7編輯ppt特點高能化合物指含有高能鍵，在標準條件下（pH=高能化合物的類型高能磷酸化合物：含有高能磷酸鍵高能硫酯化合物：含有高能硫酯鍵8編輯ppt高能化合物的類型高能磷酸化合物：含有高能磷酸鍵高能硫酯化合物ATP9編輯pptATP9編輯ppt磷酸烯醇式丙酮酸磷酸肌酸乙酰磷酸?；o酶A10編輯ppt磷酸烯醇式丙酮酸磷酸肌酸乙酰磷酸?；o酶A10編輯ppt返回11編輯ppt返回11編輯pptCO2的生成方式（1）

-單純脫羧：NH2

RCHCOOH

RCH2NH2+CO2氨基酸脫羧酶（2）

-氧化脫羧：12編輯pptCO2的生成方式（1）-單純脫羧：RCHCOOHRCCO2的生成方式（4）-氧化脫羧：（3）

-單純脫羧：

CH2CCOOH

CH3CCOOH+CO2草酰乙酸脫羧酶OOHOOC返回13編輯pptCO2的生成方式（4）-氧化脫羧：（3）-單純脫羧H2O的生成

代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應(yīng)的氫載體（NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通過一系列遞氫體或遞電子體傳遞給氧而生成H2O。CH3CH2OHCH3CHONAD+

NADH+H+乙醇脫氫酶例：1\2O2NAD+電子傳遞鏈

H2O2eO=2H+返回14編輯pptH2O的生成代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應(yīng)的氫載體（生物氧化的過程多糖脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖甘油＋脂肪酸氨基酸HCO2TAC乙酰CoAO2H2O能量15編輯ppt生物氧化的過程多糖脂肪第二節(jié)ATP的合成底物水平磷酸化氧化磷酸化16編輯ppt第二節(jié)ATP的合成底物水平磷酸化氧化磷酸化16編輯CHOCH2OHCH2O-PCOOCH2OHCH2O-P～PCOOHCH2OHCH2O-PNAD+NADH+H+H3PO4ADPATP

在生物氧化過程中，底物因脫氫、脫水等反應(yīng)而使能量在分子內(nèi)重新分布，形成高能化合物，然后將高能化合物中的能量轉(zhuǎn)移給ADP（或GDP），生成ATP（或GTP）的過程。底物水平磷酸化17編輯pptCHOCH2OHCH2O-PCOOCH2OHCH2O-P氧化磷酸化

在生物氧化過程中，營養(yǎng)物質(zhì)氧化釋放的電子經(jīng)呼吸鏈傳遞給O2生成H2O，所釋放的自由能推動ADP磷酸化生成ATP的過程。18編輯ppt氧化磷酸化在生物氧化過程中，營養(yǎng)物質(zhì)氧化釋放呼吸鏈：線粒體內(nèi)膜上一組排列有序的遞氫體和遞電子體（酶與輔酶）構(gòu)成的功能單位，也稱電子傳遞鏈(electrontransportchain)19編輯ppt呼吸鏈：線粒體內(nèi)膜上一組排列有序的遞氫體和遞電子體（酶與輔酶呼吸鏈的組成*泛醌和Cytc均不包含在上述四種復(fù)合體中。20編輯ppt呼吸鏈的組成*泛醌和Cytc均不包含在上述四種復(fù)合1.復(fù)合體Ⅰ：NADH-泛醌還原酶功能:

將電子從NADH傳遞給泛醌(ubiquinone)

復(fù)合體ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-2催化反應(yīng)：NADH+H++QNAD++QH221編輯ppt1.復(fù)合體Ⅰ：NADH-泛醌還原酶功能:將電子從NADNAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H:NAD+

;R=H2PO3:NADP+

22編輯pptNAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H:NAD+;NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還原反應(yīng)時變化發(fā)生在五價氮和三價氮之間。23編輯pptNAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應(yīng)時不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是FMN?。24編輯pptFMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應(yīng)鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵原子可進行Fe2+

Fe3++e反應(yīng)傳遞電子。?表示無機硫25編輯ppt鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵硫蛋白SS無機硫半胱氨酸硫26編輯ppt鐵硫蛋白SS無機硫半胱氨酸硫26編輯ppt泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏水側(cè)鏈（人CoQ10），氧化還原反應(yīng)時可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。27編輯ppt泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏復(fù)合體Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2還原型Fe-S氧化型Fe-SQQH228編輯ppt復(fù)合體Ⅰ的功能NADH+H+NAD+FMNFMNH2.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

復(fù)合體Ⅱ琥珀酸→→CoQFAD;

Fe-S1;

Fe-S2;

Fe-S329編輯ppt2.復(fù)合體Ⅱ：琥珀酸-泛醌還原酶功能:將電子從琥珀酸30編輯ppt30編輯ppt3.復(fù)合體Ⅲ：泛醌-細胞色素c還原酶

功能：將電子從泛醌傳遞給細胞色素c

復(fù)合體ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c131編輯ppt3.復(fù)合體Ⅲ：泛醌-細胞色素c還原酶功能：將電子從泛細胞色素細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。32編輯ppt細胞色素細胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶33編輯ppt33編輯ppt34編輯ppt34編輯ppt4.復(fù)合體Ⅳ：細胞色素c氧化酶功能：將電子從細胞色素c傳遞給氧

復(fù)合體Ⅳ還原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB其中Cyta3和CuB形成的活性部位將電子交給O2。35編輯ppt4.復(fù)合體Ⅳ：細胞色素c氧化酶功能：將電子從細胞色素c36編輯ppt36編輯ppt由以下實驗確定①標準氧化還原電位②拆開和重組③特異抑制劑阻斷④還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧呼吸鏈成分的排列順序37編輯ppt由以下實驗確定呼吸鏈成分的排列順序37編輯ppt1.NADH氧化呼吸鏈NADH→復(fù)合體Ⅰ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸鏈

琥珀酸→復(fù)合體Ⅱ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2呼吸鏈成分的排列順序38編輯ppt1.NADH氧化呼吸鏈呼吸鏈成分的排列順序38編輯ppt39編輯ppt39編輯ppt氧化磷酸化偶聯(lián)部位復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ根據(jù)P/O比值和自由能變化P/O比值：每消耗1摩爾氧原子所消耗Pi的摩爾數(shù)或合成ATP的摩爾數(shù)。40編輯ppt氧化磷酸化偶聯(lián)部位復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ根據(jù)P/O比值和自由能變化41編輯ppt41編輯ppt電子傳遞鏈自由能變化

42編輯ppt電子傳遞鏈自由能變化42編輯ppt氧化磷酸化的偶聯(lián)機制化學(xué)滲透假說(chemiosmotichypothesis)

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。當質(zhì)子順濃度梯度回流時驅(qū)動ADP與Pi生成ATP。43編輯ppt氧化磷酸化的偶聯(lián)機制化學(xué)滲透假說(chemiosmotic線粒體基質(zhì)線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化學(xué)滲透假說簡單示意圖44編輯ppt線粒體基質(zhì)線粒體膜++++---化學(xué)滲透假說目錄45編輯ppt化學(xué)滲透假說目錄45編輯pptⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)++++++++++---------化學(xué)滲透假說詳細示意圖46編輯pptⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+ATP合酶由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和疏水部分F0（a1b2c9～12亞基）組成。ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖47編輯pptATP合酶由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和疏水部分當H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時，γ亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)，3個β亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。ATP合酶的工作機制48編輯ppt當H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時，γ亞基發(fā)生影響氧化磷酸化的因素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49編輯ppt影響氧化磷酸化的因素1.呼吸鏈抑制劑（一）抑制劑49編輯魚藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點50編輯ppt魚藤酮×抗霉素A×CO、CN-、×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點不同底物和抑制劑對線粒體氧耗的影響

51編輯ppt不同底物和抑制劑對線粒體氧耗的影響51編輯ppt解偶聯(lián)蛋白作用機制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)解偶聯(lián)蛋白熱能H+H+ADP+PiATP52編輯ppt解偶聯(lián)蛋白作用機制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F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53編輯ppt寡霉素(oligomycin)寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖（二）ADP的調(diào)節(jié)作用呼吸控制率(respiratorycontrolratio,RCR)（三）甲狀腺激素Na+,K+–ATP酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達均增加。（四）線粒體DNA突變

與線粒體DNA病及衰老有關(guān)。54編輯ppt（二）ADP的調(diào)節(jié)作用54編輯ppt電子傳遞鏈及氧化磷酸化系統(tǒng)概貌ΔμH+跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度；H+m內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)H+；H+c

內(nèi)膜胞液側(cè)H+目錄55編輯ppt電子傳遞鏈及氧化磷酸化系統(tǒng)概貌ΔμH+跨膜質(zhì)子代謝物分解氧化CO2H2O能熱能（散發(fā)）化學(xué)能（儲能）ATPADP

PiCC~P+能機械能（肌肉收縮）化學(xué)能（合成代謝）滲透能（吸收分泌）電能（神經(jīng)傳導(dǎo)生物電）熱能（維持體溫）等ATP的生成和利用56編輯ppt代謝物分解氧化CO2H2O能熱能（散發(fā)）化學(xué)能A高能鍵轉(zhuǎn)移ATP+UDPCDPGDPADP+UTP（糖原合成）CTP（磷脂合成）GTP（蛋白質(zhì)合成）57編輯ppt高能鍵轉(zhuǎn)移ATP+UDPADP+UTP（磷酸肌酸的生成H2N+

C-NH2H3C-NCH2COO-H2N+HO

C-N~P-OHH3C-NOHCH2COO-肌酸激酶肌酸磷酸肌酸（CP）ATPADP肌肉和腦組織中能量的貯存形式58編輯ppt磷酸肌酸的生成H2N+H2N+胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運機制進入線粒體，再經(jīng)呼吸鏈進行氧化磷酸化。轉(zhuǎn)運機制主要有α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)蘋果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)59編輯ppt胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運機制進入線粒1.

α-磷酸甘油穿梭機制（肌肉、神經(jīng)組織）60編輯ppt1.α-磷酸甘油穿梭機制（肌肉、神經(jīng)組織）60編輯ppt

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61編輯pptNADH+H+FADH2NAD+FAD2.蘋果酸-天冬氨酸穿梭機制（心肌、肝臟）62編輯ppt2.蘋果酸-天冬氨酸穿梭機制（心肌、肝臟）62編輯pptNADH+H+NAD+NADH+H+NAD+谷氨酸-天冬氨酸轉(zhuǎn)運體蘋果酸-α-酮戊二酸轉(zhuǎn)運體蘋果酸草酰乙酸α-酮戊二酸谷氨酸蘋果酸脫氫酶谷草轉(zhuǎn)氨酶胞液線粒體內(nèi)膜基質(zhì)呼吸鏈天冬氨酸63編輯pptNADHNAD+NADHNAD+谷氨酸-蘋果第三節(jié)

其他氧化酶系64編輯ppt第三節(jié)

其他氧化酶系64編輯ppt一、需氧脫氫酶和氧化酶

65編輯ppt一、需氧脫氫酶和氧化酶65編輯ppt二、過氧化物酶體中的酶類

（一）過氧化氫酶(catalase)又稱觸酶，其輔基含4個血紅素2H2O22H2O+O2過氧化氫酶

66編輯ppt二、過氧化物酶體中的酶類（一）過氧化氫酶(catalase（二）過氧化物酶(perioxidase)以血