生化6第六章生物氧化課件

1、 第 六 章 生 物 氧 化 生物氧化概念及特點 線粒體氧化體系 非線粒體氧化體系 生物氧化中能量轉移與利用 第 六 章 生物氧化概念及特點學習目的與要求：1.生物氧化概念及特點2.線粒體氧化體系氧化方式3.非線粒體氧化體系氧化方式4.生物氧化中能量轉移與利用重點：1.生物氧化的特點2.呼吸鏈的概念,組成成分及排列順序3.ATP的生成方式4.氧化磷酸化的機制5.影響氧化磷酸化的因素難點:1.呼吸鏈的組成成分2.氧化磷酸化的機制學習目的與要求：1.生物氧化概念及特點重點：1.生物氧化的特 呼吸作用O2CO2 + H2O細胞呼吸（微生物）第一節(jié)、生物氧化概念及特點一.生物氧化概念有機物在生物體內徹

2、底氧化生成CO2和H2O，并放出能量的作用。也稱細胞呼吸/組織呼吸。包括物質分解和產能呼吸作用O2CO2 + H2O細胞呼吸（微生物）第一節(jié)、生物二、生物氧化的特點1.條件溫和生物氧化是在生物細胞內進行的酶促氧化過程，反應條件溫和（水溶液，中性pH和常溫）。2. 水的生成水的生成不是H直接與O作用生成,水是生物氧化反應的產物,又是生物氧化反應的環(huán)境,氧化過程中脫下來的氫，通常由各種載體，如NADH等傳遞到氧并生成水。水是許多生物氧化反應的氧供體。通過加水脫氫作用,直接參予了氧化反應。3.CO2的生成CO2的生成不是C直接與O作用生成,而是通過脫羧作用生成。4. 能量的生成能量的生成不是暴發(fā)式的

3、,而是逐步釋放,提高能量利用率。生物氧化釋放的能量，通過與ATP合成相偶聯，轉換成生物體能夠直接利用的生物能ATP。二、生物氧化的特點1.條件溫和生物氧化是在生物細胞內進行的酶三.CO2的生成(一).直接脫羧a-脫羧-脫羧COOH C=O CH3+ CO2CHOCH3COOH C=O CH3COOH C=O CH2COOH+ CO2三.CO2的生成(一).直接脫羧a-脫羧-脫羧COOH (二).氧化脫羧a-脫羧-脫羧COOH CH-OH CH2COOHCOOH C=O CH3+ CO2NAD+ NADH+H+COOH C=O CH3COSCoACH3+ CO2NAD+ NADH+H+HSCOA

4、(二).氧化脫羧a-脫羧-脫羧COOH 四、生物氧化中物質的本質(方式)1. 失電子2. 脫氫CH3-CH2OH CH3CHO NAD+ NADH+H+乙醇乙醛四、生物氧化中物質的本質(方式)1. 失電子2. 脫氫CH33. 加氧4. 加水O2酪氨酸 CHCOOHHOOC-CH COOH CH-OH CH2COOHH2OCH2CHCOOH NH2H-CH2CHCOOH NH2HO-苯丙氨酸延胡索酸蘋果酸3. 加氧4. 加水O2酪氨酸 CHCOO五.生物氧化的酶類1.脫氫酶（1）黃素核苷酸為輔基的脫氫酶需氧黃酶（如:氨基酸氧化酶）FMN/FADFMN2H/FAD2HR-CH-COOH NH2R-

5、C-COOH NHR-CH-COOH OHNH3H2OO2H2O2 五.生物氧化的酶類1.脫氫酶（1）黃素核苷酸為輔基的脫氫酶需3.加氧酶： 如羥化酶不需氧黃酶FAD FAD2HCH2-COOHCH2-COOH CHCOOHHOOC-CH 延胡索酸琥珀酸（2）NAD/NADP為輔酶的脫氫酶2.氧化酶: 如細胞色素氧化酶,VitC氧化酶S-2HSNAD/NADP 中間體-2H O2NADH/NADPH 中間體 H2O3.加氧酶： 如羥化酶不需氧黃酶FAD FAD2HC第二節(jié) 線粒體氧化體系一.呼吸鏈的概念 呼吸鏈又叫電子傳遞體系或電子傳遞鏈，它是代謝物上的氫原子被脫氫酶激活脫落后，經過一系列的傳

6、遞體，最后傳遞給被激活的氧原子，而生成水的全部體系。 在真核生物細胞內，它位于線粒體內膜上，原核生物中，它位于細胞膜上。線粒體呼吸鏈第二節(jié) 線粒體氧化體系一.呼吸鏈的概念 呼吸鏈又叫電子二.呼吸鏈分組成成分1.煙酰胺脫氫酶類2.黃素脫氫酶類S-2H NAD/NADPS NADH/NADPHNADH FMNNAD FMN2HS-2H FADS FAD2H二.呼吸鏈分組成成分1.煙酰胺脫氫酶類2.黃素脫氫酶類S-2Fe3+ Fe2+ 3.鐵硫蛋白類Fe3+ Fe2+ 3.鐵硫蛋白類4.細胞色素類細胞色素（簡寫為cyt. ）是含鐵的電子傳遞體，輔基為鐵卟啉的衍生物，鐵原子處于卟啉環(huán)的中心，構成血紅素

7、。各種細胞色素的輔基結構略有不同。線粒體呼吸鏈中主要含有細胞色素a, a3,b, c 和c1等，組成它們的輔基分別為血紅素A、B和C。細胞色素a, b, c可以通過它們的紫外-可見吸收光譜來鑒別。 細胞色素a, b, c 和c1是通過Fe3+ Fe2+ 的互變起傳遞電子的作用的。 a3是通過Cu2+ Cu+ 的互變起傳遞電子的作用的。 a: a/a3bc: c/c14.細胞色素類細胞色素（簡寫為cyt. ）是含鐵的電子傳遞體細胞色素c（cytc）它是電子傳遞鏈中一個獨立的蛋白質電子載體，位于線粒體內膜外表，屬于膜周蛋白，易溶于水。它與細胞色素c1含有相同的輔基，但是蛋白組成則有所不同。在電子傳

8、遞過程中，cytc通過Fe3+ Fe2+ 的互變起電子傳遞中間體作用。細胞色素c（cytc）它是電子傳遞鏈中一個獨立的細胞色素c氧化酶簡寫為cytc 氧化酶，即復合物IV，它是位于線粒體呼吸鏈末端的蛋白復合物，由12個多肽亞基組成?；钚圆糠种饕╟yta和a3。 cyta和a3組成一個復合體， cyta含有鐵卟啉， cyta3含有銅原子。cyta3可以直接以O2為電子受體。 在電子傳遞過程中，分子中的銅離子可以發(fā)生 Cu+ Cu2+ 的互變，將cytc所攜帶的電子傳遞給O2Fe2+細胞色素c氧化酶簡寫為cytc 氧化酶，即復合物IV，它是位5.輔酶Q-泛醌泛醌（簡寫為Q）或輔酶-Q（CoQ）

9、：它是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。5.輔酶Q-泛醌泛醌（簡寫為Q）或輔酶-Q（CoQ）：它NADH泛醌還原酶CoQ2H-CytC還原酶復合體NADHCoQ 還原酶 復合體NADH泛醌還原酶CoQ2H-CytCNADHCoQCuCu 2+三.呼吸鏈的排列順序CuCu 2+三.呼吸鏈的排列順序生化6第六章生物氧化課件第三節(jié) 非線粒體氧化體系一.微粒體氧化體系1.加雙氧酶類如：色氨酸吡咯酶第三節(jié) 非線粒體氧化體系一.微粒體氧化體系1.加雙氧酶類3-羥鄰氨基苯二甲酸加雙氧酶-胡蘿卜素加雙氧酶3-羥鄰氨基苯二甲酸加雙氧酶-胡蘿卜素加雙氧酶2.加單氧酶類 如：P4502.加單

10、氧酶類 如：P450二.過氧化體氧化體系過氧化氫體也稱過氧化物酶體(peroxisome),即微體（microbody）含過氧化氫酶和過氧化物酶。1.過氧化氫的生成COOH COOHCHNH2 C=O + NH3 + H2O2R RO2二.過氧化體氧化體系過氧化氫體也稱過氧化物酶體(peroxi2.過氧化氫的處理與利用（1)過氧化氫酶H2O2H2O + O2過氧化氫酶(2).過氧化物酶R-2H + H2O2R + H2O過氧化物酶2.過氧化氫的處理與利用（1)過氧化氫酶H2O2H2O 三.植物細胞中的生物氧化體系1.多酚氧化酶體系三.植物細胞中的生物氧化體系1.多酚氧化酶體系2.VitC氧化酶

11、體系2.VitC氧化酶體系3.乙醇酸氧化酶體系3.乙醇酸氧化酶體系第四節(jié) 生物氧化中能量轉移與利用一.生化反應中的自由能及自由能變化1、自由能的概念GHTS GHTS 在某一系統(tǒng)的總能量中，能夠在恒定的溫度、壓力以及一定體積下用來做功的那部分能量，稱為自由能。2、自由能的變化與反應平衡常數的關系GG0RT ln（產物/反應物）G0 /RT lnK第四節(jié) 生物氧化中能量轉移與利用一.生化反應中的自由能及自二. 高能化合物（一）.高能化合物的概念某一化合物水解時放出的能量大于或等于ATP水解成ADP時放出的能量,該化合物稱為高能化合物。ATP +H2O ADP + Pi G0 / -7.3 KCa

12、l/moL（二）.高能化學鍵的概念某一化學鍵斷裂時放出的能量大于或等于ATP水解成ADP時放出的能量,該化學鍵稱為高能化學鍵。二. 高能化合物（一）.高能化合物的概念某一化合物水解時放出乙酰磷酸11.8千卡/摩爾10.1千卡/摩爾(三).高能化學鍵的種類1.磷氧鍵型a). ?；姿峄衔?O OCH3-C-OP-OH OH=1.3-二磷酸甘油酸乙酰磷酸11.8千卡/摩爾10.1千卡/摩爾(三).高能化學氨甲酰磷酸?；佘账岚滨；佘账岚奔柞Ａ姿狨；佘账岚滨；佘账峤沽姿酇TP（三磷酸腺苷）7.3千卡/摩爾b)焦磷酸化合物焦磷酸ATP（三磷酸腺苷）7.3千卡/摩爾b)焦磷酸化合物 磷酸烯醇式丙

13、酮酸14.8千卡/摩爾c)烯醇式磷酸化合物 磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩爾c)烯醇式磷酸化合物磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩爾7.7千卡/摩爾這兩種高能化合物在生物體內起儲存能量的作用。H2.氮磷鍵型磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩爾7.7千卡/摩爾這兩種高3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸酰基輔酶A3.硫酯鍵型3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸?；o酶A3.硫酯鍵型S-腺苷甲硫氨酸4.甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸4.甲硫鍵型三.ATP的生成方式1.氧化磷酸化（oxidatire phosphorylation）在生物氧化過程中，氧化放能反應與磷酸化吸能反應的偶聯，氧化放出的能量使ADP磷酸化生成ATP

14、的作用,稱為氧化磷酸化作用。根據生物氧化方式，可將氧化磷酸化分為底物水平磷酸化及電子傳遞體系磷酸化。（1）氧化磷酸化的概念ATP的生成方式氧化磷酸化非氧化磷酸化光合磷酸化三.ATP的生成方式1.氧化磷酸化（oxidatire ph（2）氧化磷酸化的方式底物水平磷酸化在被氧化的底物上發(fā)生的磷酸化作用使ADP生成ATP的過程電子傳遞體系磷酸化當電子從NADH或FADH2經過一系列的電子傳遞體系（即呼吸鏈）傳遞給氧形成水時，伴隨有ADP磷酸化為ATP的作用，這一全過程稱為電子傳遞體系磷酸化。2.非氧化磷酸化3.光合磷酸化（2）氧化磷酸化的方式底物水平磷酸化在被氧化的底物上發(fā)生的磷四、電子傳遞磷酸化的

15、偶聯作用1、P/O比值每消耗1mol原子氧所消耗的無機磷酸的mol數（即生成ATP的mol數）。作用物 呼吸鏈的組成 P/O比值 ATP數-羥丁酸 NADH 1/2O2 2.8 2.5琥珀酸 FAD 1/2O2 1.7 1.5抗壞血酸 cytC 1/2O2 0.88 1cytC cytaa3 1/2O2 0.610.68 0.5四、電子傳遞磷酸化的偶聯作用1、P/O比值每消耗1mol原子2. 呼吸鏈中生成ATP的部位NADH呼吸鏈FADH呼吸鏈2.5ADP+Pi2.5ATP0.5FADH2 CoQ b c1 c aa3 O2 1ATP 0.5ATP 1.5ADP +Pi 1.5ATP2. 呼吸

16、鏈中生成ATP的部位NADHFADH2.5ADP+五、氧化磷酸化的偶聯機制化學耦聯學說、結構耦聯學說與化學滲透學說化學滲透學說五、氧化磷酸化的偶聯機制化學耦聯學說、結構耦聯學說與化學滲透六. 線粒體外產生的NADH進入線粒體的方式1.異檸檬酸穿梭作用NADP+NADPH+H+異檸檬酸a-酮戊二酸a-酮戊二酸異檸檬酸NAD+NADH+H+異檸檬酸脫氫酶胞液線粒體線粒體膜六. 線粒體外產生的NADH進入線粒體的方式1.異檸檬酸穿梭 2. 磷酸甘油穿梭作用NAD+NADH+H+FADFAD2H磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮胞液線粒體膜線粒體磷酸甘油脫氫酶 2. 磷酸甘油穿梭作用NAD+NADH+H+FADFADNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+a-酮戊二酸天冬