生物化學(xué)6-生物能課件

第6章生物能ATP是能量的攜帶者和轉(zhuǎn)運者第6章生物能自然界存在的能量形式：光能（太陽能）風(fēng)、水、潮汐熱能、核能、磁能化學(xué)能（石油、煤炭）維持生命活動的能量：光能----光合磷酸化化學(xué)能----氧化磷酸化光合作用生物氧化生物氧化（Biologicaloxidation）(CH2O)nCO2+H2OH+NAD+/FADNADH/FADH2OH2O生物氧化：有機物在生物體細(xì)胞內(nèi)的氧化還原作用。

有機物在生物體內(nèi)氧化分解成二氧化碳和水，并釋放出能量的過程。又稱細(xì)胞呼吸或組織呼吸。生物氧化的特點:1.在溫和條件下進(jìn)行的一系列酶促反應(yīng)；2.產(chǎn)生大量ATP；3.氫質(zhì)子傳遞給氧生成水；4.碳的氧化和氫的氧化是非同步進(jìn)行的；5.物質(zhì)代謝與能量代謝緊密相連。1.生物氧化產(chǎn)生的質(zhì)子和電子是如何傳遞的？線粒體呼吸鏈-----電子傳遞體系

原核細(xì)胞：在細(xì)胞膜上，真核細(xì)胞：在線粒體內(nèi)膜上。(electrontransportchain)(respiratorychain)檸檬酸循環(huán)脂肪酸氧化等代謝途徑線粒體呼吸鏈的電子傳遞和氧化磷酸化

4個蛋白質(zhì)復(fù)合物存在于線粒體內(nèi)膜上，

1個脂溶性的CoQ和1個水溶性的cytc穿梭在蛋白質(zhì)復(fù)合體之間。線粒體呼吸鏈復(fù)合體復(fù)合物酶肽鏈數(shù)輔基還原電位（電子親和力）復(fù)合物ⅠNADH-CoQ還原酶41FMN，F(xiàn)e-S

小復(fù)合物Ⅱ琥珀酸-CoQ還原酶4FAD，F(xiàn)e-S復(fù)合物ⅢCoQ-cytc還原酶10鐵卟啉，F(xiàn)e-S復(fù)合物Ⅳcytc氧化酶13鐵卟啉，Cu離子大線粒體呼吸鏈cytc單電子傳遞體外周蛋白QH2雙電子載體非蛋白載體Qcytb、Fe-SCytc1

cytaa3、CucytcO2e-e-e-e-復(fù)合物ⅢQH2-cytc還原酶復(fù)合物Ⅳcytc氧化酶復(fù)合物ⅠNADH-Q還原酶NADHe-FMNFe-Se-1NADH呼吸鏈琥珀酸e-FADFe-S復(fù)合物Ⅱ（琥珀酸—泛醌還原酶）e-2FADH2呼吸鏈輔酶Q（CoQ10、泛醌）CH3(CH2–CH=C–CH2)n

n=10異戊烯電子傳遞的重要中間體，脂溶性抗氧化劑，能激活人體細(xì)胞和細(xì)胞能量的營養(yǎng)，具有提高人體免疫力、增強抗氧化、延緩衰老和增強人體活力等功能，常用于營養(yǎng)保健品及食品添加劑。1958年被卡魯福魯卡斯博士認(rèn)定化學(xué)結(jié)構(gòu)，被稱為輔酶Q10的研究之父，同年英國愛丁堡大學(xué)彼得·麥克博士研究輔酶Q10與細(xì)胞能源關(guān)系，獲得諾貝爾獎。(Ⅲ)卟啉環(huán)吡咯環(huán)乙烯基丙酸基細(xì)胞色素體系細(xì)胞色素是一類含有鐵卟啉輔基的色蛋白，屬于遞電子體。線粒體內(nèi)膜中有細(xì)胞色素b、c1、c、aa3，是細(xì)胞內(nèi)的吸光物質(zhì)。1.細(xì)胞色素b、c1、c：為紅色細(xì)胞素，輔基是血紅素。2.細(xì)胞色素aa3：為綠色細(xì)胞素，輔基是血紅素A將電子直接傳遞給氧，又稱為細(xì)胞色素氧化酶。復(fù)合物Ⅰ——NADH-泛醌還原酶驅(qū)使H+泵出FMNFe-SCoQ2次單電子傳遞2次單電子傳遞

復(fù)合物Ⅱ——琥珀酸-泛醌還原酶不驅(qū)使H+泵出FADFe-SCoQ2次單電子傳遞2次單電子傳遞復(fù)合物Ⅲ——泛醌-細(xì)胞色素c還原酶QH2QH?QFe-Scc1b-562b-566CoQFe-Scytc1cytc2次單電子傳遞驅(qū)使H+泵出復(fù)合物Ⅳ——細(xì)胞色素c氧化酶驅(qū)使H+泵出cytcCuAcytacyta3CuBO22次單電子傳遞2次單電子傳遞2.氫和電子如何與分子氧結(jié)合形成水？代謝物脫下的氫和電子經(jīng)線粒體呼吸鏈傳遞給氧生成水。2e-+2H+結(jié)合到1/2O2形成H2O。ATPSynthase（ATP合酶）的結(jié)構(gòu)H+的電位差是推動力3.ATP是如何產(chǎn)生的？F1催化亞基F0跨膜的質(zhì)子通道與線粒體電子傳遞鏈形成完整的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜NADHO2生成3個ATPP/O=3FADH2O2生成2個ATPP/O=2氧化磷酸化作用的P/O比P/O比表示每傳遞一對電子所能合成的ATP數(shù)目。（每消耗1mol原子氧所消耗無機磷的mol數(shù)。）P/O比實質(zhì)上是指物質(zhì)徹底氧化為CO2和H2O能合成的ATP數(shù)。磷原子與氧原子之比氧化磷酸化作用機理——化學(xué)滲透假說TheNobelPrizeinChemistry1978"forhiscontributiontotheunderstandingofbiologicalenergytransferthroughtheformulationofthechemiosmotictheory"PeterD.MitchellUnitedKingdomb.1920

d.1992GlynnResearchLaboratoriesBodmin,UnitedKingdom

H+電化學(xué)梯度1961年提出線粒體呼吸鏈氧化磷酸化偶聯(lián)部位12阻斷復(fù)合物Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ中進(jìn)行的電子傳遞。1.電子傳遞抑制劑抑制呼吸鏈的電子傳遞，也就是抑制生物氧化。魚藤酮或安密妥抗霉素氰化物或CO(作用Fe2+和CuB+雙核中心）

抑制劑2.磷酸化抑制劑抑制ATP的合成，使質(zhì)子電化學(xué)梯度處于最高能態(tài)，從而抑制電子傳遞。1.寡霉素(oligomycin)

可結(jié)合F0的通道中，防止質(zhì)子進(jìn)入。2.二環(huán)己基碳二亞胺(dicyclohexylcarbodiimide,DCC)可與F0的DCC結(jié)合蛋白結(jié)合3.櫟皮酮(quercetin)直接抑制參與ATP合成的ATP酶。F1催化亞基F0跨膜的質(zhì)子通道3.解偶聯(lián)劑(uncoupler)解偶聯(lián)劑：使氧化和磷酸化脫偶聯(lián)，氧化仍可以進(jìn)行，而磷酸化不能進(jìn)行。作用的本質(zhì)：是增大線粒體內(nèi)膜對H+的通透性，消除H+的跨膜梯度，因而無ATP生成，電子傳遞的能量以熱的形式散失。解偶聯(lián)作用是一種產(chǎn)熱方式（植物早春的萌發(fā)、冬眠和耐寒動物）。常用的解偶聯(lián)劑：2,4-二硝基酚(dinitrophenol,DNP)對三氟甲氧基苯腙二氰化物雙香豆素(dicoumarin)過量的阿斯匹林過量的甲狀腺素習(xí)題1.線粒體呼吸鏈的反應(yīng)場所？線粒體呼吸鏈上有哪些組成成分？根據(jù)接受代謝物脫下的氫的初始受體不同，典型的呼吸鏈包括哪兩種？

生物合成主要由

提供還原能力。

呼吸鏈上的復(fù)合體Ⅱ的主要成分是

。

輔酶I分子中是否含有高能磷酸鍵？7.NADH氧化時的P/O比值是多少

。A.2B.1/2C.3D.1/38.不含鐵卟啉類化合物的是

。A.細(xì)胞色素B.葉綠素C.血紅蛋白D.肌紅蛋白9.呼吸鏈的電子傳遞體中

不是蛋白質(zhì)的物質(zhì)。ANADBFMNCFe-SD.CoQEC