十二次生物氧化與氧化磷酸化一詳解演示文稿

十二次生物氧化與氧化磷酸化一詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有60頁\編輯于星期三優(yōu)選十二次生物氧化與氧化磷酸化一現(xiàn)在是2頁\一共有60頁\編輯于星期三糖脂肪蛋白質CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能一、生物氧化的概念

第一節(jié)生物氧化概述（一）廣義和狹義的生物氧化概念現(xiàn)在是3頁\一共有60頁\編輯于星期三廣義：有機物（糖、脂肪、蛋白質等）在體內(nèi)氧化分解生成CO2和H2O，并逐步釋放能量，產(chǎn)生ATP的過程。

包括有機物的氧化過程、呼吸鏈的電子傳遞和ATP的合成。狹義：呼吸鏈的電子傳遞和ATP的合成?，F(xiàn)在是4頁\一共有60頁\編輯于星期三（二）生物氧化的特點

1.生物氧化是在生物細胞內(nèi)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.氧化進行過程中，必然伴隨生物還原反應的發(fā)生。3.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。4.在生物氧化中，碳的氧化和氫的氧化是非同步進行的。氧化過程中脫下來的氫質子和電子，通常由各種載體，如NADH等傳遞到氧并生成水?，F(xiàn)在是5頁\一共有60頁\編輯于星期三5.生物氧化是一個分步進行的過程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反應的產(chǎn)物都可以分離出來。這種逐步進行的反應模式有利于在溫和的條件下釋放能量，提高能量利用率。6.生物氧化釋放的能量，通過與ATP合成相偶聯(lián)，轉換成生物體能夠直接利用的生物能ATP?，F(xiàn)在是6頁\一共有60頁\編輯于星期三生物氧化與體外氧化的相同點：生物氧化中物質的氧化方式有加氧、脫氫、失電子，遵循氧化還原反應的一般規(guī)律。物質在體內(nèi)外氧化時所消耗的氧量、最終產(chǎn)物（CO2、H2O）和釋放能量均相同。現(xiàn)在是7頁\一共有60頁\編輯于星期三生物氧化與體外燃燒的不同點

生物氧化體外燃燒反應條件溫和劇烈

(體溫、pH近中性)

(高溫、高壓)反應過程逐步進行的酶促反應一步完成能量釋放逐步進行瞬間釋放（化學能、熱能）（熱能）CO2生成方式有機酸脫羧碳和氧結合H2O

需要不需要現(xiàn)在是8頁\一共有60頁\編輯于星期三(三)生物氧化中物質的氧化方式（3）加氧（2）脫氫(最主要)（1）失電子RH+O2ROH12COOHC=O+2HCH3（2H++2e）

COOHHO－CHCH3Fe2+Fe3++e現(xiàn)在是9頁\一共有60頁\編輯于星期三（四）生物氧化中二氧化碳的生成

生物氧化中二氧化碳的生成是由于糖、蛋白質、脂肪等有機物轉變成含羧基的化合物進行脫羧反應。1.α-脫羧和β-脫羧；2.直接脫羧和氧化脫羧：氧化脫羧是指脫羧過程中伴隨著氧化（脫氫）?，F(xiàn)在是10頁\一共有60頁\編輯于星期三CO2

丙酮酸脫氫酶系NADH+H+NAD+CoACH3C～SCoAO現(xiàn)在是11頁\一共有60頁\編輯于星期三異檸檬酸脫氫酶NAD+NADH+H++CO2*現(xiàn)在是12頁\一共有60頁\編輯于星期三丙酮酸脫羧酶CO2

CHOCH3現(xiàn)在是13頁\一共有60頁\編輯于星期三（五）生物氧化中水的生成

生物氧化中所生成的水是代謝物脫下的氫經(jīng)生物氧化作用和吸入的氧結合而成的。多數(shù)情況下脫氫酶和氧化酶之間需要一些電子傳遞體才能將質子和電子交給氧生成水?，F(xiàn)在是14頁\一共有60頁\編輯于星期三二、生物氧化中有關的酶類（一）電子轉移酶只催化電子的得失，實際也是電子傳遞體。主要有鐵硫蛋白和細胞色素類?，F(xiàn)在是15頁\一共有60頁\編輯于星期三（二）氧化酶類組成：結合酶酶蛋白輔基：含F(xiàn)e、Cu舉例：細胞色素氧化酶、抗壞血酸氧化酶等特點：催化底物脫氫后，以O2為直接受氫體，生成H2O。RH22Cu2+O2－

H2OR2Cu+O2122H+2e2e現(xiàn)在是16頁\一共有60頁\編輯于星期三（三）需氧脫氫酶

特點：催化底物脫氫后，以O2為直接受氫體，生成H2O2。組成：結合酶酶蛋白輔基：FMN、FADRH2FMN/FADH2O2R

FMNH2/FADH2

O2

2H2H舉例：黃嘌呤氧化酶現(xiàn)在是17頁\一共有60頁\編輯于星期三（四）脫氫酶

特點：催化底物脫氫后，以NAD＋、NADP＋、FAD或FMN等為直接受氫體。組成：結合酶酶蛋白輔基：NAD＋、NADP＋、FAD等RH2NAD＋

R

NADH

＋H＋2H舉例：蘋果酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶等現(xiàn)在是18頁\一共有60頁\編輯于星期三（五）加氧酶（1）單加氧酶（混合功能氧化酶、羥化酶）RH+NADPH+H++O2

單加氧酶ROH+NADP++H2O現(xiàn)在是19頁\一共有60頁\編輯于星期三（2）雙加氧酶O2色氨酸加雙氧酶色氨酸甲酰犬尿氨酸現(xiàn)在是20頁\一共有60頁\編輯于星期三（六）其它酶類（1）過氧化氫酶（2）過氧化物酶

RH2+

H2O2R

+

2H2O

過氧化物酶H2O2+

H2O22

H2O+

O2

過氧化氫酶（3）超氧物歧化酶（SOD）2O2·+2HH2O2+O2SOD+現(xiàn)在是21頁\一共有60頁\編輯于星期三三、高能化合物(一)高能化合物的概念一般將水解時能夠釋放20.92kJ/mol（5Kcal/mol)以上自由能的化合物稱為高能化合物。在高能化合物分子中，釋放出大量自由能時水解斷裂的活潑共價鍵稱為高能鍵。

現(xiàn)在是22頁\一共有60頁\編輯于星期三

按其分子結構特點及所含高能鍵的特征分：磷氧鍵型磷氮鍵型硫碳鍵型（硫酯鍵型、甲硫鍵型）（二）高能化合物的類型現(xiàn)在是23頁\一共有60頁\編輯于星期三

（1）磷氧鍵型（－O-P)(A)?；姿峄衔?,3-二磷酸甘油酸乙酰磷酸現(xiàn)在是24頁\一共有60頁\編輯于星期三氨甲酰磷酸?；佘账岚滨；佘账岈F(xiàn)在是25頁\一共有60頁\編輯于星期三（B）焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸現(xiàn)在是26頁\一共有60頁\編輯于星期三（C）烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）磷氧鍵型：?；姿峄衔铩⒔沽姿峄衔?、烯醇式磷酸化合物現(xiàn)在是27頁\一共有60頁\編輯于星期三（2）氮磷鍵型（如胍基磷酸化合物）磷酸肌酸磷酸精氨酸這兩種高能化合物在生物體內(nèi)起儲存能量的作用。H現(xiàn)在是28頁\一共有60頁\編輯于星期三（3）硫碳鍵型?；o酶AA、硫酯鍵型現(xiàn)在是29頁\一共有60頁\編輯于星期三B、甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸現(xiàn)在是30頁\一共有60頁\編輯于星期三（三）最重要的高能化合物—ATP（1）ATP的分子結構特點與水解自由能的關系現(xiàn)在是31頁\一共有60頁\編輯于星期三①ATP是生物體通用的能量貨幣。②ATP是磷酸基團轉移反應的中間載體。ATP在傳遞能量方面起著轉運站的作用，它是能量的攜帶者和轉運者，但不是能量的貯存者。（2）ATP在能量轉化中的作用現(xiàn)在是32頁\一共有60頁\編輯于星期三

磷酸基團往往從磷酸基團轉移勢能高的物質向勢能低的物質轉移。磷酸基團轉移勢能在數(shù)值上等于其水解反應的ΔG0’。磷酸基團轉移勢能（kcal/mol)246810121416ATPPEP1，3-二P甘油酸6-P葡萄糖3-P甘油ATP是磷酸基團轉移反應的中間載體現(xiàn)在是33頁\一共有60頁\編輯于星期三第二節(jié)電子傳遞鏈現(xiàn)在是34頁\一共有60頁\編輯于星期三一、電子傳遞鏈的概念和存在部位概念:在生物氧化過程中，代謝物上脫下的氫經(jīng)過一系列的按一定順序排列的氫傳遞體和電子傳遞體的傳遞，最終與氧結合生成水。這些氫和電子的傳遞體系稱為電子傳遞鏈.由于此過程與細胞呼吸有關，所以將此傳遞鏈稱為呼吸鏈。2H

2H++2e部位:真核線粒體的內(nèi)膜上，原核生物在細胞膜上?，F(xiàn)在是35頁\一共有60頁\編輯于星期三二、電子傳遞鏈的組分

（一）黃素蛋白類脫氫酶（二）鐵硫蛋白類（三）輔酶Q

（四）細胞色素類現(xiàn)在是36頁\一共有60頁\編輯于星期三黃素單核苷酸的結構黃素蛋白類現(xiàn)在是37頁\一共有60頁\編輯于星期三黃素腺嘌呤二核苷酸的結構現(xiàn)在是38頁\一共有60頁\編輯于星期三黃素核苷酸的作用原理核黃素(黃色)-2H+2H還原型核黃素(無色)FAD/FMN

FADH2/FMNH2+2H-2H現(xiàn)在是39頁\一共有60頁\編輯于星期三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反應傳遞電子。?表示無機硫現(xiàn)在是40頁\一共有60頁\編輯于星期三Fe2+Fe3+-e+e鐵硫蛋白的作用原理FMN（Fe-S）FAD(Fe-S)b現(xiàn)在是41頁\一共有60頁\編輯于星期三輔酶Q的結構及作用原理O

CH3CH3H3COH3COO（CH2CH=CCH2）nHOOH3COH3COCH3RH3COH3COOHOHCH3R+2H-2H泛醌現(xiàn)在是42頁\一共有60頁\編輯于星期三細胞色素體系（Cyt）（1）Cyt的本質細胞色素=酶蛋白+血紅素（2）Cyt的分類30多種a類：a、a1、a2、a3…b類：b、b1～7、P450…c類：c、c1、c2、c3…現(xiàn)在是43頁\一共有60頁\編輯于星期三血紅素Ab型血紅素現(xiàn)在是44頁\一共有60頁\編輯于星期三c型血紅素b型血紅素現(xiàn)在是45頁\一共有60頁\編輯于星期三線粒體（a、a3

、b、c、c1）微粒體（b5、P450）（3）Cyt的存在部位Cytaa3（細胞色素氧化酶）：呼吸鏈中唯一直接將e傳遞給O2

（4）Cyt在呼吸鏈中的作用2Cyt-Fe3++2e2Cyt-Fe2+

2Cytaa3-Fe2++1/2O2

2Cytaa3-Fe3++O2-

現(xiàn)在是46頁\一共有60頁\編輯于星期三總結：呼吸鏈各組分的作用名稱本質在呼吸鏈中作用尼克酰胺核苷酸NAD+、

NADP+不需氧脫氫酶的輔酶NAD(P)+NAD(P)H+H++2H-2HFAD/FMN

FADH2/FMNH2+2H-2H黃素蛋白結合酶FMN、FAD

鐵硫蛋白結合酶

Fe、S

Fe2+Fe3+-e+e現(xiàn)在是47頁\一共有60頁\編輯于星期三名稱本質在呼吸鏈中作用CoQ

CoQH2+2H-2H輔酶Q(CoQ)脂溶性醌類化合物Fe2+Fe3+-e+e結合酶鐵卟啉細胞色素(Cyt)現(xiàn)在是48頁\一共有60頁\編輯于星期三三、呼吸鏈上電子傳遞體的排列（一）電子傳遞鏈在膜上的存在狀態(tài)除了CoQ和細胞色素C外，電子傳遞鏈上的電子傳遞體組成了四個復合體?，F(xiàn)在是49頁\一共有60頁\編輯于星期三復合體酶名稱輔基復合體ⅠNADH-泛醌還原酶FMN,Fe-S復合體Ⅲ泛醌-細胞色素C還原酶鐵卟啉,Fe-S

復合體Ⅱ琥珀酸-泛醌還原酶FAD,Fe-S復合體Ⅳ細胞色素C氧化酶鐵卟啉,Cu現(xiàn)在是50頁\一共有60頁\編輯于星期三ⅢⅠⅡⅣ胞液側基質側線粒體內(nèi)膜呼吸鏈各復合體位置示意圖現(xiàn)在是51頁\一共有60頁\編輯于星期三1、復合體ⅠNADH-泛醌還原酶復合體Ⅰ將電子從還原型煙酰胺（尼克酰胺）腺嘌呤二核苷酸（NADH）傳遞給泛醌復合體Ⅰ含有以黃素單核苷酸為輔基的黃素蛋白和以鐵硫簇（Fe-S)為輔基的鐵硫蛋白?，F(xiàn)在是52頁\一共有60頁\編輯于星期三復合體Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2還原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2現(xiàn)在是53頁\一共有60頁\編輯于星期三2、復合體Ⅱ琥珀酸-泛醌還原酶

復合體Ⅱ將電子從琥珀酸傳遞給泛醌復合體Ⅱ含有以黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）為輔基的黃素蛋白、鐵硫蛋白和細胞色素（Cyt)b560現(xiàn)在是54頁\一共有60頁\編輯于星期三3、復合體Ⅲ泛醌-細胞色素C還原酶

復合體Ⅲ將電子從泛醌傳遞給細胞色素C復合體Ⅲ含有2種細胞色素b（Cytb562,Cytb566）、細胞色素C1和鐵硫蛋白現(xiàn)在是55頁\一共有60頁\編輯于星期三4、復合體Ⅳ細胞色素C氧化酶

復合體Ⅳ將電子從細胞色素C傳遞給氧復合體Ⅳ中含有Cyta和Cyta3現(xiàn)在是56頁\一共有60頁\編輯于星期三

RH2O2還原態(tài)氧化態(tài)（二）呼吸鏈成分的排列順序

1、研究方法（3）利用呼吸鏈抑制劑（2）呼吸鏈復合物重組（1）測各組分氧化還原電位（E0′）遞增（4）利用光譜變化確定各組分的氧還狀態(tài)現(xiàn)在是57頁\一共有60頁\編輯于星期三呼吸鏈中各氧還對的Eo’氧化還原對(V)NAD+/NADH+H+-0.32FMN/FMNH2-0.30FAD/FADH2-0.06Q/QH20.04(或0.10)Cytb(Fe3+)/(Fe2+)0.07Cytc1(Fe3+)/(Fe2+)