第六章-生物氧化-1

G+O2

CO2

+H2O+ATP糖類的分解代謝EMPG2ATP2乙酰CoA4CO22丙酮酸2NADH+H+2NADH+H+

2CO26NADH+H+2FADH22GTPTCA第一節(jié)生物氧化概述第二節(jié)電子傳遞鏈（呼吸鏈）第三節(jié)氧化磷酸化第四節(jié)其它末端氧化酶系統(tǒng)（自學(xué)）

第六章生物氧化與氧化磷酸化(P171)一、生物氧化

生物氧化(biologicaloxidation)：有機(jī)物在生物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行氧化分解而生成CO2和H2O并釋放能量形成ATP的過(guò)程。生物氧化又稱細(xì)胞氧化或細(xì)胞呼吸第一節(jié)生物氧化概述分解代謝的三個(gè)階段生物大分子結(jié)構(gòu)元件分子共同降解產(chǎn)物單質(zhì)、小分子及分解代謝產(chǎn)物終產(chǎn)物蛋白質(zhì)多糖脂質(zhì)氨基酸葡萄糖甘油、脂肪酸丙酮酸乙酰輔酶A（1）（2）（3）生物氧化特點(diǎn)1、反應(yīng)條件溫和（水溶液、pH中性、常溫、常壓）。2、氧化---還原伴隨發(fā)生。3、水是氧供體，直接參與反應(yīng)。4、氧化脫氫下的質(zhì)子和電子，由載體傳遞到氧并生成水。5、氧化反應(yīng)分階段進(jìn)行。6、釋放的化學(xué)能被偶聯(lián)的磷酸化反應(yīng)所利用，貯存于高能磷酸化合物（如ATP）中。7、真核細(xì)胞在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行，原核細(xì)胞在細(xì)胞膜上進(jìn)行。生物氧化過(guò)程：CO2的生成和H2O的生成（1）直接脫羧O‖CH3CH+CO2

O‖CH3CCOOH丙酮酸脫羧酶1、CO2的生成（2）氧化脫羧COOHC=O+CO2+NADPH+H+

CH3COOHC=O+NADP+CH2COOHβα蘋(píng)果酸酶2、生物氧化中H2O的生成脫氫酶-2H電子傳遞體氧化酶在脫氫酶、傳遞體、氧化酶的催化下生成。AH2氫傳遞體1/2O2H2O2e-2H+O2-二、生化反應(yīng)中自由能的變化?Ｇ＜０，反應(yīng)體系不平衡，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行（放能）?Ｇ＝０，反應(yīng)體系平衡?Ｇ＞０，體系不平衡，不能自發(fā)進(jìn)行，需供給能量才能進(jìn)行（吸能）氧化－還原電位與自由能的關(guān)系-?Ｇ?’＝nF?E?

’=nF(E受體–E供體)（看書(shū)上習(xí)題）n:轉(zhuǎn)移電子的摩爾數(shù)F:法拉利常數(shù)(96480J·V-1·mol-1)?E?:標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的變化?’?’高能化合物：在生化反應(yīng)中，在水解或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)中可釋放出大量的自由能的化合物。

大量的自由能≥20.92KJ.mol-1

(5Kcal.mol-1)

∽-高能鍵（high-energybond）

不穩(wěn)定鍵

三、高能化合物（P177)1、高能磷酸化合物根據(jù)其鍵型有磷氧型和磷氮型

（1）磷氧鍵型：ATP（一）高能化合物的類型（2）磷氮鍵型：肌酸2、高能非磷酸化合物（硫碳鍵型）乙酰COA,琥珀酰COAATPADP

肌酸磷酸肌酸

生物氧化~P~P機(jī)械能(肌肉收縮)滲透能(物質(zhì)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn))化學(xué)能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫)（二）ATP的結(jié)構(gòu)與功能生物體內(nèi)能量的儲(chǔ)存和利用都以ATP為中心1、ATP是生物體內(nèi)的“能量貨幣”

（1）ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定其易于水解放能（2）ATP的分解與合成都和能量偶聯(lián)3、ATP是磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移載體2、ATP與其它NTP的相互轉(zhuǎn)變其它NTP，如GTP（蛋白質(zhì)的合成），CTP（磷脂的合成）的合成需由ATP供能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移勢(shì)能/kcal.mol-1246810121416ATP作為磷酸基團(tuán)傳遞體示意圖

磷酸肌酸（磷酸基團(tuán)儲(chǔ)備物）ATPG-6-PG-3-P~P~P~P~P~P1,3-二磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸能荷是細(xì)胞能量狀態(tài)的一種度量。由Atkinson于1968年提出。能荷：是指生物體內(nèi)ATP-ADP-AMP體系中高能磷酸鍵可獲性的量度。[ATP]+0.5[ADP]

能荷=

[ATP]+[ADP]+[AMP]

四、能荷（P191）能荷的大小決定于ATP和ADP的多少1、能荷高時(shí)，促進(jìn)合成代謝抑制分解代謝2、能荷低時(shí)，促進(jìn)分解代謝抑制合成代謝3、能荷的調(diào)節(jié)是靠ATP、ADP、AMP對(duì)代謝中酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的意義：

第二節(jié)電子傳遞鏈（呼吸鏈）

(ElectronTransportSystem,ETS)ETS：存在于線粒體內(nèi)膜上的一系列能接受氫或電子的中間傳遞體組成的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體系。NADH呼吸鏈

FADH2呼吸鏈一、概念根據(jù)呼吸底物上氫的初始受體的不同，線粒體內(nèi)呼吸鏈可分為：

真核細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換的重要部位——線粒體原核細(xì)胞的電子傳遞鏈存在于質(zhì)膜上1、黃素蛋白類（FP）包括NADH脫氫酶和琥珀酸脫氫酶，分別以FMN、FAD為輔基NADH+H++FMNNADH脫氫酶NAD++FMNH2琥珀酸+FAD琥珀酸脫氫酶延胡索酸+FADH2作用：傳遞電子和質(zhì)子二、電子傳遞鏈的組成（一）電子傳遞鏈的組分2、鐵硫蛋白（Fe-S）它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。(2Fe-2S)含有兩個(gè)活潑的無(wú)機(jī)硫和兩個(gè)鐵原子。作用：通過(guò)鐵的價(jià)態(tài)變化而傳遞電子ETS上唯一的非蛋白組分，是脂溶性小分子醌類化合物。3、泛醌（又稱輔酶Q，CoQ）作用：醌/酚結(jié)構(gòu)互變傳遞質(zhì)子和電子一類以鐵卟啉為輔基的色素蛋白

作用：通過(guò)輔基中鐵的價(jià)態(tài)變化而傳遞電子Cytb、Cytc1、CytcCyta、Cyta3輔基:血紅素輔基:血紅素A，

還含有兩個(gè)必

需的銅離子4、細(xì)胞色素類（Cyt）典型的細(xì)胞色素傳遞順序是：bc1caa3o2Cytc為線粒體內(nèi)膜外側(cè)的外周蛋白，其余的均為內(nèi)膜的整合蛋白。（二）電子傳遞中的功能復(fù)合體

電子傳遞的組分以功能復(fù)合體的形式位于線粒體內(nèi)膜上，進(jìn)行電子和質(zhì)子的傳遞與跨膜轉(zhuǎn)移。包括四類功能復(fù)合體：復(fù)合物I，復(fù)合物II，復(fù)合物III，復(fù)合物IV

1、復(fù)合物I：NADH-CoQ還原酶以FMN為輔基的黃素蛋白和多種鐵硫蛋白，催化電子從NADH轉(zhuǎn)移到泛醌。2、復(fù)合物II：琥珀酸-CoQ還原酶以FAD為輔基的黃素蛋白、鐵硫蛋白和細(xì)胞色素b560，功能催化電子從琥珀酸傳遞到泛醌。IIIⅡII3、復(fù)合物III：細(xì)胞色素C還原酶組成：Cytb+Fe-S+Cytc1，功能催化電子從還原型泛醌轉(zhuǎn)移到Cytc，以及質(zhì)子跨膜轉(zhuǎn)移。組成：Cyta+Cyta3+含銅蛋白，功能催化電子從還原型Cytc傳遞給分子氧。4、復(fù)合物IV：細(xì)胞色素氧化酶電子傳遞鏈（呼吸鏈）的組成復(fù)合物III復(fù)合物I復(fù)合物IV復(fù)合物II生物氧化氧化－還原電位與自由能的關(guān)系高能化合物能荷ETS電子傳遞鏈的組分NADH呼吸鏈FADH2呼吸鏈回憶復(fù)習(xí)※三、電子傳遞鏈的順序Fe-S

FAD琥珀酸NADH+H+→FMN→Fe-S→CoQ→Cytb→Fe-S→Cytc1Cytc

Cytaa3

O2Ⅳ細(xì)胞色素氧化酶ⅠNADH-CoQ還原酶Ⅲ細(xì)胞色素還原酶Ⅱ琥珀酸-CoQ還原酶NADH呼吸鏈FADH2呼吸鏈(3)利用光譜變化確定各組分的氧化還原狀態(tài)(1)測(cè)各組分氧化還原電位（E0’）研究方法(2)呼吸鏈復(fù)合物重組(4)利用呼吸鏈抑制劑NADH+H+→FMN→Fe-S→CoQ→Cytb→Fe-S→Cytc1Cytc

Cytaa3

O2(-0.32)(-0.30)(-0.02)(0.10)(0.0