生物氧化和生物能

生物氧化和生物能第1頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月新陳代謝是生物的基本特征之一包括生物在生命活動(dòng)中所進(jìn)行的一切分解代謝與合成代謝5.1代謝導(dǎo)論第2頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物體內(nèi)新陳代謝各方面的相互關(guān)系：

第3頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2生物氧化第4頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1生物氧化的概念、特點(diǎn)及方式第5頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、概念有機(jī)物在生物體內(nèi)的氧化作用，稱為生物氧化生物氧化通常需氧，又稱為呼吸作用在整個(gè)生物氧化過(guò)程中，有機(jī)物最終被氧化成CO2和H2O，并釋放出能量第6頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、生物氧化特點(diǎn)在活體細(xì)胞中進(jìn)行，需酶參加溫和條件復(fù)雜的氧化還原過(guò)程能量逐步釋放，以ATP形式儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)第7頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月代謝簡(jiǎn)介生物氧化過(guò)程代謝分子H+e-O2-H2O能量呼吸鏈脫氫即是被氧化，H可拆分為H++e第8頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、生物氧化的方式

脫氫氧化生成CO2的氧化反應(yīng)氧直接參加的氧化第9頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.脫氫氧化脫氫加水脫氫第10頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B.生成CO2的氧化反應(yīng)氧化脫羧第11頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C.氧直接參加的氧化

加氧酶催化氧分子直接加入到有機(jī)分子中，并生成水的反應(yīng)氧化酶主要催化以氧分子為電子受體的氧化反應(yīng)，產(chǎn)物為水第12頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2代謝過(guò)程的熱力學(xué)原理自由能(G)：指一個(gè)反應(yīng)體系中能夠做功的那部分能量。自由能的變化(ΔG)：產(chǎn)物的自由能與反應(yīng)物的自由能之差，與反應(yīng)轉(zhuǎn)變過(guò)程無(wú)關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)自由能的變化(ΔG0)：298K，101.3KPa，反應(yīng)物濃度為1mol/L。生化反應(yīng)中標(biāo)準(zhǔn)自由能的變化(ΔG0’)：298K，101.3KPa，反應(yīng)物濃度為1mol/L，pH=7。第13頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如

A+BC+DΔG=(GC+GD)-(GA+GB)ΔG=ΔG0+RTln[C][D]/[A][B]ΔG<0ΔG=0ΔG>0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行第14頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ATP與需能生化反應(yīng)的偶聯(lián)反應(yīng)體系的總自由能差等于體系中各單獨(dú)反應(yīng)自由能的代數(shù)和即一個(gè)熱力學(xué)上不能進(jìn)行的反應(yīng)（ΔG>0）可以被另一個(gè)熱力學(xué)上可以進(jìn)行的反應(yīng)（ΔG<0）所驅(qū)動(dòng)，只要它們自由能差的代數(shù)和小于零。在生化反應(yīng)中，許多反應(yīng)是被ATP的水解所驅(qū)動(dòng)的。第15頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖+PiΔG=+13.8kJ/molATP+H2OADP+PiΔG=-30.5kJ/mol6－磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖+ATP6－磷酸葡萄糖+ADPΔG=-16.7kJ/mol例如葡萄糖的磷酸化是被ATP水解反應(yīng)所驅(qū)動(dòng)。第16頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.3生物能和ATPATP是能夠被生物細(xì)胞利用的能量形式光能需要通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)變成ATP（光合磷酸化）化學(xué)能需通過(guò)生物氧化轉(zhuǎn)變成ATP（氧化磷酸化）第17頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物體系中的高能磷酸酯類化合物ATP+H2OADP+PiΔG0’=-30.5KJ/molADP+H2OAMP+PiΔG0’=-30.5KJ/molAMP+H2O腺苷+PiΔG0’=-14.2KJ/mol高能磷酸鍵：生化中把磷酸化合物水解時(shí)釋出的能量＞20KJ/mol者所含的磷酸鍵稱高能磷酸鍵，常用～P表示，含有高能鍵的化合物稱為高能化合物。第18頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月√√√√√√√第19頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.3電子傳遞和氧化磷酸化第20頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1線粒體膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

ATP合成酶第21頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線粒體結(jié)構(gòu)線粒體結(jié)構(gòu)模式圖線粒體嵴的分子組成ATP合成酶疏水蛋白與線粒體電子傳遞系統(tǒng)連接的部位第22頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月OSCP（能量轉(zhuǎn)換通道）第23頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2線粒體呼吸鏈的組成

線粒體呼吸鏈的電子傳遞酶系及相關(guān)的蛋白，都分布在內(nèi)膜上現(xiàn)在已經(jīng)分離出了四種復(fù)合物，組成完整的線粒體呼吸鏈體系第24頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.3.3線粒體呼吸鏈的電子傳遞

第25頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、線粒體呼吸鏈的電子傳遞

NADH呼吸鏈：由復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cytc組成FADH2呼吸鏈：由復(fù)合體Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cytc組成第26頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氧化還原電勢(shì)與自由能的變化氧化態(tài)-還原態(tài)第27頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月△G0=-2×[0.82-(-0.32)]×96.485=－220kJ/mol電子從NADH傳遞到O2是具有很強(qiáng)自發(fā)趨勢(shì)的氧化反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)釋放的大量自由能在線粒體呼吸鏈中，是通過(guò)一系列的分布反應(yīng)完成的第28頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子傳遞鏈中生成ATP的部位NADHFMN△Gθ’=-2×96.485×[(-0.03)-(-0.32)]=-55.96kJ/molCytbCytc△Gθ’=-2×96.485×[0.25-0.07]=-34.7kJ/molCytaa3O2△Gθ’=-2×96.485×[0.82-0.29]=-102.27kJ/mol第29頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這三個(gè)部位所釋放的自由能都足以供給ADP和無(wú)機(jī)磷酸形成ATP代謝物脫下的2mol氫原子，經(jīng)NADH呼吸鏈而使氧原子還原，有三處可以偶聯(lián)磷酸化，生成3molATP第30頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月P/O比

磷酸化的效率可以通過(guò)測(cè)定線粒體的P/O來(lái)判斷P/O比指每消耗1mol氧原子所消耗無(wú)機(jī)磷酸的摩爾數(shù)P/O比反映了每消耗1mol氧原子，產(chǎn)生ATP的摩爾數(shù)第31頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、電子傳遞反應(yīng)與ATP合成偶聯(lián)機(jī)制長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家提出了很多假說(shuō)現(xiàn)廣泛被接受的理論是1961年英國(guó)P.D.米切爾提出的化學(xué)滲透假說(shuō)第32頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

因提出氧化磷酸化偶聯(lián)機(jī)制：化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)而在1978年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的PeterDMitchellP.D.米切爾

第33頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)滲透假說(shuō)要點(diǎn)

線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)且粋€(gè)質(zhì)子泵在電子傳遞鏈中，電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時(shí)釋放的能量，用于驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)側(cè)的H+遷移到膜外側(cè)（膜對(duì)H+是不通透的），在膜內(nèi)外產(chǎn)生質(zhì)子梯度和電位梯度在膜內(nèi)外電勢(shì)差的驅(qū)動(dòng)下，膜外高能質(zhì)子沿特殊通道跨膜回到膜內(nèi)跨膜過(guò)程中釋放的能量，直接驅(qū)動(dòng)ADP和磷酸合成ATP第34頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、氧化磷酸化的解偶聯(lián)作用和抑制作用第35頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①呼吸毒物—阻斷電子傳遞能夠阻斷電子傳遞鏈中某一部位電子傳遞的物質(zhì)稱為電子傳遞抑制劑第36頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)具有極毒的氰化物進(jìn)入體內(nèi)過(guò)多時(shí)，可以因CN-與細(xì)胞色素氧化酶的Fe3+結(jié)合成氰化高鐵細(xì)胞色素氧化酶，使細(xì)胞色素失去傳遞電子的能力，結(jié)果呼吸鏈中斷，細(xì)胞死亡第37頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②解偶聯(lián)劑—

阻礙呼吸鏈釋放的能量用于合成ATP某些化合物能夠消除跨膜的質(zhì)子濃度梯度或電位梯度，解除電子傳遞與磷酸化偶聯(lián)的作用稱為解偶聯(lián)劑實(shí)質(zhì)是只有電子傳遞，沒(méi)有磷酸化患病毒性感