生物化學(xué)-第五章生物氧化.ppt

1、第 五 章 生 物 氧 化,第一節(jié)、生物氧化概念及特點(diǎn),一.生物氧化概念,有機(jī)物在生物體內(nèi)徹底氧化生成CO2和H2O， 并放出能量的作用。也稱細(xì)胞呼吸/組織呼吸。 包括物質(zhì)分解和產(chǎn)能,二、生物氧化的特點(diǎn),1.條件溫和,生物氧化是在生物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的酶促氧化過程，反應(yīng) 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(yīng)的產(chǎn)物,又是生物氧化反應(yīng)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(yīng)的氧供體。通過加水脫氫作用,直接參予了氧化反應(yīng)。,3.CO2的生成,CO2的生成不是C直接與O作用生成,而是通過

2、脫羧作用生成。,4. 能量的生成,能量的生成不是暴發(fā)式的,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(lián)，轉(zhuǎn)換成生物體能夠直 接利用的生物能ATP。,三.CO2的生成,(一).直接脫羧,a-脫羧,-脫羧,(二).氧化脫羧,a-脫羧,-脫羧,四、生物氧化中物質(zhì)的本質(zhì)(方式),1. 失電子,2. 脫氫,乙醇,乙醛,3. 加氧,4. 加水,O2,酪氨酸,H2O,苯丙氨酸,延胡索酸,蘋果酸,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）,3.加氧酶： 如羥化酶,不需氧黃酶,（2）NAD/NADP為輔酶的脫氫酶,2.氧化酶: 如細(xì)

3、胞色素氧化酶,VitC氧化酶,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(jīng)過一系列的傳遞體，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(xì)胞內(nèi)，它位于線粒體內(nèi)膜上，原核生物中，它位于 細(xì)胞膜上。,線粒體呼吸鏈,二.呼吸鏈分組成成分,1.煙酰胺脫氫酶類,2.黃素脫氫酶類,Fe3+ Fe2+,3.鐵硫蛋白類,4.細(xì)胞色素類,細(xì)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(gòu)成血紅 素。各種細(xì)胞色素的輔基結(jié)構(gòu)略有不同。線粒體呼吸鏈 中主要含有細(xì)胞色素a, a3

4、,b, c 和c1等，組成它們的輔基 分別為血紅素A、B和C。細(xì)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(xì)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。,細(xì)胞色素c（cytc）,它是電子傳遞鏈中一個(gè)獨(dú)立的 蛋白質(zhì)電子載體，位于線粒體 內(nèi)膜外表，屬于膜周蛋白，易 溶于水。它與細(xì)胞色素c1含有 相同的輔基，但是蛋白組成則 有所不同。在電子傳遞過程中， cytc通過Fe3+ Fe2+ 的互變起電子傳遞中間體作用。,細(xì)胞色素c氧化酶,簡寫為cytc 氧化酶，即復(fù)合物IV，它是位于線粒體

5、呼吸鏈末端的蛋白復(fù)合物，由12個(gè)多肽亞基組成?；钚圆糠种饕╟yta和a3。,cyta和a3組成一個(gè)復(fù)合體， cyta含有鐵卟啉， cyta3含有銅原子。cyta3可以直接以O(shè)2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O2,Fe2+,5.輔酶Q-泛醌,泛醌（簡寫為Q）或輔酶-Q（CoQ）：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。,NADH泛醌還原酶,CoQ2H-CytC 還原酶復(fù)合體,NADHCoQ 還原酶 復(fù)合體,三.呼吸鏈的排列順序,第三節(jié) 生物氧化中能量轉(zhuǎn)移與利用,一.生化反應(yīng)中的自由能及自由能

6、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(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系,GG0RT ln（產(chǎn)物/反應(yīng)物）,G0 /RT lnK,二. 高能化合物,（一）.高能化合物的概念,某一化合物水解時(shí)放出的能量大于或等于ATP水解成ADP時(shí)放 出的能量,該化合物稱為高能化合物。,（二）.高能化學(xué)鍵的概念,某一化學(xué)鍵斷裂時(shí)放出的能量大于或等于ATP水解成ADP時(shí)放 出的能量,該化學(xué)鍵稱為高能化學(xué)鍵。,乙酰磷酸,11.8千卡/摩爾,10.1千卡/摩爾,(三).高能化學(xué)鍵的種類,1.磷氧鍵型,a). ?；?/p>

7、酸化合物,1.3-二磷酸甘油酸,氨甲酰磷酸,?；佘账?氨?；佘账?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(nèi)起儲存能量的作用。,H,2.氮磷鍵型,3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸,酰基輔酶A,3.硫酯鍵型,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(yīng)與磷酸化吸能反應(yīng)的偶聯(lián)，氧化放出的能量使ADP磷酸化生成ATP的作用,稱

8、為氧化磷酸化作用。根據(jù)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,（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(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)過一系列的電子傳遞體系（即呼吸鏈） 傳遞給氧形成水時(shí)，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,四、電子傳遞磷酸化的偶聯(lián)作用,1、P/O比值,每消耗1mol原子氧所消耗的無機(jī)磷酸的mol數(shù)（即生成ATP的mol數(shù)）。,2. 呼吸鏈中生成ATP的部位,NADH 呼吸鏈,FADH 呼吸鏈,五、氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制,化學(xué)耦聯(lián)學(xué)說、結(jié)構(gòu)耦聯(lián)學(xué)說與化學(xué)滲透學(xué)說,六. 線粒體外產(chǎn)生的NADH進(jìn)入線粒體的方式,1.異檸檬酸穿梭作用,2. 磷酸甘油穿梭作用,3.蘋果