第5章生物氧化

会计学1第5章生物氧化糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸甘油氨基酸乙酰CoAⅠⅡⅢTCA营养物分解代谢的三个阶段第1页/共65页（一）本质：生物氧化是发生在生物体内的氧化还原反应,因而具有氧化还原反应的共同特征。并且物质被氧化时总伴随能量的释放。二、生物氧化的化学本质与特点（二）特点：生物氧化是在活细胞内进行的,它与体外的直接氧化相比又有许多不同的特点:1、有机物在生物体内完全氧化与在体外燃烧而被彻底氧化,在本质上是相同的,最终的产物都是CO2和H2O,同时所释放能量的总值也相等；

2、生物氧化在常温、常压、接近中性的pH和多水环境中进行；是在一系列酶、辅酶和中间传递体的作用下逐步进行的；3、氧化反应分阶段进行,能量逐步释放,既避免了能量骤然释放对机体的损害,又使得生物体能充分、有效地利用释放的能量；4、生物氧化过程中释放的化学能通常被偶联的磷酸化反应所利用,贮存于高能磷酸化合物(如ATP)中,当生命活动需要时再释放出来。第2页/共65页生物氧化是在一系列氧化-还原酶催化下分步进行的。每一步反应，都由特定的酶催化。在生物氧化过程中，主要包括如下几种氧化方式。（1）脱氢（2）加水脱氢（3）加氧（4）失电子三、生物氧化的方式：第3页/共65页

第二节ATP与其他高能化合物自由能(G)：指一个反应体系中能够做功的那部分能量。自由能的变化(ΔG)：产物的自由能与反应物的自由能之差，与反应转变过程无关。标准自由能的变化(ΔG0)：298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L。生化反应中标准自由能的变化(ΔG0’)：298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L，pH=7。第4页/共65页如

A+BC+DΔG=(GC+GD)-(GA+GB)ΔG=ΔG0+RTln[C][D]/[A][B]ΔG<0ΔG=0ΔG>0反应达到平衡反应自发进行反应不能自发进行第5页/共65页ATP与高能磷酸键第6页/共65页高能磷酸键ATP+H2OADP+PiΔG0’=-30.5KJ/molADP+H2OAMP+PiΔG0’=-30.5KJ/molAMP+H2O腺苷+PiΔG0’=-14.2KJ/mol高能磷酸键：生化中把磷酸化合物水解时释出的能量＞20KJ/mol者所含的磷酸键称高能磷酸键，常用~P表示，含有高能键的化合物称为高能化合物。第7页/共65页高能磷酸键的类型磷酸酐：ATP、ADP、UTP、CTP、PPi等；烯醇磷酸：PEP；混合酐：1,3-BP-甘油酸；磷酸胍类：磷酸肌酸。另有高能硫酯键：乙酰CoA、脂酰CoA等。第8页/共65页磷酸酐第9页/共65页烯醇磷酸PEP第10页/共65页混合酐（酰基磷酸）1,3-BP-甘油酸第11页/共65页磷酸胍类磷酸肌酸第12页/共65页高能硫酯键乙酰CoA第13页/共65页ATP的作用作为能量载体，提供合成代谢或分解代谢初始阶段所需的能量；供给机体生命活动所需的能量；生成核苷三磷酸（NTP）；将高能磷酸键转移给肌酸以磷酸肌酸（creatinephosphate）形式储存。

第14页/共65页提供合成代谢或分解代谢

初始阶段所需的能量G+ATPG-6-P+ADP

脂酸+CoA+ATP脂酰CoA+AMP+PPi

氨基酸+ATP氨基酰~AMP+PPi第15页/共65页供给机体生命活动所需的能量第16页/共65页生成核苷三磷酸（NTP）第17页/共65页第18页/共65页将高能磷酸键转移给肌酸以

磷酸肌酸形式储存第19页/共65页ATP的生成方式氧化磷酸化：代谢物脱下的氢经电子传递链与氧结合成水的同时，逐步释放出能量，使ADP磷酸化为ATP的过程。底物水平磷酸化：代谢物脱氢与ADP（或GDP）的磷酸化相偶联。共3个反应。第20页/共65页底物水平磷酸化第21页/共65页

第四节电子传递链电子传递链电子传递链的组成电子传递链的顺序电子传递链中生成ATP的部位质子梯度的形成机制ATP合酶氧化磷酸化的调节第22页/共65页电子传递链（呼吸链）概念：线粒体内膜上存在由多种酶和辅基组成的传递H和电子的反应链，它们按一定顺序排列，称电子传递链(或呼吸链)（electrontransferchain或respiratorychain）。电子传递链的组成电子传递链的顺序电子传递链中生成ATP的部位质子梯度的形成机制第23页/共65页电子传递链的组成从线粒体内膜上分离到四种酶复合体及辅酶Q(CoQ)和细胞色素C(Cytc)。复合体Ⅰ：NADH-CoQ还原酶复合体Ⅱ：琥珀酸-CoQ还原酶复合体Ⅲ：CoQ-细胞色素C还原酶复合体Ⅳ：细胞色素氧化酶NADH呼吸链：由复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cytc组成FADH2呼吸链：由复合体Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cytc组成第24页/共65页复合体Ⅰ：NADH-CoQ还原酶功能：将电子从NADH传递给CoQ辅基：FMN，铁硫蛋白第25页/共65页铁硫蛋白铁硫簇(Fe4S4)功能：单电子传递体第26页/共65页泛醌（CoQ）第27页/共65页第28页/共65页第29页/共65页复合体Ⅲ：CoQ-细胞色素C还原酶功能：将电子从CoQ传递给Cytc组成：Cytb、Fe-S、Cytc1细胞色素(Cyt)：含铁卟啉辅基的色蛋白，分a、b、c三类，每类中又分几种亚类。第30页/共65页细胞色素第31页/共65页功能：单电子传递体第32页/共65页第33页/共65页复合体Ⅳ：细胞色素氧化酶功能：将电子从Cytc最终传递到O2组成：Cyta、Cyta3、Cu第34页/共65页复合体Ⅱ：琥珀酸-CoQ还原酶功能：将电子从琥珀酸传递给CoQ辅基：FAD、Fe-S、Cytb560第35页/共65页NADH呼吸链:FADH2呼吸链:第36页/共65页α-磷酸甘油穿梭：通过该穿梭，一对氢原子只能产生2分子ATP第37页/共65页苹果酸-天冬氨酸穿梭：通过该穿梭，一对氢原子可产生3分子ATP第38页/共65页第五节氧化磷酸化

指代谢底物在生物氧化中脱掉的氢，经呼吸链传递给氧化合生成水的过程中与ADP磷酸化生成ATP相偶的过程。第39页/共65页氧化磷酸化的基本机制来自中间代谢物的还原当量(NADH或FADH2)经电子传递链传递给氧生成水时，释放出大量的能量(NADH：ΔG0’=-221.5KJ/mol，FADH2：ΔG0’=-171.4KJ/mol)，这部分能量可推动ADP与Pi合成ATP。第40页/共65页第41页/共65页还原电位与电子传递链的顺序电子传递链中各组分的顺序由还原电位决定电子传递方向：(还原电位)低高标准还原电位：将一个半反应体系与一个标准氢电极(pH7)相连所测的还原电位。第42页/共65页半反应ΔE0’（V）2H++2eH2-0.41NAD++2H++2eNADH+H+

-0.32FMN+2H++2eFMNH2-0.30FAD+2H++2eFADH2-0.06CoQ+2H++2eCoQH20.04(或0.10)Cytb(Fe3+)+eCytb(Fe2+)0.07Cytc1(Fe3+)+eCytc1(Fe2+)0.23Cytc(Fe3+)+eCytc(Fe2+)0.25Cyta(Fe3+)+eCyta(Fe2+)0.29Cyta3(Fe3+)+eCyta3(Fe2+)0.55O2+2H++2eH2O0.82第43页/共65页电子传递链的顺序:第44页/共65页电子传递链中生成ATP的部位第45页/共65页实验证据P/O比值：每消耗molO2所消耗无机磷酸的mol数（即合成ATP的mol数）电位降落与自由能：ΔG0’=-nFΔE0’NADHCoQ：ΔG0’=-2×96.5×0.33=-63.7KJ/molCoQCytc：ΔG0’=-2×96.5×0.31=-59.8KJ/molCyta3O2：ΔG0’=-2×96.5×0.58=-111.9KJ/mol合成ATP需自由能51.6KJ/molNADHO2可合成3分子ATP第46页/共65页第47页/共65页抑制剂1、呼吸链抑制剂

能阻断呼吸链中某些部位电子传递。如鱼藤酮（rotenone）、粉蝶霉素A（piericidinA）及异戊巴比妥（amobarbital）等与复合体中的铁硫蛋白结合，从而阻断电子传递。二巯基丙醇第48页/共65页

2、解偶联剂（uncoupler）：使氧化与磷酸化偶联过程脱离。二硝基苯酚（dinitrophenol，DNP）第49页/共65页

3、氧化磷酸化抑制剂对电子传递及ADP的磷酸化均有抑制作用。如寡霉素（oligomycin）第50页/共65页本小节要求熟悉ATP与其他高能化合物，ATP的生成与利用方式；掌握氧化磷酸化的概念、电子传递链的顺序、生成ATP的部位；熟悉电子传递链的组成及氧化磷酸化的调节。第51页/共65页测试题A、磷酸酐型B、混合酐型C、烯醇磷酸型D、磷酸胍类型E、硫酯型 磷酸肌酸中高能键为:

琥珀酰CoA中的高能键为: UTP中的高能键为:（D）（E）（A）第52页/共65页测试题A、含高能磷酸键B、含一般磷酸键C、两者都有D、两者都没有AMPGDP丙酮酸磷酸肌酸（B）（C）（D）（A）第53页/共65页测试题关于三羧酸循环的叙述正确的是：A、循环一周可生成4分子NADHB、循环一周可使2个ADP磷酸化成ATPC、丙二酸可抑制延胡索酸转变成苹果酸D、琥珀酰CoA是α–酮戊二酸氧化脱羧的产物（D)第54页/共65页测试题下列关于乙酰CoA的叙述错误的是：A、*CH3CO～SCoA经三羧酸循环一周后，*C出现于CO2B、它是丙酮酸羧化酶的变构激活剂C、从丙酮酸生成乙酰CoA是不可逆的D、乙酰CoA不能通过线粒体E、乙酰CoA含高能键（A）第55页/共65页测试题三羧酸循环的酶均存在于线粒体基质，除了:A、柠檬酸合成酶

B、延胡索酸酶

C、琥珀酰CoA合成酶

D、琥珀酸脱氢酶

E、顺乌头酸酶（D）第56页/共65页测试题三羧酸循环和有关呼吸链反应中能产生ATP最多的步骤是：A、柠檬酸——→异柠檬酸B、异柠檬酸——→α-酮戊二酸C、α-酮戊二酸——→琥珀酸D、琥珀酸——→苹果酸E、苹果酸——→草酰乙酸（C）第57页/共65页测试题有关呼吸链的描述，下列哪项是错误的:A、在完整线粒体中，电子的连续传递依赖于磷酸化反应

B、一对电子从NADH传递给氧的过程中，有3分子ATP生成

C、电子从NADH传递给氧的过程中，自由能增高

D、细胞色素铁卟啉中的铁原子经历了Fe2+Fe3+的互变

E、呼吸链中的递氢体同时也传递了电子(C)第58页/共65页测试题作为递氢体，能将电子直接传递给细胞色素的是:A、NADH+H

B、NADPH+H

C、CoQ D、FADH2

E、FMNH2(C)第59页/共65页测