生物氧化课件

第五章生物氧化3学时第一节生物氧化特点有机物质在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用。在整个生物氧化过程中，有机物质最终被氧化成CO2和水，并释放出能量。一、生物氧化（biologicaloxidation）的概念提问：我们身体内的生物氧化与有机物体外氧化燃烧有何相同与区别？相同点——化学本质（物质、能量）不同点——条件、过程生物氧化燃烧细胞内温和条件高温或高压、干燥条件

一系列酶促反应

无机催化剂

逐步氧化放能，能量利用率高

能量爆发释放

转化成ATP，被利用

转换为光和热，散失

不同点：条件、过程本章包括的内容：

1）

代谢物分子中的碳→CO2，2）

代谢物分子中的氢→H2O；3）

有机物被氧化时，细胞如何将氧化时产生的能量搜集和贮存起来，生成ATP（1）直接脱羧作用（directivedecarboxylation）氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶的催化下，直接从分子中脱去羧基。例如氨基酸的脱羧。生物氧化中CO2的生成脱羧酶氧化酶2e2H+称电子传递链或呼吸链，分NADH链和FADH2链。H2OO2-1/2O2电子传递体氢传递体脱氢辅酶-2HMH2真核生物线粒体内膜或原核生物细胞膜上的呼吸链作用下产生一、呼吸链:定义：第三节生物氧化中H2O的生成FADH2二、呼吸链（传递体）的组成1、烟酰胺脱氢酶类——递氢体

NAD(P)++2H

NAD(P)H+H+2、黄素脱氢酶类——递氢体

FAD+2HFADH23、铁硫蛋白类——递电子体

Fe3++eFe2+1、烟酰胺脱氢酶类以NAD+或NADP+为辅酶，200多种，以前者为主递氢体总是作为NADH电子传递链上的原初电子供体NAD(P)++2H

NAD(P)H+H+2、黄素脱氢酶类以FMN或FAD为辅基递氢体重要类型：NADH还原酶：以FMN为辅基，催化NADH将H传递给FMN→FMNH2琥珀酸还原酶：以FAD为辅基，催化琥珀酸将H传递给FAD→FADH23、铁硫蛋白类（iron-sulfurprotein）简写为Fe-S，又称非血红素铁蛋白常与黄素酶和细胞色素形成复合物存在

9种，常以2Fe-2S或4Fe-4S存在通过Fe3+、Fe2+的互变传递单电子，同时将FMNH2、FADH2上脱下的H传给CoQFe3++eFe2+非蛋白电子载体，醌类，侧链为异戊二烯；递H体；中间传递体：只能从黄素酶的辅基上接受H4、辅酶Q（coenzymeQ）泛醌、CoQ5、细胞色素类（cytochrome，Cyt）一类功能相关，以铁卟啉为辅基的色素复合蛋白。只存在于需氧细胞；通过Fe3+、Fe2+

和Cu2+、Cu+的互变递单电子。种类：b、c1、c、a、a3等。a和a3结构紧密，至今不能分开，故称Cytaa3为细胞色素氧化酶、末端氧化酶。线粒体内膜上分离到四种酶复合体、CoQ、Cytc复合体1：NADH-Q还原酶复合体2：细胞色素还原酶复合体3：细胞色素氧化酶复合体4：琥珀酸-Q还原酶NADH呼吸链：由1、2、3及CoQ、Cytc组成FADH2呼吸链：由4、2、3及CoQ、Cytc组成复合体2：细胞色素还原酶组成：Cytb、Cytc1、Fe-S蛋白功能：传递电子复合体3：细胞色素氧化酶组成：Cytaa3+2Cu＋功能：递电子给氧Cu2＋＋eCu＋

复合体4：琥珀酸-Q还原酶组成：FAD+Fe-S蛋白功能：递氢244FADH2链三、呼吸链中传递体的排列顺序呼吸链中电子传递方向和顺序严格方向：电负性大→电正性大

低氧化还原电位→高氧化还原电位测定方法：E双光束分光光度计（氧化还原体体现不同光吸收值）抑制剂等

㈠NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2鱼藤酮四、电子传递抑制作用（链阻断试验）NADH链断，FADH2链通FADH2毒鱼藤是有两广一带有毒鱼作用的一类藤本植物的统称。毒鱼藤的根皮或种子中含有的杀虫有效成分是鱼藤酮和拟鱼藤酮。㈡NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2ee㈢NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2氰化物COe则——aa3→O2氰化物、CO——窒息剂（剧毒！）抗霉素A-分离自霉菌什么是电子传递抑制剂？能够阻断呼吸链中某一部位电子传递的物质是研究电子传递顺序的重要方法第四节生物氧化与ATP的生成生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。一、高能化合物高能键有着十分重要的生物意义高能化合物（水解）→低能化合物△GO＜0（能自发进行）————————————————————————————————A

→B

△GO＞0（不能自发进行）A+高能化合物

→B+低能化合物

△GO＜0（能自发进行）提问：两反应如何可以结合在一起呢？高能基团的传递类似的活化反应十分普遍存在。D-6-磷酸葡萄糖比D-葡萄糖G高，更易于分解，这步活化是细胞内葡萄糖分解的第一步，也是后续葡萄糖分解的根基。激酶——激活底物（A）连接高能键的酶A+高能化合物B+低能化合物活化（能量增加）反应例D-葡萄糖

+

ATPD-6-磷酸葡萄糖

+

ADP

激酶

激酶硫脂键化合物~

S

-7.5甲硫键化合物CH3~S+-C-C-10.0O高能化合物的种类~高能键,水解断开，并可传递能量磷氧型-O~P磷氮型HN=C-N~P(O)-10.3磷酸化合物非磷酸化合物烯醇式磷酸化合物△GoKcal/mol(-C=C-O~P(O))-14.8酰基磷酸化合物(-C-O~P(O))-10.1O焦磷酸化合物

((O)P-O~P(O))-7.3（1）ATP的分子结构最重要的高能化合物ATP（2）ATP的作用A、生物体通用的能量货币提供反应所需能量；提供细胞活动的机械能；提供细胞吸收物质时的能量；产生电效应；转变成光能或热能。

B、磷酸基团转移反应的中间载体高磷酸基势能向低磷酸基势能转移生物体内，ATP处于不断生成和消耗的平衡中能量源自能源物质（糖、脂、偶尔是蛋白质）的分解分解代谢氧化产能ADP机械能（运动）化学能（合成反应）渗透能（分泌、吸收）电能（生物电）热能（体温维持）光能（生物发光）

UTP、GTP、CTP、TTP合成，供能ATPATP是能量的携带者、转运者，但不是能量的贮存者。

二、氧化磷酸化作用氧化——氧化还原反应磷酸化——特指ADP磷酸化成ATP（储能）根据氧化方式不同分为两类（一）、底物磷酸化底物——与底物催化过程相伴无氧ATP形成机制（二）、电子传递体磷酸化（氧化磷酸化）与电子传递链相伴的有氧ATP形成机制P/O：每消耗1个O2所产生的ATP分子数NADH+H++1/2O2

NAD++H2O磷酸化氧化电子传递体系（NADH链）FADH2+1/2O2+2ADP+2PiNAD++H2O+2ATPFADH2链+3ADP+3Pi+3ATP1、P/O比和氧化磷酸化偶联部位

P/O定义：偶联部位——抑制剂、电化学实验2、氧化磷酸化的偶联机制——唯一与大部分实验现象相符的假说，被普遍接受P.Mitchell因此获78年诺贝尔化学奖要点：氢传递体利用传递反应能量将H+泵出内膜；化学偶联假说、构象偶联假说、化学渗透假说132内膜阻止H+自由进入，形成膜内外电位差(△E)；△E推动ATP合成酶为ADP磷酸化提供能量。3、氧化磷酸化的阻断作用电子传递抑制作用阻断方式：氧化磷酸化解偶联作用氧化磷酸化解偶联作用：指氧化磷酸化反应中，在一个或多个磷酸化位置上氧化过程与磷酸化过程分离，使ATP的合成从电子传递系统中分离。典型的解偶联剂：2,4-二硝基苯酚（DNP）呼吸链可与磷酸化脱离，能量全部转化为热。熊冬眠婴儿及初生的哺乳动物维持体温三、线粒体穿梭系统真核细胞细胞液中的NADH必须进入线粒体才能经呼吸链氧化并生成ATP。类型：α-磷酸甘油穿梭；苹果酸-天冬氨酸穿梭；细胞质NADH的转运线粒体外的NADH的氧化磷酸化1、α-磷酸甘油穿梭作用——动物神经组织、骨骼肌、昆虫飞行肌胞质

NADHNAD+二羟丙酮磷酸甘油—α—磷酸二羟丙酮磷酸甘油—α—磷酸FADH2