王镜岩生化,生物氧化

一、新陈代谢（一）定义：也叫代谢，是生物体内所有化学变化的总称包括：合成代谢、分解代谢目前一页\总数六十二页\编于十九点（二）特点1.由酶催化，条件温和2.有共同途径；3.相互配合，彼此协调，有严格的顺序性4.高度的适应性及灵敏的自动调节能力

5.能量逐步释放6.反应必须有水参加目前二页\总数六十二页\编于十九点（三）过程消化吸收、中间代谢、产物的排出目前三页\总数六十二页\编于十九点（四）高能磷酸化合物：1.定义：在生化反应过程中释放5000卡/mol(20.92kJ/mol)及以上自由能的磷酸化合物。2.分类：磷氧键型：氮氧键型：硫酯键型：甲硫键型：目前四页\总数六十二页\编于十九点目前五页\总数六十二页\编于十九点4、甲硫键型目前六页\总数六十二页\编于十九点3.ATP的结构特性目前七页\总数六十二页\编于十九点ATP作为体内能量货币的原因：（1）ATP含有两个高能磷酸键，（2）ATP水解产物具有更大的共振稳定性，其水解产物ADP3-和Pi的某些电子的能量水平远远小于ATP。（3）中性条件下H+的低浓度导致ATP4

-向分解方向进行。目前八页\总数六十二页\编于十九点ATP是体内能量利用与贮存的主要形式，是能量转换的中心目前九页\总数六十二页\编于十九点4.其他高能化合物分类及举例释放能量（pH7.0,25℃)UTP、CTP、GTP30.5kJ/mol1,3-二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸61.9kJ/mol磷酸肌酸43.9kJ/mol乙酰CoA、琥珀酰CoA、脂酰CoA31.4kJ/mol目前十页\总数六十二页\编于十九点高能化合物之间的转换

GDP核苷二磷酸激酶GTPATP+UDPADP+UTPCDPCTPADP累积时，也可产生ATP：

ADP+ADPATP+AMP腺苷酸激酶目前十一页\总数六十二页\编于十九点

磷酸肌酸--ATP在脑、肌肉中的储存形式.目前十二页\总数六十二页\编于十九点（五）能量代谢的一般规律1.能量代谢在新陈代谢在的重要作用2.氧化还原电势与自由能3.电势与自由能的关系目前十三页\总数六十二页\编于十九点（二）实质：生物细胞利用氧气对细胞内的有机物质糖、脂肪和蛋白质）进行氧化分解产生CO2和H2O并释放出能量的过程。二、生物氧化（一）概念：有机物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，所以又称为细胞呼吸、组织呼吸或内呼吸。目前十四页\总数六十二页\编于十九点糖原

三酯酰甘油

蛋白质

葡萄糖

脂酸+甘油

氨基酸

乙酰CoA

TAC2H

呼吸链H2OADP+PiATPCO2

*生物氧化的一般过程目前十五页\总数六十二页\编于十九点

（三）：生物氧化与体外燃烧的特点比较

生物氧化体外燃烧反应条件

温和剧烈(体温、pH近中性)(高温、高压)反应过程

逐步进行的酶促反应一步完成能量释放

逐步进行瞬间释放

（化学能、热能）（热能）CO2生成方式

有机酸脱羧碳和氧结合H2O

需要不需要目前十六页\总数六十二页\编于十九点（四）生物氧化的种类：1、根据有无氧的参与有氧氧化：有O2参与，产物为CO2、H2O,底物氧化完全，产能多无氧氧化：无O2参与，产物为乙醇、乳酸等,底物氧化不完全，产能少目前十七页\总数六十二页\编于十九点微粒体氧化体系：与ATP的生成无关，光滑内质网上发生，机体对非营养物质发生的生物转化，与机体排毒及排出异物有关。2、根据发生场所线粒体氧化体系：与ATP的生成有关，产能的氧化作用，线粒体内发生（原核生物在质膜上发生）。目前十八页\总数六十二页\编于十九点（五）生物氧化物质的氧化方式生物氧化遵循氧化－还原的基本原理常见的有三种：1、脱电子反应：如Fe2+→Fe3+＋e-A2+B2+B3+A3+

其中：A为电子供体，B为电子受体。目前十九页\总数六十二页\编于十九点2、脱氢反应：最主要的生物氧化方式如：TCA3:异柠檬酸草酰琥珀酸NAD+NADH+H+FADFADH2琥珀酸延胡索酸TCA7:TCA9:EMP6:苹果酸1、3－二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛草酰乙酸NAD+NADH+H+Pi＋NAD+NADH+H+目前二十页\总数六十二页\编于十九点3、加氧反应：－O212+OH目前二十一页\总数六十二页\编于十九点第二节生物氧化过程CO2及H2O的生成生物氧化主要内容：1.CO2如何生成2.H2O的生成3.有机物被氧化时产生的自由能如何被收集、转换或储存目前二十二页\总数六十二页\编于十九点一、生物氧化中CO2生成（一）基本方式：

底物（氧化）脱羧基作用α-脱羧（羧基位置）β-脱羧（二）分类:单纯脱羧（不伴随脱氢）氧化脱羧（伴随脱氢）目前二十三页\总数六十二页\编于十九点α-氧化脱羧β-氧化脱羧

O‖CH3－C－COOH+CoASH+NAD+

O‖CH3－C～SCoA+NADH+H++CO2COOHC=O+CO2+NADPH+H+

CH3COOHC=O+NADP+CH2COOHβα目前二十四页\总数六十二页\编于十九点

α-单纯脱羧

COOHC=OCH2COOHαββ-单纯脱羧COOHC=O+CO2

CH3

O‖CH3CH+CO2

O‖CH3CCOOH目前二十五页\总数六十二页\编于十九点二、水的生成水的生成过程是指：线粒体内底物脱下的氢经氧化呼吸链电子传递体的一系列传递，最后与氧化合生成水的过程。呼吸链(respiratorychain)：存在于线粒体内膜上的，由供氢体，传递体、受氢体及相应的酶系统组成的生物氧化还原链称为呼吸链目前二十六页\总数六十二页\编于十九点（一）呼吸链的组成及作用机制

呼吸链电子载体主要有：黄素蛋白、细胞色素、铜原子、铁硫蛋白、辅酶Q目前二十七页\总数六十二页\编于十九点（二）呼吸链的复合物主要由四种蛋白质复合体组成。NADH-Q还原酶琥珀酸-Q还原酶细胞色素还原酶细胞色素氧化酶目前二十八页\总数六十二页\编于十九点目前二十九页\总数六十二页\编于十九点呼吸链的组成复合体酶名称多肽链数辅基复合体ⅠNADH-泛醌还原酶42FMN,Fe-S复合体Ⅱ琥珀酸-泛醌还原酶4FAD,Fe-S复合体Ⅲ泛醌-细胞色素c还原酶11铁卟啉,Fe-S复合体Ⅳ细胞色素c氧化酶13铁卟啉,Cu人体线粒体呼吸链复合体辅酶Q与细胞色素c不包含在内目前三十页\总数六十二页\编于十九点目前三十一页\总数六十二页\编于十九点1.NADH-Q还原酶也称NADH脱氢酶，哺乳动物的复合物Ⅰ由42条肽链组成，呈L型，含有一个FMN和至少6个铁硫蛋白，以二聚体形式存在作用:是催化NADH的2个电子传递至辅酶Q，同时将4个质子由线粒体基质（M侧）转移至膜间隙（C侧）。目前三十二页\总数六十二页\编于十九点复合物Ⅰ的结构与电子传递过程NADHFMN，Fe-SCoQ目前三十三页\总数六十二页\编于十九点NAD+NADP+功能：是将代谢过程中脱下来的氢交给黄素蛋白目前三十四页\总数六十二页\编于十九点VPP活性形式两种，尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)。AMP目前三十五页\总数六十二页\编于十九点以NAD（NADP）为辅酶的脱氢酶目前三十六页\总数六十二页\编于十九点黄素蛋白其辅酶为FMNFAD目前三十七页\总数六十二页\编于十九点目前三十八页\总数六十二页\编于十九点根据最终受氢体的不同，还可将黄素酶分为两类：不需氧黄酶需氧黄酶目前三十九页\总数六十二页\编于十九点目前四十页\总数六十二页\编于十九点铁硫蛋白：在其分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合，通过Fe2+、Fe3+互变进行电子传递，有FeS、2Fe-2S和4Fe-4S三种类型目前四十一页\总数六十二页\编于十九点CysSSSCysFe3+

Fe3+

CysSSSCys

CysSSSCysFe3+

Fe2+

CysSSSCys

+e-目前四十二页\总数六十二页\编于十九点

琥珀酸-Q还原酶至少由4条肽链组成，含有一个FAD，2个铁硫蛋白(Fe-S)作用:是催化电子从琥珀酸转至辅酶Q，但不转移质子。目前四十三页\总数六十二页\编于十九点电子传递的方向为：琥珀酸→FAD→Fe-S→Q。目前四十四页\总数六十二页\编于十九点泛醌（ubiquinone,Q）亦称辅酶Q（CoenzymeQ,CoQ）人体中：CoQ10

1.含有很多异戊二烯侧链的醌类化合物2.脂溶性，可在线粒体内膜中移动3.是电子传递体中唯一可游离存在的电子载体（无蛋白）目前四十五页\总数六十二页\编于十九点3.细胞色素c还原酶以二聚体形式存在，每个单体包含两个细胞色素b（b562、b566）、一个细胞色素c1和一个铁硫蛋白。作用:是催化电子从辅酶Q传给细胞色素c，每转移一对电子，同时将4个质子由线粒体基质泵至膜间隙。目前四十六页\总数六十二页\编于十九点细胞色素（cytochrome,cyt）

是以铁卟啉（血红素）为辅基的蛋白质（有颜色），高等动物线粒体呼吸链中主要含有5种细胞色素a、a3、b、c、c1等，细胞色素b,c1,c的辅基都是铁-原卟啉Ⅳ，细胞色素a、a3的辅基为血红素A。目前四十七页\总数六十二页\编于十九点细胞色素cytochrome,CytA、结构：一类含铁卟啉辅基的色素蛋白B、分类:Cyta:Cytaa3

Cytb:Cytb562、Cytb566、Cytb560Cytc:Cytc、c1C、区别：①铁卟啉辅基侧链不同铁卟啉辅基与酶蛋白连接方式不同细胞色素c

功能——电子传递体CytFe3++eCytFe2+目前四十八页\总数六十二页\编于十九点甲酰基多聚异戊二烯长链b566b562Fe-Sc1QH2Cytc目前四十九页\总数六十二页\编于十九点复合物ⅣCytc氧化酶每个单体由至少13条不同的肽链组成，分为三个亚单位：I包含两个血红素（a、a3）和一个铜蛋白(CuB);Ⅱ包含两个铜离子(CuA)构成的双核中心，其结构与2Fe-2S相似;Ⅲ的功能尚不了解。CuAaa3CuBCyt

cO2目前五十页\总数六十二页\编于十九点铜原子：位于线粒体内膜的一个蛋白质上，形成类似于铁硫蛋白的结构，通过Cu2+、Cu1+的变化传递电子。Cu2++eCu+目前五十一页\总数六十二页\编于十九点目前五十二页\总数六十二页\编于十九点线粒体的结构呼吸链目前五十三页\总数六十二页\编于十九点Q内外膜间隙侧基质侧线粒体内膜IⅡⅢⅣCytcNADH+H+NAD+e-e-e-e-1/2O2+2H+H2Oe-琥珀酸延胡素酸呼吸链电子传递示意图目前五十四页\总数六十二页\编于十九点QH2将电子传给cytbc1目前五十五页\总数六十二页\编于十九点目前五十六页\总数六十二页\编于十九点目前五十七页\总数六十二