第六章生物氧化

第六章生物氧化生物氧化的概念糖、脂肪、蛋白质等有机物质在生物体内经氧化分解，最终生成CO2和H2O，并释放能量的过程称为生物氧化。意义用于生命活动用于维持体温H2O+CO2+能量生物体营养物（糖、脂、蛋白质）[O]第一节概述一、生物氧化的方式与特点生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。（一）生物氧化的方式加氧RCOOH脱氢RCHO

+RCH2OHRCHO1/2O2-2H加水脱氢CH3CHOCH3COOH+H2O-2H失电子Fe2+OHCH3CHOHFe3+-e2合产生H

O，有机酸脱2羧产生CO

。（二）生物氧化的特点生物氧化是在细胞内温和的环境中由酶催化进行的，能量是逐步释放的，并储存于ATP中。代谢物脱下的氢与氧结体外氧化能量是突然释放的。CO2、H2O

由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。三、生物氧化过程中二氧化碳的生成（一）

α-单纯脱羧： 如氨基酸脱羧R－CHNH2－COOHα－氨基酸R－CH2NH2

＋

CO2胺（二）α-氧化脱羧：（三）

β-单纯脱羧（四）

β-氧化脱羧第二节呼吸链与氧化磷酸化一、呼吸链的组成与作用代谢物脱下的氢，通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，同时逐步释放能量，使ADP磷酸化生成ATP,这一系列酶和辅酶称为呼吸链，又称电子传递链。呼吸链线粒体内膜上一组排列有序的递氢体和递电子体（酶与辅酶）构成的功能单位，也称电子传递链。（一）呼吸链的主要组分及作用（一）脱氢酶类及其辅酶NAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，又叫CoⅠ，主要作为呼吸链的一个组分，起递氢体作用；NADP+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，又叫CoⅡ，主要在还原性生物合成中作为供氢体。二者的递氢部位是烟酰胺部分，为Vit

PP。R=H:

NAD+;R=H2PO3:

NADP+NAD+和NADP+的结构NAD+（NADP+）的递氢机制HHCONH2+

H

+

H

+

+

eNRNAD

+/NADP

+（氧化型）HCONH2+

H

+NRNADH/NADPH（还原型）（二）黄素蛋白酶及辅基FMN：黄素单核苷酸FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸FMN和FAD中异咯嗪环起递氢体作用。异咯嗪及核醇部分为Vit

B2（核黄素）。FMN结构OHOHH

C

HH

C

OHH

C

OHH

C

OH

OCH2

O

PNHOOH3CH3C41N58N109N异咯嗪核醇OOOHOHHHHHOP

O

CH2OHNNNNNH2OCH2

O

POHNHOOH3CH3C41N58N109NH

C

HH

C

OHH

C

OHH

C

OHFAD结构FMN和FAD递氢机制NHOOH3CH3C41N58N109NRNHOOH3CH3C41NH58HN109NR+

2HFMN/FAD（氧化型）FMNH2/FADH2（还原型）（三）铁硫蛋白类又叫铁硫中心铁原子可进行Fe2+

Fe3++e反应传递电子，为单电子传递体。4.

泛醌(ubiquinone,

UQ)即辅酶Q（

CoenzymeQ，CoQ），属于脂溶性醌类化合物，带有多个异戊二烯侧链。分子中的苯醌结构能可逆地结合与释放2个H，为递氢体。OOH3COH3COCH3(CH2C

CHCH3CH2)nHCoQOOCH3OCH3OROHCH3OCH3CH3ORCH3+

2H泛醌（氧化型）OH二氢泛醌（还原型）（五）细胞色素(Cytochrome)体系组成呼吸链的细胞色素:Cytb、Cytc1、Cytc、Cytaa3细胞色素氧化酶Fe2+Fe3+

+

e-递电子体细胞色素系统传递电子的过程2Fe2+2Fe3+2Fe3+2Fe2+2Fe3+2Fe2+2Fe2+1/2O2O2-H2O2H+2e2e2e2e2ebc1c2Fe3+aa3、Cu2+NNNNFe3+H3C--CH3CH3CH2CH2COO-CH2CH2COO-H3C-CysS3H C-CHCysS-CH-CH3蛋白质细胞色素c辅基（二）呼吸链各组分的排列顺序NADH呼吸链琥珀酸氧化呼吸链NADHFMN（Fe-S）CoQCyt

bc1

caa3O2CoQCyt

bc1caa3O2FAD（Fe-S）琥珀酸二氧化磷酸化在生物氧化的过程中，代谢物脱下的氢经呼吸链氧化生成水的同时，释放出能量使ADP磷酸化成ATP.这种生物氧化过程释放能量与

ADP磷酸化相偶联的作用生成ATP,称为氧化磷酸化。30ATP产生的部位都是有大的电位差变化的地方，

NADH呼吸链生成ATP的三个部位是：E0'值在此三个部位有大的“跳动”，都在0.2伏以上。ATP产生的部位偶联部位：①NADH与CoQ之间；②CoQ与Cyt

c之间；③Cyt

aa3与氧之间。ATPATPATPNAD+FP1Qbc1caa3O2抗霉素ACN、N

-阿米妥鱼藤酮3CO、H2S（一）抑制剂1.

呼吸链抑制剂机理：阻断氢与电子的传递四.

影响氧化磷酸化的因素氧化照常进行，ATP不能生成。常见解偶联剂：2，4-二硝基苯酚（DNP）2.解偶联剂Na+-K+-ATP酶生成ATP水解↑氧化磷酸化↑ATP合成↑耗氧量和产热量↑（二）甲状腺素的调节甲状腺素诱导（三）ATP/ADP的调节ADP/ATP↑：氧化磷酸化↑ADP/ATP↓：氧化磷酸化↓五、高能化合物储存和利用（一）高能化合物高能磷酸化合物高能硫脂化合物水解时释放的自由能＞21KJ/mol

的化合物CH3CO～SCoACOOHC-O～PCH2=ATP

ADP1.ATPO-O-NNNNH2NOHOH

OHHOP

OCH2H

HO-OPO-O-OPO-O-OPO-OOPO-O-焦磷酸ATP（三磷酸腺苷）7.3千卡/摩尔O-O-O

OC

O

PO-O-CH

OH

OCH2

O

P2.其他高能化合物3-磷酸甘油酸磷酸3O

OCH

C

O

PO-O-乙酰磷酸10.1千卡/摩尔11.8千卡/摩尔烯醇式磷酸化合物OPOCOOH

OC

OCH2磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔OOOPNHC

NHN

CH3CH2COOHOOPNHCH2CH2CH2CHCOOHC

NH

ON

CH3

NH2磷酸肌酸10.3千卡/摩尔磷酸精氨酸7.7千卡/摩尔这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。高能键转移ATP

+UDPCDPGDPADP

+UTP（糖原合成）CTP（磷脂合成）GTP（蛋白质合成）磷酸肌酸的生成H2N+C-NH2H3C-NCH2COO-2H

N+

H

O3H

C-NC-N~P-OHOHCH2COO-肌酸激酶肌酸ATP

ADP磷酸肌酸（CP）肌肉和脑组织中能量的贮存形式底物水平磷酸化是在被氧化的底物上发生磷酸化作用。即底物被氧化的过程中，形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使ADP生成ATP。底物水平磷酸化3-磷酸甘油醛无机磷酸3-磷酸甘油醛脱氢酶1，3-二磷酸甘油酸1，