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、分解代谢本文档共62页；当前第1页；编辑于星期二\2点57分（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.反应必须有水参加本文档共62页；当前第2页；编辑于星期二\2点57分（三）过程消化吸收、中间代谢、产物的排出本文档共62页；当前第3页；编辑于星期二\2点57分（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：本文档共62页；当前第4页；编辑于星期二\2点57分本文档共62页；当前第5页；编辑于星期二\2点57分4、甲硫键型本文档共62页；当前第6页；编辑于星期二\2点57分3.ATP的结构特性本文档共62页；当前第7页；编辑于星期二\2点57分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。本文档共62页；当前第8页；编辑于星期二\2点57分ATP是体内能量利用与贮存的主要形式，是能量转换的中心本文档共62页；当前第9页；编辑于星期二\2点57分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本文档共62页；当前第10页；编辑于星期二\2点57分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腺苷酸激酶本文档共62页；当前第11页；编辑于星期二\2点57分

磷酸肌酸--ATP在脑、肌肉中的储存形式.本文档共62页；当前第12页；编辑于星期二\2点57分（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本文档共62页；当前第13页；编辑于星期二\2点57分（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。本文档共62页；当前第14页；编辑于星期二\2点57分糖原

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本文档共62页；当前第15页；编辑于星期二\2点57分

（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

需要不需要本文档共62页；当前第16页；编辑于星期二\2点57分（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，产能少本文档共62页；当前第17页；编辑于星期二\2点57分微粒体氧化体系：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）。本文档共62页；当前第18页；编辑于星期二\2点57分（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。本文档共62页；当前第19页；编辑于星期二\2点57分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+本文档共62页；当前第20页；编辑于星期二\2点57分3、加氧反应：－O212+OH本文档共62页；当前第21页；编辑于星期二\2点57分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、转换或储存本文档共62页；当前第22页；编辑于星期二\2点57分一、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）本文档共62页；当前第23页；编辑于星期二\2点57分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本文档共62页；当前第24页；编辑于星期二\2点57分

α-单纯脱羧

COOHC=OCH2COOHαββ-单纯脱羧COOHC=O+CO2

CH3

O‖CH3CH+CO2

O‖CH3CCOOH本文档共62页；当前第25页；编辑于星期二\2点57分二、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本文档共62页；当前第26页；编辑于星期二\2点57分（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本文档共62页；当前第27页；编辑于星期二\2点57分（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本文档共62页；当前第28页；编辑于星期二\2点57分本文档共62页；当前第29页；编辑于星期二\2点57分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不包含在内本文档共62页；当前第30页；编辑于星期二\2点57分本文档共62页；当前第31页；编辑于星期二\2点57分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）。本文档共62页；当前第32页；编辑于星期二\2点57分复合物Ⅰ的结构与电子传递过程NADHFMN，Fe-SCoQ本文档共62页；当前第33页；编辑于星期二\2点57分NAD+NADP+功能：是将代谢过程中脱下来的氢交给黄素蛋白本文档共62页；当前第34页；编辑于星期二\2点57分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本文档共62页；当前第35页；编辑于星期二\2点57分以NAD（NADP）为辅酶的脱氢酶本文档共62页；当前第36页；编辑于星期二\2点57分黄素蛋白其辅酶为FMNFAD本文档共62页；当前第37页；编辑于星期二\2点57分本文档共62页；当前第38页；编辑于星期二\2点57分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本文档共62页；当前第39页；编辑于星期二\2点57分本文档共62页；当前第40页；编辑于星期二\2点57分铁硫蛋白：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三种类型本文档共62页；当前第41页；编辑于星期二\2点57分CysSSSCysFe3+

Fe3+

CysSSSCys

CysSSSCysFe3+

Fe2+

CysSSSCys

+e-本文档共62页；当前第42页；编辑于星期二\2点57分

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。本文档共62页；当前第43页；编辑于星期二\2点57分电子传递的方向为：琥珀酸→FAD→Fe-S→Q。本文档共62页；当前第44页；编辑于星期二\2点57分泛醌（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）本文档共62页；当前第45页；编辑于星期二\2点57分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。本文档共62页；当前第46页；编辑于星期二\2点57分细胞色素（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。本文档共62页；当前第47页；编辑于星期二\2点57分细胞色素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+本文档共62页；当前第48页；编辑于星期二\2点57分甲酰基多聚异戊二烯长链b566b562Fe-Sc1QH2Cytc本文档共62页；当前第49页；编辑于星期二\2点57分复合物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本文档共62页；当前第50页；编辑于星期二\2点57分铜原子：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+本文档共62页；当前第51页；编辑于星期二\2点57分本文档共62页；当前第52页；编辑于星期二\2点57分线粒体的结构呼吸链本文档共62页；当前第53页；编辑于星期二\2点57分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本文档共62页；当前第54页；编辑于星期二\2点57分QH2将电子传给cytbc1本文档共62页；当前第55页；编辑于星期二\2点57分本文档共62页；当前第56页；编辑于星期二\2点57分本文档共62页；