动生-9章-生物氧化wyq幻灯片课件

动生--9章生物氧化wyq幻灯片

生物氧化（biologicaloxidation）是指细胞内的糖、蛋白质和脂肪进行氧化分解而生成CO2和H2O，并释放能量的过程。生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原反应。生物氧化的特点生物氧化是在细胞内进行的。真核生物：线粒体；原核生物：细胞质膜3.

生物氧化是在常温、常压、近于中性及有水环境中进行的。4.

生物氧化所产生的能量是逐步释放的。5.

生物氧化所产生的能量首先转移到一些特殊的高能化合物中。9.1氧化还原酶类9.1.1需氧脱氢酶9.1.2不需氧脱氢酶(糖代谢的多种酶)9.1.3氧化酶9.1.4过氧化酶（POD）过氧化氢酶（CAT）超氧化物歧化酶（SOD）9.2生物氧化中CO2的生成2.氧化脱羧作用氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化脱羧酶系的催化下，在脱羧的同时，也发生氧化（脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧生成丙酮酸。1.直接脱羧作用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。例如草酰乙酸的脱羧。9.3生物氧化中H2O的生成代谢物MH2氧化型M还原型1/2O2H2O一个或多个传递体脱氢酶氧化酶9.3.2.1呼吸链在生物氧化过程中，从代谢物上脱下的氢由一系列传递体依次传递，最后与氧形成水的整个体系称为呼吸链（respiratorychain）。由于在传递过程中，在很多部位氢原子实际上以质子（H+）形式进入基质，仅发生电子转移，因此呼吸链又称为电子传递链（electron-transportchain）。电子传递链基本组分为：1.

黄素单核苷酸（FMN）2.

泛醌（辅酶Q，CoQ）3.铁硫中心（Fe－S）4.

细胞色素（cyt）1黄素蛋白（FMN、FAD）

通过异咯嗪环第1位和第10位上的两个氮原子反复进行加氢（FMNH2）和脱氢反应。110FMN→FMNH2Fe2+Fe3++e1102泛醌（辅酶Q，CoQ）电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化合物。

Q(醌型结构)很容易接受电子和质子，还原成QH2（还原型）；QH2也容易给出电子和质子，重新氧化成Q。CoQ→CoQH23铁硫中心（Fe－S）

它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。铁硫蛋白通过Fe3+

Fe2+变化起传递电子的作用。2Fe-2S4Fe-4S铁硫蛋白4细胞色素（cyt）

细胞色素是一类含有血红素辅基的电子传递蛋白的总称。

线粒体呼吸链中主要含有cyta、cyta3、cytb、cytc和cytc15种。组成它们的辅基分别为血红素A、B和C。

细胞色素主要是通过Fe3+

Fe2+的互变起传递电子的作用的。Cytaa3:细胞色素氧化酶，细胞色素c氧化酶传递电子的作用Cu2+

Cu+血红素辅基cyta线粒体末端氧化呼吸链有两条：NADH氧化呼吸链：最初的供氢体NADHFADH2氧化呼吸链：最初的供氢体FADH2

两条呼吸链中除CoQ和cytc外，其余组分形成嵌入内膜的结构化超分子复合体。这些复合体有4类：Ⅰ.NADH-Q还原酶Ⅱ.琥珀酸－Q还原酶Ⅲ.QH2

–

细胞色素c还原酶Ⅳ.细胞色素c氧化酶线粒体呼吸链电子传递链各组分的排列顺序

线粒体末端氧化呼吸链有两条：1.NADH氧化呼吸链

2.琥珀酸氧化呼吸链

电子从低电位流向高电位：NADHFMNCoQcytbcytc1cytccytaa3O2FADH2氧化还原电位△E0’

＝E0’正–E0’负＝E0’氧化极–E0’还原极E0’

越小，供电子倾向越大，其还原力越强E0’

越大，得电子倾向越大，其氧化力越强

产生ATP部位NADHCoQ

cytb

cytc1

cytaa3

O29.3.2.3电子传递链的抑制（1）鱼藤酮(rotenone)、安密妥、杀粉蝶菌素:抑制电子从NADH

CoQ

（2）抗霉素A(antimycinA):抑制电子CoQcytc1

（3）N3,CO,CN-:抑制电子cytaa3O29.3.2.4细胞液中NADH的氧化

NADH从细胞液进入线粒体的途径：1.磷酸甘油穿梭途径(glycerol3-phosphateshuttlesystem)

：主要存在于肌肉细胞中。1FADH生成1.5ATP

2.苹果酸－天冬氨酸穿梭途径(malate-aspartateshuttlesystem

)：主要存在于心脏和肝细胞中。1NADH生成2.5ATP

磷酸甘油穿梭途径3-磷酸甘油磷酸二羟丙酮苹果酸－天冬氨酸穿梭途径苹果酸天冬氨酸苹果酸天冬氨酸部位：肝、心肌

氧化磷酸化

(oxidativephosphorylation)是指生物体氧化过程中释放出自由能驱动ADP磷酸化形成ATP的过程。四、氧化磷酸化作用

磷氧比（P/O）是指每消耗一原子氧时，有多少摩尔原子的无机磷被酯化为有机磷，即产生多少摩尔ATP。9.4生物氧化中ATP的生成9.4.1ATP与高能磷酸化合物

生物体内有许多磷酸化合物，当其磷酰基水解时，释放大量的能量，这些化合物称为高能磷酸化合物。如ATP。

一般将水解时能够释放21kJ/mol（5千卡/mol）以上自由能（

G

’<-21kJ/mol）的化合物称为高能化合物。

根据生物体内高能化合物键的特性可以把他们分成以下几种类型。

能荷

能荷表示细胞的腺苷酸库中充满高能磷酸根的程度。当能荷=0时,细胞内的腺苷酸全是AMP;当能荷=0.5时,细胞内的腺苷酸全是ADP;当能荷=1时,细胞内的腺苷酸全是ATP.

根据氧化-还原电势与自由能变化关系式，计算出在NADH氧化过程中，有三个反应的

G

’<-30.5kJ/mol。

NADH-Q还原酶

QH2–细胞色素c

细胞色素c氧化酶

NADHCoQ

cytb

cytc1

cytaa3

O2

G

’-50.24

-41.87

-100.48

这三个反应分别与ADP的磷酰化反应偶联，产生

ATP。这些反应称为呼吸链的偶联部位。

NADH

O2只产生2.5个ATP.从FADH2

O2只产生1.5个ATP.

9.4.2底物磷酸化：不需O2底物在脱氢时形成的高能磷酸基团直接转移给ADP生成ATP的方式。

氧化磷酸化（电子传递链的磷酸化）：需O2

在呼吸链电子传递过程中释放的能量使ADP磷酸化生成ATP的过程。

底物水平磷酸化：9.4.3.3氧化磷酸化的偶联机理（一）ATP合酶（ATPsynthase）

ATP合酶由两个主要单元构成，一是起质子通道作用的单元称为F0单元，另一是催化ATP合成的单元称为F1单元。故ATP合酶又称F0F1酶（F0F1－ATPase）。该酶又称复合体Ⅴ

ATP生成的结构基础头部:F1,含α，β，γ，δ，ε五种亚基作用：催化ADP和Pi发生磷酸化，生成ATP,也可水解ATP。基部：F0，作用：具有质子通道的作用，传送质子通过膜到达F1的催化部位柄部：连接F1和F0作用：控制质子的流动，从而控制ATP的生成速度a.线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵；b.在电子传递链中，电子由高能状态传递到低能状态时释放出来的能量，用于驱动膜内侧的H+迁移到膜外侧。这样，在膜的内侧与外侧就产生了跨膜质子梯度(

pH)和电位梯度（

）；2.

化学渗透假说的要点是：c.在膜内外势能差（

pH和

）的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（ATP酶的组成部分），跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动ADP和磷酸合成ATP。9.4.3.4氧化磷酸化的解偶联

解偶联剂（uncoupler）作用是使电子传递和ATP生成的两个过程分离