琥珀酸氧化呼吸链PPT课件

.,1,第八章生物氧化(Biologicaloxidation),.,2,主要内容,概述生物氧化方式线粒体氧化体系生物氧化与能量代谢非线粒体氧化体系,.,3,第一节生物氧化概述,一、概念,能量+H2O+CO2,生物体,营养物（糖、脂、蛋白质）,O,意义：提供各种生命活动所需的能量,维持体温.,.,4,二、生物氧化特点：生物氧化体外燃烧温和环境（37C近中性）条件剧烈，高温、高压需酶催化，使有机物氧化分解不需酶催化CO2是有机酸脱羧生成的碳和氧直接化合生成CO2有机物脱下的氢,经呼吸链生成H2OH2O为灭火剂逐步释放能量并形成ATP能量以光和热形式骤然放出,.,5,第二节生物氧化方式,一、生物氧化中CO2的生成方式(有机酸在酶的催化下脱羧产生CO2),1.-单纯脱羧,.,6,2.氧化脱羧,.,7,3.单纯脱羧,.,8,4.氧化脱羧,.,9,二、生物氧化中物质的氧化方式,物质脱氢（2H）、脱电子（2e）、加氧（O2）均称为氧化反应。生物体内物质氧化特殊性：常见氧化方式为：加水脱氢反应脱氢过程包括电子转移：HH+e-3.氧化还原反应偶联进行。,.,10,AH2A,BBH2,CH2C,DDH2,H2OO2,1)氧化还原偶联进行；2)氧化还原能力的大小用EO值表示；3)EO值越小，表示还原性越强，越易提供2H或2e,EO值小,EO值大,.,11,第三节线粒体氧化体系,是定位在线粒体内膜上的一组排列有序的递氢体和递电子体(酶与辅酶)构成的链状传递体系,也称电子传递链(electrontransferchain)。,呼吸链（respiratorychain）,.,12,(一)呼吸链主要成员及其作用,烟酰胺脱氢酶类黄素蛋白类铁硫蛋白（Fe-S）泛醌（CoQ）细胞色素类（Cyt）,.,13,烟酰胺脱氢酶类（nicotinamidedehydrogenases）NAD+(COI)辅酶NADP+(COII)作用:递氢体功能部位：吡啶环,.,14,呼吸链2H+NAD+NADH+H+传递给FMN,(3)递氢机理,.,15,黄素蛋白酶类(flavinproteinases)FMN-呼吸链中,FMN作为NADH脱氢酶的辅基;(1)辅基FAD-作为琥珀酸脱氢酶的辅基;作用:递氢体功能部位：异咯嗪环的N1和N10,（FP1）,(FP2),.,16,（3）递氢机理,NADH+H+FMNH2均可传递给COQ琥珀酸脱氢FADH2,呼吸链,（Fe-S）,1,10,.,17,CH2-S,Fe,S,Fe,S,Fe,S,Fe,S,CH2-S,S-CH2,S-CH2,3.铁硫蛋白类(iron-sulfurproteins,Fe-S),.,18,铁硫蛋白类,常见铁硫族:Fe4-S4或Fe2-S2,.,19,在呼吸链中：FMN(Fe-S)存在形式FAD(Fe-S).b(2)作用:递电子体递电子机理Fe3+Fe2+,and,Cyt.b.C1(Fe-S),等复合物形式,e,e,.,20,4.泛醌（ubiquinone,CoQ10,Q10）,结构醌类化合物作用:递氢体,.,21,(3)递氢机理,FMNH2,COQ2H,2e,2H+,传递给一系列Cyt类进一步传递,在呼吸链中,（Fe-S）,FADH2,（Fe-S）,.,22,5.细胞色素类(Cytochromes,Cyt.)根据吸收光谱特征，Cyt.类分为a、b和c三大类：*Cyt.b、c1、c、a和a3存在于线粒体内膜,作为呼吸链成员；Cyt.b5和Cyt.p450主要存在于肝细胞微粒体，参与生物转化。,.,23,(1)Cyt.类基本结构,N,N,N,N,Fe3+,H3C-,-CH3,-CH-CH3,CH3,CH2CH2COO-,CH2CH2COO-,细胞色素,H3C-,CysSH3C-CH,CysS,多肽链,蛋白质部分,铁卟啉,.,24,Cytb、c1、c、a、Cyta3不能与O2和可与O2也可与CO、CN-等结合，CO和CN-结合Cyta3:通过与氧结合，可将电子直接传递给氧，Cyta3被称为细胞色素氧化酶Cyta3：当与CO或CN-结合，使呼吸链中断。,.,25,(2)作用递电子体(3)递电子机理Fe3+Fe2+,e,e,(4)递电子顺序Cyt.bc1caa3O2,eeeee,.,26,在呼吸链中细胞色素类递电子的过程,2Fe2+,2Fe3+,2Fe3+,2Fe2+,2Fe3+,2Fe2+,2Fe3+,2Fe2+,1/2O2,O2-H2O,2e,2e,2e,2e,2e,2b,2c1,2c,2a.a3,COQ2H2H+-,2e,2H+,.,27,CoQ,Cytc,琥珀酸-CoQ还原酶,CoQ-Cytc还原酶,琥珀酸等,线粒体呼吸链四大复合体,复合体I,FMN(Fe-S),复合体,FAD(Fe-S).b,复合体,Cyt.b,C1(Fe-S),复合体,复合物,a.a3.Cu2+,.,28,1、将测得各组分的还原电位(E0)值由小大排列;2、测定各组分氧化态和还原态两种形式的吸收光谱的变化;3、使用特异抑制剂,分析抑制点前后各组份的氧化还原态的变化;4、分离并提取各组份,在体外重组成复合物,以重现递H和递e功能。,呼吸链各组份排列顺序的依据,.,29,(二)体内重要呼吸链NADH+H+氧化呼吸链(1)组成成员(2)排列顺序(3)产生ATP数(3分子),NADHFMNCOQCyt.bc1ca.a3O2+H+(Fe-S)(Fe-S)(Cu2+),.,30,2.FADH2氧化呼吸链（琥珀酸氧化呼吸链）（1）组成成员（2）排列顺序（3）产生ATP数(2分子),FADH2COQCyt.bc1ca.a3O2(Fe-S)(Fe-S)(Cu2+),.,31,NADHFMNCoQCytbCytc1Cytcaa3+H+(Fe-S)(Fe-S)(Cu2+),FAD.H2(Fe-S),II,I,III,IV,琥珀酸,O2,CoQ(Q)是两条重要呼吸链的交汇点,.,32,呼吸链四个复合物的电子和质子流动总图,.,33,CH2OHC=OCH2O-P,磷酸二羟丙酮,CH2OHCHOHCH2O-P,3-磷酸甘油,NADH+H+,NAD+,QH2,Q,1/2O2,H2O,2P,3磷酸甘油脱氢酶（FAD）,线粒体内膜,基质,胞液,3-磷酸甘油脱氢酶,磷酸甘油穿梭机制示意图,四、胞液中的NADH的氧化,.,34,苹果酸天冬氨酸穿梭示意图,.,35,胞液中NADH的氧化（小结）,1、3-磷酸甘油穿梭作用（神经组织和骨骼肌）胞液NADH+H+线粒体FADH2产生2分子ATP2、苹果酸-天冬氨酸穿梭作用（肝和心肌）胞液NADH+H+线粒体NADH+H+产生3分子ATP,呼吸链,呼吸链,.,36,第四节生物氧化与能量代谢,糖约60%以热能形式脂类散失，维持体温；蛋白质约40%以化学能形式形成高能化合物(如，ATP)，以驱动各种生命活动。高能化合物：是指水解时释出的能量30KJ/mol的、含有磷酸酯键或硫酯键的化合物。,o,能量,.,37,一.高能化合物的种类,高能键符号：“”,脂,脂,.,38,（一）底物水平磷酸化(substratelevelphosphrylation),二、ATP的形成,.,39,1、1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸,ADP,ATP,3-磷酸甘油酸激酶,2、磷酸烯醇式丙酮酸,ADP,ATP,丙酮酸,丙酮酸激酶,3、琥珀酸酰CoA琥珀酸+CoASH,GDPH3PO4,GTP,底物水平磷酸化,ADPATP,琥珀酸硫激酶,.,40,（二）氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)1.氧化磷酸化偶联,一系列递氢、递电子体,释放能量，驱动各种生命活动,.,41,2.氧化磷酸化的偶联部位,（1）磷氧比（P/O）值测定每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷摩尔数，即合成ATP的摩尔数。,通过加入不同底物，分别测定P/O比值，推测ATP生成数（偶联部位）。,.,42,呼吸链形成ATP的偶联部位,NADH氧化呼吸链：P/O3，有3个偶联部位，生成3分子ATP；FADH2氧化呼吸链：P/O2，有2个偶联部位，生成2分子ATP。,苹果酸,抗坏血酸,.,43,NADHFMNCoQCytbc1caa3O2(Fe-S),FADH2(Fe-S),52.1kj/mol40.5kj/mol102.3kj/mol,（2）自由能变化,NADH氧化呼吸链偶联部位,NAD+CoQCyt.bca.a3O2,.,44,四、影响氧化磷酸化的因素,抑制剂ADP的调节甲状腺激素的调节线粒体DNA突变,.,45,（一）抑制剂1.呼吸链抑制剂CN-FAD.H2CO(Fe-S)NADHFMNCoQCyt.bC1Caa3O2(Fe-S)阿米妥抗霉素A鱼藤酮,-,-,-,.,46,2.解偶联剂,解除偶联,解除偶联,二硝基苯酚（DNP）,DNP解除氧化与磷酸化的偶联作用耗O2量、耗Pi量P/O比值ATP生成,一系列递氢、递电子体,.,47,（二）ADP的调节,(ADPPi)氧化磷酸化,（三）甲状腺激素（T3/T4）的调节,ATPADP+Pi产热量氧化磷酸化,ATP生成（耗O2量）,Na+-K+-ATPase,.,48,（四）线粒体DNA突变,mtDNA编码呼吸链复合体的部分多肽链及蛋白质,mtDNA突变,影响氧化磷酸化,能量代谢障碍,各种疾病,.,49,五、ATP利用,ATP+H2OADP+Pi+30.5Kj,.,50,代谢物,氧化分解,CO2H2O,能,热能（散发）,化学能,ATP,ADP,Pi,C,CP,+,能,机械能（肌肉收缩）化学能（合成代谢）渗透能（吸收分泌）电能（神经传导生物电）热能（维持体温）等,1.ATP驱动各种生命活动,.,51,2.ATP中高能键的“”转移,ATP+,UDPCDPGDP,ADP+,UTP参与糖原合成CTP参与磷脂合成GTP参与蛋白质合成,.,52,3.能量的储存,H2N+C-NH2H3C-NCH2COO-,H2N+HOC-NP-O-H3C-NO-CH2COO-,ATPADP,肌酸激酶,肌酸,磷酸肌酸（CP）（储能形式）,.,53,第五节非线粒体氧化体系,RH+O2+NADPH+H+,ROH+NADP+H2O,羟化酶（加单氧酶系）,O2,O,O,使RH羟化成ROH,使NADPH+H+氧化成H2O,一、微粒体氧化体系,（混合功能氧化酶）,.,54,加单氧酶系组成,酶系：Cytp450Cytp450还原酶等辅基：FAD(Fe-S)2NADP等,.,55,加单氧酶反应机理,.,56,二、过氧化物酶体氧化体系,（一）过氧化氢酶（catalas