生化6第六章生物氧化ppt课件

1、 第第 六六 章章 生生 物物 氧氧 化化n 生物氧化概念及特点生物氧化概念及特点n 线粒体氧化体系线粒体氧化体系n 非线粒体氧化体系非线粒体氧化体系n 生物氧化中能量转移与利用生物氧化中能量转移与利用学习目的与要求：学习目的与要求：1.1.生物氧化概念及特点生物氧化概念及特点2.2.线粒体氧化体系氧化方式线粒体氧化体系氧化方式3.3.非线粒体氧化体系氧化方式非线粒体氧化体系氧化方式4.4.生物氧化中能量转移与利用生物氧化中能量转移与利用重点：重点：1.1.生物氧化的特点生物氧化的特点2.2.呼吸链的概念呼吸链的概念, ,组成成分及陈列组成成分及陈列順順序序3.ATP3.ATP的生成方式的生成

2、方式4.4.氧化磷酸化的机制氧化磷酸化的机制5.5.影响氧化磷酸化的要素影响氧化磷酸化的要素难点难点:1.1.呼吸链的组成成分呼吸链的组成成分2.2.氧化磷酸化的机制氧化磷酸化的机制呼吸作用呼吸作用O2O2CO2 + H2OCO2 + H2O细胞呼吸微生物细胞呼吸微生物第一节、生物氧化概念及特点第一节、生物氧化概念及特点一一.生物氧化概念生物氧化概念有机物在生物体内彻底氧化生成有机物在生物体内彻底氧化生成CO2CO2和和H2OH2O，并放出能量的作用。也称细胞呼吸并放出能量的作用。也称细胞呼吸/ /组织呼吸。组织呼吸。包括物质分解和产能包括物质分解和产能二、生物氧化的特点二、生物氧化的特点1.

3、1.条件温暖条件温暖生物氧化是在生物细胞内进展的酶促氧化过程，反响生物氧化是在生物细胞内进展的酶促氧化过程，反响条件温暖水溶液，中性条件温暖水溶液，中性pHpH和常温。和常温。2. 2. 水的生成水的生成水的生成不是水的生成不是H H直接与直接与O O作用生成作用生成, ,水是生物氧化反响的产物水是生物氧化反响的产物, ,又又是生物氧化反响的环境是生物氧化反响的环境, ,氧化过程中脱下来的氢，通常由各种载氧化过程中脱下来的氢，通常由各种载体，如体，如NADHNADH等传送到氧并生成水。水是许多生物氧化反响的氧等传送到氧并生成水。水是许多生物氧化反响的氧供体。经过加水脱氢作用供体。经过加水脱氢作

4、用, ,直接参予了氧化反响。直接参予了氧化反响。3.CO23.CO2的生成的生成CO2CO2的生成不是的生成不是C C直接与直接与O O作用生成作用生成, ,而是经过脱羧作用生成。而是经过脱羧作用生成。4. 4. 能量的生成能量的生成能量的生成不是迸发式的能量的生成不是迸发式的, ,而是逐渐释放而是逐渐释放, ,提高能量利用率。生提高能量利用率。生物氧化释放的能量，经过与物氧化释放的能量，经过与ATPATP合成相偶联，转换成生物体可以直合成相偶联，转换成生物体可以直接利用的生物能接利用的生物能ATPATP。三三.CO2.CO2的生成的生成( (一一).).直接脱羧直接脱羧a-a-脱羧脱羧 -

5、-脱羧脱羧+ CO2+ CO2+ CO2+ CO2( (二二).).氧化脱羧氧化脱羧a-a-脱羧脱羧 - -脱羧脱羧+ CO2+ CO2NAD+ NADH+H+NAD+ NADH+H+ CO2+ CO2NAD+ NADH+H+NAD+ NADH+H+HSCOAHSCOA四、生物氧化中物质的本质四、生物氧化中物质的本质( (方式方式) )1. 1. 失电子失电子2. 2. 脱氢脱氢CH3-CH2OH CH3CHOCH3-CH2OH CH3CHO NAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+乙醇乙醇乙醛乙醛3. 3. 加氧加氧4. 4. 加水加水O2 CHCOOHHOOC-CH H2OCH2

6、CHCOOH NH2H-CH2CHCOOH NH2HO-延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸五五. .生物氧化的酶类生物氧化的酶类1.1.脱氢酶脱氢酶1 1黄素核苷酸为辅基的脱氢酶黄素核苷酸为辅基的脱氢酶需氧黄酶如需氧黄酶如: :氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶FMN/FADFMN/FAD FMN2H/FAD2HFMN2H/FAD2HR-CH-COOHR-CH-COOH NH2 NH2R-C-COOHR-C-COOH NH NHR-CH-COOHR-CH-COOH OH OHNH3NH3H2OH2OO2H2O2 3.3.加氧酶：加氧酶： 如羟化酶如羟化酶不需氧黄酶不需氧黄酶FAD FAD2HFAD FAD2H

7、CH2-COOHCH2-COOH CHCOOHHOOC-CH 延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸2 2NAD/NADPNAD/NADP为辅酶的脱氢酶为辅酶的脱氢酶2.2.氧化酶氧化酶: : 如细胞色素氧化酶如细胞色素氧化酶,VitC,VitC氧化酶氧化酶S-2HSNAD/NADP NAD/NADP 中间体中间体-2H -2H O2O2NADH/NADPH NADH/NADPH 中间体中间体 H2O H2O第二节第二节 线粒体氧化体系线粒体氧化体系二二. .呼吸链分组成成分呼吸链分组成成分半胱半胱S S SFe FeS S S半胱半胱它是电子传送链中一个独立的它是电子传送链中一个独立的蛋白质电子载体，

8、位于线粒体蛋白质电子载体，位于线粒体内膜外表，属于膜周蛋白，易内膜外表，属于膜周蛋白，易溶于水。它与细胞色素溶于水。它与细胞色素c1c1含有含有一样的辅基，但是蛋白组成那一样的辅基，但是蛋白组成那么么有所不同。在电子传送过程中，有所不同。在电子传送过程中，cytccytc经过经过Fe3+ Fe3+ Fe2+ Fe2+ 的互变的互变起电子传送中间体作用。起电子传送中间体作用。简写为简写为cytc cytc 氧化酶，氧化酶，即复合物即复合物IVIV，它是位于，它是位于线粒体呼吸链末端的蛋线粒体呼吸链末端的蛋白复合物，由白复合物，由1212个多肽个多肽亚基组成。活性部分主亚基组成。活性部分主要包括要

9、包括cytacyta和和a3a3。 cyta cyta和和a3a3组成一个复合体，组成一个复合体， cytacyta含有铁卟啉，含有铁卟啉， cyta3cyta3含有铜原子。含有铜原子。cyta3cyta3可以直接以可以直接以O2O2为电子受体。为电子受体。 在电子传送过程中，分子中的铜离子可以发生在电子传送过程中，分子中的铜离子可以发生 Cu+ Cu+ Cu2+ Cu2+ 的互变，的互变，将将cytccytc所携带的电子传送给所携带的电子传送给O2O2Fe2+泛醌简写为泛醌简写为Q Q或辅酶或辅酶-Q-QCoQCoQ：它是电子传送链中独：它是电子传送链中独一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类

10、化合物。一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化合物。OOCH3OCH3OCH3(CH2CH C CH2)nHCH3n=6-10CoQ2H-CytCCoQ2H-CytC复原酶复合体复原酶复合体SH2SNAD+NADH+ HFM NH2FeSFM NFeSCoQCoQ H2 Fe-SFe-S2Cyt-Fe2+2Cyt-Fe3+O212O2-2H2H2H2H+e-22e-H2OCoQCoQ H2Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+bc1aa3cH2OO2-1O22e-2e-2e

11、-2e-2e-2e-22H+CH2CH2COOHCOOHFADFe*SCytb2He-2 复合物I（NADH-泛醌还原酶） 复合物III（泛醌细胞色素c还原酶） 复合物IV（细胞色素c氧化酶） 复合物II（琥珀酸脱氢酶）CuCuCu 2+Cu 2+三三. .呼吸链的陈列順序呼吸链的陈列順序第三节第三节 非线粒体氧化体系非线粒体氧化体系3-3-羟邻氨基苯二甲酸加双氧酶羟邻氨基苯二甲酸加双氧酶- -胡萝卜素加双氧酶胡萝卜素加双氧酶2.2.加单氧酶类加单氧酶类 如：如：P450P450二二. .过氧化体氧化体系过氧化体氧化体系过氧化氢体也称过氧化物酶体过氧化氢体也称过氧化物酶体(peroxisome

12、),(peroxisome),即微体即微体microbodymicrobody含过氧化氢酶和过氧化物酶。含过氧化氢酶和过氧化物酶。1.1.过氧化氢的生成过氧化氢的生成COOH COOHCOOH COOHCHNH2 C=O + NH3 + H2O2CHNH2 C=O + NH3 + H2O2R RR RO2O22.2.过氧化氢的处置与利用过氧化氢的处置与利用1)1)过氧化氢酶过氧化氢酶H2O2H2O + O2过氧化氢酶过氧化氢酶(2).过氧化物酶过氧化物酶R-2H + H2O2R + H2O过氧化物酶过氧化物酶三三. .植物细胞中的生物氧化体系植物细胞中的生物氧化体系1.1.多酚氧化酶体系多酚氧

13、化酶体系2.VitC2.VitC氧化酶体系氧化酶体系3.3.乙醇酸氧化酶体系乙醇酸氧化酶体系第四节第四节 生物氧化中能量转移与利用生物氧化中能量转移与利用1 1、自在能的概念、自在能的概念G GH HTS GTS GHHTSTS 在某一系统的总能量中，可以在恒定的温度、压力在某一系统的总能量中，可以在恒定的温度、压力以及一定体积下用来做功的那部分能量，称为自在能。以及一定体积下用来做功的那部分能量，称为自在能。2 2、自在能的变化与反响平衡常数的关系、自在能的变化与反响平衡常数的关系GGG0G0RT lnRT ln产物产物/ /反响物反响物G0 /G0 /RT lnKRT lnK二二. . 高

14、能化合物高能化合物某一化合物水解时放出的能量大于或等于某一化合物水解时放出的能量大于或等于ATPATP水解成水解成ADPADP时放时放出的能量出的能量, ,该化合物称为高能化合物。该化合物称为高能化合物。某一化学键断裂时放出的能量大于或等于某一化学键断裂时放出的能量大于或等于ATPATP水解成水解成ADPADP时放时放出的能量出的能量, ,该化学键称为高能化学键。该化学键称为高能化学键。乙酰磷酸乙酰磷酸11.811.8千卡千卡/ /摩尔摩尔10.110.1千卡千卡/ /摩尔摩尔1.1.磷氧键型磷氧键型a). a). 酰基磷酸化合物酰基磷酸化合物 O OCH3-C-OP-OH OH=COCHOC

15、H2O HOPOO-O-POO-O-1.3-1.3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸酰基腺苷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸H3N+COOPOO-O-R COOPOOO-ARCH COOPOOO-AN+H3O-POO-O POO-O-焦磷酸焦磷酸O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-ATPATP三磷酸腺苷三磷酸腺苷7.37.3千卡千卡/ /摩尔摩尔b)b)焦磷酸化合物焦磷酸化合物 OPOOCOOHCOCH2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸14.814.8千卡千卡/ /摩尔摩尔c)c)烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸精氨酸

16、磷酸精氨酸10.310.3千卡千卡/ /摩尔摩尔7.77.7千卡千卡/ /摩尔摩尔这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。OPOONHCNHNCH3CH2COOHOPOONHCNHNCH3CH2CH2CH2CHCOOHNH2H2.2.氮磷键型氮磷键型O SOO-OCH2OHHOHHOHHNNNH2NNO POO-3 3- -磷酸腺苷磷酸腺苷-5-5- -磷酸硫磷酸硫酸酸RCOSCoA酰基辅酶酰基辅酶A A3.3.硫酯键型硫酯键型COO-CHNH3+CH2CH2S+H3CAS-S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸4.4.甲硫键型甲硫键型三三.ATP.ATP

17、的生成方式的生成方式1.1.氧化磷酸化氧化磷酸化oxidatire phosphorylationoxidatire phosphorylation在生物氧化过程中，氧化放能反响与磷酸化吸能反响的偶联，在生物氧化过程中，氧化放能反响与磷酸化吸能反响的偶联，氧化放出的能量使氧化放出的能量使ADPADP磷酸化生成磷酸化生成ATPATP的作用的作用, ,称为氧化磷酸化作称为氧化磷酸化作用。根据生物氧化方式，可将氧化磷酸化分为底物程度磷酸化用。根据生物氧化方式，可将氧化磷酸化分为底物程度磷酸化及电子传送体系磷酸化。及电子传送体系磷酸化。1 1氧化磷酸化的概念氧化磷酸化的概念ATPATP的生成方式的生成

18、方式氧化磷酸化氧化磷酸化非氧化磷酸化非氧化磷酸化光合磷酸化光合磷酸化2 2氧化磷酸化的方式氧化磷酸化的方式底物程度磷酸化底物程度磷酸化在被氧化的底物上发生的磷酸化作用使在被氧化的底物上发生的磷酸化作用使ADPADP生成生成ATPATP的过程的过程电子传送体系磷酸化电子传送体系磷酸化当电子从当电子从NADHNADH或或FADH2FADH2经过一系列的电子传送体系即呼吸链经过一系列的电子传送体系即呼吸链传送给氧构成水时，伴随有传送给氧构成水时，伴随有ADPADP磷酸化为磷酸化为ATPATP的作用，这一全过的作用，这一全过程称为电子传送体系磷酸化。程称为电子传送体系磷酸化。2.2.非氧化磷酸化非氧化

19、磷酸化3.3.光合磷酸化光合磷酸化四、电子传送磷酸化的偶联作用四、电子传送磷酸化的偶联作用1 1、P/OP/O比值比值每耗费每耗费1mol1mol原子氧所耗费的无机磷酸的原子氧所耗费的无机磷酸的molmol数即生成数即生成ATPATP的的molmol数。数。作用物作用物 呼吸链的组成呼吸链的组成 P/O P/O比值比值 ATP ATP数数-羟丁酸羟丁酸 NADH 1/2O2 2.8 2.5 NADH 1/2O2 2.8 2.5琥珀酸琥珀酸 FAD 1/2O2 1.7 1.5 FAD 1/2O2 1.7 1.5抗坏血酸抗坏血酸 cytC 1/2O2 0.88 1 cytC 1/2O2 0.88

20、1cytC cytaa3 1/2O2 0.61cytC cytaa3 1/2O2 0.610.68 0.50.68 0.52. 2. 呼吸链中生成呼吸链中生成ATPATP的部位的部位NADHNADH呼吸链呼吸链FADHFADH呼吸链呼吸链2.5ADP+Pi2.5ATP0.5FADH2 CoQ b c1 c aa3 FADH2 CoQ b c1 c aa3 O2O2 1ATP 1ATP 0.5ATP0.5ATP 1.5ADP +Pi 1.5ATP1.5ADP +Pi 1.5ATP五、氧化磷酸化的偶联机制五、氧化磷酸化的偶联机制六六. . 线粒体外产生的线粒体外产生的NADHNADH进入线粒体的方式进入线粒体的方式1.1.异柠