[农学]第六章生物氧化ppt课件

1、第五章第五章 生物氧化生物氧化3 学学 时时第一节第一节 生生 物物 氧氧 化化 特特 点点有机物质在生物体内的氧化作用，称为有机物质在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。生物氧化。生物氧化通常需求耗费氧，所以又称为生物氧化通常需求耗费氧，所以又称为呼吸作用。呼吸作用。在整个生物氧化过程中，有机物质最终在整个生物氧化过程中，有机物质最终被氧化成被氧化成CO2CO2和水，并释放出能量。和水，并释放出能量。一、生物氧化一、生物氧化biological oxidation的概念的概念l提问：我们身体内的生物氧化与有机提问：我们身体内的生物氧化与有机物体外氧化熄灭有何一样与区别？物体外氧化熄灭有何一样与

2、区别？一样点一样点化学本质物质、能量化学本质物质、能量不同点不同点条件、过程条件、过程一样点：化学本质物一样点：化学本质物质、能量质、能量都是脱氢、失电子或与氧结合，耗费氧气都是脱氢、失电子或与氧结合，耗费氧气 ；都生成都生成CO2和和H2O ；释放的能量一样释放的能量一样 生生 物物 氧氧 化化 燃燃 烧烧 细胞内温和条件细胞内温和条件高温或高压、干燥条件高温或高压、干燥条件 一系列酶促反应一系列酶促反应 无机催化剂无机催化剂 逐步氧化放能，能量利用率高逐步氧化放能，能量利用率高 能量爆发释放能量爆发释放 转化成转化成ATP，被利用，被利用 转换为光和热，散失转换为光和热，散失 不同点：条件

3、、过程不同点：条件、过程本章包括的内容：本章包括的内容：1 代谢物分子中的碳代谢物分子中的碳CO2，2 代谢物分子中的氢代谢物分子中的氢H2O；3 有机物被氧化时，细胞如何将氧化时有机物被氧化时，细胞如何将氧化时产生的能量搜集和储存起来，生成产生的能量搜集和储存起来，生成ATP1 1直接脱羧作用直接脱羧作用directive directive decarboxylationdecarboxylation 氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶的催化下，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。例如氨基酸的脱羧。直接从分子中脱去羧基。例如氨基酸的脱羧。生物氧化中生物氧化中CO2CO

4、2的生成的生成RCNH2COOHHRCNH2HH+CO2脱羧酶2氧化脱羧作用氧化脱羧作用oxidative decarboxylation 氧化代谢中产生的有机羧酸主要是酮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。例如苹果酸时，也发生氧化脱氢作用。例如苹果酸的氧化脱羧。的氧化脱羧。氧化酶氧化酶2H+称电子传送链或呼吸链，分称电子传送链或呼吸链，分NADH链和链和FADH2链。链。O2-1/2 O2电子传送体电子传送体氢传送体氢传送体脱氢辅酶脱氢辅酶 -2H-2H真核生物线粒体内膜或原核生物细胞膜上的呼真核生物

5、线粒体内膜或原核生物细胞膜上的呼吸链作用下产生吸链作用下产生一、呼吸链一、呼吸链:定义：定义：第三节第三节 生物氧化中生物氧化中H2O的生成的生成FADH2二、呼吸链传送体的组成二、呼吸链传送体的组成1、烟酰胺脱氢酶类、烟酰胺脱氢酶类递氢体递氢体 NAD(P)+ + 2H NAD(P )H+H+2、黄素脱氢酶类、黄素脱氢酶类递氢体递氢体 FAD + 2H FADH23、铁硫蛋白类、铁硫蛋白类递电子体递电子体 Fe3+ + e Fe2+4、辅酶、辅酶Q(CoQ)递氢体递氢体5、细胞色素类、细胞色素类以卟啉铁为辅基，传以卟啉铁为辅基，传送电子送电子细胞色素蛋白细胞色素蛋白b、c、c1、a、a3a和

6、和a3合称为细胞色素合称为细胞色素c氧化酶、氧化酶、 末端氧化酶末端氧化酶1、烟酰胺脱氢酶类、烟酰胺脱氢酶类 以以NAD+或或NADP+为辅酶，为辅酶， 200多种，以前者为主多种，以前者为主 递氢体递氢体 总是作为总是作为NADH电子传送链上的原初电子供体电子传送链上的原初电子供体NAD(P)+ + 2H NAD(P )H+H+2、黄素脱氢酶类、黄素脱氢酶类 以以FMN或或FAD为辅基为辅基 递氢体递氢体 重要类型：重要类型：NADH复原酶：以复原酶：以FMN为辅基，催化为辅基，催化NADH将将H 传送给传送给FMNFMNH2琥珀酸复原酶：以琥珀酸复原酶：以FAD为辅基，催化琥珀酸将为辅基，

7、催化琥珀酸将H 传送给传送给FADFADH23、铁硫蛋白类、铁硫蛋白类iron-sulfur protein简写为简写为Fe-S，又称非血红素铁蛋白，又称非血红素铁蛋白 常与黄素酶和细胞色素构成复合物存在常与黄素酶和细胞色素构成复合物存在 9种，常以种，常以2Fe-2S或或4Fe-4S存在存在 经过经过Fe3+、Fe2+的互变传送单电子，同时将的互变传送单电子，同时将FMNH2、FADH2上脱下的上脱下的H传给传给CoQFe3+ + e Fe2+vFe-S中心与蛋白质结合构成铁硫蛋白中心与蛋白质结合构成铁硫蛋白2Fe-2S4Fe-4S非蛋白电子载体，醌类，侧链为异戊二烯；非蛋白电子载体，醌类，

8、侧链为异戊二烯；递递H体；体；中间传送体：只能从黄素酶的辅基上接受中间传送体：只能从黄素酶的辅基上接受H4、辅酶、辅酶Qcoenzyme Q 泛醌、泛醌、CoQ5、细胞色素类、细胞色素类cytochrome，Cyt 一类功能相关，以铁卟啉为辅基的色素复合蛋白。一类功能相关，以铁卟啉为辅基的色素复合蛋白。 只存在于需氧细胞；只存在于需氧细胞； 经过经过Fe3+、Fe2+ 和和Cu2+、Cu+的互变递单电子。的互变递单电子。 种类：种类：b、c1、c、a、a3等。等。a和和a3构造严密，至构造严密，至今不能分开，故称今不能分开，故称Cytaa3为细胞色素氧化酶、末端为细胞色素氧化酶、末端氧化酶。氧

9、化酶。线粒体内膜上分别到四种酶复合体、线粒体内膜上分别到四种酶复合体、CoQ、Cytc复合体复合体1：NADH- Q复原酶复原酶复合体复合体2：细胞色素复原酶：细胞色素复原酶复合体复合体3：细胞色素氧化酶：细胞色素氧化酶复合体复合体4：琥珀酸：琥珀酸- Q复原酶复原酶NADH呼吸链：由呼吸链：由1、2、3及及CoQ、Cytc组成组成FADH2呼吸链：由呼吸链：由4 、2、3及及CoQ、Cytc组成组成复合体复合体1 1：NADH-QNADH-Q复原酶复原酶 组成：FMN + Fe-S蛋白+ CoQ 功能：递氢 Fe-S蛋白：递电子体 Fe3+ + e Fe2+复合体复合体2 2：细胞色素复原酶

10、：细胞色素复原酶组成：组成：Cytb、Cytc1、Fe-S蛋白蛋白功能：传送电子功能：传送电子复合体复合体3 3：细胞色素氧化酶：细胞色素氧化酶组成：组成：Cytaa3 +2Cu功能：递电子给氧功能：递电子给氧Cu2e Cu 复合体复合体4 4：琥珀酸：琥珀酸-Q-Q复原酶复原酶组成：组成：FAD + Fe-S蛋白蛋白功能：递氢功能：递氢FADH2链链三、呼吸链中传送体的陈列顺序三、呼吸链中传送体的陈列顺序呼吸链中电子传送方向和顺序严厉呼吸链中电子传送方向和顺序严厉方向：电负性大方向：电负性大电正性大电正性大 低氧化复原电位低氧化复原电位高氧化复原电位高氧化复原电位测定方法：测定方法：E双光束

11、分光光度计氧化复原体表达不同光吸收值双光束分光光度计氧化复原体表达不同光吸收值抑制剂等抑制剂等根据根据各传送体的各传送体的Eo、复合体组成、链阻断实验、复合体组成、链阻断实验NADH链链NADHFMNCoQbc1caa3O2 判别各自所发生的判别各自所发生的“传送反响传送反响Eo 大小顺序？大小顺序？答案：升序，从小到大。答案：升序，从小到大。 EoNADHFMNCoQbc1caa3O2-0.32-0.30+0.1+0.07+0.22+0.25+0.29+0.816FADH2链链 FADH2 相结合的必然顺序相连相结合的必然顺序相连bc1 a a3 。 如何根据复合体组成判别顺序？如何根据复合

12、体组成判别顺序？ NADHFMNCoQbc1caa3O2四、电子传送抑制造用链阻断实验四、电子传送抑制造用链阻断实验NADH链断，链断，FADH2链通链通毒鱼藤是有两广一带有毒鱼作用的一类藤本毒鱼藤是有两广一带有毒鱼作用的一类藤本植物的统称。毒鱼藤的根皮或种子中含有的植物的统称。毒鱼藤的根皮或种子中含有的杀虫有效成分是鱼藤酮和拟鱼藤酮。杀虫有效成分是鱼藤酮和拟鱼藤酮。 NADHFMNCoQbc1caa3O2ee NADHFMNCoQbc1caa3O2e那么那么aa3O2什么是电子传送抑制剂？什么是电子传送抑制剂？可以阻断呼吸链中某一部位电子传送的物质可以阻断呼吸链中某一部位电子传送的物质是研讨

13、电子传送顺序的重要方法是研讨电子传送顺序的重要方法第四节第四节 生物氧化与生物氧化与ATPATP的生成的生成 生物氧化释放的能量，经过与生物氧化释放的能量，经过与ATPATP合成合成相偶联，转换成生物体可以直接利用的生相偶联，转换成生物体可以直接利用的生物能物能ATPATP。一、一、 高能化合物高能化合物高能键高能键有着非常重要的生物意义有着非常重要的生物意义 高能化合物水解高能化合物水解低能化合物低能化合物 GO0 能自发进能自发进展展 A B GO0 不能自发进展不能自发进展 A+高能化合物高能化合物 B+低能化合物低能化合物 GO0 能自发进展能自发进展提问：两反响如何可以结合在一同呢？

14、提问：两反响如何可以结合在一同呢？ 高能基团的传送类似的活化反响非常普遍存在。类似的活化反响非常普遍存在。D-6-磷酸葡萄糖比磷酸葡萄糖比D-葡萄糖葡萄糖G高，更易于分解，这步活高，更易于分解，这步活化是细胞内葡萄糖分解的第一步，也是后续葡萄糖分化是细胞内葡萄糖分解的第一步，也是后续葡萄糖分解的根基。解的根基。激酶激酶激活底物激活底物A衔接高能键的酶衔接高能键的酶A+高能化合物高能化合物B+低能化合物低能化合物活化能量添加反响活化能量添加反响例例D-葡萄糖葡萄糖 + ATPD-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + ADP硫脂键化合物硫脂键化合物 S -7.5甲硫键化合物甲硫键化合物 CH3S+- C-

15、C -10.0COO高能化合物的种类高能化合物的种类 高能键高能键,水解断水解断开，并可传送能开，并可传送能量量磷氧型磷氧型-OP磷氮型磷氮型 HN =C-NP(O) -10.3磷酸化合物磷酸化合物非磷酸化合物非磷酸化合物烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物 Go Kcal/mol(-C=C-OP(O) -14.8酰基磷酸化合物酰基磷酸化合物 (-C-OP(O) -10.1 O焦磷酸化合物焦磷酸化合物 (O)P-OP(O) -7.31ATP的分子构造的分子构造最重要的高能化合物最重要的高能化合物ATPNNNNNH2OOHOHCH2OOOPAMPADPATP-POOPOOOOO2ATP的作用A、生物

16、体通用的能量货币、生物体通用的能量货币提供反响所需能量提供反响所需能量 ；提供细胞活动的机械能；提供细胞活动的机械能；提供细胞吸收物质时的能量；提供细胞吸收物质时的能量；产生电效应；产生电效应；转变成光能或热能。转变成光能或热能。 B、磷酸基团转移反响的中间载体、磷酸基团转移反响的中间载体高磷酸基势能向低磷酸基势能转移高磷酸基势能向低磷酸基势能转移生物体内，生物体内，ATP处于不断生成和耗处于不断生成和耗费的平衡中费的平衡中能量源自能量源自能源物质糖、脂、偶尔是蛋白质的分解能源物质糖、脂、偶尔是蛋白质的分解分 解 代 谢分 解 代 谢氧 化 产 能氧 化 产 能ADP机械能运动机械能运动化学能

17、合成反响化学能合成反响浸透能分泌、吸收浸透能分泌、吸收电能生物电电能生物电热能体温维持热能体温维持光能生物发光光能生物发光 UTP、GTP、CTP、TTP合成，供能ATP ATP是能量的携带者、转运是能量的携带者、转运者，但不是能量的储存者。者，但不是能量的储存者。 二、二、 氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用氧化氧化氧化复原反响氧化复原反响磷酸化磷酸化特指特指ADP磷酸化成磷酸化成ATP储能储能根据氧化方式不同分为两类根据氧化方式不同分为两类一、底物磷酸化一、底物磷酸化底物底物与底物催化过程相伴与底物催化过程相伴无氧无氧ATP构成机制构成机制3-磷磷 酸酸 甘甘 油油 醛醛 磷磷 酸酸 二二 羟羟

18、 丙丙 酮酮 NAD+ 磷 酸 丙 糖 异 构 酶2 3-磷 酸 甘 油 醛 脱 氢 酶 NADH H1.3-二二 磷磷 酸酸 甘甘 油油 酸酸 ADP 2 3-磷磷 酸酸 甘甘 油油 酸酸 2 磷 酸 甘 油 酸 变 位 酶 H20 磷磷 酸酸 ADP ATP2-磷磷 酸酸 甘甘 油油 酸酸 2 烯烯 醇醇 式式 丙丙 酮酮 酸酸 烯 醇 化 酶 丙 酮 酸 激 酶 异 构 G= -0.6kcal/m ol(可可 逆逆 ) 磷 酸 甘 油 酸 激 酶 ATP 氧 化 磷 酸 化 G= -0.4kcal/m ol(可可 逆逆 ) 产 能 1 G= +0.3kcal/m ol(可可 逆逆 ) 产

19、 能 2 G= -4.0kcal/m ol (不不 可可 逆逆 ) 异 构 脱 水 G= +0.2kcal/m ol G=-0.8kcal/m ol(可可 逆逆 ) （ 可可 逆逆 ）2 丙丙 酮酮 酸酸二、二、 电子传送体磷酸化氧化磷酸化电子传送体磷酸化氧化磷酸化与电子传送链相伴的有氧与电子传送链相伴的有氧ATP构成机制构成机制P/O：每耗费：每耗费1个个O2所产生的所产生的ATP分子数分子数NADH+H+1/2O2 NADH+H+1/2O2 NAD+H2ONAD+H2O磷酸化磷酸化氧化氧化电子传送体系电子传送体系NADH链链FADH2+1/2O2+ 2ADP+2Pi NAD+H2O+2AT

20、PFADH2链链+ 3ADP+3Pi +3ATP1、P/O比和氧化磷酸化偶联部位比和氧化磷酸化偶联部位 P/O定义：定义： 偶联部位偶联部位抑制剂、电化学实验抑制剂、电化学实验2、氧化磷酸化的偶联机制独一与大部分实验景象相符的假说，被普遍接独一与大部分实验景象相符的假说，被普遍接受受P.Mitchell因此获因此获78年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖要点：要点：氢传送体利用传送反响能量将氢传送体利用传送反响能量将H+泵出内膜；泵出内膜；化学偶联假说、构象偶联假说、化学浸透假说化学偶联假说、构象偶联假说、化学浸透假说1 13 32 2内膜阻止内膜阻止H+自在进入，构成膜内外电位差自在进入，构成膜内外

21、电位差(E)；E E推进推进ATPATP合成酶为合成酶为ADPADP磷酸化提供能量。磷酸化提供能量。3 3、氧化磷酸化的阻断作用、氧化磷酸化的阻断作用 电子传送抑制造用电子传送抑制造用阻断方式：阻断方式： 氧化磷酸化解偶联作用氧化磷酸化解偶联作用氧化磷酸化解偶联作用：氧化磷酸化解偶联作用： 指氧化磷酸化反响中，在一个或多个磷指氧化磷酸化反响中，在一个或多个磷酸化位置上氧化过程与磷酸化过程分别，使酸化位置上氧化过程与磷酸化过程分别，使ATP的合成从电子传送系统中分别。的合成从电子传送系统中分别。典型的解偶联剂：典型的解偶联剂：2,4-2,4-二硝基苯酚二硝基苯酚DNPDNP呼吸链可与磷酸化脱离，能量全部转化为热。熊冬眠l婴儿及初