之生物氧化讲稿

1、关于之生物氧化第一张，PPT共六十页，创作于2022年6月物质在生物体内进行氧化分解称为生物氧化包括线粒体内和线粒体外两种。 线粒体内的氧化主要指细胞内氧消耗和CO2释放，并逐步释放能量ATP。也就是指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2 和H2O的过程。线粒体外氧化不伴ATP的生成，主要和代谢物或药物、毒物的生物转化有关。糖 脂肪 蛋白质 CO2和H2O O2能量ADP+PiATP热能* 生物氧化的概念和特点 第二张，PPT共六十页，创作于2022年6月* 生物氧化与体外氧化之相同点生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。物质在体内外氧

2、化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。第三张，PPT共六十页，创作于2022年6月* 生物氧化与体外氧化之不同点生物氧化体外氧化反应条件剧烈不需要酶的催化能量是突然释放的。 产生的CO2、H2O由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。1. 反应温和：37、pH接近中性2. 需酶催化3. 逐步氧化,逐步放能,可以调节；释放能量的4055%以高能键储存4. 生物氧化以脱氢方式为主5. H2O的生成:代谢物脱下的氢与氧结合产生CO2来源：有机酸脱羧产生第四张，PPT共六十页，创作于2022年6月糖原 三酯酰甘油 蛋白质 葡萄糖 脂酸+甘油 氨基酸 乙酰CoA TAC 2H 呼吸链

3、H2O ADP+Pi ATP CO2 * 生物氧化的一般过程第五张，PPT共六十页，创作于2022年6月第二节 线粒体氧化体系第六张，PPT共六十页，创作于2022年6月（一）定义：线粒体内膜上存在着按一定顺序排列的多种酶和辅酶组成的反应体系。代谢物脱下的氢经这一体系传递，最终与氧结合生成水。由于此过程与细胞呼吸有关，所以称为呼吸链。又称电子传递链。呼吸链中传递氢的酶或辅酶称为递氢体,传递电子的酶或辅酶称为电子传递体,因此呼吸链由递氢体和电子传递体组成。电子传递链(electron transfer chain)一、呼吸链(respiratory chain）第七张，PPT共六十页，创作于20

4、22年6月（1）烟酰胺(尼克酰胺)核苷酸类 NAD+(NADP+) 简称CoI( CoII)功能基团：烟酰胺可逆性地加氢脱氢，代谢物上脱下的2H（2H+ 和2e）传递给黄素蛋白大多数脱氢酶以NAD+为辅酶少数脱氢酶以NADP+为辅酶为体内许多脱氢酶的辅酶，是联结作用物与呼吸链的重要环节。尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）或辅酶II（CoII）NADPH + H+ + NAD+ NADP+ NADH + H+ 2.呼吸链的组成成份及作用：第八张，PPT共六十页，创作于2022年6月NAD+和NADP+的结构R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+ 第九张，PPT共六十页，创作于20

5、22年6月第十张，PPT共六十页，创作于2022年6月黄素蛋白的辅基有两种黄素单核苷酸（FMN）：含有磷酸黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）：含有腺苷酸（AMP） 二者都含有维生素B2功能：可催化代谢物脱下的氢，脱下的氢可被该酶的辅基FMN和FAD接受。NADH脱氢酶的辅基就是FMN，可将NADH的H转移到NADH脱氢酶的辅基FMN。（2）黄素蛋白第十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月第十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3+e 反应传递电子，每次只传递一个电子为单电子传递体。存在形式：Fe4S4(

6、也有Fe2S2）铁硫蛋白常与黄酶、细胞色素结合在一起，以复合物形式存在：FMN（Fe-S）FAD(Fe-S) 表示无机硫 （3）铁硫蛋白第十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月 铁硫蛋白 SS无机硫半胱氨酸硫第十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月第十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月第十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。细胞色素体系各辅基中的铁可以得失电子，进行氧化还原反应，为单电子递体。（五 ）细 胞 色 素第十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月第十八张，PPT共六十页，创作于

7、2022年6月 Cyt的本质细胞色素= 酶蛋白+ 铁卟啉 Cyt的分类细胞色素(30多种)a组：a、a1、a2、a3b组：b、b17、P450 c组：c、c1、c2、c3 Cyt的存在部位线粒体（ a、a3 、b、c、c1）微粒体（ b5、P450 ） 作用：单电子传递体2Cytaa3-Fe2+ +1/2O2 2Cytaa3-Fe3+ +O2-2Cyt-Fe3+2e 2Cyt-Fe2+第十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月第二十张，PPT共六十页，创作于2022年6月第二十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月 1标准氧化还原电位：还原电位从低到高的顺序 2 各组分特殊的吸收光谱，

8、得失电子后吸收光谱改变 3 还原状态呼吸链缓慢给氧 4特异抑制剂阻断：阻断部位以前的为还原状态，后面的为氧化状态。 5用去垢剂温和处理线粒体内膜，可以得到四种电子传递复合体 二 呼吸链中传递体的排列顺序第二十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月1. 复合体: NADH-泛醌还原酶 功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone) 复合体NADH CoQ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 第二十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月复合体的功能 NADH+H+ NAD+ FMN FMNH2还原型Fe-S 氧化型Fe-S Q

9、QH2第二十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月2. 复合体: 琥珀酸-泛醌还原酶 功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌 复合体琥珀酸 CoQFe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 第二十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月第二十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月3. 复合体: 泛醌-细胞色素c还原酶 功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c 复合体QH2 Cyt c b562; b566; Fe-S; c1第二十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月4. 复合体: 细胞色素c氧化酶 功能：将电子从细胞色素c传递给氧 复合体还原型Cyt c O2CuAaa

10、3CuB 其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。第二十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月四种具有传递电子功能的酶复合体(complex) * 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。人线粒体呼吸链复合体第二十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置第三十张，PPT共六十页，创作于2022年6月 Cytc Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 1/2O2+2H+ H2O 胞液侧 基质侧 线粒体内膜 e-e-e-e-e-第三十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月三、主要的呼吸链1. NADH氧化呼吸链NADH

11、复合体Q 复合体Cyt c 复合体O2第三十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月2. 琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸 复合体 Q 复合体Cyt c 复合体O2第三十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月第三十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月高能磷酸键与高能磷酸化合物 高能磷酸键水解时释放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯键，常表示为 P。高能磷酸化合物含有高能磷酸键的化合物 四、生物氧化过程中ATP的生成高能硫脂化合物 含有酰基和硫醇基的化合物（一）高能化合物与高能磷酸化合物 第三十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月第三十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月 ATP

12、的生成和利用ADP ATP 肌酸 磷酸肌酸 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 P P 机械能(肌肉收缩)渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温)生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心。ADP + Pi ATP ATP ADP + Pi第三十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月 （二）高能磷酸化合物ATP的生成 氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)是指代谢物氧化脱氢经呼吸链电子传递给氧生成水的同时，释放能量用以使ADP磷酸化生成ATP，由于代谢物氧化反应与ADP磷酸化生成ATP相偶联，故称为偶联磷酸化。 底物水平磷酸化 (subst

13、rate level phosphorylation) 是底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。第三十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月（1）氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位：复合体、根据自由能变化和P/O比值（每消耗一摩尔氧原子所消耗无机磷的摩尔数）G=-nFE第三十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月第四十张，PPT共六十页，创作于2022年6月ATPATP ATP 氧化磷酸化偶联部位电子传递链自由能变化 第四十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月（2） 氧化磷酸化的机制1. 化学渗透假说(chemiosmotic hypothesi

14、s) 电子经呼吸链传递时，可将质子（H+）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。 第四十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 H+ 1/2O2+2H+ H2O ADP+Pi ATP H+ H+ H+ 胞液侧 基质侧 + + + + + + + + + + - - - - - - - - - 化学渗透假说详细示意图第四十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月2. ATP合酶由亲水部分 F1（33亚基 ）和疏水部分 F0（a1b2c91

15、2亚基）组成。ATP合酶结构模式图第四十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月线粒体基质 线粒体膜 + + + + - - - - H+ O2 H2O H+e- ADP+Pi ATP 化学渗透假说简单示意图第四十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月（3）氧化磷酸化的抑制1. 呼吸链抑制剂 阻断呼吸链中某些部位电子传递。2. 解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：解偶联蛋白 2，4二硝基苯酚3. 氧化磷酸化抑制剂 对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素 （一）抑制剂第四十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月鱼藤酮粉蝶霉素A异戊巴比妥 抗霉素A二巯基丙醇 CO、CN-、

16、N3-及H2S各种呼吸链抑制剂的阻断位点第四十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体） F0 F1 Cyt cQ胞液侧 基质侧 解偶联 蛋白热能 H+ H+ ADP+Pi ATP 第四十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月 寡霉素(oligomycin) 可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成寡霉素ATP合酶结构模式图第四十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月 ATP是能量的释放和贮存利用的最主要的形式ATP + UDP ADP + UTPATP + CDP ADP + CTPATP + GDP ADP + GTP腺苷酸激酶的作用 A

17、DP + ADP ATP + AMP五、ATP的利用和贮存第五十张，PPT共六十页，创作于2022年6月肌酸激酶的作用磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。第五十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月 ATP的生成和利用ATP ADP 肌酸 磷酸肌酸 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 P P 机械能(肌肉收缩)渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温)生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心。第五十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月第三节 非线粒体氧化酶系第五十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月（一）加双氧酶 此酶催化氧分子中的2个氧原子加到

18、底物中带双键的2个碳原子上。例 如： (O2) 色氨酸吡咯酶一、微粒体中的酶类 第五十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月（二）加单氧酶(monoxygenase)* 催化的反应：RH + NADPH + H+ + O2 ROH + NADP+ + H2O 故又称混合功能氧化酶(mixed-function oxidase)或羟化酶(hydroxylase)。上述反应需要细胞色素P450 (Cyt P450)参与。此酶催化在底物加1个氧原子的反应。第五十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月二、过氧化物酶体氧化体系（一）过氧化氢及超氧离子的生成第五十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月（二）过氧化氢及超氧离子的作用和毒性生理作用杀菌；合成甲状腺素。毒性O2.；H2O2;OH.等活性氧DNA氧化、修饰、甚至断裂蛋白质巯基被氧化产生过氧化脂质致癌作用和老化。第五十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月（三）过氧化氢及超氧阴离子的清除 （1）过氧化氢酶(catalase)又称触酶，其辅基含4个血红素2H2O