生物化学教授课件-第10章氧化

BioenergeticsandBiological大分子降解为小分小分子被转化为在代谢中占重要地位的简单单位乙酰CoA。这个阶段有ATP生成，但很少柠檬酸循环和氧化磷酸化 分子氧化的共同途径生物氧化(BiologicalCellularoxidationCellularrespiration生物氧化的实质：在一系列酶的作用下，有机生物氧化的特细胞内的有机物在正常体温、生理pH、有水的条件下进行；在酶的催化下，经过一系列连续的化学反应，逐步氧化、逐步释放能量；生物氧化过程释放的能量 在ATP。第一由能氧化还原电势：得到和失去电子 单位标准氧化还原电 生物化学反应中pH=7，用E0’表一些反应的标准氧化还原 E0’ - - -CytCytb CytcCytc 二、两个半反应的偶三、自由自由能即用于做功的能，用G标准自由能在标准状况下（25C,溶质=1M或大气压＝1）生物体内pH=7,标准自由能用G0’（一）G是推测反应是否能自发进行的根在一个反应中，如果自由能的变化为负值，则反G为正值时，反应不能自发进行，需要有自由能G仅与产物和反应物的自由能有关，与反应途径（二）计算标准自由能的变有两种方n:每摩尔反应物转移电子的摩尔F:法拉弟常数（23062cal.mol-G0’＝-2X23062X1.136=-52.6kcal.mol-化学平衡常数KeqG0’G’＝G0’＋RTln （气体常数）=1.987cal.mol-1K一个化学反应一旦到达平衡（G’＝0[B]/[A]G0’=-RTlnKeq=-2.303RTlgKeq时G0负Keq时G0’KeqG0正用G0’判断反应能否自发进磷酸二 3-磷酸甘油(25C0.0475.推测当反应物起始浓度为2X14，3X106M在标准状况下，用G0’判断反应能否自发进第二能磷酸化合物kcal.mol-1(21kJ/mol)以上的自由能，这类化合高能二、高能化合物的类磷氧键型（-氮磷键型(-硫酯键甲硫键1OOPOOPOOCOP3-磷酸甘油酸磷 11.8kcal.mol-

10.1kcal.mol-OOOOPOROOOA ORCHORCHOOOAO

焦磷酸化合O

O O

P 焦磷 7.3kcal.mol-

COOH O↓ 磷酸 14.8kcal.mol-2OOOP O 10.3kcalmol- 7.7kcal.mol-3RROC4COO-COO-NH3AATP：adenosine5’-triphosphate两个高能活性形ATP（二）ATP在能量交换中ATP为即时性的能量载ATP在细胞酶促磷酸基团转移中起“中转站的作一些磷酸化合物水解的自 能

(kcal.mol- -------（三）细胞中存在一个动态腺苷酸库（ATP、ADPAMP）能荷：高能状态的腺苷酸与总腺苷酸浓度之比。ATP不断形成和消耗，受到调： ﹞+荷=PP（二）ATP水解时的ATP+H2OADP+Pi+H+ADP+H2OAMP+Pi+H+

G0’=-7.3kcal.mol-G0’=-7.3kcal.mol-PPi+H2O2 G0’=-6.5kcal.mol-ATPGG-6-PADPG-6-P+H2OG10’=-4.0kcal.mol-G20’=-3.3kcal.mol-

G0’=G10’+G20’=-7.3kcal.mol-ATP在能量交换中的生物氧化，氧化还原电势，自由能，ATP,G’,高能磷酸化合物，高能键，能G0’=-RTln=-2.303X1.987X298Xlg=+1.8kcal.mol-G’=G0’+RTln=+1.8kcal.mol-1+2.303RTlg3X10-6M/2X10-4=-0.7kcal.mol-E0’=+0.816E0’=-0.32还原反应：1/2O2+2H2e氧化反应： NAD++H++相 1/2O2+NADH+H+H2O标准氧化还原电势差（E0’E0E0’E0’供体1.136（electron-transportchain）把从NADH、FADH2开始，按标准氧化还原电势由低到高（或由负到正）的顺序而排列成的一系列电子递体，叫电子传递链。(呼吸链，respiratorychain)二、电子递体及排列顺复合体I（NADH－CoQ还原酶 7FeS聚簇（iron-sulfur（黄素蛋白,FP1;铁硫蛋白2Fe-4Fe- 电子传NADHFMNFeS作用：琥珀酸CoQ组成：4蛋白质亚1[4Fe4S],2[2（黄素蛋白,FP2;铁硫蛋白 电子传递FADH2FeSCoQ(Q,ubiquinone,UQ,一次传递2个复合体II复合体III复合体III（CoQ-CytC还原酶组成个蛋白质亚基2Cyt1[21Cyt细胞色素是一类含有血红素辅基的电子传递细胞色素可见光谱有、吸收峰 电子传CoQCytbFe.SCytC1CytCyt外周膜蛋白，存在于线粒体内膜的外表在分子表面一侧（血红素附近），存在一个传递电复合体III复合体Cyt兰色：positivecharged红色：anionic绿色：electrostatic作用CytCO2；质子泵（2H+）组成：10白质亚基Cyta，1Cyt电子传CytCCytaa3(2Cu2+ 延三、电子传递体在呼吸链中排列顺序的氧化还原电测定氧化还原电势，按从低到高一些反应的标准氧化还原 E0’ - - - CytCytb CytcCytc 差异光加入电子供体，使电子递体处于还原态突然加入氧，通过检测光谱变化测定各自变成氧化态的电子传递体复合体的分离，体外重组，观察4.利用专一性电子化物、叠氮化物、抑制部位前面的电子从G0’＝-52.6kcal.mol-=-220KJ/molFADH2O2G0’＝-152电子传递链几电子进入呼吸链有两条途电子递体可以电子传递产生膜电势（跨膜质子梯度电子传递过程中有一个能量降，释放的自由思考不同细胞色素的血红素辅基有细微区oxidation氧化磷酸化定是指在ATP合酶的催化下，利用电子传递（底物水平磷酸化，光合磷酸化外膜：可透性内膜：嵴（一）电子传递和氧化磷酸化依赖于底物氧

23呼吸链每消耗一个氧原子由ADP生成ATPP/O可以反映呼吸效（二）氧化磷酸化必须以电子传递为前（三）氧化磷酸化推动电子传解偶联剂2,4- 酚（2,4-dinitrophenol,作用实质：DNP为疏水性弱酸，易通过生物学意义：产生热量保持体形成通道，允许质子从胞质流进线粒体三、氧化磷酸化的能量偶联机1953Slater提出。（二）构象偶联假1964Boyer提出。（）（chemiosmotic1961Mitc 提出（1978年获 化学称为质子驱动力（proton-motiveforce,pmf），支持化学渗透学 *线粒体内膜对H+、OH、K+、Cl等离子*电子传递中产生了跨线粒体内膜的质子*人为创造线粒体内外质子梯度，在没有*破坏跨线粒体内膜的质子梯度和电位差，四、F0F1-ATP合（一）亚线粒体内膜重组实F1在体外具有ATPase活性ATPsynthase（F0F1-合酶）合酶：具有裂解作用，但不是裂解酶，合成酶（synthetase）: 一种连接酶，所（二）F0F1-ATP合酶的分子结球形头部伸向基质；F0（ab2c12）F0F1–ATP合酶功能位F0：为水不溶性跨膜蛋白复合体，组成质子 （三）ATP合成机Boyer结合变化模型（BindingchangeATP释放是限速步骤，质子驱动力的作用是促进机成制机成制酶和的旋结转合催变化1998年Noji首次获得直F1－AT120120度大约做功80pNn。旋转马达对能量转换的高效率，是迄今所发现四、氧化磷酸化被细胞能量需求所调线粒体内膜对NADH高度不细胞质NADH的还原力如何进入线粒经过线粒体的穿梭系统（shuttle（一）3-磷酸甘油穿梭-1NADH1FADH2（只能形成-33磷酸甘油穿（二）苹果酸－天冬氨酸穿心肌、肝：氧化磷酸化、解偶联、磷氧比、F0F1－ATP合酶、F1－ATP思考 线粒体穿梭的意义及类化学渗透学说不断完粒体内膜上，当电子经