《生物氧化新书》课件

(Biologicaloxidation)第九章生物氧化1编辑ppt(Biologicaloxidation)第九

主要内容概述线粒体氧化体系生物氧化与能量代谢非线粒体氧化体系2编辑ppt主要内容概述2编辑ppt

第一节概述一、生物氧化概念H2O+CO2+能量生物体内

营养物（糖、脂、蛋白质）[O]

意义：提供各种生命活动所需能量,及维持体温。3编辑ppt第一节概述一、生物氧化概念H2O+CO2+能量生二、生物氧化的特点

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H2O氢和氧直接反应形成H2O逐步释放能量并形成ATP能量以光和热形式骤然放出4编辑ppt二、生物氧化的特点4编辑ppt糖原三酯酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸链H2OADP+PiATPCO2*生物氧化的一般过程5编辑ppt糖原三酯酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油氨基三、生物氧化的方式（一）CO2的生成

(体内CO2是有机酸在酶的催化下脱羧产生

的)COOHR-CH-NH2R-CH2-NH2+CO2氨基酸脱羧酶α-氨基酸胺1.α-单纯脱羧6编辑ppt三、生物氧化的方式（一）CO2的生成COOHR-CH-H3C-C-COOH+HSCoAO=H3C-C-SCoA+CO2O=NAD+NADH+H+丙酮酸脱氢酶系丙酮酸乙酰CoA2.

－氧化脱羧7编辑pptH3C-C-COOH+HSCoAO=H3C-C-SCHOOCCH2-C-COOHO=H3C-C-COOH+CO2O=丙酮酸羧化酶草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸丙酮酸3.

－单纯脱羧8编辑pptHOOCCH2-C-COOHO=H3C-C-COOH+4.

－氧化脱羧HOOCCH2-CH-COOHH3C-C-COOH+CO2O=OH苹果酸酶NADP+NADPH+H+苹果酸丙酮酸9编辑ppt4.－氧化脱羧HOOCCH2-CH-COOHH3C-C（二）H20的生成

代谢物（AH2）→2H

(酶与辅酶)

一系列中间传递体½O2H2O10编辑ppt（二）H20的生成第二节线粒体氧化体系一、呼吸链

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。（respiratorychain）11编辑ppt第二节线粒体氧化体系是定位在线粒体内膜上的

(一)呼吸链主要成员及其作用烟酰胺脱氢酶类及其辅酶（NAD+、NADP+）

黄素蛋白类及其辅基（FMN、FAD）

铁硫蛋白（Fe-S）泛醌（Q，CoQ）

细胞色素类（Cyt.）12编辑ppt(一)呼吸链主要成员及其作用烟酰胺脱氢酶类及其辅酶（烟酰胺脱氢酶类

NAD+－烟酰胺腺嘌呤二核苷酸辅酶

NADP+—烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

（不参与呼吸链）作用:

递氢体

13编辑ppt烟酰胺脱氢酶类13编辑ppt

呼吸链

2H+NAD+NADH+H+

传递给FMNNADPH+H+

不直接与呼吸链偶联，参与物质还原

(3)递氢机理

递氢部位——吡啶环14编辑ppt

黄素蛋白酶类(Flavoprotein,FP)

FMN-----黄素单核苷酸

在呼吸链中,FMN作为NADH脱氢酶的辅基;(1)辅基

FAD------黄素腺嘌呤二核苷酸作为琥珀酸脱氢酶的辅基;作用:递氢体（FP1）(FP2)15编辑ppt黄素蛋白酶类(Flavoprotein,FP)（FP1（3）递氢机理

功能部位

——异咯嗪环的N1和N10

NADH+H+FMNH2

均可传递给COQ琥珀酸脱氢FADH2呼吸链（Fe-S）11016编辑ppt（3）递氢机理NADH+H+17编辑ppt17编辑pptSS无机硫半胱氨酸硫3.铁硫蛋白类18编辑pptSS无机硫半胱氨酸硫3.铁硫蛋白类18编辑pptCH2-S—FeSFeSFeSFeSCH2-S——S-CH2—S-CH2常见铁硫族:Fe4-S4

或Fe2-S2铁硫中心：19编辑pptCH2-S—FeSFeSFeSFeSCH2-S——S-CH2

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在呼吸链中：20编辑pptandCyt.b.C1等复合物形式ee在呼4.泛醌（CoQ10,Q10）结构

醌类化合物，由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人CoQ10），作用:

递氢体

21编辑ppt4.泛醌（CoQ10,Q10）结构21编(3)递氢机理FMNH2

CoQ2H2e2H+传递给其后的一系列递电子体在呼吸链中（Fe-S）FADH2（Fe-S）22编辑ppt(3)递氢机理FMNH2CoQ2H2e2H+传

5.细胞色素类(Cytochromes,Cyt.)

是位于线粒体内的一类电子传递体，其辅基为铁卟啉，有特殊的吸收光谱，故命名细胞色素。基本结构（以细胞色素C为例）

23编辑ppt5.细胞色素类(Cytochromes,CyNNNNFe3+H3C--CH3-CH-CH3H3CCH2CH2COO-CH2CH2COO-细胞色素

cH3C-

CysSH3C-CHCysS多肽链蛋白质部分铁卟啉24编辑pptNNNNFe3+H3C--CH3-CH-CH3H3CCH2C

Cyt.主要类型——

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。25编辑pptCyt.主要类型——25编辑ppt(2)作用

递电子体

(3)递电子机理

Fe3+Fe2+ee(4)递电子顺序(E0ˊ值小大)

Cyt.bc1caa3½O226编辑ppt(2)作用ee(4)递电子顺序(E0ˊ值小大)在呼吸链中细胞色素类递电子顺序2Fe2+2Fe3+2Fe3+2Fe2+2Fe3+2Fe2+2Fe3+2Fe2+½O2O2-

H2O2e2e2e2e2ebc1

ca.a3CoQ2H

2H+----------------------2e2H+27编辑ppt在呼吸链中细胞色素类递电子顺序2Fe2+2Fe3+2Fe3+

Cytb、c1、c、a、

Cyta3

不能与O2、

CO和CN-等结合，可与O2结合也可与CO和CN－结合

使呼吸链中断Cytaa3：Cyta与a3不易分开，常写在一起Cytaa3:

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。28编辑pptCytb、c1、c、a、

复合体Ⅳ还原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB其中Cyta3

和CuB形成的活性部位将电子交给O2。29编辑ppt

呼吸链各成分在线粒体内膜上的分布与定位

复合体ⅠNADH脱氢酶

复合体Ⅱ

琥珀酸脱氢酶

复合体Ⅲ泛醌－CytC还原酶复合体Ⅳ细胞色素氧化酶FMN(Fe-S)a.a3Cyt.b.(Fe-S).c1FAD(Fe-S)CoQ游离存在，CytC与线粒体内膜疏松结合易分离，故二者包含在上述复合体中。30编辑ppt呼吸链各成分在线粒体内膜上的分布与定位复合体Ⅰ

二、

体内重要呼吸链的排列顺序

NADH+H+氧化呼吸链

(组成成员,排列顺序,产生ATP数)2.FADH2氧化（或称琥珀酸氧化）呼吸链

(组成成员,排列顺序,产生ATP数)31编辑ppt二、体内重要呼吸链的排列顺序NADH+H+氧化呼吸链呼吸链的排列顺序由以下实验确定：

①标准氧化还原电位（E0’）低（易失电子）高②拆开和重组③还原状态呼吸链缓慢给氧④特异抑制剂阻断32编辑ppt呼吸链的排列顺序由以下实验确定：

①标准氧化还原电位（E0

1、NADH+H+氧化呼吸链NADH→FMN→CoQ→Cyt.b→c1→c→a.a3→½O2

+H+

(Fe-S)

(Fe-S)

(Cu2+)

组成成员排列顺序产生ATP:2.5分子33编辑ppt1、NADH+H+氧化呼吸链NADH→FMN→2、FADH2氧化呼吸链

FADH2→CoQ→Cyt.b→c1→c→a.a3→½O2

(Fe-S)

(Fe-S)

(Cu2+)

组成成员排列顺序产生ATP：1.5分子34编辑ppt2、FADH2氧化呼吸链FADH2→CoNADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链

体内两条重要呼吸链的相互联系

35编辑pptNADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链体内两条重CH2OHC=OCH2O-P磷酸二羟丙酮CH2OHCHOHCH2O-P甘油-3-磷酸NADH+H+NAD+QH2Q1/2O2H2O2~PFADFe-S线粒体内膜基质胞质甘油-3-磷酸脱氢酶

甘油-3-磷酸穿梭

（肌肉、脑）三、胞质中NADH＋H+的氧化36编辑pptCH2OH磷酸二羟丙酮CH2OH甘油-3-磷酸NADH+H苹果酸－天冬氨酸穿梭（心肌、肝）苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶37编辑ppt苹果酸－天冬氨酸穿梭（心肌、肝）苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶37

小结（胞质中NADH＋H+的氧化）胞液NADH+H+

线粒体FADH2

产生1.5分子ATP

2.苹果酸-天冬氨酸穿梭作用

胞液NADH+H+

线粒体NADH+H+

产生2.5分子ATP

呼吸链呼吸链1.甘油-3-磷酸穿梭作用

38编辑ppt小结（胞质中NADH＋H+的氧化）呼吸链呼吸第三节生物氧化与能量代谢

约60%以热能形式散失

糖

维持体温；脂类

蛋白质

约40%以化学能形式形成高能化合物（ATP)，

以驱动各种生命活动。*高能化合物

（＞21kJ/mol）[o]能量39编辑ppt第三节生物氧化与能量代谢[o]能量39编辑ppt

一.高能化合物的种类

通式举例释放能量（PH7.0,25℃）(kJ/mol(kcal/mol)

高能键符号：

“

”40编辑ppt一.高能化合物的种类通式

二、ATP的生成

（一）底物水平磷酸化41编辑ppt二、ATP的生成

（一）底物水平磷酸化41编辑ppt1.

1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸ADPATP3-磷酸甘油酸激酶2.

磷酸烯醇式丙酮酸ADPATP丙酮酸丙酮酸激酶3.

琥珀酸单酰CoA琥珀酸+CoASHGDPH3PO4GTPADPATP糖的氧化分解过程中三次底物水平磷酸化琥珀酰CoA合成酶42编辑ppt1.1，3-二磷酸甘油酸（二）氧化磷酸化

1.氧化磷酸化及其偶联43编辑ppt（二）氧化磷酸化43编辑ppt2.氧化磷酸化的偶联部位（1）磷氧（P/O）比值

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）。44编辑ppt2.氧化磷酸化的偶联部位（1）磷氧（P/O）比值呼吸链形成ATP的偶联部位NADH氧化呼吸链：

P/O≈2.5，有3个偶联部位，生成2.5分子ATP；FADH2氧化呼吸链：

P/O≈1.5，有2个偶联部位，生成1.5分子ATP。

苹果酸抗坏血酸45编辑ppt呼吸链形成ATP的偶联部位NADH氧化呼吸链：苹果酸抗坏血NADHFMNCoQCytbc1

caa3O2(Fe-S)

FADH2(Fe-S)

52.1kj/mol40.5kj/mol102.3kj/mol

（2）自由能变化呼吸链偶联部位：

NAD+~CoQ;Cyt.b~c;Cyta.a3→O246编辑pptNADHFMNCoQCytb三、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47编辑ppt三、影响氧化磷酸化的因素抑制剂47编辑ppt（一）抑制剂1.呼吸链抑制剂

FAD.H2

(Fe-S)NADH→FMN→CoQ→Cyt.b→C1→C→aa3→O2(Fe-S)

阿米妥鱼藤酮(-)(-)(-)抗霉素A

CN-CO48编辑ppt（一）抑制剂(-)(-)(-)抗霉素ACN-48编辑pp2.解偶联剂二硝基苯酚（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↓

解偶联49编辑ppt2.解偶联剂二硝基苯酚（DNP）DNP→解除氧化与磷（二）ADP的调节1）运动时：ADP/ATP↑

氧化磷酸化↑2）休息时：ADP/ATP↓

氧化磷酸化↓

（三）甲状腺激素的调节

氧化磷酸化↑

耗O2量↑

ADP+Pi产热量↑Na+-K+-ATPase

（分解）

ATP

ATP生成↑

(+)T3/T450编辑ppt（二）ADP的调节1）运动时：ADP/ATP↑（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ATP生成减少发生多种疾病51编辑ppt（四）线粒体DNA突变mtDNA编码呼吸链复合体的部分多肽四、ATP利用、转移和储存ATP+H2OADP+Pi+30.5Kj（一）ATP的利用52编辑ppt四、ATP利用、转移和储存ATP+H2O代谢物分解氧化CO2H2O能热能（散发）化学能（储能）ATPADP

PiCC~P+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

ATP为直接供能者53编辑ppt代谢物分解氧化CO2H2O能热能（散发）化学能A（二）ATP分子中高能键的转移ATP+

UDPCDPGDPADP+UTP（参与糖原合成）CTP（参与磷脂合成）GTP（参与蛋白质合成）54编辑ppt（二）ATP分子中高能键的转移ATP+UDPA

（三）磷酸肌酸是能量储存形式