生物氧化课件

生物氧化

BiologicalOxidation营养物质在生物体内经氧化分解，最终生成CO2和H2O，并释放能量的过程称生物氧化。*生物氧化的概念*生物氧化与体外氧化的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。物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。是在细胞内温和的环境中由酶催化进行的，能量是逐步释放的，并储存于ATP中。代谢物脱下的氢与氧结合产生H2O，有机酸脱羧产生CO2。*生物氧化与体外氧化的不同点生物氧化体外氧化能量是突然释放的。CO2、H2O由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。*生物氧化的一般过程定义代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratorychain)又称电子传递链(electrontransferchain)。组成递氢体和电子传递体（2H

2H++2e）一、呼吸链1.烟酰胺核苷酸NAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NicotinamideAdenineDinucleotide)

，又叫CoⅠ，主要作为呼吸链的一个组分，起递氢体作用；NADP+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotin-amideAdenineDinucleotidePhosphate)

，又叫CoⅡ，主要在还原性生物合成中作为供氢体。二者的递氢部位是烟酰胺部分，为VitPP。R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

NAD+和NADP+的结构NAD+（NADP+）的递氢机制（氧化型）（还原型）2.黄素辅基FMN：黄素单核苷酸(Flavin

Mononucleotide)FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸(FlavinAdenineDinucleotide)FMN和FAD中异咯嗪环起递氢体作用。异咯嗪及核醇部分为VitB2（核黄素）。FMN结构异咯嗪核醇

FAD结构FMN和FAD递氢机制

（氧化型）（还原型）3.铁硫蛋白(Iron-sulfurprotein,

Fe-S)又叫铁硫中心或铁硫簇。含有等量铁原子和硫原子。铁除与硫连接外，还与肽链中Cys残基的巯基连接。铁原子可进行Fe2+

Fe3++e反应传递电子，为单电子传递体。4.泛醌(ubiquinone,UQ)即辅酶Q（CoenzymeQ，

CoQ），属于脂溶性醌类化合物，带有多个异戊二烯侧链。因其为脂溶性，游动性大，极易从线粒体内膜中分离出来，因此不包含在四种复合体中。分子中的苯醌结构能可逆地结合2个H，为递氢体。

5.细胞色素类（Cytochrome,Cyt）是一类以铁卟啉为辅基的电子传递蛋白。呼吸链中主要有a、b、c、三类。差别在于铁卟啉的侧链以及铁卟啉与蛋白部分连接的方式不同。Cytb、c的铁卟啉与血红素相同；Cyta的铁卟啉为血红素A。分子中的铁通过氧化还原而传递电子，为单电子传递体。（一）呼吸链的组成人线粒体呼吸链复合体呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置四种复合体的排列关系NADH+H+

NAD+FMNFMNH22Fe2+-S2Fe3+-SQQH2

复合体ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-2

复合体Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S3琥珀酸延胡索酸

FADFADH22Fe2+-S2Fe3+-SQQH2

复合体ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c1

复合体Ⅳ还原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB抑制剂1.NADH氧化呼吸链2.琥珀酸氧化呼吸链

NADH呼吸链电子传递和水的生成H2O12O2O2-MH2还原型代谢底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2Fe2+2Fe3+

细胞色素b-c-c1-aa3

FeS2H+M氧化型代谢底物FADH2呼吸链电子传递和水的生成2eH2OFADFADH2琥珀酸

FeS2Fe2+2Fe3+

细胞色素b-c1-c-aa3CoQH2CoQ12O2O2-2H+延胡索酸2eNADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链

二、氧化磷酸化体内ATP生成的方式：氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。

底物水平磷酸化(substratelevelphos-phorylation)

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。底物水平磷酸化

在反应过程中,由于分子内部能量重新分配，形成高能磷酸化合物，进一步将高能磷酸基转移给ADP，形成ATP。底物水平磷酸化是在发酵作用中取得能量的唯一方式，与氧气的存在与否无关。共3个反应：底物水平磷酸化电子传递磷酸化

概念：呼吸链中电子的传递过程偶联ADP磷酸化，生成ATP的方式，称为氧化磷酸化；是体内产生ATP的主要方式。氧化磷酸化的偶联部位NADH与Q之间;Ctyb与Cytc之间;Cytaa3

与O2之间.氧化磷酸化的偶联部位*推测氧化磷酸化的偶联部位的方法(实验证据):

P/O比值：物质氧化时，每消耗1mol氧原子所消耗无机磷的mol数（或ADPmol数），或每消耗1mol氧原子所生成的ATP的mol数。NADHFADH2O212H2OH2O

实测得NADH呼吸链：P/O~2.5ADP+PiATP实测得FADH2呼吸链：P/O~1.5O2122e-2e-ADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATP

NADH途径存在３个偶联部位，可以产生2.5分子ATP；琥珀酸途径存在２个偶联部位，可以产生1.5分子ATP。氧化磷酸化的抑制抑制剂呼吸链抑制剂：抑制电子传递

能阻断呼吸链中某些部位电子