《生物化学》课件-项目五：生物氧化

生物氧化—三羧酸循环生物氧化01目录线粒体氧化体系与呼吸链氧化磷酸化与ATP的生成03影响氧化磷酸化的因素04三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环所有的反应均在线粒体中进行概念乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合反应，经过一轮反应乙酰辅酶A被彻底分解，重新生成草酰乙酸，因循环中的第一个中间产物是含三个羧基的柠檬酸，故也称为柠檬酸循环。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环三羧酸循环三种关键酶催化步骤COOHHO-C-COOHCH2COOH柠檬酸CH2COOHCH2COOHOC草酰乙酸CH3-C-SCoAO+柠檬酸合成酶①三羧酸循环COOHH-C-COOHCOOH异柠檬酸CH2HO-CHCOOHCH2COOHα－酮戊二酸CH2COCOOHCH2COOHα－酮戊二酸CH2CO琥珀酰CoAOCH2CH2COOH~SCoAC①NAD+NADH+H+异柠檬酸脱氢酶NAD+NADH+H+②α-酮戊二酸脱氢酶复合体四次脱氢反应步骤CO2CO2三羧酸循环一步底物水平磷酸化琥珀酸CH2CH2COOHCOOH琥珀酰CoAOCH2CH2COOH-SCoAC~GTPGDP+Pi三羧酸循环四次脱氢反应步骤琥珀酸CH2CH2COOHCOOH延胡索酸CHHCCOOHCOOHHO-C-HCH2COOHCOOH苹果酸COOHCH2COOHOC草酰乙酸FAD+FADH2③琥珀酸脱氢酶NAD+NADH+H+④苹果酸脱氢酶三羧酸循环三种关键酶催化步骤COOHHO-C-COOHCH2COOH柠檬酸CH2COOHCH2COOHOC草酰乙酸CH3-C-SCoAO+柠檬酸合成酶①三羧酸循环三种关键酶催化步骤COOHH-C-COOHCOOH异柠檬酸CH2CHHO-COOHCH2COOHα－酮戊二酸CH2CO异柠檬酸脱氢酶②三羧酸循环三种关键酶催化步骤COOHCH2COOHα－酮戊二酸CH2CO琥珀酰CoAOCH2CH2COOH-SCoACα－酮戊二酸脱氢酶复合体③三羧酸循环二步脱羧反应步骤COOHH-C-COOHCOOH异柠檬酸CH2CHHO-COOHCH2COOHα－酮戊二酸CH2CO琥珀酰CoAOCH2CH2COOH-SCoACNAD+NADH+H+①CO2NAD+NADH+H+②CO2COOHCH2COOHα－酮戊二酸CH2CO三羧酸循环循环过程总结4次脱氢3NADH+H+1FADH29ATP3种关键酶2次脱羧1次底物水平磷酸化—1ATP循环过程最主要的意义是供能生物氧化--线粒体氧化体系与呼吸链生物氧化01目录线粒体氧化体系与呼吸链氧化磷酸化与ATP的生成03影响氧化磷酸化的因素04三羧酸循环生物氧化概念有机物在生物体内的氧化分解产能对象有机物产物CO2H2O能量生物氧化概念能量的去路维持体温化学能（ATP）生物氧化的特点生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程反应条件温和（水溶液，中性pH和常温）生物氧化的特点体内与体外不同点CO2的产生方式是脱羧能量的释放是逐步释放生物氧化的速率受体内多种因素的调节生物氧化的特点体内与体外相同点耗氧量终产物释放的能量生物氧化的方式加氧反应RCHO+1/2O2RCOOH酸醛脱氢反应CH3CH(OH)COOHCH3COCOOH+2H丙酮酸

乳酸生物氧化的方式失电子反应Fe2+Fe3++e生物氧化的酶类氧化酶类2H+H2OSH2+2e2Cu2+O2-S2Cu+1/2O2SH2:底物S:产物2H+H2OSH2+2Cu2+O2-S2Cu+1/2O22e能使氧分子活化的酶，将脱下的氢直接交给氧生成水生物氧化的酶类需氧脱氢酶类可催化代谢物脱氢，将氢直接交给氧生成H2O22HH2O2SH2SO2FMN

或FADFMNH2

或FADH22H生物氧化的酶类需氧脱氢酶类SH2SFMN(或FAD)FMNH2(或FADH2)SH2SNAD+(NADP+)NADH+H+(NADPH+H+)不以氧为直接受氢体，而是经过一系列反应传递给氧，最终生成水体内最重要的脱氢酶生物氧化的过程GAAGlycerlin、FFA淀粉AmylonprotienfatCO2+H2OCH3-CO~SCOA呼吸链呼吸链呼吸链概念部位组成功能由多种酶和辅基组成的递氢和递电子的反应链线粒体内膜上呼吸链呼吸链递氢体递电子体组成成分NAD+/NADPFMN/FADCOQCyt呼吸链呼吸链组成复合体Ⅰ:NADH-泛醌还原酶CoQNADHFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-2复合体Ⅰ将NADH的氢传递给COQ功能呼吸链复合体Ⅱ:琥珀酸-泛醌还原酶CoQ琥珀酸Fe-S1;b560;FAD;Fe-S2;Fe-S3

将氢从琥珀酸传递给泛醌功能呼吸链组成呼吸链复合体Ⅲ:泛醌-细胞色素c还原酶CytcQH2b562;b566;Fe-S;c1将电子从泛醌传递给细胞色素c功能呼吸链组成呼吸链复合体Ⅳ:细胞色素c氧化酶O2还原型CytcCuA→a→a3→CuB

功能将电子从细胞色素c传递给氧，其中Cyta3

和CuB形成的活性部位将电子交给O2呼吸链组成呼吸链呼吸链组成呼吸链1/2O2O2-H2Oaa3呼吸链组成呼吸链NADH呼吸链为2.5P/O比值机制FADH2为1.5三个偶联部位NADHCoQ（复合体Ⅰ）CoQCytc（复合体Ⅲ）CytCO2（复合体Ⅳ）呼吸链组成生物氧化--影响氧化磷酸化的因素生物氧化01目录线粒体氧化体系与呼吸链氧化磷酸化与ATP的生成03影响氧化磷酸化的因素04三羧酸循环ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素抑制剂呼吸链抑制剂解偶联剂ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素阻断呼吸链中某些部位电子传递抑制剂呼吸链抑制剂鱼藤酮氰化物COATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素使氧化与磷酸化偶联过程脱离抑制剂解偶联剂解偶联蛋白2-二硝基酚4-二硝基酚ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素对电子传递及ATP合酶均有抑制作用抑制剂ATP合酶抑制剂寡霉素ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素呼吸链抑制剂ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素临床应用CO中毒细胞色素b、c1、c所含的亚铁血红素的Fe2+已形成六个配位键，而Cytaa3中的为五个配位键，当CO进入体内，可以与Cytaa3的Fe2+配位结合，使其丧失传递电子的能力，抑制氧化磷酸化严重时，呼吸链中断，细胞窒息死亡ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素棕色脂肪细胞的线粒体有一种称为解耦联蛋白1（UCP1）的物质，这种物质使得葡萄糖和脂肪酸分解产生的能量不能转化为ATP（为生物体直接供能的物质），而只能转化为热能新生儿硬肿症与棕色脂肪ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素为什么棕色脂肪组织较多存在于新生儿和幼小哺乳动物体内？新生儿硬肿症与棕色脂肪ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素小家伙们刚生出来，身体的调节功能还比较差，不能通过“打哆嗦”（肌肉颤栗）这种方式产热来抵御外界的寒冷，所以需要棕色脂肪组织的帮助。打个比方来说，白色脂肪组织就好比被子，可以起保暖的作用；棕色脂肪组织就好比电热毯，通过产热来帮助机体抵御寒冷新生儿硬肿症与棕色脂肪ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素甲状腺激素甲状腺激素可诱导Na+,K+–ATP酶和解偶联蛋白基因表达均增加，使ATP分解加速，引起机体耗氧并产热，所以甲亢病人容易出现怕热多汗ATP的生成方式氧化磷酸化的影响因素ADP/ATP比值的调节比值增大，氧化加快，ATP生成增加比值减小，氧化减慢，ATP生成减少生物氧化--氧化磷酸化与ATP的生成生物氧化01目录线粒体氧化体系与呼吸链氧化磷酸化与ATP的生成03影响氧化磷酸化的因素04三羧酸循环高能键及高能化合物的概念ATP的生成方式ATP的生成氧化磷酸化（95%）底物水平磷酸化（5%）ATP的生成方式氧化磷酸化氧化磷酸化偶联体温氢传递给氧，化合生成水释放出能量ADP生成ATP的过程ATP的生成方式氧化磷酸化呼吸链类型NADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链ATP的生成方式α-磷酸甘油穿梭(脑和骨骼肌)NADH（外）—FADH2（内）苹果酸穿梭（肝脏和心肌）NADH（外）--NADH（内）胞质中NADH氧化ATP的生成方式α-磷酸甘油穿梭机制胞浆线粒体外膜线粒体内膜线粒体基质膜间隙胞质中NADH氧化ATP的生成方式胞质中NADH氧化苹果酸-天冬氨酸穿梭机制谷氨酸NADH+H+NAD+①②COCOOH(CH2)2COOHCH2COOH苹果酸CHOHCOOHCHNH2COOH(CH2)2COOH谷氨酸CHNH2COOHCH2COOH天冬氨酸COCOOHCH2COOH草酰乙酸α-酮戊二酸④③①CH2COOH苹