第六章 生物氧化.ppt

1、第六章 生物氧化,生物氧化概述,一、概念： 产能 营养素（糖、脂、蛋白等）在生物体内氧化分解生成CO2和H2O，并释放能量供机体利用的过程。（细胞呼吸）（组织呼吸）,糖,脂类,蛋白质,O2,CO2 + H2O,能量,ADP +Pi ATP,热能,生物氧化的部位线粒体,乙酰CoA,TAC,2H,呼吸链,H2O,ADP+Pi,ATP,CO2,生物氧化的一般过程,1%能量,1/3能量,生物氧化的特点,1、反应条件温和 T：3637C。 PH：7.357.45 2、氧化方式不同 -以脱氢、脱电子 3、CO2产生的方式 -有机酸脱羧 4、能量的释放过程及形式 -物质分解逐渐释放能量并先储存在 ATP分子

2、中,生物氧化中物质的氧化方式,（一） 加氧,（二） 脱氢 (最主要),（三） 失电子,Fe2+ Fe3+ e,CO生成的方式：有机酸脱羧,生物氧化与体外燃烧的比较,1. 下列关于生物氧化特点的叙述，不正确的是： A.反应条件温和 B.能量是突然释放的 C.以脱氢反应为主 D.CO2以有机酸脱羧形式产生,B,体内CO2来自： A碳原子被氧原子氧化 B呼吸链的氧化还原过程 C有机酸的脱羧 D脂肪水解,C,人体内各种生命活动所需能量的直接供给者是： A.葡萄糖 B.脂肪酸 C.ATP D.乙酰CoA,C,第一节 线粒体氧化体系,一、呼吸链的组成,呼吸链的概念 线粒体内膜有递氢体和递电子体依次构成的并

3、与细胞利用氧密切相关的连锁反应体系，称为呼吸链。,又称为电子传递链,（一）不需氧脱氢酶和氧化酶,1、不需氧脱氢酶： AH2（供氢体）+ E（氧化态） A+EH2（还原态） EH2 +B（受氢体） E + BH2,2、氧化酶,AH2（供氢体）+ E（氧化态） A+EH2（还原态） EH2 +1/2O2 E + H2O,（二）呼吸链的组成及排列顺序,（递氢体 或 递电子体）,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 （NAD+、NADP+） 黄素蛋白 （FMN、FAD） 铁硫蛋白 （Fe-S） 泛醌 （CoQ） 细胞色素类 （Cyt）,辅酶,NAD+ NADP+,1、尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 （NAD+、NADP+）

4、,作用：递氢体,呼吸链 2H + NAD+ NADH + H+ 传递给 FMN,递氢机制,FMN：黄素单核苷酸 辅基 FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸,2 、 黄素蛋白酶类,作用：递氢体,NADH + H+ FMNH2 均可传递给CoQ 琥珀酸脱氢 FADH2,呼吸链,（Fe-S）,1,10,递氢机制,3、铁硫蛋白 （Fe-S）,是存在于线粒体内膜上的一种与电子传递有关的铁蛋白，作用是借助铁的变价互变进行电子传递。 Fe3+ + e Fe 2+ ，每次只传递一个电子，所以是一种单电子传递体。,已知的铁硫蛋白有多种： 最简单的是单个铁四面与蛋白质中半胱氨酸的硫络合； Fe2S2，含有两个Fe原子与两个

5、无机S原子及四个Cys；,铁硫蛋白 （Fe-S）,Fe2+,Fe3+ + e-,递电子机制,作用递电子体,作用递氢体 递氢机制,4、 辅酶Q-泛醌（CoQ）,5、细胞色素类 ( Cyt),是广泛分布于需氧生物细胞线粒体内膜上的一类色素蛋白，其辅基为含铁卟啉衍生物。,在呼吸链中，也是依靠Fe原子化合价的可逆变化而传递电子的。 Fe3+ + e Fe 2+ 是呼吸链中将电子从CoQ传递到O2的专一酶类。,根据吸收光谱特征，Cyt.类分为a、b和c三大类：,Cytb、 Cytc1、 Cytc、 Cytaa3,组成呼吸链的细胞色素:,细胞色素氧化酶,呼吸链中细胞色素的 排列及电子传递过程,笔 洗一洗

6、AA3（散）,（三）、组成呼吸链的酶复合体,酶(是以复合体(complex) 形式存在),每种酶复合体中含特定的辅酶,* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。,复合体: NADH-泛醌(CoQ)还原酶,功能: 将氢原子和电子从NADH传递给泛醌,呼吸链的功能（作用）,NADH2,NAD,CoQ,CoQH2,复合体I称NADH-CoQ还原酶，又称NADH脱氢酶，含有FMN-黄素蛋白和铁硫蛋白，功能是催化NADH脱氢并将电子传递给CoQ,复合体的功能,复合体: 琥珀酸-泛醌(CoQ)还原酶,功能: 将氢原子电子从琥珀酸传递给泛醌,琥珀酸,延胡索酸,FAD,FADH2,CoQ,FAD,

7、CoQH2,复合体II称琥珀酸-CoQ还原酶，又称琥珀酸脱氢酶，含有FAD-黄素蛋白和铁硫蛋白，功能是催化琥珀酸脱氢并将电子传递给CoQ,*复合体: 泛醌-细胞色素c还原酶(细胞色素bc1复合体 ),功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c,(CoQH2),Cyt c,Cyt c.,CoQ,2H+,复合体III称Q-Cytc还原酶，又称Cytc还原酶，含有Cytb、铁硫蛋白和Cytc1，功能是催化电子由CoQ传递给Cytc,* 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,其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。,Cyt c.,O2,2O.,Cyt c,复合体IV称C

8、yt氧化酶，又称Cytc氧化酶，作用是将Cytc上的电子传递给O2。,Cytc,Q,胞液侧,基质侧,线粒体内膜,呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置,四种复合体中，I、 III 、IV及CoQ、Cytc组成NADH呼吸链， II 、III、IV及CoQ、Cytc组成FADH2呼吸链。,细胞色素还原酶,细胞色素c,细胞色素氧化酶,O2,NADH-Q 还原酶,FADH2,琥珀酸-Q 还原酶,NADH,辅酶Q,FMN、Fe-S,FAD、Fe-S,血红素b-562,血红素b-566,血红素c1,血红素a,血红素a3,CuA和 CuB,Fe-S,二、呼吸链中氢和电子的传递,体内重要的两条呼吸链 （一）、N

9、ADH氧化呼吸链,每2H通过此呼吸链可生成3分子ATP。,NADH 复合体Q 复合体Cyt c 复合体O2,（二）、琥珀酸氧化呼吸链,每2H通过此呼吸链可生成2分子ATP。,琥珀酸 复合体 Q 复合体Cyt c 复合体O2,两种呼吸链的比较:,相同: 1. 将H传递给O2生成水； 2. H和O2消耗，其它可反复使用； 3. CoQ是两种呼吸链的汇合点。,不同点: NADH呼吸链 琥珀酸呼吸链 普遍程度 较普遍 次要 起始物 NADH FADH2 ATP 3 2,2H+ 2e,O2- ,2、琥珀酸氧化呼吸链,1、NADH氧化呼吸链,NADH氧化呼吸链含有以下哪几个复合体： A.、复合体 B.、复

10、合体 C.、复合体 D.、复合体,A,能直接将电子传递给氧的细胞色素是： A. Cyt aa3 B. Cyt b C.Cyt c1 D. Cyt c,A,呼吸链存在于： A.细胞胞液 B.线粒体外膜 C.线粒体内膜 D.线粒体基质,C,呼吸链中细胞色素的排列是： A.aa3bc1c2 B.bc1caa3O2 C.cbc1aa3O2 D.cc1baa3O2,B,下列哪种物质不是NADH氧化呼吸链的组分 A. NAD+ BFMN C. FAD D泛醌,C,在生物氧化中FMN和FAD的作用是 A转氨 B加氧 C脱羧 D递氢,D,第二节 ATP生成与能量的利用、转移,一、高能化合物 1、高能化合物：含

11、有高能键的化合物 2、高能键 （）： 水解时释放能量大于21KJ/mol的化键。 3、体内的高能键 主要是高能磷酸键（P） 4、含有高能磷酸键（P）的化合物称： 高能磷酸化合物 5、体内最重要的高能化合物是；ATP 6、ATP是生物能的载体和供体（即：生命活动的直接供能者）,二、体内ATP生成的方式：,氧化磷酸化是指在呼吸链电子传递过程中ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。,底物水平磷酸化 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。,（一）.底物水平的磷酸化,（1.）概念底物在氧化过程中因分子内部能量重新分布形成的一种高能磷酸化合物，这种高能磷酸化合物的磷酸

12、基的高能键可转移到ADPATP。 （2）底物水平的磷酸化是无氧条件下，生物获得能量的一种方式。 （3）分为两种情况：,底物脱氢形成高能磷酸键,底物脱水,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,（二）、氧化磷酸化,（1）概念： 代谢物脱下的氢通过呼吸链传递给氧生成水，释放能量的同时，使ADP磷酸化生成ATP的过程称氧化磷酸化；是体内产生ATP的主要方式。,ATP是比ADP与Pi能量更高的化合物。由ADP与Pi反应生成ATP是非自发过程,需要获得能量才能进行。,研究氧化磷酸化最常用的方法是测定线粒体或其制剂的P/O比值和电化学实验。 P/O比值:是指每消耗一摩尔氧所消耗无机磷酸的摩尔数。根据所消耗的无机磷酸摩尔

13、数，可间接测出ATP生成量。又可以看作是当一对电子通过呼吸链传至O2所产生的ATP分子数。,(2)ATP产生的数量,什么是P/O比？其值有何意义？,-物质氧化时，每消耗1mol氧原子所消耗无机磷的mol数（或ADP mol数），或每消耗1mol氧所生成的ATP的mol数.,NADH氧化呼吸链存在3个偶联部位， P/O比值等于3，即产生3molATP。 琥珀酸氧化呼吸链存在2个偶联部位， P/O比值等于2，即产生2molATP。,三、影响氧化磷酸化的因素,（一）ADP浓度的影响 1、NADH/NAD+ 2、ADP+Pi/ATP （二）甲状腺素：ATP合成，ATP分解也 表现为氧耗，产热 甲亢：易

14、热，易喘，情绪激动,（1）. 呼吸链抑制剂 阻断呼吸链中某些部位电子传递。 如：鱼藤酮、抗霉素A、 CN-、N3-、CO、H2S （2）. 解偶联剂 使氧化与磷酸化偶联过程脱离。 如：双香豆素、水杨酸 （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,（三）抑制剂的影响,呼吸链抑制剂：凡能够切断呼吸链中某一部位电子流的物质。,丙二酸,鱼藤酮 阿米妥,抗霉素A,作用：阻断电子传递,D,三、ATP的利用和能量的转移,（一）高能化合物与ATP （二）能量的转移 （三）能量的贮存和利用 （四）ATP循环,ATP的循环,ATP,ADP,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。,第三节 非线粒体内的氧化体系,一、微粒体氧化体系 中有加单氧化酶 1、物质代谢 2、生物转化 二、过氧化物酶体氧化体系 -SOD、过氧化氢酶、过氧化物酶 消灭自由基、消灭过量的H2O2,临床工作中判定粪便、消化液中是否有隐血时，就是利用血细胞中的过氧化物酶活性将愈创木酯或联苯胺氧化成蓝色化合物。,超氧化物歧化酶SOD,大宝 S