第六章--生物氧化课件.ppt
一、生物氧化的概念和特点,糖，脂，蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解，生成CO2，H2O并释放出能量，这个过程称生物氧化。生物氧化是需氧细胞呼吸代谢过程中的一系列氧化还原作用，又称细胞氧化或细胞呼吸。特点：反应条件温和，多步反应，逐步放能。生物氧化在活细胞中进行，pH中性，反应条件温和，一系列酶和电子传递体参与氧化过程，逐步氧化，逐步释能,第二节线粒体氧化体系,电子传递体电子传递链呼吸链,一呼吸链的主要成分,1、NAD+和NADP+NAD+、NADP+是许多脱氢酶的辅酶。NAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶INADP+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶II 脱氢酶分别与NAD+或NADP+结合，催化底物脱氢，这类酶称为与NAD（P）相关的脱氢酶，多数脱氢酶以NAD+为辅酶，少数以NADP+为辅酶（如G-6-P脱氢酶）少数酶能以NAD+或NADP+两种辅酶（Glu脱氢酶）,递氢原理：,2 黄素蛋白（FAD、FMN）,核黄素(VB2)+ATP FMN+ADP，FMN+ATPFAD+ppi黄素辅酶通过三种不同的氧化还原态转移1个或2个电子,功能FMN、FAD作为氧化还原型黄素辅基，可分别与酶蛋白结合（称黄素蛋白），构成脱氢酶的辅基。酶 底物 产物 辅酶脂酰-CoA脱氢酶 脂酰-CoA FAD琥珀酸脱氢酶 琥珀酸 反丁烯二酸 FAD羟基乙酸氧化酶 羟基乙酸 乙醛酸 FMN,3铁硫蛋白,铁硫蛋白(简写为Fe-S)是一种与电子传递有关的蛋白质，它与NADHQ还原酶的其它蛋白质组分结合成复合物形式存在。,铁硫蛋白,它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。(2Fe-2S)含有两个活泼的无机硫和两个铁原子。铁硫蛋白通过Fe3+Fe2+变化起传递电子的作用,4、辅酶Q（泛醌）,（简写为Q）或辅酶-Q（CoQ）：它是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化合物。,辅酶-Q的功能,Q(醌型结构)很容易接受电子和质子，还原成QH2（还原型）；QH2也容易给出电子和质子，重新氧化成Q。因此，它在线粒体呼吸链中作为电子和质子的传递体。,5、细胞色素类,细胞色素类是含铁的电子传递体，铁原子处于卟啉的结构中心，构成血红素。细胞色素类是呼吸链中将电子从辅酶Q传递到O2的专一酶类。线粒体的电子传递链至少含有5种不同的细胞色素：b、c、c1、.a、a3.细胞色素a、a3是以复合物的形式存在，又称细胞色素氧化酶，将电子从细胞色素c传到分子O2。细胞色素c是唯一可溶性的细胞色素，同源性很强，可作为生物系统发生关系的一个指标。,细胞色素c（cyt.c）,它是电子传递链中一个独立的蛋白质电子载体，位于线粒体内膜外表，属于膜周蛋白，易溶于水。它与细胞色素c1含有相同的辅基，但是蛋白组成则有所不同。在电子传递过程中，cyt.c通过Fe3+Fe2+的互变起电子传递中间体作用。,二 呼吸链中传递体排列顺序,三、呼吸链的电子传递顺序 呼吸链的各组分在线粒体内膜上是按一定顺序排列的，在线粒体内膜上主要有两条呼吸链：NADH+H+FMN Fe-S CoQ cytb Fe-S cytc1 cytc cytaa3 O2 Fe-S FAD,FMN Fe S,Cytb Fe-S cytc1,cytaa3,Fe-SFADH2,四、ATP的生成,NADH或琥珀酸所携带的高能电子通过线粒体呼吸链传递到O2的过程中，释放出大量的能量。这种高能电子传递过程的释能反应与ADP和磷酸合成ATP的需能反应相偶联，是ATP形成的基本机制。,ATP酶复合体,线粒体内膜的表面有一层规则地间格排列着的球状颗粒，称为ATP酶复合体，是ATP合成的场所。,ATP酶，含有5种不同的亚基（按3、3、1、1 和1 的比例结合）。OSCP为一个蛋白，是能量转换的通道。F0为一个疏水蛋白，是与线粒体电子传递系统连接的部位。P134-135,氧化磷酸化,生物氧化的释能反应与ADP的磷酰化反应偶联合成ATP的过程，称为氧化磷酸化。根据氧化-还原电势与自由能变化关系式，计算出在NADH氧化过程中，有三个反应的G-30.5 kJ/mol。FMNH2 Q cyt.b cyt.c1 cyt.a a3 O2G-55.6kJ/mol-34.7 kJ/mol-102.1kJ/moL 这三个反应分别与ADP的磷酰化反应偶联，产生3个ATP。这些反应称为呼吸链的偶联部位。从琥珀酸 O2只产生2个ATP.,ATP产生的部位都是有大的电位差变化的地方，例如，NADH呼吸链生成ATP的三个部位是：E0值在此三个部位有大的“跳动”，都在0.2伏以上。,ATP产生的部位,P/O比:一对电子通过呼吸链传至氧所产生的ATP的分子数。NADH3ATP，FADH22ATP,偶联机制,化学渗透假说的要点是：a.线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵；b.在电子传递链中，电子由高能状态传递到低能状态时释放出来的能量，用于驱动膜内侧的H+迁移到膜外侧（膜对H+是不通透的）。这样，在膜的内侧与外侧就产生了跨膜质子梯度(pH)和电位梯度（）；,c.在膜内外势能差（pH 和）的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（ATP酶的组成部分），跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动ADP和磷酸合成ATP。,氧化磷酸化抑制剂,氧化磷酸化抑制剂：抑制O2的利用和ATP的形成电子传递抑制剂；,呼吸链的电子传递抑制剂图示 NADH NADH-Q还原酶 鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素 CoQ cytb 抗霉素A cytc1 cytc cytaa3 氰化物、一氧化碳、硫化氢、叠氮化合物 O2,解偶联剂，（2.4硝基苯酚2、4-dinitrophenol,DNP）DNP在pH=7的环境中以解离形式存在，是脂不溶的，不能过膜。在酸性环境中接受H+,成为不解离形式，是脂溶性的，很容易过膜，同时将H+带入膜内，起消除质子浓度梯度的作用。亦称质子载体。起同样作用的有三氟甲氧基苯腙羰基氰化物（FCCP）。电子传递过程和ATP形成过程相分离，电子传递仍可进行，但不能形成ATP。,本章小结,生物氧化的概念与作用NADH，FADH2的彻底氧化呼吸链（电子传递链）磷酸化,组成与存在位点，作用机制，抑制剂,底物水平磷酸化，氧化磷酸化，ATP产生底数量与位置，解偶联剂,
