生物氧化 课件.ppt

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1、生 物 化 学(下),动态生物化学,动态生物化学的研究方法,体外实验三羧酸循环体内实验脂肪酸的氧化同位素示踪法代谢途径阻断法,新陈代谢概述,新陈代谢合成代谢与分解代谢物质代谢与能量代谢,第七章 生物氧化,光能：植物和某些藻类通过光合作用将光能转变成生物能。化学能：动物和大多数的微生物，通过生物氧化作用将有机物质（主要是各种光合作用产物）存储的化学能释放出来，并转变成生物能。,能量,什么是生物氧化？,有机物质在生物体内的氧化作用又称为组织呼吸或细胞呼吸消耗氧，生成二氧化碳和水释放能量,研究内容,细胞如何将物质分子中的氢氧化为水？细胞如何将物质分子中的碳变为二氧化碳？细胞如何贮存和利用氧化产生的能

2、量？,第一节 生物氧化的方式、特点,加氧,RCHO+1/2O2 RCOOH,脱氢,RCH2OH RCHO,-2H,加水脱氢,CH3CHO CH3COOH,+H2O,-2H,失电子,Fe2+Fe3+,-e,一、生物氧化的方式,本质是电子的转移，化合价发生变化生物氧化的四种形式,二、生物氧化的特点,体外燃烧干燥、高温瞬间释放光、热生物氧化在细胞内（体温、中性、水环境）进行能量逐步释放，释放的能量贮存在高能化合物中真核生物在线粒体、原核生物在细胞膜上进行,三、二氧化碳的生成,生物氧化中二氧化碳并不是由代谢物中的碳与氧化合产生；而是由有机物（糖，脂，蛋白）有机酸 有机酸脱羧 CO2有机酸的脱羧作用脱羧

3、、脱羧直接脱羧、氧化脱羧,1、直接脱羧,脱羧酶,2、氧化脱羧,同时发生氧化脱氢作用丙酮酸脱氢酶系,四、水的生成,激活（脱氢酶、氧化酶）代谢物脱下的氢和吸入的氧结合脱氢酶、传递体和氧化酶构成生物氧化体系,传递体,递氢体辅酶Q,递电子体细胞色素铁硫蛋白,生物氧化过程中起着中间传递氢或传递电子作用的物质，它们既不能使代谢物脱氢，也不能使氧活化,五、参与的酶类,脱氢酶：使氢活化、脱落并传递氧化酶加氧酶,1、脱氢酶,以黄素核苷酸为辅基的脱氢酶：黄素酶需氧黄素酶不需氧黄素酶以烟酰胺核苷酸为辅酶的脱氢酶,1）需氧黄酶,氧作为直接受氢体，生成过氧化氢,2）不需氧黄酶,氢首先传给传递体，最后传给氧生成水,这类酶

4、：琥珀酸脱氢酶（以FAD为辅基）NADH脱氢酶（以FMN为辅基）脂肪酰CoA脱氢酶（FAD为辅基）-磷酸甘油脱氢酶（FAD为辅基）,2、氧化酶,激活氧，将来自传递体的氢传给活化的氧生成水含Cu或Fe细胞色素氧化酶,3、加氧酶,第二节 线粒体氧化体系,生物氧化体系,细胞色素氧化酶体系（线粒体）微粒体氧化体系过氧化物氧化体系多酚氧化酶体系（植物、微生物）抗坏血酸氧化酶体系（植物、微生物）,1、生物氧化还原链（呼吸链）概念,在生物氧化过程中代谢物（底物）分子上脱下的氢，经一系列排列有序的中间传递体传递，最后传递给被激活的氧分子，生成水生物氧化还原链：供氢体、传递体、受氢体及相应的酶组成的代谢途径呼吸

5、链：如果最终受氢体为氧称为呼吸链,二、呼吸链的组成,以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶黄素脱氢酶辅酶Q铁硫蛋白细胞色素,1、以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶,以NAD或NADP为辅酶活力测定（260nm、340nm）,2、黄素酶,黄色（450nm）,3、铁硫蛋白,借助铁的变价进行电子传递活性部分含活泼的硫和铁二聚体、四聚体,4、辅酶Q（CoQ）,脂溶性醌类，又称泛醌（UQ）异戊二烯基 它是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体,递氢体,5、细胞色素（Cytochrome）,属于色蛋白类辅基含有铁卟啉，为传电子体a、b、c、c1 a3（氧化酶）,Cytb、Cytc1、Cytc、Cytaa3,细胞色素a3

6、,又称细胞色素氧化酶不是传递体与细胞色素a紧密结合，难于分开,细胞色素依靠铁的化学价变化传递电子；在典型的线粒体呼吸链中，顺序是bc1caa3O2 递电子体,2、呼吸链的种类,NADH氧化呼吸链（重点）琥珀酸氧化呼吸链,线粒体的结构,呼吸链,1、NADH氧化呼吸链,SH2底物（代谢物）：苹果酸、异柠檬酸、乳酸等。NAD+各种脱氢酶的辅酶。FMNNADH脱氢酶的辅基。Cyt细胞色素 Fe-S铁-硫蛋白,2、琥珀酸氧化呼吸链,FADH2氧化呼吸链细胞色素b558,简写：琥珀酸FADCoQCytbc1caa3O2还有线粒体中脂酰辅酶A和-磷酸甘油的脱氢氧化符合这种生物氧化途径,常见底物的氧化呼吸链,

7、第四节 能量的转移和利用,一、高能化合物,在生化反应中，可以通过水解反应或者基团转移反应释放出大量自由能的物质高能化合物通过释放的能量可使ADP生成ATP（20.9KJ/mol）最常见的为高能磷酸化合物高能键,1、ATP：中心,UTP用于多糖合成CTP用于磷脂合成GTP用于蛋白质合成,ATP的释能方式,转移磷酸基团转移焦磷酸基团转移AMP基团转移腺苷基团,转移腺苷基团,2、磷酸肌酸和磷酸精氨酸：能量的贮存形式,脊椎动物：磷酸肌酸无脊椎动物：磷酸精氨酸,二、氧化磷酸化作用,代谢物的氧化（脱氢）作用与ADP的磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程底物水平磷酸化电子传递体系磷酸化（重点）,1、底物水平磷

8、酸化,脱氢后的产物分子内能量重新分布形成高能磷酸化合物底物磷酸化与是否有氧的存在无关如糖分解代谢中的甘油醛-3-磷酸转变为甘油酸-1,3-二磷酸,非氧化性底物磷酸化,2、电子传递体系磷酸化（重点）,当电子从NADH或FADH2经过电子传递体系传递给氧形成水时，伴有ADP磷酸化为ATP生成ATP的主要方式每消耗1个氧原子，产生3分子ATP,P/O比,以某一物质作为呼吸底物时，每消耗一摩尔的氧原子，可将多少摩尔的无机磷转化为有机磷,呼吸链抑制剂,抑制氢或者电子的传递,呼吸链抑制剂,抑制ADP生成ATP（解偶联剂）2,4-二硝基苯酚、双香豆素离子载体抑制剂（离子跨膜转移）缬氨霉素、短杆菌肽,三、氢的跨膜运输,穿梭机制异柠檬酸穿梭作用磷酸甘油穿梭作用苹果酸穿梭作用,1、异柠檬酸穿梭作用,2、磷酸甘油穿梭作用,3、苹果酸穿梭作用,本章总结,生物氧化的特点参与生物氧化的酶类二氧化碳、水的生成方式呼吸链 NADH氧化呼吸链（重点）ATP与氧化磷酸化（电子传递体系磷酸化（重点）,完毕！,