生物氧化2.ppt
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1、详述糖是如何转变成脂肪的?详述糖是如何转变成脂肪的?w葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸,葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸,胞液胞液w丙酮酸进入丙酮酸进入线粒体线粒体,乙酰,乙酰CoACoAw乙酰辅酶乙酰辅酶A A经柠檬酸经柠檬酸-丙酮酸循环,从线粒体丙酮酸循环,从线粒体内穿梭到内穿梭到胞液胞液中,首先在乙酰辅酶中,首先在乙酰辅酶A A羧化酶羧化酶作用下生成丙二酰单酰作用下生成丙二酰单酰CoACoA,然后乙酰辅酶,然后乙酰辅酶A A和丙二酰和丙二酰CoACoA经缩合、加氢、脱水、再加氢经缩合、加氢、脱水、再加氢等四步反应反复叠加生成软脂酸等四步反应反复叠加生成软脂酸w肝细胞的内质网或线粒体:碳链延长肝细
2、胞的内质网或线粒体:碳链延长一、一、脂酸的生成:脂酸的生成:w葡萄糖经糖酵解途径生成磷酸二羟丙酮葡萄糖经糖酵解途径生成磷酸二羟丙酮 胞液胞液w磷酸二羟丙酮转变为磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油磷酸甘油 胞液胞液二、二、3-磷酸甘油的生成:磷酸甘油的生成:三、三、甘油三酯的生成:甘油三酯的生成:w3 3分子脂肪酸和分子脂肪酸和1 1分子分子3-3-磷酸甘油经甘油二酯磷酸甘油经甘油二酯途径生成甘油三酯,途径生成甘油三酯,肝,脂肪组织胞液肝,脂肪组织胞液 内质内质网网目目 录录第第第第 六六六六 章章章章生生 物物 氧氧 化化Biological Oxidation物物质质在在生生物物体体内内进进行行
3、氧氧化化称称生生物物氧氧化化,主主要要指指糖糖、脂脂肪肪、蛋蛋白白质质等等在在体体内内分分解解时时逐逐步步释释放能量,最终生成放能量,最终生成CO2 和和 H2O的过程。的过程。糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 CO2和和H2O O2能量能量ADP+PiATP热能热能*生物氧化的概念生物氧化的概念 第一节第一节 生成生成ATP的氧化磷酸化体系的氧化磷酸化体系The Oxidative Phosphorylation System with ATP Producing定义定义代代谢谢物物脱脱下下的的成成对对氢氢原原子子(2H)通通过过多多种种酶酶和和辅辅酶酶所所催催化化的的连连锁锁氧氧化化还还原原反
4、反应应逐逐步步传传递递,最终与氧结合生成水。最终与氧结合生成水。这这一一系系列列酶酶和和辅辅酶酶按按一一定定顺顺序序排排列列在在线线粒粒体体 内内 膜膜 上上,称称 为为 氧氧 化化 呼呼 吸吸 链链(oxidative respiratory chain),又又称称电电子子传传递递链链(electron transfer chain)。一、氧化呼吸链一、氧化呼吸链 呼吸链的组成呼吸链的组成*四种具有传递电子功能的酶复合体四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)*泛醌泛醌 和和 Cyt c是可移动的电子载体,是可移动的电子载体,不包含在上述四种复合体中。不包含在上述四种复合体中。复合体
5、复合体酶名称酶名称功能辅基功能辅基含结合位点含结合位点复合体复合体NADH-泛醌还原泛醌还原酶酶FMN,Fe-SNADH(基质侧)(基质侧)CoQ(脂质核心)(脂质核心)复合体复合体琥珀酸琥珀酸-泛醌还原泛醌还原酶酶FAD,Fe-S琥珀酸(基质侧)琥珀酸(基质侧)CoQ(脂质核心)(脂质核心)复合体复合体泛醌泛醌-细胞色素细胞色素C还还原酶原酶血红素血红素bL,bH,c1,Fe-SCyt c(膜间隙侧)(膜间隙侧)细胞色素细胞色素c血红素血红素cCyt c1,Cyt a复合体复合体细胞色素细胞色素C氧化酶氧化酶血红素血红素a,a3,CuA,CuBCyt c(膜间隙侧)(膜间隙侧)Cytc Q
6、NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 1/2O2+2H+H2O 胞液侧胞液侧 基质侧基质侧 线粒体内膜线粒体内膜 e-e-e-e-e-呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置4H+4H+4H+4H+2H+2H+NADH氧化呼吸链氧化呼吸链 FADH2氧化呼吸链氧化呼吸链1.NADH氧化呼吸链氧化呼吸链NADH 复合体复合体Q 复合体复合体Cyt c 复合体复合体O22.琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸琥珀酸 复合体复合体 Q 复合体复合体Cyt c 复合体复合体O2呼吸链成分的排列顺序呼吸链成分的排列顺序氧氧化化磷磷酸酸化化(oxidativ
7、e phosphorylation)是是指指在在呼呼吸吸链链电电子子传传递递过过程程中中偶偶联联ADP磷磷酸酸化化,生生成成ATP;将将氧氧化化呼呼吸吸链链释释能能与与ADP磷磷酸酸化化生生成成ATP偶偶联联,又称为又称为偶联磷酸化偶联磷酸化。底底物物水水平平磷磷酸酸化化(substrate level phosphorylation)与与脱脱氢氢反反应应偶偶联联,底底物物分分子子内内部部能能量量重重新新分分布布,生生 成成 高高 能能 键键,使使 ADP(GDP)磷磷 酸酸 化化 生生 成成ATP(GTP)的过程。不经电子传递。的过程。不经电子传递。nATP生成方式生成方式 二、氧化磷酸化二
8、、氧化磷酸化ATPATP ATPNADHFMN(Fe-S)琥珀酸琥珀酸FAD(Fe-S)CoQCyt bCyt cCyt cCyt aa3O2氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位线粒体基质线粒体基质 线粒体膜线粒体膜+-H+O2 H2O H+e-ADP+Pi ATP 电子经呼吸链传递时,可将质子电子经呼吸链传递时,可将质子(H+)从线粒体内膜的基从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧,产生膜内外质子电化学梯度储存能质侧泵到内膜胞浆侧,产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与与Pi生成生成ATP。(二)(二)氧化磷酸化的偶联机理氧化磷酸化的偶
9、联机理 -产生跨线粒体内膜的质子梯度产生跨线粒体内膜的质子梯度1.化学渗透假说化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis)氧化磷酸化依赖于完整封闭的线粒体内膜;氧化磷酸化依赖于完整封闭的线粒体内膜;线粒体内膜对线粒体内膜对H+、OH、K、Cl离子是不通透的;离子是不通透的;电子传递链可驱动质子移出线粒体,形成可测定的跨电子传递链可驱动质子移出线粒体,形成可测定的跨内膜电化学梯度;内膜电化学梯度;增加线粒体内膜外侧酸性可导致增加线粒体内膜外侧酸性可导致ATP合成,合成,如线粒体内膜加入使质子通过物质,而减少内膜质子如线粒体内膜加入使质子通过物质,而减少内膜质子梯度,结果电子虽可
10、以传递,但梯度,结果电子虽可以传递,但ATP生成减少。生成减少。n化学渗透假说已经得到广泛的实验支持。化学渗透假说已经得到广泛的实验支持。F0 F1 Cyt c Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 H+1/2O2+2H+H2O ADP+Pi ATP 4H+2H+4H+胞液侧胞液侧 基质侧基质侧+-电子传递过程复合体电子传递过程复合体(4H+)、(4 H+)和和(2H+)有质子泵功能。有质子泵功能。化学渗透假说详细示意图化学渗透假说详细示意图(三)三)ATP合酶合酶 -质子顺梯度回流释放能量被质子顺梯度回流释放能量被ATP合酶利用催化合酶利用催化ATP合成合成 F1:亲水部
11、分:亲水部分 线线粒粒体体内内膜膜的的基基质质侧侧颗粒状突起颗粒状突起动动物物:33亚亚基基复复合合体,体,OSCP,IF1亚基催化催化ATP合成合成 (催化部位在(催化部位在亚基)亚基)nATP合酶结构组成合酶结构组成F0:疏水部分:疏水部分镶嵌在线粒体内膜中镶嵌在线粒体内膜中ab2c912亚亚基基,其其他他辅辅助助亚基亚基形成形成跨内膜质子通道跨内膜质子通道(a亚基有亚基有2个质子半通道)个质子半通道)nATP合酶组成可旋转的发动机样结构合酶组成可旋转的发动机样结构 F0的的b2亚基:亚基:一端锚定一端锚定F0的的亚基,另亚基,另一端通过一端通过和和33稳固稳固结合结合a、b2和和33、亚
12、基组亚基组成稳定的成稳定的定子部分定子部分。和和亚基共同形成穿过亚基共同形成穿过33间中轴,间中轴,下端与嵌入内膜的下端与嵌入内膜的c亚亚基环紧密结合。基环紧密结合。c亚基环、亚基环、和和亚基组亚基组成成转子部分转子部分F0的的亚基有两个质子半亚基有两个质子半通道,分别开口内膜两通道,分别开口内膜两侧,并对应与侧,并对应与1个个c亚基亚基相互作用。相互作用。质子质子向基质向基质回流回流时,顺时,顺梯度从胞质侧进入,结梯度从胞质侧进入,结合合c亚基,转子部分相对亚基,转子部分相对定子部分旋转,旋转到定子部分旋转,旋转到另一半通道从基质侧排另一半通道从基质侧排出。出。与与1个个亚基疏松结合亚基疏松
13、结合作用作用当当H+顺浓度递度经顺浓度递度经F0中中a亚基和亚基和c亚基之间亚基之间回流时,回流时,亚基发生旋亚基发生旋转,转,转动中转动中亚基和各亚基和各亚亚基间相互作用发生周基间相互作用发生周期性变化,使每个期性变化,使每个亚亚基活性中心构象循环基活性中心构象循环改变改变 转子循环一周时:转子循环一周时:生成生成3分子分子ATP,3个个H+回流生成回流生成1分子分子ATPnATP合成的结合变构机制合成的结合变构机制(binding change mechanism)三、影响氧化磷酸化的因素三、影响氧化磷酸化的因素1.呼吸链抑制剂呼吸链抑制剂 阻断呼吸链中某些部位电子传递。阻断呼吸链中某些部
14、位电子传递。(一)(一)3类氧化磷酸化抑制剂类氧化磷酸化抑制剂复合体复合体抑制剂:抑制剂:阻断传递电子到泛醌阻断传递电子到泛醌 鱼藤酮鱼藤酮(rotenone)、粉蝶霉素粉蝶霉素A(piericidin A)异戊巴比妥异戊巴比妥(amobarbital)等。等。复合体复合体的抑制剂:萎锈灵的抑制剂:萎锈灵(carboxin)。复合体复合体抑制剂:抑制剂:抗抗霉霉素素A(antimycin A)阻阻断断Cyt bH传传递递电电子子到到泛泛醌醌(QN);粘噻唑菌醇则作用粘噻唑菌醇则作用QP位点位点。复合体复合体 抑制剂:抑制剂:CN、N3紧紧密密结结合合中中氧氧化化型型Cyt a3,阻阻断断电电子
15、子由由Cyt a到到CuB-Cyt a3间传递。间传递。CO与还原型与还原型Cyt a3结合,结合,阻断电子传递给阻断电子传递给O2。鱼藤酮鱼藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素A A异戊巴比妥异戊巴比妥 抗霉素抗霉素A A二巯基丙醇二巯基丙醇 CO、CN-、N3-及及H2S 各种呼吸链抑制剂的阻断位点各种呼吸链抑制剂的阻断位点2.解偶联剂解偶联剂 解解偶偶联联剂剂(uncoupler)可可使使氧氧化化与与磷磷酸酸化化的的偶偶联联相相互互分分离离,基基本本作作用用机机制制是是破破坏坏电电子子传传递递过过程程建建立立的的跨跨内内膜膜的的质质子子电电化化学学梯梯度度,使使电电化化学学梯梯度度储储存存的的能量以热能
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- 生物 氧化
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