第七章 生物氧化(精品).ppt
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1、第七章第七章 生物氧化生物氧化许昌卫生学校许昌卫生学校主要内容主要内容v概述概述v生物氧化过程中水的生成生物氧化过程中水的生成vATPATP的生成的生成第一节第一节 概述概述v一一、生物氧化的生物氧化的概念概念v营养物质在生物体内氧化分解时逐步释营养物质在生物体内氧化分解时逐步释放能量,最终生成放能量,最终生成COCO2 2 和和H H2 20 0的过程称的过程称为为生物氧化生物氧化。又称又称细胞氧化细胞氧化或或组织呼吸组织呼吸。v二、生物氧化的方式与特点二、生物氧化的方式与特点v(一)(一)生物氧化的方式生物氧化的方式v1.1.脱氢脱氢(最主要):从底物分子上脱下一对氢原子最主要):从底物分
2、子上脱下一对氢原子 2.2.失电子:失电子:3.3.加氧反应:加氧反应:Cu+Cu+OO2 2 CuCuOO12(二)(二)生物氧化的生物氧化的特点特点1.1.在活细胞的水溶液内在活细胞的水溶液内2.2.在在pHpH近中性及体温条件下进行近中性及体温条件下进行3.3.过程是逐步进行的酶促反应过程是逐步进行的酶促反应4.4.不需高温、强酸、强碱、强氧化剂不需高温、强酸、强碱、强氧化剂5.5.能量是逐步释放的能量是逐步释放的6.6.反应必须有水参加反应必须有水参加C C6 6H H1212O O66+6O+6O226CO6CO2 2+6H+6H2 2O+O+能量能量(2840kJ/mol)(284
3、0kJ/mol)生物氧化与体外燃烧的比较生物氧化与体外燃烧的比较反应条件反应条件 温温 和和 剧剧 烈烈 (体温、体温、pHpH近中性近中性)()(高温、高压高温、高压)反应过程反应过程 逐步进行的酶促反应逐步进行的酶促反应 一步完成一步完成能量释放能量释放 逐步进行逐步进行 瞬间释放瞬间释放 (化学能、热能)(化学能、热能)(热能)(热能)COCO2 2生成方式生成方式 有机酸脱羧有机酸脱羧 碳和氧结合碳和氧结合H H2 2O O 需需 要要 不需要不需要速率速率 受体内多种因素调节受体内多种因素调节 生物氧化生物氧化 体外燃烧体外燃烧三、二氧化碳的生成v在生物体内,在生物体内,COCO2
4、2是通过有机酸的是通过有机酸的脱羧脱羧作用生作用生成的。成的。v按照羧基所连接的位置不同,可将有机酸的脱按照羧基所连接的位置不同,可将有机酸的脱羧作用分为羧作用分为-脱羧脱羧和和-脱羧脱羧。v按照脱羧时是否伴有氧化作用,可将有机酸的按照脱羧时是否伴有氧化作用,可将有机酸的脱羧作用分为脱羧作用分为单纯脱羧单纯脱羧和和氧化脱羧氧化脱羧。1.1.单纯脱羧:单纯脱羧:v见于氨基酸的脱羧作用见于氨基酸的脱羧作用。R-CH-COOHNH2氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶R-CH2-NH2+CO2氨基酸氨基酸胺胺 2.2.单纯脱羧:单纯脱羧:v见于草酰乙酸的脱羧作用。见于草酰乙酸的脱羧作用。+CO2CH2-COOH
5、 CO-COOHCH3 CO-COOH草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸 3.3.-氧化脱羧:氧化脱羧:v见于丙酮酸的脱氢与脱羧作用见于丙酮酸的脱氢与脱羧作用。丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系CH3-CO-COOH+HSCoACH3COSCoA+CO2NADNAD+NADNADH H+H H+丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA 4.4.氧化脱羧:氧化脱羧:v见于苹果酸的脱氢与脱羧作用。见于苹果酸的脱氢与脱羧作用。CO-COOH+CO2CH3CH2-COOHOHCH-COOHNADP+NADPH+H+苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸苹果酸酶苹果酸酶 第二节第二节 线粒
6、体生物氧化体系线粒体生物氧化体系氧化磷酸化氧化磷酸化v一、线粒体氧化(一、线粒体氧化(呼吸链呼吸链)vv呼吸链呼吸链位于线粒体内膜,是由一系列酶或辅位于线粒体内膜,是由一系列酶或辅酶按一定的顺序排列在内膜上,组成递氢或酶按一定的顺序排列在内膜上,组成递氢或递电子体系,称为递电子体系,称为电子传递链电子传递链。该传递链进。该传递链进行的一系列连锁反应与细胞摄取氧的呼吸过行的一系列连锁反应与细胞摄取氧的呼吸过程相关,故又称为程相关,故又称为呼吸链呼吸链。代谢物脱下的氢。代谢物脱下的氢经呼吸链传递给氧生成水,同时伴有能量的经呼吸链传递给氧生成水,同时伴有能量的释放。释放。(一)(一)、呼吸链的组分及
7、其作用呼吸链的组分及其作用v1.1.以以NADNAD+、NADPNADP+为辅酶的脱氢酶类为辅酶的脱氢酶类 尼克酰胺核苷酸类尼克酰胺核苷酸类 NADNAD+、NADPNADP+递氢体递氢体 v2.2.黄素蛋白黄素蛋白 FMN FMN 、FAD FAD 递氢体递氢体 v3.3.铁硫蛋白铁硫蛋白 单电子传递体单电子传递体v4.4.泛醌(辅酶泛醌(辅酶QQ)递氢体递氢体v5.5.细胞色素体系细胞色素体系 单电子传递体单电子传递体(二)呼吸链组分的排列顺序(二)呼吸链组分的排列顺序v通过实验可确定呼吸链各组分的排列顺通过实验可确定呼吸链各组分的排列顺序是以序是以标准氧化还原电位标准氧化还原电位的高低排
8、列的,的高低排列的,氧化还原电位越低给出电子的倾向越大氧化还原电位越低给出电子的倾向越大越靠近代谢物一端;即越靠近代谢物一端;即电子是从低电位电子是从低电位向高电位方向传递。向高电位方向传递。(三)线粒体两条氧化呼吸链(三)线粒体两条氧化呼吸链vv1 1 1 1、NADHNADHNADHNADH氧化呼吸链氧化呼吸链氧化呼吸链氧化呼吸链vv由辅酶由辅酶由辅酶由辅酶、黄素蛋白、铁硫蛋白、辅酶、黄素蛋白、铁硫蛋白、辅酶、黄素蛋白、铁硫蛋白、辅酶、黄素蛋白、铁硫蛋白、辅酶QQQQ和细胞色和细胞色和细胞色和细胞色素组成。体内多种代谢物如苹果酸、乳酸、丙酮酸、素组成。体内多种代谢物如苹果酸、乳酸、丙酮酸、
9、素组成。体内多种代谢物如苹果酸、乳酸、丙酮酸、素组成。体内多种代谢物如苹果酸、乳酸、丙酮酸、异柠檬酸等在相应脱氢酶的催化下,脱下的氢都通异柠檬酸等在相应脱氢酶的催化下,脱下的氢都通异柠檬酸等在相应脱氢酶的催化下,脱下的氢都通异柠檬酸等在相应脱氢酶的催化下,脱下的氢都通过此条呼吸链传递给氧生成水。所以此条呼吸链为过此条呼吸链传递给氧生成水。所以此条呼吸链为过此条呼吸链传递给氧生成水。所以此条呼吸链为过此条呼吸链传递给氧生成水。所以此条呼吸链为体内最重要的呼吸链。代谢物脱下的体内最重要的呼吸链。代谢物脱下的体内最重要的呼吸链。代谢物脱下的体内最重要的呼吸链。代谢物脱下的2H2H2H2H交给交给交给
10、交给NAD+NAD+NAD+NAD+生成生成生成生成NADH+H+NADH+H+NADH+H+NADH+H+,后者又在,后者又在,后者又在,后者又在NADHNADHNADHNADH脱氢酶复合体作脱氢酶复合体作脱氢酶复合体作脱氢酶复合体作用下脱氢,经用下脱氢,经用下脱氢,经用下脱氢,经FMNFMNFMNFMN传递给辅酶传递给辅酶传递给辅酶传递给辅酶QQQQ,生成,生成,生成,生成COQ H2COQ H2COQ H2COQ H2。以后以后以后以后COQ H2COQ H2COQ H2COQ H2脱下脱下脱下脱下2H=2H+2e2H=2H+2e2H=2H+2e2H=2H+2e,其中,其中,其中,其中2
11、H+2H+2H+2H+游离于游离于游离于游离于介质中,介质中,介质中,介质中,2e2e2e2e则首先由则首先由则首先由则首先由2Cyt b2Cyt b2Cyt b2Cyt b的的的的Fe3+Fe3+Fe3+Fe3+接受还原成接受还原成接受还原成接受还原成2Fe2+2Fe2+2Fe2+2Fe2+,并沿着,并沿着,并沿着,并沿着CytbCytc1CytcCytaa3O2CytbCytc1CytcCytaa3O2CytbCytc1CytcCytaa3O2CytbCytc1CytcCytaa3O2的顺序逐步传递给氧生成的顺序逐步传递给氧生成的顺序逐步传递给氧生成的顺序逐步传递给氧生成O2-O2-O2-
12、O2-,O2-O2-O2-O2-比较活泼,可与比较活泼,可与比较活泼,可与比较活泼,可与游离于介质中的游离于介质中的游离于介质中的游离于介质中的2H+2H+2H+2H+结合生成水。结合生成水。结合生成水。结合生成水。NADHNADH呼吸链呼吸链 NADHNADH氧化呼吸链氧化呼吸链:NAD+FMN(Fe-S)CoQb(Fe-S)c1caa3丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸酮戊二酸硫辛酸硫辛酸FAD1/2O2H2O异柠檬酸异柠檬酸苹果酸苹果酸谷氨酸谷氨酸-羟丁酸羟丁酸-羟脂酰羟脂酰CoA2e2H2H+2 2琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链vv黄素蛋白(以黄素蛋白(以FADFAD为辅酶)、辅酶为辅酶)、辅酶
13、QQ和细胞和细胞色素组成。其与色素组成。其与NADHNADH氧化呼吸链的区别在氧化呼吸链的区别在于代谢物脱下的于代谢物脱下的2H2H不经过不经过NAD+NAD+这一环节,这一环节,除此之外,其氢与电子的传递过程均与除此之外,其氢与电子的传递过程均与FADHFADH氧化呼吸链相同。其组成和作用如上图所示。氧化呼吸链相同。其组成和作用如上图所示。琥珀酸脱氢酶、脂酰琥珀酸脱氢酶、脂酰CoACoA脱氢酶、脱氢酶、a a磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶催化代谢物脱下的氢均通过此呼吸链脱氢酶催化代谢物脱下的氢均通过此呼吸链被氧化。这条呼吸链不如被氧化。这条呼吸链不如NADHNADH氧化呼吸链氧化呼吸链的作用普遍。的
14、作用普遍。琥珀酸呼吸链琥珀酸呼吸链 琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链:琥珀酸琥珀酸CoQb(Fe-S)c1caa31/2O2FAD(Fe-S)Cytb-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酰脂肪酰CoAFAD(FP)H2O2e2H+两条电子传递链的关系两条电子传递链的关系二、氧化磷酸化二、氧化磷酸化v(一)氧化磷酸化:(一)氧化磷酸化:代谢物脱下的氢经呼代谢物脱下的氢经呼吸链传递给氧生成水,同时逐步释放能量,吸链传递给氧生成水,同时逐步释放能量,使使ADPADP磷酸化生成磷酸化生成ATPATP,这种氧化与磷酸化,这种氧化与磷酸化相偶联的过程称为相偶联的过程称为氧化磷酸化氧化磷酸化 。人体内的氧。人体内的氧化磷
15、酸化只在化磷酸化只在线粒体线粒体内进行。内进行。v(二)(二)氧化磷酸化的偶联部位氧化磷酸化的偶联部位vv根据测定不同作用物经呼吸链氧化的P/O比值,可大致推出偶联部位。P/O比值是指每消耗1摩尔原子氧所合成ATP的摩尔数。vv经测定,NADHCOQ、CytbCytc、Cytaa3O2是氧化磷酸化的偶联部位 vv代谢物脱下的氢经NADH进入呼吸链生成水,可生成3分子ATP;若经FADH2进入呼吸链生成水,可生成2分子ATP。氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位NADHFMNCoQCytbc1caa3O2琥珀酸 FADFADADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATPppp(三)氧化磷
16、酸化的影响因素 ATP/ADPATP/ADP比值比值是调节氧化磷酸化速度的重要因素。是调节氧化磷酸化速度的重要因素。ATP/ADPATP/ADP比值比值下降下降,可致氧化磷酸化速度,可致氧化磷酸化速度加快;加快;反之,当反之,当ATP/ADPATP/ADP比值比值升高升高时,则氧化磷酸化时,则氧化磷酸化速度速度减慢减慢。1.ATP/ADP1.ATP/ADP比值比值v2 2、甲状腺素的调节作用、甲状腺素的调节作用v其原因是甲状腺激素可以激活细胞膜其原因是甲状腺激素可以激活细胞膜上的上的NaNa+,K,K+-ATP-ATP酶,使酶,使ATPATP水解增加,导水解增加,导致致ATP/ADPATP/A
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