《生物化学生物氧化》PPT课件.ppt
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1、目录目录第第6 6章章生物氧化生物氧化Biological Oxidation目录目录营营养养物物质质在在活活细细胞胞内内彻彻底底氧氧化化分分解解生生成成水水和和二二氧氧化化碳碳,并并释释放放能能量量的的过过程程,称称生生物物氧氧化化(biological oxidation),又又称称 细细胞胞呼呼吸吸(cellular respiration)。n生物氧化的概念生物氧化的概念 目录目录 生生物物氧氧化化的的三三个个阶阶段段营养物质营养物质基本单位基本单位糖原糖原葡萄糖葡萄糖脂肪脂肪脂肪酸脂肪酸蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸CO22HH2O呼吸链呼吸链ADP+Pi ATP阶段阶段 乙酰乙酰CoAC
2、oA阶段阶段阶段阶段 TAC 线粒体线粒体 目录目录第一节第一节 生物氧化的特点及其酶类生物氧化的特点及其酶类目录目录一、生物氧化的方式和特点一、生物氧化的方式和特点酶促反应:体内、近中性、酶促反应:体内、近中性、37、有水环境;、有水环境;CO2:脱羧产生;:脱羧产生;水:底物脱氢经呼吸链传递电水:底物脱氢经呼吸链传递电子、泵出质子,与氧结合生成。子、泵出质子,与氧结合生成。能量:逐步释放,利用率高,合成能量:逐步释放,利用率高,合成ATP及维持体温;及维持体温;氧化速率:受生理功能需要和内外环境变化调控氧化速率:受生理功能需要和内外环境变化调控目录目录二、生物氧化中二、生物氧化中CO2的生
3、成的生成 (一)(一)-脱羧脱羧 1.-单纯脱羧单纯脱羧 R RH2N CCOOH H2NCH H HCO22.-氧化脱羧氧化脱羧CH3C=O +HSCoA+NAD+COOHCH3CO SCoA+NADH+H+CO2丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶氨基酸氨基酸 胺胺丙酮酸丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A目录目录(二)二)-脱羧脱羧1.-单纯脱羧单纯脱羧2.-氧化脱羧氧化脱羧CH2-COOHCH-COOHOH+NADP+CH3C-COOHO+NADPH+H+CO2苹果酸酶苹果酸酶CH2-COOHC=OCOOHCH3C=OCOOH草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶CO2草酰乙酸草酰乙酸 丙
4、酮酸丙酮酸苹果酸苹果酸 丙酮酸丙酮酸目录目录三、生物氧化的酶类三、生物氧化的酶类(一)氧化酶(一)氧化酶(辅基多为含铁和铜的金属离子)(辅基多为含铁和铜的金属离子)(二)需氧脱氢酶(二)需氧脱氢酶(辅基为(辅基为FMN或者或者FAD)SH2SFMN or FADFMNH2 or FADH2O2H2O2SH2S2Cu2+2Cu+1/2O2O2-2e-H2O2H+目录目录(三)不需氧脱氢酶三)不需氧脱氢酶NADH+H+琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸FADFADH2呼吸链呼吸链琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸NAD+(四)加氧酶(四)加氧酶加单氧酶加单氧酶 RH+NADPH+H+O2 RO
5、H+NADP+H2O加双氧酶加双氧酶(五)过氧化物酶系(五)过氧化物酶系目录目录第二节第二节 生成生成ATPATP的生物氧化体系的生物氧化体系(The Oxidation System of ATP Producing)目录目录一、线粒体内膜的转运作用一、线粒体内膜的转运作用(一)线粒体的结构(一)线粒体的结构(structure of mitochondria)内膜内膜外膜外膜基质基质胞浆胞浆膜间隙膜间隙H+H+H+H+e-e-e-e-目录目录(二)(二)线粒体外线粒体外NADH+H+转运进入线粒体转运进入线粒体1.苹果酸苹果酸-天冬酸穿梭作用(天冬酸穿梭作用(malate-aspartat
6、e shuttle)可生成可生成2.5分子分子ATP 主要存在于肝和心肌主要存在于肝和心肌2.-磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭(-glycerophosphate shuttle)可生成可生成1.5分子分子ATP 主要存在于脑和骨骼肌主要存在于脑和骨骼肌目录目录苹果酸苹果酸-天冬酸穿梭天冬酸穿梭:酸性氨基酸载体;:酸性氨基酸载体;:-酮戊二酸载体;酮戊二酸载体;:天冬氨酸转氨酶;:天冬氨酸转氨酶;:苹果酸脱氢酶:苹果酸脱氢酶目录目录-磷酸甘油穿梭主要存在于脑和骨骼肌中磷酸甘油穿梭主要存在于脑和骨骼肌中 内膜内膜 外膜外膜膜间隙膜间隙 基质基质 FADH2 NAD+FAD -磷酸甘磷酸甘油脱氢酶油脱氢
7、酶 琥珀酸琥珀酸氧化氧化呼吸链呼吸链 磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮 -磷酸磷酸甘油甘油 NADH+H+-磷酸甘磷酸甘油脱氢酶油脱氢酶磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮 -磷酸磷酸甘油甘油 目录目录二、氧化呼吸链二、氧化呼吸链(oxidative respiratory chain)线粒体线粒体内膜内膜中由一系列电子传递复合体按一定中由一系列电子传递复合体按一定顺序排列成的链锁性氧化还原体系称为顺序排列成的链锁性氧化还原体系称为氧化呼吸氧化呼吸链链,又称又称电子传递链电子传递链(electrotranfer chain).目录目录(一)、呼吸链的组成及作用(一)、呼吸链的组成及作用 泛醌不包含在上述四种复合体
8、中。泛醌不包含在上述四种复合体中。目录目录呼吸链各复合体在线粒体呼吸链各复合体在线粒体内膜内膜中的位置中的位置目录目录1、复合体、复合体(NADH-泛醌氧化还原酶泛醌氧化还原酶)作用作用 -将将NADH+H+中的电子传递给泛醌中的电子传递给泛醌(1)结构:结构:“L”型型NADH+H+NAD+FMN FMNH2还原型还原型Fe-S 氧化型氧化型Fe-S QQH2膜间隙膜间隙目录目录辅基递电子的机理辅基递电子的机理 FMN或或FAD中的异咯中的异咯嗪嗪接受接受1e、1个个H+成半成半醌醌型型FMN 或或FAD,再接受,再接受1个个e、1个个H+成成还原型还原型FMN或或FAD。氧化型氧化型FMN
9、或或FAD还原型还原型FMN或或FAD半醌型半醌型FMN或或FAD目录目录铁铁硫硫蛋蛋白白中中辅辅基基铁铁硫硫中中心心(Fe-S)含含有有等等量量铁铁原原子子和和硫硫原原子子,其其中中一一个个铁铁原原子子可可进进行行Fe2+Fe3+e 反应传递电子。反应传递电子。属于单电子传递体属于单电子传递体。表示无机硫表示无机硫目录目录 铁硫簇主要以铁硫簇主要以(Fe-S)、(2Fe-2S)或或(4Fe-4S)形式存在,铁硫簇与蛋白质结合称为形式存在,铁硫簇与蛋白质结合称为铁硫蛋白铁硫蛋白.Fe目录目录泛泛醌醌(辅辅酶酶Q,CoQ,Q)由由多多个个异异戊戊二二烯烯连连接接形形成成较较长长的的疏疏水水侧侧链
10、链(人人CoQ10),氧氧化化还还原原反反应应时时可可生生成成中中间间产产物物半半醌醌型型泛泛醌醌。内内膜膜中中可可移移动动电电子子载载体体,在在各各复复合合体体间间募募集集并并穿穿梭梭传传递递还还原原当当量量和和电电子子。在在电电子传递和质子移动子传递和质子移动的偶联中起着核心作用。的偶联中起着核心作用。目录目录(2)传递电子的机理传递电子的机理4Fe-4S2Fe-2S 经经FMN、2Fe-2S、Q、4Fe-4S传递传递NADH+H+的的两个电子到两个电子到Q,使之摄取基质,使之摄取基质2个个H+转变为转变为QH2。目录目录琥珀酸脱氢琥珀酸脱氢FAD几种几种Fe-S CoQ QH2经经-磷酸
11、甘油穿梭生成的磷酸甘油穿梭生成的FADH2,也在此,也在此 递氢给递氢给Q生成生成QH2。2、复合体、复合体功能(琥珀酸功能(琥珀酸-泛醌还原酶)泛醌还原酶)-将电子从琥珀酸传递到泛醌将电子从琥珀酸传递到泛醌目录目录3 3、复合体、复合体功能(泛醌功能(泛醌-细胞色素细胞色素C C还原酶)还原酶)-将电子从还原型泛醌传递给细胞色素将电子从还原型泛醌传递给细胞色素c c复合体复合体又叫又叫泛醌泛醌-细胞色素细胞色素C还原酶还原酶,细胞色,细胞色素素b-c1复合体,含有细胞色素复合体,含有细胞色素b(b562,b566)、细胞色素细胞色素c1和一种可移动的铁硫蛋白和一种可移动的铁硫蛋白(Riesk
12、e protein)。泛醌泛醌从复合体从复合体、募集还原当量和电子并穿募集还原当量和电子并穿梭传递到复合体梭传递到复合体。电子传递过程:电子传递过程:CoQH2(Cyt bLCyt bH)Fe-S Cytc1Cytc目录目录细胞色素细胞色素(cytochrome,Cyt)细胞色素是一类以细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类递的酶类,根据它们吸收光谱不同而分类。,根据它们吸收光谱不同而分类。目录目录 Q Q循环循环:复合体复合体IIIIII把把2 2分子分子QHQH2 2的的2 2个个e e传给传给CytC CytC,另,另2 2个个e e传给传给Q Q生成生
13、成1 1分子分子Q Q和和1 1分子分子QHQH2 2,并偶联,并偶联泵出泵出 4 4个个H H+到膜间隙的过程。到膜间隙的过程。功能:通过功能:通过Q循环循环传递电子、泵出质子传递电子、泵出质子目录目录4、复合体、复合体(细胞色素细胞色素C氧化酶)氧化酶)-将电子从细胞色素将电子从细胞色素C传递给氧传递给氧 13个亚基组成的跨膜酶蛋白;亚基个亚基组成的跨膜酶蛋白;亚基I、II、为功能所必需;为功能所必需;I:Cyta、Cyta3-CuB2+活性中心活性中心,II:2个个CuA2+组成的铜中心,组成的铜中心,:结构不详;:结构不详;4Cyt c4e目录目录 铜中心传递铜中心传递4个个Cyt C
14、的的4e给给4个个Cyt a 4个个Cyt a再传此再传此4e到到Cyt a3-CuB2+中心,使中心,使1个个O2还原为还原为2个个 O2-,结合,结合4H+生成生成 2H2O,同时把基质中,同时把基质中4H+泵入膜间隙。泵入膜间隙。1QH2只能传只能传2e,故上述过程只生成,故上述过程只生成1H2O,泵出,泵出2个个H+功能功能 复合体复合体把把4 4个个Cyt cCyt c传来的传来的4 4个个e e给给O O2生成生成2H2H2O O,并把并把4H4H+由基质泵出到膜间隙。由基质泵出到膜间隙。过程:过程:目录目录质子泵(质子泵(proton pump)氧化呼吸链中在传递电子的同时能氧化
15、呼吸链中在传递电子的同时能把质子从基质泵出到膜间隙的电子传递把质子从基质泵出到膜间隙的电子传递复合体,有复合体复合体,有复合体、。目录目录酶复合体酶复合体分子分子(kD)亚基亚基 辅酶辅酶/辅基辅基 主要功能主要功能复合体(NADH-泛醌氧 化还原酶)1000 40 FMN、Fe-S传递NADH+H+中2个e到Q,并由基质向膜间隙泵出4个H+复合体(琥珀酸-泛醌氧 化还原酶)140 4 FAD、Fe-S传递琥珀酸中2个电子、2个质子到Q复合体(泛醌-细胞色素 氧化还原酶)250 11 血红素bH、bL、c1 Fe-S通过Q循环传递QH2中2个e到细胞色素C,并把4H+由基质泵出到膜间隙 细胞色
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- 生物化学生物氧化 生物化学 生物 氧化 PPT 课件
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