生物化学》ppt课件06.第六章-生物氧化.ppt

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1、第六章第六章 生物氧化生物氧化(Biological Oxidation)物物质质在在生生物物体体内内进进行行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。ADP+Pi热能热能糖糖 CO2和和H2O O2能量能量ATP脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 第一节第一节 概概 述述(Outline)一、一、生物氧化的方式与特点生物氧化的方式与特点(一一)生物氧化的方式生物氧化的方式 生物氧化与物质在体外的氧化方式在化学本生物氧化与物质在体外的氧化方式在化学本质上是相同的，生物氧化

2、的方式有加氧、脱氢质上是相同的，生物氧化的方式有加氧、脱氢和失电子反应。和失电子反应。2.2.脱脱脱脱氢氢氢氢反反反反应应应应 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸CH3CH(OH)COOH CH3COCOOH+2H3.3.失失失失电电电电子反子反子反子反应应应应Fe2+Fe3+e1.1.加氧反加氧反加氧反加氧反应应应应RCHO+1/2O2 RCOOH 醛醛 酸酸(二二)生物氧化的特点生物氧化的特点 为为细细胞胞内内恒恒定定条条件件下下酶酶促促反反应应逐逐步步进进行行，能能量量逐逐步步释释放放，生成生成ATP。加加水水脱脱氢氢反反应应使使物物质质间间接接获获得得氧氧，脱脱下下的的氢氢与与氧氧结结合合产产生生

3、H2O，有机酸脱羧产生，有机酸脱羧产生CO2。生物氧化生物氧化体外氧化体外氧化 为为不不恒恒定定条条件件下下非非酶酶促促反反应应，能能量量以以热热能能形形式突然释放。式突然释放。产产生生的的CO2、H2O由由物物质质中中的的碳碳和和氢氢直直接接与与氧结合生成。氧结合生成。氧化方式均为加氧、脱氢、失电子。氧化方式均为加氧、脱氢、失电子。氧化方式均为加氧、脱氢、失电子。氧化方式均为加氧、脱氢、失电子。耗氧、释放能量、终产物（耗氧、释放能量、终产物（CO2，H2O）均相同。）均相同。不不不不 同同同同 点点点点相相相相 同同同同 点点点点二、二、生物氧化的酶类生物氧化的酶类(一一)氧化氧化酶酶类类

4、细细胞色素氧化胞色素氧化酶酶、抗坏血酸氧化、抗坏血酸氧化酶酶等属于此等属于此类类酶酶，该类该类酶酶的的亚亚基常含有基常含有铁铁、铜铜等金属离子。等金属离子。2H+H2OSH2+2e2Cu2+O2-S2Cu+1/2O2SH2:底物底物S:产物产物2H+H2OSH2+2Cu2+O2-S2Cu+1/2O22e(二二)需氧脱需氧脱氢氢酶酶类类(三三)不需氧脱不需氧脱氢氢酶酶类类乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等 。L-氨基酸氧化酶、氨基酸氧化酶、黄嘌呤氧化酶等属于此黄嘌呤氧化酶等属于此类酶。类酶。2HH2O2SH2SO2FMN 或或FADFMNH2 或或FADH22HSH2SFMN(

5、或或FAD)FMNH2(或或FADH2)SH2SNAD+(NADP+)NADH+H+(NADPH+H+)三、生物氧化过程中三、生物氧化过程中CO2的生成的生成 人体内人体内人体内人体内COCO2 2的生成来源于有机酸的脱羧反应。的生成来源于有机酸的脱羧反应。的生成来源于有机酸的脱羧反应。的生成来源于有机酸的脱羧反应。根据脱去的羧基在有机酸分子中的位置不同，根据脱去的羧基在有机酸分子中的位置不同，根据脱去的羧基在有机酸分子中的位置不同，根据脱去的羧基在有机酸分子中的位置不同，分为分为分为分为-脱羧脱羧脱羧脱羧和和和和-脱羧脱羧脱羧脱羧两种；又根据脱羧是否伴有氧两种；又根据脱羧是否伴有氧两种；又根

6、据脱羧是否伴有氧两种；又根据脱羧是否伴有氧化，可分为化，可分为化，可分为化，可分为单纯脱羧单纯脱羧单纯脱羧单纯脱羧和和和和氧化脱羧氧化脱羧氧化脱羧氧化脱羧两种类型。两种类型。两种类型。两种类型。(一一一一)-)-单纯脱羧单纯脱羧单纯脱羧单纯脱羧胺胺-氨基酸氨基酸2CO+2R-CHNH2氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶2NHR-CH-COOH(二二)-氧化脱羧氧化脱羧(三三)-单纯脱羧单纯脱羧(四四)-氧化脱羧氧化脱羧 +CO2CHOH-COOHCH-COOHCH2-COOH异柠檬酸异柠檬酸CH2-COOHCH2CO-COOH-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶+NADH+H+NAD丙酮酸丙酮

7、酸草酰乙酸草酰乙酸CO2+CH3COCOOH丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶COCOOHHCH2-COO乙酰辅酶乙酰辅酶A+CO2SCoACH3COHSCoA+丙酮酸丙酮酸CH3COCOOH丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系+NADH+H+NAD第二节 呼吸链与氧化磷酸化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反反应应逐逐步步传传递递，最最终终与与氧氧结结合合生生成成水水，这这一一系系列列酶酶和和辅辅酶酶称称为为呼呼吸吸链链(respiratory chain)又又称称电电子子传传递递链链(electron transfer chain)。

8、一、什么是呼吸链一、什么是呼吸链(respiratory chain and oxidative phosphorylation )四种具有传递氢和电子功能的酶复合体。四种具有传递氢和电子功能的酶复合体。泛醌泛醌 和和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。均不包含在上述四种复合体中。人线粒体呼吸链复合体人线粒体呼吸链复合体复合体复合体酶名称酶名称复合体复合体 复合体复合体 复合体复合体 复合体复合体 琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶泛醌泛醌-细胞色素细胞色素c还原酶还原酶细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶辅基辅基FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，铁卟啉，C

9、u 多肽链数多肽链数394 1113 复合体复合体 复合体复合体 复合体复合体 复合体复合体 NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶泛醌泛醌-细胞色素细胞色素还原酶还原酶FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，铁卟啉，Cu 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e e-e e-e e-e e-e e-OO2 2FADHFADH2 2NADHNADH细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素C C线粒体内膜线粒体内膜线粒体内

10、膜线粒体内膜胞液侧胞液侧胞液侧胞液侧基质侧基质侧基质侧基质侧QQ氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。2H2HH HH He eH H+H HRHCONH2N+Ce e+RHHCONH2N+H+H+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+2H-2H(一一)复合体复合体:NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶(1)NAD+和和NADP+1.1.复合体复合体复合体复合体的组成的组成的组成的组成NADH CoQ FMN;Fe-SN-1a,b;Fe-SN-4;Fe-SN-3;Fe-SN-2 FMN结结构构中中含含核核黄黄素素，发发挥挥功功能能的的部部位位是是异异

11、咯咯嗪嗪环环，氧氧化化还还原原反反应应时时不不稳稳定定中中间间产产物物是是FMN。(2)FMN(FAD)OOCH3CH3RNNNHNOOCH3CH3RNNNHN+H-H+H-HH HOOCH3CH3RNNNHNH HH HFMN(FMN(或或或或FAD)FAD)FMNH(FMNH(或或或或FADH),FADH),即即即即FMN FMNHFMNH2 2(或或或或FADHFADH2 2)氧化型或醌型氧化型或醌型氧化型或醌型氧化型或醌型半醌型半醌型半醌型半醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型铁铁硫硫蛋蛋白白铁铁硫硫蛋蛋白白中中辅辅基基铁铁硫硫簇簇(Fe-S)含含有有等等量量铁

12、铁原原子子和和硫硫原原子子，其其中中铁铁原原子子可可进进行行Fe2+Fe3+e 反反应应传传递电子。递电子。表示无机硫表示无机硫 (3)铁硫蛋白铁硫蛋白FeFeFeFeFeFeFeFeS SCHCH2 2S SCHCH2 2S SCHCH2 2S SCHCH2 2泛醌（辅酶泛醌（辅酶Q,CoQ,Q）由多个异戊二烯连接形成较由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人长的疏水侧链（人CoQ10），），氧化还原反应时可生成中间氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。产物半醌型泛醌。(4)辅酶辅酶Qo oH H3 3COCOH H3 3COCOCHCH3 3o o R RR Ro oH HOOH H3

13、3COCOH H3 3COCOCHCH3 3HH+e+eHH+e+eH H3 3COCOR Ro oH H OH OHH H3 3COCOCHCH3 3泛醌泛醌泛醌泛醌泛醌泛醌泛醌泛醌HH 二氢泛醌二氢泛醌二氢泛醌二氢泛醌氧化型或醌型氧化型或醌型氧化型或醌型氧化型或醌型半醌型半醌型半醌型半醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型NADH+H+NAD+FMN FMNH2还原型还原型Fe-S 氧化型氧化型Fe-S QQH22.复合体复合体的功能的功能 (二二)复合体复合体:琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶功能功能:将电子从琥珀酸传递给泛醌。将电子从琥珀酸传递给泛醌。琥珀酸琥珀

14、酸 CoQFe-S1;b560;FAD;Fe-S2;Fe-S3 (三三)复合体复合体:泛醌泛醌-细胞色素细胞色素c还原酶还原酶 功能：功能：功能：功能：将电子从泛醌传递给细胞色素将电子从泛醌传递给细胞色素将电子从泛醌传递给细胞色素将电子从泛醌传递给细胞色素c c。QH2 Cyt c b562;b566;Fe-S;c1细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素c c的结构的结构的结构的结构CHCH3 3蛋蛋蛋蛋 白白白白 质质质质H H3 3C CH H3 3C CN NN NN NN NFeFe3+3+CHCH3 3CH-CHCH-CH3 3CH-CHCH-CH3 3S SCysCysS SCysCys

15、COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2细胞色素细胞色素是一类以铁卟是一类以铁卟啉为辅基的催啉为辅基的催化电子传递的化电子传递的酶类，根据它酶类，根据它们吸收光谱不们吸收光谱不同而分类。同而分类。1.1.细胞色素的结构细胞色素的结构细胞色素的结构细胞色素的结构(四四)复合体复合体:细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶 功能：功能：功能：功能：将电子从细胞色素将电子从细胞色素将电子从细胞色素将电子从细胞色素c c传递给氧，传递给氧，传递给氧，传递给氧，其中其中其中其中CytCyt a a3 3 和和和和Cu Cu B B形成的活性部位将电子交给形成的活性

16、部位将电子交给形成的活性部位将电子交给形成的活性部位将电子交给OO2 2。还原型还原型Cyt c O2CuAaa3CuB 细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素a a的结构的结构的结构的结构CH=CHCH=CH2 2CHCH3 3HO-CHHO-CHOOHCHCH H3 3C CN NN NN NN NFeFe3+3+CHCH3 3COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3CHCH2 2 (CHCH2 2-CH=C-CH-CH=C-CH2 2 )H H3 3 标准氧化还原电位标准氧化还原电位 拆开和重组拆开和重组 特异抑制剂阻断特异抑制剂阻

17、断 还原状态呼吸链缓慢给氧还原状态呼吸链缓慢给氧2.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O23.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 1.排列顺序确排列顺序确定的实验依据定的实验依据(五五)呼吸链成分的排列顺序呼吸链成分的排列顺序4.两条呼吸链的排列顺序两条呼吸链的排列顺序NADH氧化呼吸链氧化呼吸链 FADH2氧化呼吸链氧化呼吸链FMNFMN(Fe(FeS)S)NADHNADH琥珀酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸FADFAD(Fe(FeS)S)CoQCytCyt b bCytCyt

18、 c c1 1CytCyt c cCytCyt aa aa3 3OO2 2 二、氧化磷酸化二、氧化磷酸化 (一一)氧化磷酸化氧化磷酸化(oxidative(oxidative phosphorylationphosphorylation)是指是指在呼吸链电子传递过程中偶联在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，磷酸化，生成生成ATP，又称为，又称为偶联磷酸化偶联磷酸化。是是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磷酸化生成磷酸化生成ATP的过程。的过程。(三三)底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation

19、)(二二)P/O 比值比值氧化磷酸化过程中，每消耗氧化磷酸化过程中，每消耗1摩尔无机磷原子数摩尔无机磷原子数与所消耗的氧原子摩尔数之比即与所消耗的氧原子摩尔数之比即P/O比值比值。(四四)氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位1.氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位 复合体复合体、。2.偶联部位的确定偶联部位的确定 根据根据P/O比值和自由能变比值和自由能变 化（化（G=-nFE）。）。线线粒粒体体离离体体实实验验测测得得的的一一些些底底物物的的P/O比比值值底底 物物呼呼吸吸链链的的组组成成P/O比比值值可可能能生生成成的的ATP数数 羟羟丁丁酸酸NAD+复复合合体体CoQ复复合合体体2.42

20、.8 2.5Cytc复复合合体体O2琥琥珀珀酸酸复复合合体体CoQ复复合合体体1.7 1.5Cytc复复合合体体O2抗抗坏坏血血酸酸Cytc复复合合体体O20.88 1细细胞胞色色素素 c(Fe2+)复复合合体体O20.610.68 1-电子传递链自由能变化电子传递链自由能变化 区段区段电位变化电位变化(E)自由能变化自由能变化G=-nFE能否生成能否生成ATP(G是否大于是否大于30.5KJ)Cyt aa3O2 0.53V 102.3KJ/mol 能能NAD+CoQ0.36V 69.5KJ/mol 能能CoQCyt c 0.21V 40.5KJ/mol 能能ATP氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化

21、偶联部位FMNFMN(Fe(FeS)S)NADHNADH琥珀酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸FADFAD(Fe(FeS)S)CoQCytCyt b bCytCyt c c1 1CytCyt c cCytCyt aa aa3 3OO2 2ATPATP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 化学渗透假说简单示意图化学渗透假说简单示意图1.1.化学渗透假说化学渗透假说化学渗透假说化学渗透假说(chemiosmoticchemiosmotic hypothesis)hypothesis)电电电电子子子子经经经经呼呼呼呼吸吸吸吸链链链链传传传传递递递递时时时时，可可

22、可可将将将将质质质质子子子子（HH+）从从从从线线线线粒粒粒粒体体体体内内内内膜膜膜膜的的的的基基基基质质质质侧侧侧侧泵泵泵泵到到到到内内内内膜膜膜膜胞胞胞胞浆浆浆浆侧侧侧侧，产产产产生生生生膜膜膜膜内内内内外外外外质质质质子子子子电电电电化化化化学学学学梯梯梯梯度度度度储储储储存存存存能能能能量量量量。当当当当质质质质子子子子顺顺顺顺浓浓浓浓度度度度梯梯梯梯度度度度回回回回流流流流时时时时驱驱驱驱动动动动ADPADP与与与与PiPi生成生成生成生成ATPATP。(五五)氧化磷酸化的偶联机理氧化磷酸化的偶联机理 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸

23、1/2O2+2H+H2O ADP+Pi ATP 胞液侧胞液侧 基质侧基质侧+-化学渗透假说详细示意图化学渗透假说详细示意图4H+4H+4H+4H+2H+2H+H+H+2.ATP合酶合酶由由亲亲水水部部分分 F1(33亚亚基基)和和疏疏水水部部分分 F0(a1b2c912亚亚基基)组成。组成。ATP合酶结构模式图合酶结构模式图基质侧基质侧胞液侧胞液侧线粒体线粒体内膜内膜F F1 1F F0 0当当H+回回流流时时，亚亚基基发发生生旋旋转转，3个个亚亚基基的的构构象象改改变变，释释放放能能量量，使使ADP生成生成ATP。(一一)胞胞浆中浆中NADH的氧化的氧化 胞浆胞浆胞浆胞浆中中中中NADHNA

24、DH必必必必须经一定须经一定须经一定须经一定转运机制转运机制转运机制转运机制进入线粒进入线粒进入线粒进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。-磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭 (-glycerophosphate shuttle)苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle)转运机制转运机制三、线粒体内膜的物质转运三、线粒体内膜的物质转运1.-磷酸甘油穿梭机制磷酸甘油穿梭机制 FADHFADH2 2NADH+HNADH+H+NADNAD+CHCH2 2OHOHC=OC=O

25、CHCH2 2OOP PCHCH2 2OHOHCH-OHCH-OHCHCH2 2OOP PCHCH2 2OHOHC=OC=OCHCH2 2OOP PCHCH2 2OHOHCH-OHCH-OHCHCH2 2OOP PFADFAD胞胞胞胞 浆浆浆浆线粒体线粒体线粒体线粒体外膜外膜外膜外膜线粒体线粒体线粒体线粒体内膜内膜内膜内膜线粒体线粒体线粒体线粒体基质基质基质基质膜间隙膜间隙膜间隙膜间隙磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘油磷酸甘油电子传递链电子传递链2.苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭机制机制谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸NADH+HNADH+H+NADNAD+COCOOH

26、COCOOH(CH(CH2 2)2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOH苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸CHOHCOOHCHOHCOOHCHNHCHNH2 2COOHCOOH(CH(CH2 2)2 2COOHCOOH谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸CHNHCHNH2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOH天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸COCOOHCOCOOHCHCH2 2COOHCOOH草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸CHCH2 2COOHCOOH苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸CHOHCOOHCHOHCOOHCOCOOHCOCOOHCHCH2 2COOHCO

27、OH草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸NADH+HNADH+H+NADNAD+COCOOHCOCOOH(CH(CH2 2)2 2COOHCOOH-酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸CHNHCHNH2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOH天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸CHNHCHNH2 2COOHCOOH(CH(CH2 2)2 2COOHCOOH胞浆侧胞浆侧胞浆侧胞浆侧线粒体线粒体线粒体线粒体内膜内膜内膜内膜基质侧基质侧基质侧基质侧苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶谷草转氨酶谷草转氨酶-酮戊二酸转运蛋白酮戊二酸转运蛋白 酸性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白(二二)ADP进入与进入与ATP移出移出

28、腺苷酸转运蛋白腺苷酸转运蛋白参与参与ADP与与ATP反向转运。反向转运。H H+H H2 2POPO4 4-ADPADP3 3-H H2 2OOATPATP4 4-基质侧基质侧胞液侧胞液侧线粒体线粒体内膜内膜磷酸盐磷酸盐载体载体腺苷酸腺苷酸载体载体H H2 2POPO4 4-H H+ADPADP3 3-ATPATP4 4-ATPATP、ADPADP、PiPi的转运的转运的转运的转运四、影响氧化磷酸化的因素四、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阻断呼吸链中某些部位电子传递。如鱼藤酮、氰化物、递。如鱼藤酮、氰化物、CO等。等。2.解偶联剂解偶联剂 使氧化与

29、磷酸化偶联过程脱离。如使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如解偶联蛋白、解偶联蛋白、2，4-二硝基酚。二硝基酚。3.ATP合酶抑制剂合酶抑制剂 对电子传递及对电子传递及ATP合酶均有合酶均有抑制作用。如寡霉素。抑制作用。如寡霉素。(一一)抑制剂抑制剂氧化磷酸化系统及抑制剂的影响氧化磷酸化系统及抑制剂的影响 (二二)甲状腺激素甲状腺激素 使使ATP分分解解加加速速，Na+,K+ATP酶酶和和解解偶偶联联蛋蛋白基因表达均增加。白基因表达均增加。(三三)ADP/ATP比值的调节比值的调节 1.比比值值增增大大，氧氧化化加加快快，ATP生生成成增增加加；比比值值减小氧化减慢，减小氧化减慢，ATP生成减少。生成

30、减少。2.呼呼吸吸控控制制率率(respiratory control ratio,RCR)指指离离体体线线粒粒体体实实验验中中，底底物物量量很很大大时时，加加入入ADP后后的耗氧速率与加入前的耗氧速率之比。的耗氧速率与加入前的耗氧速率之比。五、高能化合物的储存和利用五、高能化合物的储存和利用2.2.高能化合物：高能化合物：高能化合物：高能化合物：含有高能键的化合物，如含有高能键的化合物，如含有高能键的化合物，如含有高能键的化合物，如ATPATP、辅酶辅酶辅酶辅酶A A、磷酸肌酸等。、磷酸肌酸等。、磷酸肌酸等。、磷酸肌酸等。(一一)高能化合物高能化合物1.1.高能键高能键高能键高能键 能释放大

31、于能释放大于能释放大于能释放大于 21 KJ/mol 21 KJ/mol 能量的化学键，能量的化学键，能量的化学键，能量的化学键，如如如如高能硫酯键高能硫酯键和和高能磷酸键高能磷酸键，以以“”表示表示。磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种储存形式。磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种储存形式。肌酸激酶肌酸激酶肌酸肌酸NHNH2NHNHN NCOOHCOOHC CH H3C CCHCH2磷酸肌酸磷酸肌酸N NNHNHN NCOOHCOOHC CH H3C CCHCH2H HPP+ATP+ATP+ADP+ADP几种常见的高能化合物几种常见的高能化合物几种常见的高能化合物几种常见的高能化合物通通通通

32、 式式式式举举举举 例例例例释放能量释放能量释放能量释放能量 pH7.0pH7.0，2525 KJ/KJ/mol(kcalmol(kcal/mol)/mol)NHNHR RC CN NH HPOPO3 3H H2 2CHCH2 2R RC COOPOPO3 3H H2 2OOR RC COOPOPO3 3H H2 2OOR RC C SCoASCoAPPOOOHOHP POOOHOHOOOHOH磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸乙酰磷酸乙酰磷酸乙酰磷酸乙酰磷酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoAATP,GTP,UTP,CTPATP,GTP,

33、UTP,CTP-43.9(-10.5)-43.9(-10.5)-61.9(-14.8)-61.9(-14.8)-41.8(-10.1)-41.8(-10.1)-31.4(-7.5)-31.4(-7.5)-30.5(-7.3)-30.5(-7.3)(二二)ATP的生成和利用的生成和利用ATP ADP 肌酸肌酸 磷酸磷酸肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 P P PP 机械能机械能(肌肉收缩肌肉收缩)渗透能渗透能(物质主动转运物质主动转运)化学能化学能(合成代谢合成代谢)电能电能(生物电生物电)热能热能(维持体温维持体温)生物体内能量的储存和利生物体内能量的储存和利用都以

34、用都以ATP为中心。为中心。(一一)加单氧酶加单氧酶(monoxygenase)又称混合功能氧化酶又称混合功能氧化酶(mixed-function oxidase)或羟化酶或羟化酶(hydroxylase)。催化的反应：催化的反应：RH+NADPH+H+O2 ROH+NADP+H2O 上述反应需要上述反应需要细胞色素细胞色素P450(Cyt P450)参与。参与。一、微粒体中的氧化酶类一、微粒体中的氧化酶类第三节 其他氧化酶系(The Others Oxidation Enzyme Systems)(The Others Oxidation Enzyme Systems)除生成除生成除生成除生

35、成ATPATP的线粒体氧化体系外，还有的线粒体氧化体系外，还有的线粒体氧化体系外，还有的线粒体氧化体系外，还有微粒体、过氧化物酶体等氧化体系。微粒体、过氧化物酶体等氧化体系。微粒体、过氧化物酶体等氧化体系。微粒体、过氧化物酶体等氧化体系。(二二)加双氧酶加双氧酶 此酶催化氧分子中的此酶催化氧分子中的2个氧原子加到底个氧原子加到底物中带双键的物中带双键的2个碳原子上。例如：个碳原子上。例如：(O2)色氨酸吡咯酶色氨酸吡咯酶色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸甲酰犬尿酸原甲酰犬尿酸原甲酰犬尿酸原甲酰犬尿酸原ONH2NHNHOCOOHNH2CHOOH(一一)反应活性氧类反应活性氧类(reactive oxyge

36、n species,ROS)包括包括氧自由基氧自由基及其活性衍生及其活性衍生物。物。1.氧自由基氧自由基主要有超氧阴离子（主要有超氧阴离子（O2）、羟自由基）、羟自由基（HO）、烷自由基（脂质自由基，）、烷自由基（脂质自由基，L）、烷氧自由）、烷氧自由基（脂氧自由基，基（脂氧自由基，LO）和烷过氧自由基（脂过氧自）和烷过氧自由基（脂过氧自由基，由基，LOO）等。）等。2.氧自由基衍生物，如过氧化氢（氧自由基衍生物，如过氧化氢（H2O2）、单线）、单线态氧（态氧（1O2）、脂质过氧化物（）、脂质过氧化物（LOOH）等。）等。3.ROS可使脂肪酸氧化成过氧化脂质，损伤生物可使脂肪酸氧化成过氧化脂质

37、，损伤生物膜，形成脂褐素即老年斑。膜，形成脂褐素即老年斑。二、抗氧化酶体系与反应活性氧类的清除二、抗氧化酶体系与反应活性氧类的清除1.1.过氧化物过氧化物过氧化物过氧化物酶体中的酶类酶体中的酶类酶体中的酶类酶体中的酶类 (1)过氧化氢酶过氧化氢酶(catalase)又又称触酶，其辅基含称触酶，其辅基含4个血红素。个血红素。2H2O2 2H2O+O2 过氧化氢酶过氧化氢酶 (2)过氧化物酶过氧化物酶(perioxidase)以血红素为辅基，催化以血红素为辅基，催化H2O2直直接氧化接氧化酚类或胺类化合物酚类或胺类化合物。R+H2O2 RO+H2O RH2+H2O2 R+2H2O 过氧化物酶过氧化

38、物酶 过氧化物酶过氧化物酶 (二二)反应活性氧类的清除反应活性氧类的清除2.超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)2O2+2H+SODH2O2+O2 H2O+O2 过氧化氢酶过氧化氢酶(1)SOD(1)SOD是一组金属酶，在体内催化自由基的歧化是一组金属酶，在体内催化自由基的歧化是一组金属酶，在体内催化自由基的歧化是一组金属酶，在体内催化自由基的歧化反应，生成反应，生成反应，生成反应，生成HH2 2OO2 2和和和和OO2 2。以。以。以。以CuCu2+2+、ZnZn2+2+为辅基，称为为辅基，称为为辅基，称为为辅基，称为CuZnCuZn-SOD-SOD；以；以；以；以MnMn2+2+为辅基，称为为辅基，称为为辅基，称为为辅基，称为MnMn-SOD-SOD。(2)SOD(2)SOD是人体防御各种超氧离子损伤的重要酶类，是人体防御各种超氧离子损伤的重要酶类，是人体防御各种超氧离子损伤的重要酶类，是人体防御各种超氧离子损伤的重要酶类，对对对对OO2 2 的清除有助于防止其他活性氧的生成。的清除有助于防止其他活性氧的生成。的清除有助于防止其他活性氧的生成。的清除有助于防止其他活性氧的生成。