生物化学第六章生物氧化.ppt
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1、2022/12/51生物化学教研室生物化学教研室生物化学第六章生物氧化 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2022/12/52生物化学教研室生物化学教研室教学内容教学内容第一节第一节概述概述第二节第二节生物氧化的方式生物氧化的方式第三节第三节生成生成ATP的氧化体系的氧化体系第四节第四节能量代谢能量代谢第五节第五节通过线粒体内膜的物质转运通过线粒体内膜的物质转运第六节第六节其他氧化体系其他氧化体系2022/12/53生物化学教研室生物化学教研室第一节第
2、一节 概述概述一、概念与生理意义一、概念与生理意义(一)概念(一)概念一切生物都必须要获得能量才能生存,能量的来源主一切生物都必须要获得能量才能生存,能量的来源主要为糖、脂、蛋白质在体内氧化分解,这种有机物在要为糖、脂、蛋白质在体内氧化分解,这种有机物在体内进行氧化分解,最终生成体内进行氧化分解,最终生成CO2和和H2O,并同时释放并同时释放能量的过程,称为生物氧化。能量的过程,称为生物氧化。生物氧化为有机物分解代谢的一个共同的末端步骤。生物氧化为有机物分解代谢的一个共同的末端步骤。生物氧化又叫组织呼吸或细胞呼吸。生物氧化又叫组织呼吸或细胞呼吸。(二)(二)生理意义生理意义将食物中所储存的化学
3、能转移到将食物中所储存的化学能转移到ATP中,以供生物生中,以供生物生命活动的各种需要。命活动的各种需要。2022/12/54生物化学教研室生物化学教研室二、生物氧化的特点二、生物氧化的特点(与体外燃烧比较)(与体外燃烧比较)(一)相同点(一)相同点1.都要消耗都要消耗O22.符合化学上的氧化符合化学上的氧化-还原规律还原规律3.最最终终产产物物都都是是CO2和和H2O(蛋蛋白白质质的的含氮部分除外)含氮部分除外)4.所释放的总能量相等所释放的总能量相等 2022/12/55生物化学教研室生物化学教研室(二)生物氧化的特点(二)生物氧化的特点特特点点生物氧化生物氧化体外燃烧体外燃烧场场所所主要
4、在活细胞的线粒体中主要在活细胞的线粒体中空气中空气中条条件件温温和和:37 C,pH7.4,有有水水剧烈:高温,干燥,高压剧烈:高温,干燥,高压速速度度缓慢,步骤多,逐步氧化缓慢,步骤多,逐步氧化快快方方式式C的氧化为脱羧的氧化为脱羧CO2H的氧化为先脱氢再与氧的氧化为先脱氢再与氧化合化合H2OC与与H直直接接被被空空气气中中的的O2氧氧化生成化生成CO2和和H2O催化剂催化剂酶(生物催化剂)酶(生物催化剂)无机催化剂(无机催化剂(Pt、Mn等)等)能能量量释释放放逐逐步步放放出出,一一部部分分以以热热能能的的形形式式散散发发,大大部部分分储储存存ATP中中一一次次大大量量放放出出,全全部部以
5、以光光和热的形式散发和热的形式散发2022/12/56生物化学教研室生物化学教研室第二节第二节 生物氧化的方式生物氧化的方式一、一、CO2的生成方式的生成方式有机物中有机物中有机物中有机物中COCO2 2的生成并不是的生成并不是的生成并不是的生成并不是CC与与与与OO直接化合,直接化合,直接化合,直接化合,而是以脱羧的方式生成。而是以脱羧的方式生成。而是以脱羧的方式生成。而是以脱羧的方式生成。根据脱羧的位置有根据脱羧的位置有根据脱羧的位置有根据脱羧的位置有 -脱羧和脱羧和脱羧和脱羧和 -脱羧,根据脱羧脱羧,根据脱羧脱羧,根据脱羧脱羧,根据脱羧时是否伴随有氧化有单纯脱羧和氧化脱羧,因时是否伴随有
6、氧化有单纯脱羧和氧化脱羧,因时是否伴随有氧化有单纯脱羧和氧化脱羧,因时是否伴随有氧化有单纯脱羧和氧化脱羧,因此,脱羧一共可分为四种形式。此,脱羧一共可分为四种形式。此,脱羧一共可分为四种形式。此,脱羧一共可分为四种形式。2022/12/57生物化学教研室生物化学教研室COCO2 2生成的四种方式生成的四种方式1、-单纯脱羧单纯脱羧R-CH(NH2)-COOHR-CH2-NH2+CO22、-氧化脱羧氧化脱羧CH3-CO-COOH+HSCoA+NAD+CH3-COSCoA+CO2+NADH+H+3、-单纯脱羧单纯脱羧COOH-CH2-CO-COOHCH3-CO-COOH+CO24、-氧化脱羧氧化脱
7、羧COOH-CH2-CHOH-COOH+NADP+CH3-CO-COOH+CO2+NADPH+H+2022/12/58生物化学教研室生物化学教研室二、物质氧化的方式二、物质氧化的方式1.加氧加氧如醛如醛酸酸RCHO+1/2O2RCOOH2.脱氢脱氢如醇如醇醛醛RCH2OHRCHO+2H加加水水脱脱氢氢CH3CHO+H2OCH3-CH(OH)2CH3COOH+2H3.失去电子失去电子Fe2+2+-eFe3+3+(化合价升高)化合价升高)2022/12/59生物化学教研室生物化学教研室氧化还原的表示法氧化还原的表示法AH2+BA+BH2供氢体供氢体受氢体受氢体(还原剂)(氧化剂)(还原剂)(氧化剂
8、)可写成可写成AH2BABH2A2+2+B3+3+A3+3+B2+2+供电子体供电子体受电子体受电子体(还原剂还原剂)(氧化剂氧化剂)可写成可写成A2+2+B3+3+A3+3+B2+2+2022/12/510生物化学教研室生物化学教研室第三节第三节 生成生成ATPATP的氧化体系的氧化体系一、呼吸链的概念一、呼吸链的概念 代代代代谢谢谢谢物物物物脱脱脱脱下下下下的的的的成成成成对对对对氢氢氢氢原原原原子子子子(2 2HH)通通通通过过过过多多多多种种种种酶酶酶酶和和和和辅辅辅辅酶酶酶酶所所所所催催催催化化化化的的的的连连连连锁锁锁锁反反反反应应应应逐逐逐逐步步步步传传传传递递递递,最最最最终终
9、终终与与与与氧氧氧氧结结结结合合合合生生生生成成成成水水水水。由由由由于于于于此此此此过过过过程程程程与与与与细细细细胞胞胞胞呼呼呼呼吸吸吸吸有有有有关关关关,所所所所以以以以将将将将传传传传递递递递链链链链称称称称为为为为呼呼呼呼吸吸吸吸链链链链,也叫电子传递呼吸链。也叫电子传递呼吸链。也叫电子传递呼吸链。也叫电子传递呼吸链。2022/12/511生物化学教研室生物化学教研室二、呼吸链的组成和作用机理二、呼吸链的组成和作用机理 呼吸链的基本组成成分分为五大类:呼吸链的基本组成成分分为五大类:呼吸链的基本组成成分分为五大类:呼吸链的基本组成成分分为五大类:1.1.烟酰胺脱氢酶类(其辅酶为烟酰胺
10、脱氢酶类(其辅酶为烟酰胺脱氢酶类(其辅酶为烟酰胺脱氢酶类(其辅酶为NADNAD+、NADPNADP+或或或或CoCo、CoCo)2.2.黄素酶类(其辅基为黄素酶类(其辅基为黄素酶类(其辅基为黄素酶类(其辅基为FMNFMN、FADFAD)3.3.铁硫蛋白(铁硫蛋白(铁硫蛋白(铁硫蛋白(Fe-SFe-S)4.4.泛醌泛醌泛醌泛醌 5.5.细胞色素体系细胞色素体系细胞色素体系细胞色素体系上述上述上述上述5 5大成分分别形成四个复合体:即复合体大成分分别形成四个复合体:即复合体大成分分别形成四个复合体:即复合体大成分分别形成四个复合体:即复合体、。2022/12/512生物化学教研室生物化学教研室(一
11、)烟酰胺脱氢酶类(一)烟酰胺脱氢酶类(其辅酶为(其辅酶为NADNAD+、NADPNADP+或或CoCo、CoCo)通过烟酰通过烟酰通过烟酰通过烟酰胺部分反胺部分反胺部分反胺部分反复脱氢与复脱氢与复脱氢与复脱氢与加氢来传加氢来传加氢来传加氢来传递氢,故递氢,故递氢,故递氢,故为递氢体。为递氢体。为递氢体。为递氢体。2022/12/513生物化学教研室生物化学教研室NADNAD+的递氢作用机理的递氢作用机理2022/12/514生物化学教研室生物化学教研室(二)(二)黄素酶类(其辅基为黄素酶类(其辅基为FMNFMN、FADFAD)通过异咯嗪环上通过异咯嗪环上通过异咯嗪环上通过异咯嗪环上N N1 1
12、和和和和N N1010可以反复加氢和脱氢而可以反复加氢和脱氢而可以反复加氢和脱氢而可以反复加氢和脱氢而作为递氢体。作为递氢体。作为递氢体。作为递氢体。2022/12/515生物化学教研室生物化学教研室FMNFMN、FADFAD的递氢作用机理的递氢作用机理2022/12/516生物化学教研室生物化学教研室(三)铁硫蛋白(三)铁硫蛋白其辅基为铁硫中心,铁硫中心的铁可以是其辅基为铁硫中心,铁硫中心的铁可以是其辅基为铁硫中心,铁硫中心的铁可以是其辅基为铁硫中心,铁硫中心的铁可以是3 3+或或或或2 2+,因此可以作为递电子体而传递电子。,因此可以作为递电子体而传递电子。,因此可以作为递电子体而传递电子
13、。,因此可以作为递电子体而传递电子。2022/12/517生物化学教研室生物化学教研室(四)泛醌(四)泛醌(ubiquinone,UQubiquinone,UQ或或Q)Q)泛醌为醌泛醌为醌泛醌为醌泛醌为醌类化合物,类化合物,类化合物,类化合物,其醌结构其醌结构其醌结构其醌结构可以接受可以接受可以接受可以接受2 2HH变为变为变为变为二氢醌,二氢醌,二氢醌,二氢醌,故可以作故可以作故可以作故可以作为递氢体。为递氢体。为递氢体。为递氢体。2022/12/518生物化学教研室生物化学教研室细胞色素(细胞色素(细胞色素(细胞色素(cytochromecytochrome,CytCyt)是一类含铁卟是一
14、类含铁卟是一类含铁卟是一类含铁卟啉辅基的色蛋白。铁卟啉的铁原子可以是二价啉辅基的色蛋白。铁卟啉的铁原子可以是二价啉辅基的色蛋白。铁卟啉的铁原子可以是二价啉辅基的色蛋白。铁卟啉的铁原子可以是二价或三价,可以传递电子。或三价,可以传递电子。或三价,可以传递电子。或三价,可以传递电子。在还原状态时在还原状态时在还原状态时在还原状态时 吸收峰的波长不同,可分为吸收峰的波长不同,可分为吸收峰的波长不同,可分为吸收峰的波长不同,可分为a(aa(a、a a1 133)、b(bb(b、b b1 177、p p450450)、c(cc(c、c c1 155)三类,又因三类,又因三类,又因三类,又因最大吸收峰有微
15、小差别而又有几种亚类,如最大吸收峰有微小差别而又有几种亚类,如最大吸收峰有微小差别而又有几种亚类,如最大吸收峰有微小差别而又有几种亚类,如b b562562和和和和b b566566。(五)细胞色素体系(五)细胞色素体系2022/12/519生物化学教研室生物化学教研室哺乳动物中细胞色素主要由哺乳动物中细胞色素主要由哺乳动物中细胞色素主要由哺乳动物中细胞色素主要由b b、c c1 1、c c、a a、a a3 3组组组组成,其中只有成,其中只有成,其中只有成,其中只有a a3 3是线粒体中能直接被氧分子氧是线粒体中能直接被氧分子氧是线粒体中能直接被氧分子氧是线粒体中能直接被氧分子氧化,即把电子
16、直接传递给氧,故叫做细胞色素化,即把电子直接传递给氧,故叫做细胞色素化,即把电子直接传递给氧,故叫做细胞色素化,即把电子直接传递给氧,故叫做细胞色素氧化酶,而其它均为不需氧脱氢酶。其中氧化酶,而其它均为不需氧脱氢酶。其中氧化酶,而其它均为不需氧脱氢酶。其中氧化酶,而其它均为不需氧脱氢酶。其中a a与与与与a a3 3很难分开,常写为很难分开,常写为很难分开,常写为很难分开,常写为aaaa3 3。在微粒体中主要为细胞色素在微粒体中主要为细胞色素在微粒体中主要为细胞色素在微粒体中主要为细胞色素b b5 5、p p450450。p p450450作用作用作用作用与与与与aaaa3 3类似类似类似类似
17、。(五五)细胞色素体系细胞色素体系2022/12/520生物化学教研室生物化学教研室细胞色素的结构细胞色素的结构2022/12/521生物化学教研室生物化学教研室呼吸链复合体呼吸链复合体人线粒体呼吸链通过上述人线粒体呼吸链通过上述人线粒体呼吸链通过上述人线粒体呼吸链通过上述5 5大类成分形成大类成分形成大类成分形成大类成分形成4 4个复合体。个复合体。个复合体。个复合体。2022/12/522生物化学教研室生物化学教研室复合体复合体NADH-NADH-泛醌泛醌泛醌泛醌还原酶还原酶还原酶还原酶2022/12/523生物化学教研室生物化学教研室复合体复合体琥珀酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸-泛醌泛醌泛醌泛醌
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- 生物化学 第六 生物 氧化
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