生物氧化中水的生成市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、第二节第二节 生物氧化生物氧化第1页一、生物氧化概念一、生物氧化概念 营养物质在活细胞内进行氧化分解营养物质在活细胞内进行氧化分解,最终生最终生成成CO2和和H2O并释放大量能量过程。并释放大量能量过程。糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 CO2和和H2O O2能量能量ADP+PiATP热能热能第2页本章着重讨论三个问题本章着重讨论三个问题:细胞怎样利用氧分子把代谢物分子中氢氧细胞怎样利用氧分子把代谢物分子中氢氧化成水;化成水;细胞怎样在酶催化下把代谢物分子中碳变细胞怎样在酶催化下把代谢物分子中碳变成二氧化碳;成二氧化碳;当有机物被氧化时,细胞怎样将氧化时产当有机物被氧化时,细胞怎样将氧化时产生能量
2、搜集和贮存起来。生能量搜集和贮存起来。第3页1、生物氧化大都在细胞内进行(有水中性环生物氧化大都在细胞内进行(有水中性环境中进行)境中进行)2、生物氧化全部反应均需有酶、辅酶、及中间、生物氧化全部反应均需有酶、辅酶、及中间传递体参加,所需条件比较温和传递体参加,所需条件比较温和3、生物氧化过程产生能量是、生物氧化过程产生能量是逐步逐步释放出来,并释放出来,并以以ATP形式捕捉形式捕捉4、生物氧化中、生物氧化中CO2生成是有机酸脱羧产生生成是有机酸脱羧产生5、生物氧化有严格细胞定位:真核生物在线粒、生物氧化有严格细胞定位:真核生物在线粒体,原核生物在细胞膜上进行。体,原核生物在细胞膜上进行。二二
3、、生物氧化特点:、生物氧化特点:第4页生物氧化与体外氧化相同点生物氧化与体外氧化相同点生生物物氧氧化化中中物物质质氧氧化化方方式式有有加加氧氧、脱脱氢氢、失电子失电子,遵照氧化还原反应普通规律。,遵照氧化还原反应普通规律。物物质质在在体体内内外外氧氧化化时时所所消消耗耗氧氧量量、最最终终产产物(物(CO2,H2O)和释放能量均相同)和释放能量均相同。第5页w是是在在细细胞胞内内温温和和环环境境中中由由酶酶催催化化进进行行,能能量量是是逐逐步步释释放放,并储存于并储存于ATP中。中。w代代谢谢物物脱脱下下氢氢与与氧氧间间接接结结合合产产生生H2O,有有机机酸酸脱脱羧羧产产生生CO2。生物氧化与体
4、外氧化不一样点生物氧化与体外氧化不一样点生物氧化生物氧化体外氧化体外氧化w能量是突然释放。能量是突然释放。wCO2、H2O由由物物质质中中碳碳和和氢氢直直接接与与氧氧结合生成。结合生成。第6页生物氧化场所:生物氧化场所:1、线粒体、线粒体 主要与主要与ATP产生相关。产生相关。2、线粒体外(内质网、过氧化物酶体、微粒、线粒体外(内质网、过氧化物酶体、微粒体等)体等)主要与物质转化相关。主要与物质转化相关。第7页第三节第三节 生物氧化中生物氧化中CO2生成生成第8页u CO2产生机理产生机理:分解过程中生物分子先转变成含羧基化合分解过程中生物分子先转变成含羧基化合物,再进行脱羧反应所致。物,再进
5、行脱羧反应所致。u 脱羧反应能够分为两种基本类型脱羧反应能够分为两种基本类型:直接脱羧直接脱羧 氧化脱羧氧化脱羧第9页1 1 直接脱羧直接脱羧 直接脱羧直接脱羧第10页氧化脱羧氧化脱羧异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶a-酮戊二酸酮戊二酸第11页第12页第四节第四节 生物氧化中水生成生物氧化中水生成第13页第14页1.概念概念:代谢物上氢原子被脱氢酶激活脱落后代谢物上氢原子被脱氢酶激活脱落后,经过一系列经过一系列传递体传递体最终传递给被激活氧分子最终传递给被激活氧分子,而生成水,同时放出而生成水,同时放出能量全部体系。能量全部体系。一、呼吸链概念与种类一、呼吸链概念与种类传氢体传氢体
6、 Co(NAD+),),Co(NADP+),),FMN、FAD 传电子体传电子体 细胞色素体系细胞色素体系b、c1、c、a、a3等等 u 传递体种类传递体种类第15页2.呼吸链种类呼吸链种类:NADH呼吸链呼吸链 FADH2呼吸链呼吸链 据接收代谢物脱下氢初始受体分类据接收代谢物脱下氢初始受体分类生物体内,多数代谢物所脱氢是经生物体内,多数代谢物所脱氢是经NADH呼吸呼吸链传递给氧。链传递给氧。糖代谢中,只有琥珀酸所脱氢是经糖代谢中,只有琥珀酸所脱氢是经FADH2呼吸呼吸链传递。链传递。第16页3+2+第17页 在真核生物细胞内,它位于线粒体内膜上。在真核生物细胞内,它位于线粒体内膜上。原核生
7、物中,它位于细胞膜上。原核生物中,它位于细胞膜上。3.呼吸链位置呼吸链位置酶:不需氧脱氢酶(负责将营养物质脱氢)酶:不需氧脱氢酶(负责将营养物质脱氢)呼吸链(负责将氢传递给氧)呼吸链(负责将氢传递给氧)H2O产生方式:氢经过呼吸链传递与氧结合。产生方式:氢经过呼吸链传递与氧结合。第18页二、呼吸链组成二、呼吸链组成u NADH呼吸链呼吸链NADH脱氢酶复合物(复合物脱氢酶复合物(复合物)细胞色素细胞色素bc1复合物(复合物复合物(复合物)细胞色素氧化酶(复合物细胞色素氧化酶(复合物)u FADH2呼吸链呼吸链琥珀酸琥珀酸-CoQ还原酶(复合物还原酶(复合物)细胞色素细胞色素bc1复合物(复合物
8、复合物(复合物)细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶(复合物(复合物)第19页人线粒体呼吸链复合体人线粒体呼吸链复合体第20页 Cytc Q 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-第21页(一)复合体(一)复合体:NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶u 功效功效:将电子从将电子从NADH传递给泛醌传递给泛醌 复合体复合体NADH CoQ FMN;Fe-SN-1a,b;Fe-SN-4;Fe-SN-3;Fe-SN-2 第22页1 1、烟酰胺脱氢酶类烟酰胺脱氢酶类 催化物质脱氢反应,以催化物质脱氢反应,
9、以NAD+或或NADP+为为辅酶不需氧脱氢酶。辅酶不需氧脱氢酶。vNAD+:尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,又叫:尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,又叫Co,起递,起递氢体作用;氢体作用;vNADP+:尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,又叫:尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,又叫Co,主要在还原性生物合成中作为供氢体。,主要在还原性生物合成中作为供氢体。v二者递氢部位是尼克酰胺部分,为二者递氢部位是尼克酰胺部分,为Vit PP。第23页R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+NAD+和和NADP+结构结构第24页NAD+(NADP+)递氢机制)递氢机制(氧化型)(氧化型)(还原型)(还原型)NAD+或或NADP+除了递
10、氢外,还能够递能除了递氢外,还能够递能第25页vFMN:黄素单核苷酸:黄素单核苷酸(Flavin Mononucleotide)vFAD:黄素腺嘌呤二核苷酸:黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavin Adenine Dinucleotide)vFMN和和FAD中中异咯嗪环异咯嗪环起起递氢体递氢体作用。作用。v异咯嗪及核醇部分为异咯嗪及核醇部分为Vit B2(核黄素)。(核黄素)。2、黄素脱氢酶类、黄素脱氢酶类第26页 FMN结构结构异咯嗪异咯嗪核醇核醇第27页 FAD结构结构第28页FMN和和FAD递氢机制递氢机制 (氧化型)(氧化型)(还原型)(还原型)第29页 3.铁硫蛋白铁硫蛋白(Fe-S)u
11、又叫铁硫中心或铁硫簇。又叫铁硫中心或铁硫簇。u 含有等量铁原子和硫原子。含有等量铁原子和硫原子。u 铁除与硫连接外,还与肽链中铁除与硫连接外,还与肽链中Cys残残基巯基巯基连接。基连接。u 铁原子可进行铁原子可进行Fe2+Fe3+e 反应传递电反应传递电子,子,为为单电子传递体单电子传递体。第30页第31页S SS S无机硫无机硫半胱氨酸硫半胱氨酸硫第32页4.泛醌泛醌(ubiquinone,UQ)v即辅酶即辅酶Q(Coenzyme Q,CoQ),属于脂溶性),属于脂溶性醌类化合物,带有多个异戊二烯侧链。醌类化合物,带有多个异戊二烯侧链。v因其为脂溶性,游动性大,极易从线粒体内膜中因其为脂溶性
12、,游动性大,极易从线粒体内膜中分离出来,所以不包含在四种复合体中。分离出来,所以不包含在四种复合体中。v分子中苯醌结构能可逆地结合分子中苯醌结构能可逆地结合2个个H,为,为递氢体递氢体。第33页 第34页 第35页NADH+H+NAD+FMN FMNH22Fe2+-S 2Fe3+-S QQH2 复合体复合体NADH CoQ FMN;Fe-SN-1a,b;Fe-SN-4;Fe-SN-3;Fe-SN-2 第36页(二)复合体(二)复合体:琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶u 功效功效:将电子从琥珀酸传递给泛醌将电子从琥珀酸传递给泛醌 复合体复合体琥珀酸琥珀酸 CoQFe-S1;b560;FAD;F
13、e-S2;Fe-S3 第37页1.细胞色素类(细胞色素类(Cytochrome,Cyt)v是一类以是一类以铁卟啉铁卟啉为辅基电子传递蛋白。为辅基电子传递蛋白。v呼吸链中主要有呼吸链中主要有a、b、c、三类。差异在于铁卟、三类。差异在于铁卟啉侧链以及铁卟啉与蛋白部分连接方式不一样。啉侧链以及铁卟啉与蛋白部分连接方式不一样。Cyt b、c铁卟啉与血红素相同;铁卟啉与血红素相同;Cyt a铁卟啉为铁卟啉为血红素血红素A。v分子中分子中Fe3+Fe2+互变互变经过氧化还原而传递电子,经过氧化还原而传递电子,为为单电子传递体单电子传递体。第38页第39页第40页 复合体复合体琥珀酸琥珀酸 CoQFe-S
14、1;b560;FAD;Fe-S2;Fe-S3 琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 FAD FADH22Fe2+-S 2Fe3+-S QQH2第41页(三)复合体(三)复合体:泛醌泛醌-细胞色素细胞色素c还原酶还原酶 u 功效:功效: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 复合体复合体QH2 Cyt c b562;b566;Fe-S;c1第42页v它是电子传递链中一它是电子传递链中一个个独立独立蛋白质电子载蛋白质电子载体,位于线粒体内膜体,位于线粒体内膜外表,易溶于水。外表,易溶于水。在在电子传递过程中,电子传递过程中,cyt.c经过经过 Fe3+Fe2+互变起电互变起电子传递中间体
15、作用。子传递中间体作用。细胞色素细胞色素c(cyt.c)第43页 复合体复合体QH2 Cyt c b562;b566;Fe-S;c1第44页(四)(四)复合体复合体:细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶u 功效:功效: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 复合体复合体还原型还原型Cyt c O2CuAaa3CuB 其中其中Cyt a3 和和CuB形成活性部位将电子交给形成活性部位将电子交给O2。第45页v简写为简写为cyt.c 氧化氧化酶,即复合物酶,即复合物IV,它是位于线粒,它是位于线粒体呼吸链末端蛋体呼吸链末端蛋白复合物,由白复合物,由12个多肽亚基组成。个多肽亚基组成。v活性部
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