生物化学生物氧化市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、2024/8/5 周一1生物化学教研室生物化学教研室第六章第六章生物氧化生物氧化(Chapter6:BiologicalOxidation)第1页2024/8/5 周一2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方式生物氧化方式第三节第三节生成生成ATP氧化体系氧化体系第四节第四节能量代谢能量代谢第五节第五节经过线粒体内膜物质转运经过线粒体内膜物质转运第六节第六节其它氧化体系其它氧化体系第2页2024/8/5 周一3生物化学教研室生物化学教研室第一节第一节 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取得能量才能生存
2、,能量起源主要一切生物都必须要取得能量才能生存,能量起源主要为糖、脂、蛋白质在体内氧化分解,这种有机物在体为糖、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,最终生成内进行氧化分解,最终生成CO2和和H2O,并同时释放能并同时释放能量过程,称为生物氧化。量过程,称为生物氧化。生物氧化为有机物分解代谢一个共同末端步骤。生物氧化为有机物分解代谢一个共同末端步骤。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化学能转移到将食物中所储存化学能转移到ATP中,以供生物生命中,以供生物生命活动各种需要。活动各种需要。第3页2024/8/
3、5 周一4生物化学教研室生物化学教研室二、生物氧化特点二、生物氧化特点(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.符合化学上氧化符合化学上氧化-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(蛋蛋白白质质含含氮部分除外)氮部分除外)4.所释放总能量相等所释放总能量相等 第4页2024/8/5 周一5生物化学教研室生物化学教研室(二)生物氧化特点(二)生物氧化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在活细胞线粒体中主要在活细胞线粒体中空气中空气中条条件件温温和和:37 C,pH7.4,有有水水猛烈:高温,干燥,高压猛烈:高
4、温,干燥,高压速速度度迟缓,步骤多,逐步氧化迟缓,步骤多,逐步氧化快快方方式式C氧化为脱羧氧化为脱羧CO2H氧化为先脱氢再与氧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O2氧氧化化生成生成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,全全部部以以光光和热形式散发和热形式散发第5页2024/8/5 周一6生物化学教研室生物化学教研室第二节第二节 生物氧化方式生物氧化方式一、一、CO2生成方
5、式生成方式有机物中有机物中有机物中有机物中COCO2 2生成并不是生成并不是生成并不是生成并不是CC与与与与OO直接化合,而直接化合,而直接化合,而直接化合,而是以脱羧方式生成。是以脱羧方式生成。是以脱羧方式生成。是以脱羧方式生成。依据脱羧位置有依据脱羧位置有依据脱羧位置有依据脱羧位置有 -脱羧和脱羧和脱羧和脱羧和 -脱羧,依据脱羧时脱羧,依据脱羧时脱羧,依据脱羧时脱羧,依据脱羧时是否伴随有氧化有单纯脱羧和氧化脱羧,所以,是否伴随有氧化有单纯脱羧和氧化脱羧,所以,是否伴随有氧化有单纯脱羧和氧化脱羧,所以,是否伴随有氧化有单纯脱羧和氧化脱羧,所以,脱羧一共可分为四种形式。脱羧一共可分为四种形式。
6、脱羧一共可分为四种形式。脱羧一共可分为四种形式。第6页2024/8/5 周一7生物化学教研室生物化学教研室COCO2 2生成四种方式生成四种方式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、-氧化脱羧氧化脱羧COOH-CH2-CHOH-COOH+NADP+CH3-CO-COOH+CO2+NADPH+H+第7页2024/8/5 周一8生物化学教研室生物化学教研室二、物质氧
7、化方式二、物质氧化方式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)第8页2024/8/5 周一9生物化学教研室生物化学教研室氧化还原表示法氧化还原表示法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)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
8、+B3+3+A3+3+B2+2+第9页2024/8/5 周一10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氧化体系氧化体系一、呼吸链概念一、呼吸链概念 代代代代谢谢谢谢物物物物脱脱脱脱下下下下成成成成对对对对氢氢氢氢原原原原子子子子(2 2HH)经经经经过过过过各各各各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。因因因因为为为为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相相相相关关关关,所所所所
9、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,也也也也叫电子传递呼吸链。叫电子传递呼吸链。叫电子传递呼吸链。叫电子传递呼吸链。第10页2024/8/5 周一11生物化学教研室生物化学教研室二、呼吸链组成和作用机理二、呼吸链组成和作用机理 呼吸链基本组成成份分为五大类:呼吸链基本组成成份分为五大类:呼吸链基本组成成份分为五大类:呼吸链基本组成成份分为五大类:1.1.烟酰胺脱氢酶类(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
10、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大成份分别形成四个复合体:即复合体大成份分别形成四个复合体:即复合体大成份分别形成四个复合体:即复合体大成份分别形成四个复合体:即复合体、。第11页2024/8/5 周一12生物化学教研室生物化学教研室(一)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)经过烟酰经过烟酰经过烟酰经过烟酰胺部分重胺
11、部分重胺部分重胺部分重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。第12页2024/8/5 周一13生物化学教研室生物化学教研室NADNAD+递氢作用机理递氢作用机理第13页2024/8/5 周一14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)经过异咯嗪环上经过异咯嗪环上经过异咯嗪环上经过异咯嗪环上N N1 1和和和和N N1010能够重复加氢和脱氢而能够重复加氢和脱氢而能够重复加氢和脱氢而能够重复加氢和脱氢而作为递氢体。作为递氢体。作为递氢体
12、。作为递氢体。第14页2024/8/5 周一15生物化学教研室生物化学教研室FMNFMN、FADFAD递氢作用机理递氢作用机理第15页2024/8/5 周一16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,铁硫中心铁能够是其辅基为铁硫中心,铁硫中心铁能够是其辅基为铁硫中心,铁硫中心铁能够是其辅基为铁硫中心,铁硫中心铁能够是3 3+或或或或2 2+,所以能够作为递电子体而传递电子。所以能够作为递电子体而传递电子。所以能够作为递电子体而传递电子。所以能够作为递电子体而传递电子。第16页2024/8/5 周一17生物化学教研室生物化学教研室(四)泛醌(四)泛醌(ubiqu
13、inone,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能够接收能够接收能够接收能够接收2 2HH变为变为变为变为二氢醌,二氢醌,二氢醌,二氢醌,故能够作故能够作故能够作故能够作为递氢体。为递氢体。为递氢体。为递氢体。第17页2024/8/5 周一18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)是一类含铁卟是一类含铁卟是一类含铁卟是一类含铁卟啉辅基色蛋白。铁卟啉铁原子能够是二价或三啉辅基色蛋白。铁卟啉铁原子能够是二
14、价或三啉辅基色蛋白。铁卟啉铁原子能够是二价或三啉辅基色蛋白。铁卟啉铁原子能够是二价或三价,能够传递电子。价,能够传递电子。价,能够传递电子。价,能够传递电子。在还原状态时在还原状态时在还原状态时在还原状态时 吸收峰波长不一样,可分为吸收峰波长不一样,可分为吸收峰波长不一样,可分为吸收峰波长不一样,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小差异而又有几个亚类,如最大吸收峰有微小差异而又有几个亚类,如最大吸收峰有微小差异而又有几个亚类,如最大吸收峰有微小差异而
15、又有几个亚类,如b b562562和和和和b b566566。(五)细胞色素体系(五)细胞色素体系第18页2024/8/5 周一19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
16、,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极难分开,常写为极难分开,常写为极难分开,常写为极难分开,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。(五五)细胞色素体系细胞色素体系第19页2024/8/5 周一20生物化学教研室生物化学教研室细胞色素结构细
17、胞色素结构第20页2024/8/5 周一21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经过上述人线粒体呼吸链经过上述人线粒体呼吸链经过上述人线粒体呼吸链经过上述5 5大类成份形成大类成份形成大类成份形成大类成份形成4 4个复合体。个复合体。个复合体。个复合体。第21页2024/8/5 周一22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第22页2024/8/5 周一23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-泛醌泛醌泛醌泛醌还原酶还原酶还原酶还原酶第23页2024/8/5 周一24生物化学
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