天津大学生物化学九件.pptx
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1、第九章第九章 生物氧化生物氧化2 2 第一节第一节 生物氧化的特点生物氧化的特点第二节第二节 生物氧化的一般原理生物氧化的一般原理 第三节第三节 氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用-ATP-ATP的生成的生成 第1页/共57页第一节第一节 生物氧化的特点生物氧化的特点1 1一、与非生物氧化或燃烧的化学本质相同一、与非生物氧化或燃烧的化学本质相同二、生物氧化的特点二、生物氧化的特点 三、生物氧化进行的场所三、生物氧化进行的场所 四、生物氧化的类型四、生物氧化的类型 五、生物氧化的方式五、生物氧化的方式 第2页/共57页一、与非生物氧化或燃烧化学本质相同一、与非生物氧化或燃烧化学本质相同表现为:表现为:
2、1.1.都是脱氧、失电子或与氧直都是脱氧、失电子或与氧直接化合的过程。接化合的过程。2.2.释放出相等的能量。释放出相等的能量。第3页/共57页二、生物氧化的特点二、生物氧化的特点(1 1)场所:场所:在细胞内进行。在细胞内进行。(2 2)条件:条件:在体温和近于中性在体温和近于中性pHpH及有水的环及有水的环境中进行。境中进行。(3 3)催化剂:催化剂:在一系列酶、辅酶和某些传在一系列酶、辅酶和某些传递体的作用下进行。递体的作用下进行。(4 4)能量:能量:是逐步释放的,氧化过程所释放是逐步释放的,氧化过程所释放的能量通常先贮存在一些特殊的高能化合物的能量通常先贮存在一些特殊的高能化合物(如
3、(如ATPATP)中。)中。第4页/共57页三、生物氧化进行的场所三、生物氧化进行的场所1 1参与生物氧化的各种酶类(如脱氢酶、电子传参与生物氧化的各种酶类(如脱氢酶、电子传递体系、偶联磷酸化酶等)都分布在线粒体内膜递体系、偶联磷酸化酶等)都分布在线粒体内膜和嵴上。和嵴上。真核真核生物细生物细胞是在胞是在线粒体线粒体内进行。内进行。第5页/共57页三、生物氧化进行的场所三、生物氧化进行的场所2 2原核生物细胞,是在细胞膜上进行原核生物细胞,是在细胞膜上进行第6页/共57页四、生物氧化的类型四、生物氧化的类型1.1.一酶体系:一酶体系:不需传递体的生物氧化体系。不需传递体的生物氧化体系。(南大(
4、南大P514P514图图13132 2)2.2.二酶及多媒体系:二酶及多媒体系:需要传递体的生物氧化需要传递体的生物氧化体系。(氧化呼吸链)体系。(氧化呼吸链)第7页/共57页五、生物氧化的方式五、生物氧化的方式1 1脱氢:脱氢:包括失电子、加氧和脱氢反应。包括失电子、加氧和脱氢反应。2 2脱羧:脱羧:直接和氧化脱羧。直接和氧化脱羧。3 3生成水:生成水:代谢物被各种脱氢酶催化脱代谢物被各种脱氢酶催化脱氢,脱下的氢再经过一系列传递体的传递,氢,脱下的氢再经过一系列传递体的传递,最后与氧结合生成水。可见,生物氧化是最后与氧结合生成水。可见,生物氧化是需氧的过程。需氧的过程。第8页/共57页1 1
5、脱氢脱氢1 1(失电子失电子)Fe2+Fe3+e+第9页/共57页1 1脱氢脱氢2 2(加氧加氧)RC=O+O2 RC=O 12 H OH醛醛酸酸第10页/共57页1 1脱氢脱氢3 3(脱氢脱氢)RC OH RC=O+HH醇醇醛醛 H2H第11页/共57页2 2脱羧脱羧1 1(-直接脱羧)直接脱羧)乙醛乙醛丙酮酸丙酮酸CH3 C COOH-酮酸脱羧酶酮酸脱羧酶 MgMg2+2+,TPP,TPPHCH3 C+CO2OO第12页/共57页2 2脱羧脱羧2 2(-直接脱羧)直接脱羧)丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸COOHC=OCH2COOHCOOH草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶COOHC=O+CO2CH
6、3COOH第13页/共57页2 2脱羧脱羧3 3(-氧化脱羧)氧化脱羧)丙酮酸丙酮酸CH3 C COOH CoASH NAD+O辅酶辅酶A丙酮酸氧化丙酮酸氧化脱羧酶系脱羧酶系CH3 C SCoA NADH H+CO2O乙酰辅酶乙酰辅酶A第14页/共57页2 2脱羧脱羧4 4(-氧化脱羧)氧化脱羧)苹果酸苹果酸COOHCHOHCH2COOHCOOH苹果酸酶苹果酸酶 NADP丙酮酸丙酮酸COOHCOOHC=O +CO2 +NADPH +H+CH3第15页/共57页3 3生成水生成水水是生物氧化的产物之一。水是生物氧化的产物之一。生成机制:代谢物被各种脱氢酶催化生成机制:代谢物被各种脱氢酶催化脱氢,
7、脱下的氢再经过一系列传递体的脱氢,脱下的氢再经过一系列传递体的传递,最后与氧结合,生成水。传递,最后与氧结合,生成水。第16页/共57页第二节第二节 生物氧化的一般原理生物氧化的一般原理1 1呼吸链:代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落呼吸链:代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后,经一系列的传递体,最后传递给被激活的氧后,经一系列的传递体,最后传递给被激活的氧分子,生成水的全部体系称做呼吸链,也叫电子分子,生成水的全部体系称做呼吸链,也叫电子传递体系或电子传递链。传递体系或电子传递链。传递体系有多种,有的是传氢体,如脱氢辅酶传递体系有多种,有的是传氢体,如脱氢辅酶I I(NADNAD)、)、IIII
8、(NADPNADP)、黄酶()、黄酶(FADFAD,FMNFMN)、辅)、辅酶酶Q Q等;有的是传电子体如:细胞色素酶系等;有的是传电子体如:细胞色素酶系b b、c c1 1、c c、aaaa3 3等。等。第17页/共57页第二节第二节 生物氧化的一般原理生物氧化的一般原理2 2一、呼吸链的类型一、呼吸链的类型二、呼吸链的组成二、呼吸链的组成 三、呼吸链中传递体的顺序三、呼吸链中传递体的顺序 第18页/共57页一、呼吸链的类型一、呼吸链的类型目前普遍认为生物体有两条典型的呼吸链:目前普遍认为生物体有两条典型的呼吸链:1 1NADHNADH呼吸链呼吸链2 2FADHFADH2 2(二酶氧化体系)
9、呼吸链(二酶氧化体系)呼吸链第19页/共57页1 1NADHNADH呼吸链呼吸链1 1(总)总)糖、脂肪、蛋白质三大物质分解代谢中的脱糖、脂肪、蛋白质三大物质分解代谢中的脱氢氧化反应,绝大部分是通过此链。氢氧化反应,绝大部分是通过此链。如:糖的氧化分解中有五次脱氢反应:如:糖的氧化分解中有五次脱氢反应:3 3磷酸甘油醛磷酸甘油醛1 1,3 3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰C CO OA A 异柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰C CO OA A 苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸第20页/共57页1 1NADHNADH呼吸链呼吸链1 1(图示)图示)NA
10、DHNADH氧化呼吸链的组成氧化呼吸链的组成第21页/共57页2 2FADHFADH2 2呼吸链呼吸链琥珀酸氧化呼吸链(琥珀酸氧化呼吸链(FADHFADH2 2呼吸链)的组成呼吸链)的组成第22页/共57页二、呼吸链的组成二、呼吸链的组成1 1(总)总)1 1烟酰胺脱氢酶类烟酰胺脱氢酶类2 2黄素脱氢酶类黄素脱氢酶类3 3铁硫蛋白类(铁硫蛋白类(Fe-SFe-S)4 4辅酶辅酶Q Q(C CO OQ Q)5 5细胞色素细胞色素 目前已发现,构成呼吸链的成分有目前已发现,构成呼吸链的成分有2020多种,多种,一般可分五类:一般可分五类:第23页/共57页1 1烟酰胺脱氢酶类烟酰胺脱氢酶类以以NA
11、DNAD+或或NADPNADP+为辅酶为辅酶NADNAD+或或NADPNADP+NADH+HNADH+H+或或NADPH+HNADPH+H+第24页/共57页2 2黄素脱氢酶类黄素脱氢酶类 以以FMNFMN(黄素单核苷酸)(黄素单核苷酸)或或FADFAD(黄素腺嘌呤二核苷(黄素腺嘌呤二核苷酸酸)为辅基为辅基 FMN +2e+2H+FMNH2 FAD +2e+2H+FADH2第25页/共57页3 3铁硫蛋白类(铁硫蛋白类(Fe-SFe-S)1 1铁硫蛋白在线粒铁硫蛋白在线粒体内膜上往往和体内膜上往往和其他递氢体或电其他递氢体或电子传递体(如黄子传递体(如黄素酶或细胞色素)素酶或细胞色素)结合成复
12、合物而结合成复合物而存在。复合物内存在。复合物内的铁硫蛋白称为的铁硫蛋白称为铁硫中心。铁硫中心。第26页/共57页3 3铁硫蛋白类(铁硫蛋白类(Fe-SFe-S)2 2 当铁硫蛋白还原后,其中的三价铁变成二价铁。当铁硫蛋白还原后,其中的三价铁变成二价铁。有人认为,两个铁原子中,只有一个被还原,故有人认为,两个铁原子中,只有一个被还原,故铁硫蛋白可能是一种单电子传递体。铁硫蛋白可能是一种单电子传递体。第27页/共57页4 4辅酶辅酶Q Q(C CO OQ Q)是一种脂是一种脂溶性的醌类化溶性的醌类化合物,其分子合物,其分子中的苯醌结构中的苯醌结构能可逆地加氢能可逆地加氢还原而形成对还原而形成对苯
13、二酚衍生物,苯二酚衍生物,故属于递氢体。故属于递氢体。第28页/共57页5 5细胞色素细胞色素1 1 是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质,在是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质,在呼吸链中,也是依靠铁的化合价的变化来呼吸链中,也是依靠铁的化合价的变化来传递电子。目前发现的细胞色素有多种,传递电子。目前发现的细胞色素有多种,包括包括aaaa3 3、b b、c c、c c1 1。不同种类的细胞色素。不同种类的细胞色素的辅基结构及与蛋白质连接的方式是不同的辅基结构及与蛋白质连接的方式是不同的。的。第29页/共57页5 5细胞色素细胞色素2 2第30页/共57页5 5细胞色素细胞色素3 3第31页/共57页三、呼吸
14、链中传递体的顺序三、呼吸链中传递体的顺序1 1(1 1)1 1从从NADNAD到分子氧,每个电子传递体的到分子氧,每个电子传递体的氧化还原电势逐渐增加,实验得氧化氧化还原电势逐渐增加,实验得氧化还原电势变化为:氧化还原电位(还原电势变化为:氧化还原电位(E E0 0)值越低,则该物质丢失电子的倾向越大,值越低,则该物质丢失电子的倾向越大,愈易成为还原剂,而在呼吸链的前面。愈易成为还原剂,而在呼吸链的前面。(一)呼吸链中传递体顺序确定的依据(一)呼吸链中传递体顺序确定的依据第32页/共57页不同种类的细胞色素在典型的线粒体呼吸不同种类的细胞色素在典型的线粒体呼吸链中其顺序是:链中其顺序是:NAD
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