生物化学(生物氧化).ppt

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1、第五章生物氧化第一节生物氧化概述一.生物氧化(一)生物氧化(biologicaloxidation)：糖、脂、蛋白质等有机物质在活细胞内氧化分解，产生CO2和H2O并放出能量的作用称生物氧化。特点：一系列酶引起的,在活细胞内发生氧化还原反应。(二)生物氧化的方式1.CO2的生成脱羧作用：α脱羧和β脱羧两种类型脱羧过程：氧化脱羧直接脱羧(1)α直接脱羧丙酮酸脱羧反应(2)β直接脱羧草酰乙酸脱羧反应(3)α氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧反应(4)β氧化脱羧苹果酸氧化脱羧反应图5-1几种物质脱羧反应反应部位：真核线粒体、原核细胞膜2.水的生成H脱氢酶传递体和氧化

2、酶O2生成H2O图5-2生物氧化体系二.能量守恒与转化(一)自由能的概念自由能(freeenergy)：在一个体系中，能够用来做有用功的那部份能量，又称Gibbs自由能，用符号G来表示。(二)氧化还原电位通常用氧化还原电极电位(氧化还原电势)来相对表示各化合物对电子亲和力的大小。电极电位大小及各种因素的影响用奈斯特方程来表示，其方程为:E′=Eº′+RTnFInC氧化态C还原态(三)氧化还原电位与自由能的关系△Gº’=-nF△Eº’三.高能磷酸化合物(一)高能磷酸化合物的概念高能磷酸化合物：一般将水解时释放20.9KJ/mol以上自由能的化合物称之

3、，含有高能量的键称为高能键，常用”～”符号表示，典型的代表是三磷酸腺苷(ATP)含有两个高能键。图5-7三磷酸腺苷的结构图5-7三磷酸腺苷的结构(二)高能化合物类型1.磷氧键型(-O-P)(1)酰基磷酸化合物(2)焦磷酸化合物(3)烯醇式磷酸化合物2.氮磷键型(-N-P)胍基磷酸化合物3.硫酯键型3′-磷酸腺苷-5′-磷酰硫酸4.甲硫键型S-腺苷甲硫氨酸(三)ATP的特殊作用1.作为中间传递体ATP→ADP循环是生物系统的能量交换中枢。2.作为中间载体作为磷酸基团转移反应的中间载体。第二节呼吸链与氧化磷酸化一.呼吸链(一)线粒体外膜内膜基质线粒体基

4、质酶类包括三羧酸循环酶类,脂肪酸β一氧化酶类和氨基酸分解代谢酶类等.图5-16线粒体的结构(二)呼吸链呼吸链(respiratorychain,电子传递链ETC):指代谢物上脱下的氢(质子和电子)经一系列递氢体或电子传递体按对电子亲和力渐渐升高的顺序依次传递，最后传给分子氧而生成水的全部体系。呼吸链NADH呼吸链FADH2呼吸链图5-17NADH呼吸链（A）和FADH2呼吸链（B）（三）呼吸链组成1、黄素蛋白（flavoprotein）两种2、铁硫蛋白（Iron-sulfurprotein）Fe2S2或Fe4S43、细胞色素（cytochrome）

5、5种细胞色素b（Cytb）、细胞色素c1（Cytc1）、细胞色素c（Cytc）、细胞色素a（Cyta)和细胞色素a3(Cyta3)。4、泛醌（ubiquinone）又称辅酶Q（CoQ）（四）内膜复合物1、复合物Ⅰ（NADH脱氢酶）2、复合物Ⅱ（琥珀酸脱氢酶）3、复合物Ⅲ（细胞色素b、细胞色素c1和细胞色素c的复合体）4、复合物Ⅳ（细胞色素氧化酶）（五）电子传递链的排列顺序图5-23电子传递体在呼吸链中的排列顺序（六）电子传递抑制剂1、鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素NADH→CoQ2、抗霉素ACytb→Cytc13、氰化物、叠氮化物、COCytaa3→O

6、2图5-25电子传递链抑制部位二、氧化磷酸化（一）氧化磷酸化概念氧化磷酸化：指的是与生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用，是将生物氧化过程中释放的自由能，用于ADP和无机磷酸生成高能ATP的作用。1、底物水平磷酸化X~P＋ADP→XH+ATP2、氧化磷酸化NADH或FADH2→O2产生ATP（二）氧化磷酸化作用机理3种假说化学偶联假说构像偶联假说化学渗透假说1961年，英国Mitchell化学渗透假说1、递氢体和递电子体交替排列、有序定位、定向反应2、电子传递链有着H+泵的作用，能定向地将H+从基质泵到内膜外NADH往返3次，FADH2往返2次3、完整

7、的线粒体内膜有选择透性，形成跨膜pH梯度和跨膜电位梯度4、内膜上嵌有F0F1-ATP酶复合体图5-27化学渗透假说高能共价中间物能量膜蛋白、ATP酶构象改变（三）氧化磷酸化的解偶联和抑制1、特殊试剂的解偶联作用（1）解偶联剂2,4-二硝基苯酚（DNP）（2）氧化磷酸化抑制剂寡霉素（3）离子载体抑制剂缬氨霉素2、激素控制的解偶联机制褐色脂肪组织线粒体产热素使氧化磷酸化解偶联，产生热量。（四）线粒体外NADH的氧化磷酸化作用了解1、α－磷酸甘油穿梭途径2、苹果酸－天冬氨酸穿梭途径（五）能荷能荷＝[ATP]+0.5[ADP][ATP]+[ADP]+[AM

8、P]能荷的数值可以从0（AMP）～1.0（ATP），大多数细胞的能荷状态维持在0.8～0.95。质子载体一、需氧脱氢酶氧、