生物化学-第五章生物氧化

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1、第五章生物氧化呼吸作用O2CO2+H2O细胞呼吸（微生物）第一节、生物氧化概念及特点一.生物氧化概念有机物在生物体内彻底氧化生成CO2和H2O，并放出能量的作用。也称细胞呼吸/组织呼吸。包括物质分解和产能二、生物氧化的特点1.条件温和生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，反应条件温和（水溶液，中性pH和常温）。2.水的生成水的生成不是H直接与O作用生成,水是生物氧化反应的产物,又是生物氧化反应的环境,氧化过程中脱下来的氢，通常由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢作用,直接参予了氧化反应。3.CO2的生成CO2的生成不是C直

2、接与O作用生成,而是通过脱羧作用生成。4.能量的生成能量的生成不是暴发式的,而是逐步释放,提高能量利用率。生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。三.CO2的生成(一).直接脱羧a-脱羧ℬ-脱羧COOHC=OCH3+CO2CHOCH3COOHC=OCH3COOHC=OCH2COOH+CO2(二).氧化脱羧a-脱羧ℬ-脱羧COOHCH-OHCH2COOHCOOHC=OCH3+CO2NAD+NADH+H+COOHC=OCH3COSCoACH3+CO2NAD+NADH+H+HSCOA四、生物氧化中物质的本质(方式)1.失电子2.脱氢CH

3、3-CH2OHCH3CHONAD+NADH+H+乙醇乙醛3.加氧4.加水O2酪氨酸CHCOOHHOOC-CHCOOHCH-OHCH2COOHH2OCH2CHCOOHNH2H-CH2CHCOOHNH2HO-苯丙氨酸延胡索酸苹果酸五.生物氧化的酶类1.脱氢酶（1）黄素核苷酸为辅基的脱氢酶需氧黄酶（如:氨基酸氧化酶）FMN/FADFMN2H/FAD2HR-CH-COOHNH2R-C-COOHNHR-CH-COOHOHNH3H2OO2H2O23.加氧酶：如羟化酶不需氧黄酶FADFAD2HCH2-COOHCH2-COOHCHCOOHHOOC-CH延胡索酸琥珀酸（2）NAD/NADP为

4、辅酶的脱氢酶2.氧化酶:如细胞色素氧化酶,VitC氧化酶S-2HSNAD/NADP中间体-2H½O2NADH/NADPH中间体H2O第二节线粒体氧化体系一.呼吸链的概念呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链，它是代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧原子，而生成水的全部体系。在真核生物细胞内，它位于线粒体内膜上，原核生物中，它位于细胞膜上。线粒体呼吸链二.呼吸链分组成成分1.烟酰胺脱氢酶类2.黄素脱氢酶类S-2HNAD/NADPSNADH/NADPHNADHFMNNADFMN2HS-2HFADSFAD2HFe3+Fe2+3.铁硫蛋白类4.

5、细胞色素类细胞色素（简写为cyt.）是含铁的电子传递体，辅基为铁卟啉的衍生物，铁原子处于卟啉环的中心，构成血红素。各种细胞色素的辅基结构略有不同。线粒体呼吸链中主要含有细胞色素a,a3,b,c和c1等，组成它们的辅基分别为血红素A、B和C。细胞色素a,b,c可以通过它们的紫外-可见吸收光谱来鉴别。细胞色素a,b,c和c1是通过Fe3+Fe2+的互变起传递电子的作用的。a3是通过Cu2+Cu+的互变起传递电子的作用的。a:a/a3bc:c/c1细胞色素c（cytc）它是电子传递链中一个独立的蛋白质电子载体，位于线粒体内膜外表，属于膜周蛋白，易溶于水。它与细胞色素c1含有相

6、同的辅基，但是蛋白组成则有所不同。在电子传递过程中，cytc通过Fe3+Fe2+的互变起电子传递中间体作用。细胞色素c氧化酶简写为cytc氧化酶，即复合物IV，它是位于线粒体呼吸链末端的蛋白复合物，由12个多肽亚基组成。活性部分主要包括cyta和a3。cyta和a3组成一个复合体，cyta含有铁卟啉，cyta3含有铜原子。cyta3可以直接以O2为电子受体。在电子传递过程中，分子中的铜离子可以发生Cu+Cu2+的互变，将cytc所携带的电子传递给O2Fe2+5.辅酶Q---泛醌泛醌（简写为Q）或辅酶-Q（CoQ）：它是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化

7、合物。NADH泛醌还原酶CoQ2H-CytC还原酶复合体NADHCoQ还原酶复合体CuCu2+三.呼吸链的排列順序第三节生物氧化中能量转移与利用一.生化反应中的自由能及自由能变化1、自由能的概念G＝H－TSΔG＝ΔH－TΔS在某一系统的总能量中，能够在恒定的温度、压力以及一定体积下用来做功的那部分能量，称为自由能。2、自由能的变化与反应平衡常数的关系ΔG＝ΔG0＋RTln（产物/反应物）ΔG0/＝－RTlnK二.高能化合物（一）.高能化合物的概念某一化合物水解时放出的能量大于或等于ATP水解成ADP时放出的能量