生物化学王镜岩第三版.ppt

第九章 生物氧化第一节 生物氧化的方式和特点第二节 生物氧化的历程第三节 生物氧化与能量代谢第第114页页1u某一化合物的氧化型和还原型，称为一对氧化还原对如Zn/Zn2+，Cu2+/Cu氧化－还原电势e e- -e e- -Reduced 还原型还原型Oxidized 氧化型氧化型氧化还原对氧化还原对117页页2生物体中标准氧化还原电势　　117页表uE0 ’ －－标准氧化还原电势　　（ E0’值的测定条件为pH=7.0、250C）lE0’越负，物质丢失电子的倾向愈大，愈容易成为还原剂lE0’越正，物质接受电子的倾向愈大，愈易被还原3生物氧化u有机物质在生物体内被氧化分解成 CO2和水，并释放出能量的过程u生物氧化可分两阶段l分解代谢l电子传递或氧化磷酸化u生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用、细胞氧化、细胞呼吸、组织呼吸 (CH2O) + O2 H20 + CO2 + 能量能量生物氧化生物氧化4第一节　生物氧化的方式和特点一、生物氧化的方式l脱氢（脱氢酶）l氧直接参加的反应(加氧酶、氧化酶）l物质失去电子5二、生物氧化的特点u在生物细胞内进行，反应条件温和。

u氧化进行过程中，伴随生物还原反应的发生u氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常由各种载体，如 NADH、FAD2H等传递到氧并生成水u每一步反应的产物都可以分离出来能量逐步释放.u生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联.6u生物氧化中二氧化碳的生成u生物氧化中水的生成　第二节 生物氧化的历程 (CH2O) + O2 H20 + CO2 + 能量能量生物氧化生物氧化7一、生物氧化中二氧化碳的生成1．氧化脱羧．氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧酶系NAD＋＋　　　　　　NADH＋＋H＋＋332丙酮酸　　　辅酶丙酮酸　　　辅酶A乙酰辅酶乙酰辅酶A（乙酰（乙酰CoA））82．非氧化脱羧2－COOH2＋　CO2草酰琥珀酸脱羧酶草酰琥珀酸草酰琥珀酸α－酮戊二酸－酮戊二酸29二、生物氧化中水的生成u以脱氢酶、传递体及氧化酶组成生物氧化体系，以促进水的生成101.电子传递和氧化呼吸链　　 119页u电子传递过程：呼吸链：u呼吸链在真核细胞发生粒体内膜上，在原核细胞发生在质膜上氧化酶氧化酶氧化酶氧化酶MMH2MM递氢体递氢体递氢体递氢体递氢体递氢体递氢体递氢体H2 NAD+、、NADP+、、FMN、、FAD、、COQ递电子体递电子体还原型还原型递电子体递电子体氧化型氧化型Cyt b, c1, c, aa32H+2e½ O2O2-H2OH2O脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶11线粒体图示线粒体图示122.呼吸链电子传递成员的排列顺序　120页­呼吸链中NAD+/NADH的E0’值最小，而O2/H2O的E0’值最大，电子的传递方向是从NADH-O2MH2NADH-0.32FMN-0.30CoQ+0.10b+0.07c1 +0.22c+0.25aa3+0.29O2+0.816FAD-0.18电位跨度最大的一步电位跨度最大的一步13根据接受氢的初受体不同，典型的呼吸链有两条NADH呼吸链和FADH2呼吸链 GO’= - 52.6 kcal/mol GO’= - 43.4 kcal/mol143．呼吸链的组成　　121页u各组分摩尔比并非1/1lNADHQ 泛醌还原型酶（ Ⅰ，辅基为FMN）l琥珀酸-Q还原酶（ Ⅱ，辅基为FAD）l细胞色素还原酶 （Ⅲ ， b, c1, c ）l细胞色素c、细胞色素C氧化酶（ Ⅳ）。

　内内外膜间FADH2FAD15末端氧化酶u氧化酶将电子和H＋传递给氧的作用过程中处于呼吸链的末端，故又称为末端氧化酶u生物体中，末端氧化酶已知的主要有：l细胞色素氧化酶:细胞色素a a3以复合物形式存在.l黄素蛋白氧化酶l过氧化氢酶和过氧化物酶l酚氧化酶，l抗坏血酸氧化酶等174.电子传递的抑制剂　　　　　　　　128页­能够阻断呼吸链中某一部位电子传递的物质称为电子传递抑制剂ＮADH－C0Q－ Cytb－Cytc1－Cytc Cytaa3-O2鱼藤酮，安密妥，杀粉蝶菌素抗霉素A氰化物、硫化物、叠氮化物、一氧化碳18第三节 生物氧化与能量代谢u能量的释放u高能磷酸化合物ATP的生成u氧化磷酸化的偶联机理u氧化磷酸化的解偶联和抑制u氧化磷酸化的调控u能量的利用19一、能量的释放­物质氧化分解过程中释放能量20二、氧化磷酸化－－ATP的生成u氧化磷酸化作用是将生物氧化过程中释放出的自由能转移而使ADP形成高能ATP的作用1.底物水平磷酸化　　指ATP的形成直接与一个代谢中间物（例如磷酸烯醇式丙酮酸）上的磷酸基团转移相偶联的作用212. 电子传递水平磷酸化(氧化磷酸化作用)u是指直接与电子传递相偶联由ADP形成ATP的磷酸化作用。

uNADH＋H＋---------------- O2H2OATP223. 氧化磷酸化作用机制　　130页页(1)ATP的合成部位u伴随电子从底物到氧，释放自由能-52.74千卡/摩尔 　　　　　 1： G0’ =-12.4千卡千卡/摩尔摩尔 　　　　　2：  G0’ =-9.2千卡千卡/摩尔摩尔　　　　　3：  G0’ =-24.8千卡千卡/摩尔摩尔u3ATP分子的形成劫获了呼吸链中电子由NADH传递至氧所产生的全部自由能的42%.NADH CoQ 细胞色素细胞色素C 细胞色素细胞色素aa3 1/2O2FADH2ATPATPATP23P/O比­指氧化磷酸化过程中每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷酸的摩尔值­是一对电子通过呼吸链到氧所产生的ATP分子数 NADH或或NADPH 3ATP(2.5ATP) FADH2 2ATP (1.5ATP)0212021224练习题1.参与生物氧化的酶可分为_____、______和____三类。

2.真核细胞的呼吸链主要存在于___，而原核细胞的呼吸链存在于_____ 3.在下列的氧化还原系统中，哪个氧化还原电位最高? A．氧化型泛醌／还原型泛醌 B． Fe3+细胞色素a／Fe2+细胞色素a C． Fe3+细胞色素b/Fe2+细胞色素b D． NAD+／NADH4.氰化物引起的缺氧是由于 A． 中枢性肺换气不良 　　　B．干扰氧的运输 　　　 C．微循环障碍 　　　　　　 D．细胞呼吸受抑制5．肌肉中能量的主要贮存形式是下列哪一种? A．ADP B．磷酸肌酸 C．cAMP D．ATP252.能量偶联假说­化学偶联假说­构象偶联假说­化学渗透假说26化学渗透假说　132页27化学渗透假说的要点是u线粒体内膜的电子传递链中有三个也是质子泵；u电子由高能状态传递到低能状态时释放出来的能量，用于驱动(逆浓度梯度)膜内侧的H+迁移到膜间隙（膜对H+、OH-、K+和Cl-等离子是不通透的、）产生了跨内膜质子梯度和电位梯度；u在膜内外势能差的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（ATP合酶的组成部分），跨膜回到膜内侧。

质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动ADP和磷酸合成ATPu此学说是1961年英国化学家Peter Mitchell提出的，1978年获诺贝尔化学奖28支持这一假说的事实u直至现在并没有发现任何一种介于电子传递和ATP形成的高能中间物；u氧化磷酸化作用的进行需要有完整的线粒体内膜存在；u线粒体内膜对H+ OH+ K+ CL-等离子都是不通透的；u破坏H+浓度梯度的形成（解偶联剂等）都必然破坏氧化磷酸化作用进行；u线粒体电子传递所形成的电能够从线粒体内膜逐出H+离子u最直接的证据是纯化得到了F1/FoATP合酶29ATP生成的结构基础—ATP合酶系统30ATP合酶系统（Fo/F1 ATP酶）­如果有2~3个H+通过通道，即合成一个ATP分子­寡霉素和二环已基碳二亚胺(DCCD)可结合到Fo亚基上，抑制H+通过Fo，干扰对质子梯度的利用从而抑制ATP的合成134~13631氧化磷酸化示意图32三、氧化磷酸化的解偶联和抑制　137页页u呼吸链能够正常传递，但是ADP不能磷酸化形成ATP，这种作用称为l解偶联剂l氧化磷酸化抑制剂l离子载体抑制剂331. 解偶联剂­只抑制ATP的形成过程，不抑制电子传递，使电子传递所产生的自由能都变为热能。

­机制：解偶联剂将H+带到H+浓度低的膜内侧，破坏了跨膜H+梯度，使H+不经Fo回流，破坏电化学梯度，因而不能形成ATP例：2,4-二硝基苯酚二硝基苯酚脂不溶脂不溶脂溶脂溶pH 7外　　　内H＋342.氧化磷酸化抑制剂­氧化磷酸化抑制剂抑制氧的利用又抑制ATP的形成，但不直接抑制电子传递链上的载体的作用­机制：干扰ATP生成过程（ATP合酶），干扰由电子传递的高能状态形成ATP的过程，结果也使电子传递不能进行353.离子载体抑制剂­离子载体的抑制剂为脂溶性物质这种物质能与H H+ +离子以外的其他一价阳离子的结合K＋、Na+）使离子能够过内膜，破坏氧化磷酸化过程36四、胞液中的NADH 的再氧化　　139页页­细胞溶胶中的NADH逆浓度梯度转运到线粒体内膜进入电子传递进行氧化­肌肉、神经组织中的甘油-α-磷酸穿梭作用（1.5ATP）­肝、肾、心等组织的苹果酸穿梭作用　（2.5ATP）371.肌肉、神经组织中的甘油-α-磷酸穿梭作用139页页NADH　　　　　　　　　　NAD二羟丙酮二羟丙酮 磷酸　　甘油磷酸　　甘油-α-磷酸磷酸二羟丙酮磷酸　　　甘油二羟丙酮磷酸　　　甘油-α-磷酸磷酸FADH2　　　　　　　　FADNADH　　　　FMD　　 CoQ 　　 b c1 　　 c 　　 aa3 O2线线粒粒体体内内膜膜胞液中：甘油胞液中：甘油-α-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶线粒体内：甘油线粒体内：甘油-α-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶382.肝、肾、心等组织的苹果酸穿梭作用NADH　　　　　　　　　　NAD　　草酰乙酸　　　苹果　　草酰乙酸　　　苹果酸酸　　草酰乙酸　　　苹果　　草酰乙酸　　　苹果酸酸NADH　　　　　　　　NADNADH　　　　FMD　　 CoQ 　　 b c1 　　 c 　　 aa3 O2线线粒粒体体内内膜膜胞液中：苹果酸脱氢酶胞液中：苹果酸脱氢酶线粒体内：苹果酸脱氢酶线粒体内：苹果酸脱氢酶天冬天冬氨酸氨酸转氨酶转氨酶转氨酶转氨酶天冬天冬氨酸氨酸39五、氧化磷酸化的调控　　140页u氧化磷酸化的影响因素lATP/ADP比值–ATP/ADP比值下降，可致氧化磷酸化速度加快；–ATP/ADP比值升高时，则氧化磷酸化速度减慢。

l药物和毒物–呼吸链的抑制剂–解偶联剂–氧化磷酸化的抑制剂40呼吸控制u呼吸控制：指ADP作为关键物质对氧化磷酸化的调节作用u定量表示法：是测定ADP存在时氧的利用速率与没有ADP时氧的利用速率的比值通常高于10uATP/ADP+Pi（质量作用比率）：作为细胞能量的一个指标u3,4经常发生ADP441六、能量的利用­ATP循环：在能量代谢中起关键作用ADP＋＋磷酸肌酸磷酸肌酸肌酸肌酸42能量代谢图示43思考题­氧化方式？ 生物氧化特点？­生物氧化中CO2 、H2O、ATP是如何生成的？­氧化磷酸化作用？电子传递抑制剂？呼吸控制？P/O ？­氧化磷酸化偶联机理(化学渗透假说)？­解偶联DNP的作用机理？思考题：　145页6,8　　44。