生物氧化biologicaloxidation专题培训市公开课金奖市赛课一等奖课件

第六章第六章 生物氧化生物氧化(biological oxidation)(biological oxidation)第1页第1页什么是生物氧化？什么是生物氧化？l概念概念：物质在生物体内进行氧化过程，称为生物氧化：物质在生物体内进行氧化过程，称为生物氧化。l又称（又称（细胞）呼吸作用细胞）呼吸作用l l 方式方式方式方式：加氧、脱氢、失电子。：加氧、脱氢、失电子。：加氧、脱氢、失电子。：加氧、脱氢、失电子。l l生物氧化特点生物氧化特点生物氧化特点生物氧化特点l提问：提问：我们身体内生物氧化与有机物体外氧化燃烧我们身体内生物氧化与有机物体外氧化燃烧有何相同与区别？有何相同与区别？第2页第2页答案：答案：l相同点化学本质（物质、能量）l不同点条件、过程（CO2生成、H2O生成、能量生成呼吸链）l点燃-酶催化lCO2、H2O、能量产生位置一体分离l 第3页第3页第一节第一节 生成生成ATP氧化体系氧化体系 呼吸链呼吸链;氧化磷酸化氧化磷酸化;影响氧化磷酸化原因影响氧化磷酸化原因第二节第二节 其它氧化体系其它氧化体系 需氧脱氢酶和氧化酶需氧脱氢酶和氧化酶;过氧化酶体中酶类过氧化酶体中酶类;超氧超氧物歧化酶物歧化酶;微粒体中酶类微粒体中酶类第4页第4页第一节第一节 生成生成ATPATP氧化体系氧化体系一、呼吸链一、呼吸链（电子传递链电子传递链）：递氢体和递电子体在线递氢体和递电子体在线粒体内膜上构成一条递氢连锁反应体系，称为呼吸链。粒体内膜上构成一条递氢连锁反应体系，称为呼吸链。（一）呼吸链构成（一）呼吸链构成第5页第5页第6页第6页氧化酶氧化酶氧化酶氧化酶2e2e2H+HH2 2OOOO2-2-1/2 O1/2 O2 2电子传递体电子传递体电子传递体电子传递体氢传递体氢传递体氢传递体氢传递体脱氢辅酶脱氢辅酶脱氢辅酶脱氢辅酶 -2H -2HMHMH2 2NADHNADHNADHNADH链链辅酶辅酶辅酶辅酶QQNADH-NADH-辅辅辅辅酶酶酶酶QQ还原酶还原酶还原酶还原酶细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素C C还原酶还原酶还原酶还原酶3复合体细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素C C细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素氧化酶氧化酶氧化酶氧化酶4复合体电子传递体电子传递体电子传递体电子传递体H+2e1复合体氢传递体氢传递体氢传递体氢传递体线粒线粒体体外外膜膜线粒线粒体体内内膜膜间隙第7页第7页NADH链链是绝大部分有机物是绝大部分有机物氢最后氧氢最后氧化路径！化路径！第8页第8页FADH2链以链以FADH2为起点为起点，没有没有“”复合体，代以复合体，代以“”复合体复合体，其余与，其余与NADH链相同。链相同。l呼吸链构成呼吸链构成l1.复合体复合体-NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶：含黄素蛋白和：含黄素蛋白和铁硫蛋白（辅基铁硫蛋白（辅基FMN，Fe-S）l构成构成：FMN+铁硫蛋白铁硫蛋白l l 铁硫蛋白铁硫蛋白电子传递体电子传递体l Fe3+e Fe2+第9页第9页第10页第10页l功效功效氢传递体氢传递体 CoQ+2H CoQH2泛醌即辅酶泛醌即辅酶Q(CoQ)l 化学本质化学本质脂溶性醌类化合物脂溶性醌类化合物（又称泛醌）（又称泛醌）氧化态还原态第11页第11页2.复合体复合体琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶含黄素蛋白含黄素蛋白（FAD）、）、铁硫蛋白铁硫蛋白和和细胞色素细胞色素b560l细胞色素（蛋白）细胞色素（蛋白）a、a3、b、c、c1l共性共性以以卟啉铁卟啉铁为辅基为辅基 a类中卟啉环类中卟啉环 c类、类、b中卟啉环中卟啉环卟啉环卟啉环卟啉环卟啉环共 同l 功效功效电子传递体电子传递体l Fe3+e Fe2+第12页第12页3复合体复合体泛醌泛醌-细胞色素细胞色素c还原酶还原酶l构成构成细胞色素细胞色素b（Cytb562、b566）、C1蛋白蛋白+铁硫蛋白铁硫蛋白l功效功效传递电子传递电子第13页第13页4复合体复合体细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶l构成构成Cyta+Cyta3+2铜（铜（Cu)离子离子l功效功效传递电子给氧传递电子给氧(名名使使Cyt c氧化氧化)Cu2e Cu 第14页第14页NADH链FADH2链123QC2为何是这样一个顺为何是这样一个顺序呢？序呢？Q3C4 第15页第15页l依据依据各传递体各传递体Eo、复合体构成、链阻断试验、复合体构成、链阻断试验l提问：提问：NADH链链l NADHFMNCoQbc1caa3O2 l 判断判断各自所发生各自所发生“传递反应传递反应”Eo大小顺序？大小顺序？l答案：答案：升序升序。l Eo-0.32-0.300.04(或或0.1)0.070.220.250.290.82（二）呼吸链中传递体顺序拟定第16页第16页二二、氧化磷酸化作用、氧化磷酸化作用（oxidative phosphorylation）l氧化氧化还原反应l磷酸化特指ADP磷酸化成ATP（储能）l依据氧化方式不同分为两类l1底物磷酸化：直接将代谢物分子中能量转移至ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）。无氧ATP形成机制l2 电子传递体系氧化磷酸化：电子传递体系氧化磷酸化：在呼吸链电子传递过程中在呼吸链电子传递过程中偶联偶联ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP，又称为又称为偶联磷酸化。偶联磷酸化。l是是与电子传递链相伴与电子传递链相伴有氧有氧ATP形成机制形成机制。第17页第17页第18页第18页通过通过X射射线衍射技线衍射技术分析其术分析其结构结构3E推动推动ATP合成酶为合成酶为ADP磷酸化提磷酸化提供能量。供能量。第19页第19页氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位lP/O比值：物质氧化时每消耗1摩尔氧原子所消耗无机磷摩尔数。第20页第20页自由能改变自由能改变l合成每摩尔ATP需能30.5kj（7.3kcal）l大约每0.2V电势差能够释放30.5kjl 电势差 自由能l从NADH到CoQ：0.36 69.5l从CoQ到Cytc：0.21 40.5l从Cytaa3到氧：0.53 102.3第21页第21页三、影响氧化磷酸化原因三、影响氧化磷酸化原因l（一）呼吸链克制剂（一）呼吸链克制剂MH2NADH-0.32FMN-0.30CoQ+0.10b+0.07c1+0.22c+0.25aa3+0.29O2+0.816FAD-0.18鱼藤酮安密妥粉蝶霉素A克制剂：克制剂：抗霉素A、二巯基丙醇氰化物，CO，H2S叠氮化合物第22页第22页2.2.解偶联剂解偶联剂：氧化与磷酸化偶联过程脱离氧化与磷酸化偶联过程脱离比如：二硝基苯酚比如：二硝基苯酚3 氧化磷酸化克制剂：对电子传递及氧化磷酸化克制剂：对电子传递及ADP磷酸化均克制磷酸化均克制 比如比如：寡霉素：寡霉素（二）（二）ADPADP调整作用调整作用（三）甲状腺素（三）甲状腺素（四）线粒体（四）线粒体DNADNA突变突变第23页第23页第24页第24页四、四、ATP第25页第25页第26页第26页五、通过线粒体内膜物质转运五、通过线粒体内膜物质转运l（一）胞液中（一）胞液中NADH氧化氧化l（二）腺苷酸载体（二）腺苷酸载体l（三）线粒体蛋白质跨膜转运（三）线粒体蛋白质跨膜转运第27页第27页 胞液中胞液中NADH氧化磷酸化氧化磷酸化NADH+H+NAD+磷酸二羟丙酮-磷酸甘油线粒体内膜-磷酸甘油穿梭作用磷酸甘油穿梭作用-磷酸甘油FAD磷酸二羟丙酮FADH2NADHFMNCoQbc1caa3O2第28页第28页酵解NADH草酰乙酸天冬氨酸NAD+苹果酸苹果酸NAD+草酰乙酸NADH天冬氨酸NADH呼吸链呼吸链苹果酸-天冬氨酸转运NADH系统第29页第29页第30页第30页第31页第31页第二节第二节 其它氧化体系其它氧化体系l一、需氧脱氢酶和氧化酶一、需氧脱氢酶和氧化酶l二、过氧化物酶体中氧化酶类二、过氧化物酶体中氧化酶类2H2O2 2H2O +O2过氧化氢酶过氧化氢酶R+H2O2 RO+H2O过氧化物酶过氧化物酶RH2 +H2O2 R +2H2O过氧化物酶过氧化物酶三三、超氧化物歧化酶、超氧化物歧化酶(SOD)2O2.-+2HH2O2+O2第32页第32页 氧化酶作用氧化酶作用l 2H+lSH2 2Cu2+O=H2OlS 2Cu+O2第33页第33页需氧脱氢酶作用需氧脱氢酶作用lSH2 FMN(FAD)H2O2l 甲稀白 l 甲稀兰 lS FMNH2 O2l (FADH2)第34页第34页四、微粒体氧化体系主要在细胞光滑内质网上进行。催化分子氧中二个氧原子分别进行不同反应。一个一个O加到底物分子上，另一个加到底物分子上，另一个O则与则与NADPH上二个上二个H作作用形成用形成H2O，不生成，不生成ATP。加单氧酶加单氧酶。RH +NADPH+H+O2 ROH +NADP+H2O第35页第35页