第9章生物氧化學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第第9章生物章生物(shngw)氧化氧化第一頁(yè)，共57頁(yè)。2一一 新陳代謝新陳代謝(xn chn dixi)概述概述 新陳代謝是生物體內(nèi)進(jìn)行的所有化學(xué)變化的新陳代謝是生物體內(nèi)進(jìn)行的所有化學(xué)變化的總稱，是生命活動(dòng)的重要特征之一。其功能：總稱，是生命活動(dòng)的重要特征之一。其功能：從環(huán)境中獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詮沫h(huán)境中獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇枰慕Y(jié)構(gòu)身需要的結(jié)構(gòu)(jigu)元件。將結(jié)構(gòu)元件。將結(jié)構(gòu)(jigu)元件元件組裝成自身的大分子。形成和分解生物體特殊組裝成自身的大分子。形成和分解生物體特殊功能所需的生物分子。提供生命活動(dòng)所需的能功能所需的生物分子。提供生命活動(dòng)所需的

2、能量。量。 物質(zhì)代謝包括分解代謝和合成代謝。在物質(zhì)物質(zhì)代謝包括分解代謝和合成代謝。在物質(zhì)代謝過(guò)程中還伴隨能量代謝。代謝過(guò)程中還伴隨能量代謝。第1頁(yè)/共57頁(yè)第二頁(yè)，共57頁(yè)。3二二 新陳代謝中常見新陳代謝中常見(chn jin)的反應(yīng)的反應(yīng) 生物體內(nèi)的代謝生物體內(nèi)的代謝(dixi)反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的，酶催化的反應(yīng)形式有：酸堿催化、共價(jià)催化、金行的，酶催化的反應(yīng)形式有：酸堿催化、共價(jià)催化、金屬離子催化和靜電催化。屬離子催化和靜電催化。 生物體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)可分為生物體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)可分為4類：類： 基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)；基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)； 氧化還原反應(yīng)；氧化還原反應(yīng)； 消除

3、、異構(gòu)化和重排反應(yīng)；消除、異構(gòu)化和重排反應(yīng)； 碳碳-碳鍵的形成或斷裂反應(yīng)。碳鍵的形成或斷裂反應(yīng)。第2頁(yè)/共57頁(yè)第三頁(yè)，共57頁(yè)。4三三 氧化氧化(ynghu)磷酸化作用磷酸化作用 氧化磷酸化作用是在細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)分子經(jīng)氧化分解氧化磷酸化作用是在細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)分子經(jīng)氧化分解形成形成CO2和和H2O，并釋放出能量使，并釋放出能量使ADP和和Pi合成合成ATP的的過(guò)程。氧化磷酸化是生物氧化的主要內(nèi)容，其實(shí)質(zhì)是需過(guò)程。氧化磷酸化是生物氧化的主要內(nèi)容，其實(shí)質(zhì)是需氧細(xì)胞通過(guò)氧細(xì)胞通過(guò)(tnggu)一系列酶促作用實(shí)現(xiàn)的以電子傳遞一系列酶促作用實(shí)現(xiàn)的以電子傳遞為基礎(chǔ)的氧化還原反應(yīng)。在此過(guò)程中，電子先從代謝物為基

4、礎(chǔ)的氧化還原反應(yīng)。在此過(guò)程中，電子先從代謝物轉(zhuǎn)移到特殊電子載體上，再經(jīng)特殊的電子傳遞體傳遞給轉(zhuǎn)移到特殊電子載體上，再經(jīng)特殊的電子傳遞體傳遞給O2，同時(shí)將釋放出的能量貯存到，同時(shí)將釋放出的能量貯存到ATP中。氧化磷酸化中。氧化磷酸化包括電子傳遞和產(chǎn)生包括電子傳遞和產(chǎn)生ATP。第3頁(yè)/共57頁(yè)第四頁(yè)，共57頁(yè)。5生物氧化生物氧化(ynghu)的特點(diǎn)的特點(diǎn)第4頁(yè)/共57頁(yè)第五頁(yè)，共57頁(yè)。6A 反應(yīng)物的還原型反應(yīng)物的還原型e 電子電子 An+ 反應(yīng)物的氧化型反應(yīng)物的氧化型 n 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移(zhuny)電子的電子的數(shù)目數(shù)目 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)(fnyng)是可逆的，反應(yīng)是可逆的，反應(yīng)(fnyng)

5、平衡式為：平衡式為：1 氧化還原氧化還原(hun yun)電電位位AAn+-ne+ne第5頁(yè)/共57頁(yè)第六頁(yè)，共57頁(yè)。7 將反應(yīng)物的氧化型和還原型混合組成的反應(yīng)體系將反應(yīng)物的氧化型和還原型混合組成的反應(yīng)體系稱為稱為“氧化還原對(duì)氧化還原對(duì)”。氧化還原對(duì)獲得電子或失去電子。氧化還原對(duì)獲得電子或失去電子的趨勢(shì)，稱為氧化還原電位，在標(biāo)準(zhǔn)條件的趨勢(shì)，稱為氧化還原電位，在標(biāo)準(zhǔn)條件(tiojin)下下與標(biāo)準(zhǔn)氫電極之間的電位差為其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位，與標(biāo)準(zhǔn)氫電極之間的電位差為其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位，用用E表示，表示，E是個(gè)常數(shù)。是個(gè)常數(shù)。 在標(biāo)準(zhǔn)條件在標(biāo)準(zhǔn)條件(tiojin)下，標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位下，標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電

6、位(E)越小，其還原能力越大，給出電子的趨勢(shì)越強(qiáng)。反之越小，其還原能力越大，給出電子的趨勢(shì)越強(qiáng)。反之，則氧化能力強(qiáng)。在由兩個(gè)氧化還原對(duì)組成的反應(yīng)體，則氧化能力強(qiáng)。在由兩個(gè)氧化還原對(duì)組成的反應(yīng)體系中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位系中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位(E)的大小，可判斷反的大小，可判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。應(yīng)進(jìn)行的方向。第6頁(yè)/共57頁(yè)第七頁(yè)，共57頁(yè)。8第7頁(yè)/共57頁(yè)第八頁(yè)，共57頁(yè)。93 線粒體的電子傳遞鏈線粒體的電子傳遞鏈 呼吸鏈又叫電子傳遞鏈，是由位于線粒體內(nèi)膜中的一呼吸鏈又叫電子傳遞鏈，是由位于線粒體內(nèi)膜中的一系列電子遞體按標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位，由低到高順序排列成系列電子遞體按標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位，由

7、低到高順序排列成的一種能量轉(zhuǎn)換體系。其功能是接受還原型輔酶上的氫原的一種能量轉(zhuǎn)換體系。其功能是接受還原型輔酶上的氫原子對(duì)子對(duì)(2H+2e)，使輔酶分子氧化，并將電子對(duì)順序傳遞，使輔酶分子氧化，并將電子對(duì)順序傳遞，直至激活直至激活O2，使，使O2-與與2H+結(jié)構(gòu)生成結(jié)構(gòu)生成(shn chn)H2O。電。電子對(duì)在傳遞過(guò)程中逐步氧化放能，驅(qū)動(dòng)子對(duì)在傳遞過(guò)程中逐步氧化放能，驅(qū)動(dòng)ADP磷酸化反應(yīng)生磷酸化反應(yīng)生成成(shn chn)ATP。第8頁(yè)/共57頁(yè)第九頁(yè)，共57頁(yè)。102)呼吸呼吸(hx)鏈的組成成分鏈的組成成分第9頁(yè)/共57頁(yè)第十頁(yè)，共57頁(yè)。113)呼吸鏈中各組分呼吸鏈中各組分(zfn)的排列

8、順的排列順序序 NAD呼吸鏈 以NAD+為輔酶的各種不需氧脫氫酶催化產(chǎn)生的還原型輔酶NADH+H+都要經(jīng)線粒體內(nèi)膜上的NADH脫氫酶(FMN黃素蛋白)匯入呼吸鏈。先傳給CoQ而生成CoQH2。這時(shí)質(zhì)子(zhz)對(duì)與電子對(duì)分離，質(zhì)子(zhz)對(duì)游離，電子對(duì)則由細(xì)胞色素依次傳遞，直至激活O2。第10頁(yè)/共57頁(yè)第十一頁(yè)，共57頁(yè)。12脫 氫 酶輔 酶 QAH2A2HNAD+NADH2HFMNFe-SFMNH2Fe-SNADH2HCoQCoQH22e2e2e2e2e2Fe3+2Fe2+Cy bFe-S22Fe2+2Fe3+2Fe2+2Fe3+2Fe2+2Fe3+ADPATPADPATPADPATP2

9、H2Cy c12Cy c2Cy aa3 H2OO212脫 氫 酶NAD呼吸鏈的電子傳遞歷程呼吸鏈的電子傳遞歷程第11頁(yè)/共57頁(yè)第十二頁(yè)，共57頁(yè)。13 FAD呼吸鏈呼吸鏈 琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶(FP2)、磷酸甘油脫氫、磷酸甘油脫氫酶酶(FP3)、脂酰、脂酰CoA脫氫酶脫氫酶(FP4)等不需氧脫氫酶的氫原等不需氧脫氫酶的氫原子對(duì)都要經(jīng)過(guò)子對(duì)都要經(jīng)過(guò)CoQ匯入呼吸鏈。但反應(yīng)歷程匯入呼吸鏈。但反應(yīng)歷程(lchng)不不盡相同，盡相同，F(xiàn)P2、FP3 皆為膜上蛋白，可直接與自由移動(dòng)皆為膜上蛋白，可直接與自由移動(dòng)的的CoQ反應(yīng)。反應(yīng)。FP4不在膜上，需要由膜上的電子傳遞黃不在膜上，需要由膜上的電子

10、傳遞黃素蛋白素蛋白(ETF-FAD)將氫原子傳給將氫原子傳給CoQ。 這個(gè)電子傳遞體系是由匯集黃素不需氧脫氫酶的這個(gè)電子傳遞體系是由匯集黃素不需氧脫氫酶的氫原子對(duì)開始的，故稱為氫原子對(duì)開始的，故稱為FAD呼吸鏈。呼吸鏈。FAD呼吸鏈比呼吸鏈比NAD 呼吸鏈的傳遞歷程呼吸鏈的傳遞歷程(lchng)短，產(chǎn)能也少。短，產(chǎn)能也少。第12頁(yè)/共57頁(yè)第十三頁(yè)，共57頁(yè)。14第13頁(yè)/共57頁(yè)第十四頁(yè)，共57頁(yè)。154 氧化氧化(ynghu)磷酸化偶聯(lián)機(jī)制磷酸化偶聯(lián)機(jī)制第14頁(yè)/共57頁(yè)第十五頁(yè)，共57頁(yè)。16第15頁(yè)/共57頁(yè)第十六頁(yè)，共57頁(yè)。17四四 光合磷酸化作用光合磷酸化作用(zuyng) 綠色

11、植物及其他光養(yǎng)生物吸收綠色植物及其他光養(yǎng)生物吸收(xshu)光能并光能并利用利用CO2和和H2O，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的轉(zhuǎn)變而合成糖類并，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的轉(zhuǎn)變而合成糖類并釋放釋放O2的過(guò)程，稱為光合作用。的過(guò)程，稱為光合作用。6CO2 + 12H2OC6H12O + 6O2 光合作用是生物界規(guī)模最大的生化過(guò)程，是光合作用是生物界規(guī)模最大的生化過(guò)程，是生物界物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，為生物的生生物界物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，為生物的生存和發(fā)展提供了必需的碳源、能源、氫源和氧源存和發(fā)展提供了必需的碳源、能源、氫源和氧源。第16頁(yè)/共57頁(yè)第十七頁(yè)，共57頁(yè)。182 葉綠體的結(jié)構(gòu)葉綠體的結(jié)構(gòu)(jigu) 葉 綠 體

12、是 植葉 綠 體 是 植物進(jìn)行光合作用物進(jìn)行光合作用( g u n g h -zuyng)的場(chǎng)所的場(chǎng)所, 能將光能轉(zhuǎn)換成能將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能化學(xué)能, 完成將化完成將化學(xué)能貯存到有機(jī)學(xué)能貯存到有機(jī)物中的生物過(guò)程物中的生物過(guò)程。第17頁(yè)/共57頁(yè)第十八頁(yè)，共57頁(yè)。193 光合色素光合色素(s s)第18頁(yè)/共57頁(yè)第十九頁(yè)，共57頁(yè)。201)光系統(tǒng)光系統(tǒng)(xtng) 光系統(tǒng)光系統(tǒng)(PS)與與NADP+的光還原有關(guān)，約含有的光還原有關(guān)，約含有200個(gè)個(gè)葉綠素葉綠素a和和50個(gè)類胡羅卜素分子、細(xì)胞色素個(gè)類胡羅卜素分子、細(xì)胞色素f和質(zhì)藍(lán)素各和質(zhì)藍(lán)素各1分分子、子、2個(gè)細(xì)胞色素個(gè)細(xì)胞色素b563、12個(gè)

13、膜結(jié)合鐵氧還蛋白和個(gè)膜結(jié)合鐵氧還蛋白和1個(gè)個(gè)P700分子。分子。PS反應(yīng)中心反應(yīng)中心(zhngxn)葉綠素葉綠素a的最大吸收波長(zhǎng)為的最大吸收波長(zhǎng)為700nm，固將這個(gè)葉綠素，固將這個(gè)葉綠素a命名為命名為P700，他是特殊葉綠素，他是特殊葉綠素a分子的二聚體，是分子的二聚體，是PS的最初電子供體。的最初電子供體。第19頁(yè)/共57頁(yè)第二十頁(yè)，共57頁(yè)。212)光系統(tǒng)光系統(tǒng)(xtng)第20頁(yè)/共57頁(yè)第二十一頁(yè)，共57頁(yè)。224 光合作用光合作用(gungh-zuyng)的一般過(guò)程的一般過(guò)程(1) 水的光解(2) 光合磷酸化ATPADPPi+NADPHH+NADP+2H+(3) CO2的固定H2O

14、光葉綠體2HO212+CO2+H2OCH2OH2ONADPH+H+NADP+ATPADP+PiO212+第21頁(yè)/共57頁(yè)第二十二頁(yè)，共57頁(yè)。235 光合磷酸化光合磷酸化第22頁(yè)/共57頁(yè)第二十三頁(yè)，共57頁(yè)。241)環(huán)式磷酸化環(huán)式磷酸化第23頁(yè)/共57頁(yè)第二十四頁(yè)，共57頁(yè)。25第24頁(yè)/共57頁(yè)第二十五頁(yè)，共57頁(yè)。262)非環(huán)式光合磷酸化非環(huán)式光合磷酸化第25頁(yè)/共57頁(yè)第二十六頁(yè)，共57頁(yè)。27第26頁(yè)/共57頁(yè)第二十七頁(yè)，共57頁(yè)。286 CO2的固定的固定(gdng)(卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán))第27頁(yè)/共57頁(yè)第二十八頁(yè)，共57頁(yè)。291)3-磷酸甘油酸的生成磷酸甘油酸的生成(sh

15、n chn) 在二磷酸核酮糖羧化酶的催化下，碳酸在二磷酸核酮糖羧化酶的催化下，碳酸(tn sun)與與1,5-二磷酸核酮糖二磷酸核酮糖(RuDP)作用，生成作用，生成2分子分子3-磷酸甘油酸。磷酸甘油酸。RuDPPGAHCOHCH2-O-PCOOH2+H2CO3RuDP羧 化 酶 C=OCH2-O-PHCOHHCOHCH2-O-P第28頁(yè)/共57頁(yè)第二十九頁(yè)，共57頁(yè)。302)3-磷酸磷酸(ln sun)甘油酸還原成甘油酸還原成3-磷酸磷酸(ln sun)酫酫(GAP)PGADPGAHCOHCH2-O-PCOOHPGA激 酶 ATPADPHCOHCH2-O-PC-O-OP第29頁(yè)/共57頁(yè)第三

16、十頁(yè)，共57頁(yè)。31GAPDPGAHCOHCH2-O-PC-O-OPNADPH+H+NADP+3-磷 酸 甘 油 醛 脫 氫 酶 HCOHCH2-O-PCHO第30頁(yè)/共57頁(yè)第三十一頁(yè)，共57頁(yè)。323)3-磷酸甘油酸沿磷酸甘油酸沿EMP途徑逆反應(yīng)生成途徑逆反應(yīng)生成(shn chn)6-磷酸果糖磷酸果糖CHOCHOHCH2-O-PC=OCH2OHCH2-O-P磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸丙糖異構(gòu)酶第31頁(yè)/共57頁(yè)第三十二頁(yè)，共57頁(yè)。33CHOCHOHCH2-O-PC=OCH2OHCH2-O-P+CH2-O-PHCOHHCOHCH2-O-PC=OHOCH醛 縮 酶 3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮在醛縮

17、酶的催化磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮在醛縮酶的催化(cu hu)下，縮合成下，縮合成1,6-二磷酸果糖。二磷酸果糖。第32頁(yè)/共57頁(yè)第三十三頁(yè)，共57頁(yè)。34CH2-O-PHCOHHCOHCH2-O-PC=OHOCHHCOHHCOHCH2-O-PC=OHOCHCH2-OH果 糖 二 磷 酸 酶 第33頁(yè)/共57頁(yè)第三十四頁(yè)，共57頁(yè)。354)己糖與丙糖合成己糖與丙糖合成(hchng)戊糖戊糖和丁糖和丁糖HCOHHCOHCH2-O-PCHO+CHOHCH2-O-PCH2-OHC=OHOCH+COHCHOHCH2-O-PHCOHHCOHCH2-O-PC=OHOCHCH2-OH轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶第34頁(yè)/共

18、57頁(yè)第三十五頁(yè)，共57頁(yè)。36CHOHCH2-O-PCH2-OHC=OHOCHCHOHCHOHCH2-O-PCH2-OHC=O差 向 異 構(gòu) 酶 第35頁(yè)/共57頁(yè)第三十六頁(yè)，共57頁(yè)。375)7-磷酸磷酸(ln sun)庚酮糖的生成庚酮糖的生成C=OCH2OHCH2-O-PHCOHHCOHCH2-O-PCHO+醛 縮 酶 CH2-O-PHCOHHCOHHCOHC=OHOCHPCH2-O-第36頁(yè)/共57頁(yè)第三十七頁(yè)，共57頁(yè)。38 CH2-O-PHCOHHCOHHCOHC=OHOCHPCH2-O- C=OHOCHCH2-O-PHCOHHCOHHCOHCH2-OH庚 酮 糖 二 磷 酸 酶

19、第37頁(yè)/共57頁(yè)第三十八頁(yè)，共57頁(yè)。396)5-磷酸磷酸(ln sun)核酮糖的生成核酮糖的生成CHOHCH2-O-PCH2-OHC=OHOCH+ C=OHOCHCH2-O-PHCOHHCOHHCOHCH2-OHCOHCHOHCH2-O-P轉(zhuǎn) 酮 酶 CH2-O-PHCOHHCOHHCOHCHO第38頁(yè)/共57頁(yè)第三十九頁(yè)，共57頁(yè)。40CHOHCH2-O-PCH2-OHC=OHOCHCHOHCHOHCH2-O-PCH2-OHC=O差 向 異 構(gòu) 酶 第39頁(yè)/共57頁(yè)第四十頁(yè)，共57頁(yè)。41 CH2-O-PHCOHHCOHHCOHCHOCHOHCHOHCH2-O-PCH2-OHC=O磷

20、酸 戊 糖 異 構(gòu) 酶 第40頁(yè)/共57頁(yè)第四十一頁(yè)，共57頁(yè)。427)1,5-二磷酸核酮糖的生成二磷酸核酮糖的生成(shn chn)CHOHCHOHCH2-O-PCH2-OHC=OCHOHC=OCHOHCH2-O-PCH2-O-PATPADP磷 酸 戊 糖 激 酶 第41頁(yè)/共57頁(yè)第四十二頁(yè)，共57頁(yè)。43第42頁(yè)/共57頁(yè)第四十三頁(yè)，共57頁(yè)。447 光呼吸光呼吸第43頁(yè)/共57頁(yè)第四十四頁(yè)，共57頁(yè)。45+O2C=OCH2-O-PHCOHHCOHCH2-O-PRuDP加 氧 酶 +HCOHCH2-O-PCOOHCOOHCH2-O-P第44頁(yè)/共57頁(yè)第四十五頁(yè)，共57頁(yè)。468 C4循

21、環(huán)循環(huán)(xnhun)第45頁(yè)/共57頁(yè)第四十六頁(yè)，共57頁(yè)。47第46頁(yè)/共57頁(yè)第四十七頁(yè)，共57頁(yè)。48C4循環(huán)循環(huán)第47頁(yè)/共57頁(yè)第四十八頁(yè)，共57頁(yè)。499 景天酸代謝景天酸代謝(dixi)(CAM)第48頁(yè)/共57頁(yè)第四十九頁(yè)，共57頁(yè)。50五五 高能高能(gonng)鍵及高能鍵及高能(gonng)化合物化合物1 高能高能(gonng)鍵與高能鍵與高能(gonng)化合物化合物第49頁(yè)/共57頁(yè)第五十頁(yè)，共57頁(yè)。51ATP 是細(xì)胞中最重要的高能化合物，其主要作用是細(xì)胞中最重要的高能化合物，其主要作用(zuyng)有：有： (1) 是產(chǎn)能反應(yīng)和需能反應(yīng)之間最主要的能量是產(chǎn)能反應(yīng)和需能反應(yīng)之間最主要的能量介質(zhì)。介質(zhì)。 (2) 作為磷酸基團(tuán)供體參與磷酸化反應(yīng)。作為磷酸基團(tuán)供體參與磷酸化反應(yīng)。 (3) 參加高能磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移反應(yīng)。參加高能磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移反應(yīng)。第50頁(yè)/共57頁(yè)第五十一頁(yè)，共57頁(yè)。522 自由自由(zyu)能及其變化能及其變化第51頁(yè)/共57頁(yè)第五十二頁(yè)，共57頁(yè)。53 生物氧化是在細(xì)胞中近似恒溫、恒壓的理想條件生物氧化是在細(xì)胞中近似恒溫、恒壓的理想條件下進(jìn)行的，所發(fā)生的能量變化可視為自由能變化