王鏡巖生化,生物氧化

一、新陳代謝（一）定義：

也叫代謝，是生物體內(nèi)所有化學(xué)變化的總稱包括：合成代謝、分解代謝本文檔共62頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分（二）特點(diǎn)1.由酶催化，條件溫和2.有共同途徑；3.相互配合，彼此協(xié)調(diào)，有嚴(yán)格的順序性4.高度的適應(yīng)性及靈敏的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力

5.能量逐步釋放6.反應(yīng)必須有水參加本文檔共62頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分（三）過程消化吸收、中間代謝、產(chǎn)物的排出本文檔共62頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分（四）高能磷酸化合物：1.定義：在生化反應(yīng)過程中釋放5000卡/mol(20.92kJ/mol)及以上自由能的磷酸化合物。2.分類：磷氧鍵型：氮氧鍵型：硫酯鍵型：甲硫鍵型：本文檔共62頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分本文檔共62頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分4、甲硫鍵型本文檔共62頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分3.ATP的結(jié)構(gòu)特性本文檔共62頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分ATP作為體內(nèi)能量貨幣的原因：（1）ATP含有兩個(gè)高能磷酸鍵，（2）ATP水解產(chǎn)物具有更大的共振穩(wěn)定性，其水解產(chǎn)物ADP3-和Pi的某些電子的能量水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于ATP。（3）中性條件下H+的低濃度導(dǎo)致ATP4

-向分解方向進(jìn)行。本文檔共62頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分ATP是體內(nèi)能量利用與貯存的主要形式，是能量轉(zhuǎn)換的中心本文檔共62頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分4.其他高能化合物分類及舉例釋放能量（pH7.0,25℃)UTP、CTP、GTP30.5kJ/mol1,3-二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸61.9kJ/mol磷酸肌酸43.9kJ/mol乙酰CoA、琥珀酰CoA、脂酰CoA31.4kJ/mol本文檔共62頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分高能化合物之間的轉(zhuǎn)換

GDP核苷二磷酸激酶GTPATP+UDPADP+UTPCDPCTPADP累積時(shí)，也可產(chǎn)生ATP：

ADP+ADPATP+AMP腺苷酸激酶本文檔共62頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分

磷酸肌酸--ATP在腦、肌肉中的儲(chǔ)存形式.本文檔共62頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分（五）能量代謝的一般規(guī)律1.能量代謝在新陳代謝在的重要作用2.氧化還原電勢與自由能3.電勢與自由能的關(guān)系本文檔共62頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分（二）實(shí)質(zhì)：生物細(xì)胞利用氧氣對細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)糖、脂肪和蛋白質(zhì)）進(jìn)行氧化分解產(chǎn)生CO2和H2O并釋放出能量的過程。二、生物氧化（一）概念：有機(jī)物在生物體內(nèi)的氧化作用稱為生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又稱為細(xì)胞呼吸、組織呼吸或內(nèi)呼吸。本文檔共62頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分糖原

三酯酰甘油

蛋白質(zhì)

葡萄糖

脂酸+甘油

氨基酸

乙酰CoA

TAC2H

呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2

*生物氧化的一般過程本文檔共62頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分

（三）：生物氧化與體外燃燒的特點(diǎn)比較

生物氧化體外燃燒反應(yīng)條件

溫和劇烈(體溫、pH近中性)(高溫、高壓)反應(yīng)過程

逐步進(jìn)行的酶促反應(yīng)一步完成能量釋放

逐步進(jìn)行瞬間釋放

（化學(xué)能、熱能）（熱能）CO2生成方式

有機(jī)酸脫羧碳和氧結(jié)合H2O

需要不需要本文檔共62頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分（四）生物氧化的種類：1、根據(jù)有無氧的參與有氧氧化：有O2參與，產(chǎn)物為CO2、H2O,底物氧化完全，產(chǎn)能多無氧氧化：無O2參與，產(chǎn)物為乙醇、乳酸等,底物氧化不完全，產(chǎn)能少本文檔共62頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分微粒體氧化體系：與ATP的生成無關(guān)，光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上發(fā)生，機(jī)體對非營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生的生物轉(zhuǎn)化，與機(jī)體排毒及排出異物有關(guān)。2、根據(jù)發(fā)生場所線粒體氧化體系：與ATP的生成有關(guān)，產(chǎn)能的氧化作用，線粒體內(nèi)發(fā)生（原核生物在質(zhì)膜上發(fā)生）。本文檔共62頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分（五）生物氧化物質(zhì)的氧化方式生物氧化遵循氧化－還原的基本原理常見的有三種：1、脫電子反應(yīng)：如Fe2+→Fe3+＋e-A2+B2+B3+A3+

其中：A為電子供體，B為電子受體。本文檔共62頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分2、脫氫反應(yīng)：最主要的生物氧化方式如：TCA3:異檸檬酸草酰琥珀酸NAD+NADH+H+FADFADH2琥珀酸延胡索酸TCA7:TCA9:EMP6:蘋果酸1、3－二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛草酰乙酸NAD+NADH+H+Pi＋NAD+NADH+H+本文檔共62頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分3、加氧反應(yīng)：－O212+OH本文檔共62頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分第二節(jié)生物氧化過程CO2及H2O的生成生物氧化主要內(nèi)容：1.CO2如何生成2.H2O的生成3.有機(jī)物被氧化時(shí)產(chǎn)生的自由能如何被收集、轉(zhuǎn)換或儲(chǔ)存本文檔共62頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分一、生物氧化中CO2生成（一）基本方式：

底物（氧化）脫羧基作用α-脫羧（羧基位置）β-脫羧（二）分類:單純脫羧（不伴隨脫氫）氧化脫羧（伴隨脫氫）本文檔共62頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分α-氧化脫羧β-氧化脫羧

O‖CH3－C－COOH+CoASH+NAD+

O‖CH3－C～SCoA+NADH+H++CO2COOHC=O+CO2+NADPH+H+

CH3COOHC=O+NADP+CH2COOHβα本文檔共62頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分

α-單純脫羧

COOHC=OCH2COOHαββ-單純脫羧COOHC=O+CO2

CH3

O‖CH3CH+CO2

O‖CH3CCOOH本文檔共62頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分二、水的生成水的生成過程是指：線粒體內(nèi)底物脫下的氫經(jīng)氧化呼吸鏈電子傳遞體的一系列傳遞，最后與氧化合生成水的過程。呼吸鏈(respiratorychain)：存在于線粒體內(nèi)膜上的，由供氫體，傳遞體、受氫體及相應(yīng)的酶系統(tǒng)組成的生物氧化還原鏈稱為呼吸鏈本文檔共62頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分（一）呼吸鏈的組成及作用機(jī)制

呼吸鏈電子載體主要有：黃素蛋白、細(xì)胞色素、銅原子、鐵硫蛋白、輔酶Q本文檔共62頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分（二）呼吸鏈的復(fù)合物主要由四種蛋白質(zhì)復(fù)合體組成。NADH-Q還原酶琥珀酸-Q還原酶細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素氧化酶本文檔共62頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分本文檔共62頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分呼吸鏈的組成復(fù)合體酶名稱多肽鏈數(shù)輔基復(fù)合體ⅠNADH-泛醌還原酶42FMN,Fe-S復(fù)合體Ⅱ琥珀酸-泛醌還原酶4FAD,Fe-S復(fù)合體Ⅲ泛醌-細(xì)胞色素c還原酶11鐵卟啉,Fe-S復(fù)合體Ⅳ細(xì)胞色素c氧化酶13鐵卟啉,Cu人體線粒體呼吸鏈復(fù)合體輔酶Q與細(xì)胞色素c不包含在內(nèi)本文檔共62頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分本文檔共62頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分1.NADH-Q還原酶也稱NADH脫氫酶，哺乳動(dòng)物的復(fù)合物Ⅰ由42條肽鏈組成，呈L型，含有一個(gè)FMN和至少6個(gè)鐵硫蛋白，以二聚體形式存在作用:是催化NADH的2個(gè)電子傳遞至輔酶Q，同時(shí)將4個(gè)質(zhì)子由線粒體基質(zhì)（M側(cè)）轉(zhuǎn)移至膜間隙（C側(cè)）。本文檔共62頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分復(fù)合物Ⅰ的結(jié)構(gòu)與電子傳遞過程N(yùn)ADHFMN，F(xiàn)e-SCoQ本文檔共62頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分NAD+NADP+功能：是將代謝過程中脫下來的氫交給黃素蛋白本文檔共62頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分VPP活性形式兩種，尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)。AMP本文檔共62頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分以NAD（NADP）為輔酶的脫氫酶本文檔共62頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分黃素蛋白其輔酶為FMNFAD本文檔共62頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分本文檔共62頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分根據(jù)最終受氫體的不同，還可將黃素酶分為兩類：不需氧黃酶需氧黃酶本文檔共62頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分本文檔共62頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分鐵硫蛋白：在其分子結(jié)構(gòu)中每個(gè)鐵原子和4個(gè)硫原子結(jié)合，通過Fe2+、Fe3+互變進(jìn)行電子傳遞，有FeS、2Fe-2S和4Fe-4S三種類型本文檔共62頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分CysSSSCysFe3+

Fe3+

CysSSSCys

CysSSSCysFe3+

Fe2+

CysSSSCys

+e-本文檔共62頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分

琥珀酸-Q還原酶至少由4條肽鏈組成，含有一個(gè)FAD，2個(gè)鐵硫蛋白(Fe-S)作用:是催化電子從琥珀酸轉(zhuǎn)至輔酶Q，但不轉(zhuǎn)移質(zhì)子。本文檔共62頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分電子傳遞的方向?yàn)椋虹晁帷鶩AD→Fe-S→Q。本文檔共62頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分泛醌（ubiquinone,Q）亦稱輔酶Q（CoenzymeQ,CoQ）人體中：CoQ10

1.含有很多異戊二烯側(cè)鏈的醌類化合物2.脂溶性，可在線粒體內(nèi)膜中移動(dòng)3.是電子傳遞體中唯一可游離存在的電子載體（無蛋白）本文檔共62頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分3.細(xì)胞色素c還原酶以二聚體形式存在，每個(gè)單體包含兩個(gè)細(xì)胞色素b（b562、b566）、一個(gè)細(xì)胞色素c1和一個(gè)鐵硫蛋白。作用:是催化電子從輔酶Q傳給細(xì)胞色素c，每轉(zhuǎn)移一對電子，同時(shí)將4個(gè)質(zhì)子由線粒體基質(zhì)泵至膜間隙。本文檔共62頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分細(xì)胞色素（cytochrome,cyt）

是以鐵卟啉（血紅素）為輔基的蛋白質(zhì)（有顏色），高等動(dòng)物線粒體呼吸鏈中主要含有5種細(xì)胞色素a、a3、b、c、c1等，細(xì)胞色素b,c1,c的輔基都是鐵-原卟啉Ⅳ，細(xì)胞色素a、a3的輔基為血紅素A。本文檔共62頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分細(xì)胞色素cytochrome,CytA、結(jié)構(gòu)：一類含鐵卟啉輔基的色素蛋白B、分類:Cyta:Cytaa3

Cytb:Cytb562、Cytb566、Cytb560Cytc:Cytc、c1C、區(qū)別：①鐵卟啉輔基側(cè)鏈不同鐵卟啉輔基與酶蛋白連接方式不同細(xì)胞色素c

功能——電子傳遞體CytFe3++eCytFe2+本文檔共62頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分甲?；嗑郛愇於╅L鏈b566b562Fe-Sc1QH2Cytc本文檔共62頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分復(fù)合物ⅣCytc氧化酶每個(gè)單體由至少13條不同的肽鏈組成，分為三個(gè)亞單位：I包含兩個(gè)血紅素（a、a3）和一個(gè)銅蛋白(CuB);Ⅱ包含兩個(gè)銅離子(CuA)構(gòu)成的雙核中心，其結(jié)構(gòu)與2Fe-2S相似;Ⅲ的功能尚不了解。CuAaa3CuBCyt

cO2本文檔共62頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分銅原子：位于線粒體內(nèi)膜的一個(gè)蛋白質(zhì)上，形成類似于鐵硫蛋白的結(jié)構(gòu)，通過Cu2+、Cu1+的變化傳遞電子。Cu2++eCu+本文檔共62頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分本文檔共62頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分線粒體的結(jié)構(gòu)呼吸鏈本文檔共62頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分Q內(nèi)外膜間隙側(cè)基質(zhì)側(cè)線粒體內(nèi)膜IⅡⅢⅣCytcNADH+H+NAD+e-e-e-e-1/2O2+2H+H2Oe-琥珀酸延胡素酸呼吸鏈電子傳遞示意圖本文檔共62頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分QH2將電子傳給cytbc1本文檔共62頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分本文檔共62頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期二\2點(diǎn)57分本文檔共62頁；