生物化學(xué)簡(jiǎn)明教程第四版第八章生物氧化課件

生物化學(xué)簡(jiǎn)明教程第四版第八章生物氧化幻燈片本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！新陳代謝定義：生物與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的過程。外界物質(zhì)細(xì)胞物質(zhì)消化、吸收、合成排泄分解中間代謝（metabolisim）中間代謝能量代謝分解代謝（異化作用）合成代謝（同化作用）小分子→生物大分子需要能量生物大分子→小分子放出能量物質(zhì)代謝新陳代謝的研究方法活體內(nèi)與活體外實(shí)驗(yàn)代謝途徑阻斷法同位素示蹤法自由能和高能化合物可用于作功的能量水解反應(yīng)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移時(shí)，可產(chǎn)生大量自由能的化學(xué)鍵稱作高能鍵，具有高能鍵的化合物稱作高能化合物高能鍵和高能化合物：自由能：ATP腺苷三磷酸(ATP)ATP是能量的攜帶者和傳遞者;但ATP不是能量的貯存者;磷酸肌酸，為高能磷酸基的暫時(shí)貯存形式，存在于肌肉和其他興奮性組織，如腦和神經(jīng)細(xì)胞中。在脊椎動(dòng)物中，肌酸與ATP反應(yīng)可逆地生成磷酸肌酸，這個(gè)反應(yīng)是由肌酸激酶催化的。磷酸肌酸的功能是保持肌肉，特別是骨骼肌和心肌有較高的ATP水平。有機(jī)物在生物體細(xì)胞內(nèi)的氧化稱為生物氧化。糖脂肪蛋白質(zhì)CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能BiologicalOxidation生物氧化生物氧化的特點(diǎn)：1、氧化的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移(1)直接進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移Fe2+Cu2++Fe3++Cu+(2)氫原子的轉(zhuǎn)移AH2B+A+BH2(3)有機(jī)還原劑直接加氧RHO2+ROH+H2O+2H++2e2、在細(xì)胞中進(jìn)行；3、在一系列酶、輔酶和中間傳遞體的作用下逐步進(jìn)行；4、能量的釋放也是逐步進(jìn)行的，且轉(zhuǎn)移到一些高能化合物中去；5、生物氧化的部位：在真核細(xì)胞中，生物氧化主要在線粒體內(nèi)進(jìn)行，在原核生物中，生物氧化在細(xì)胞膜上進(jìn)行。要解決的3個(gè)問題：如何生成CO2?如何生成H2O?如何生成ATP?生物氧化中CO2的生成1、直接脫羧2、氧化脫羧方式：脫羧丙酮酸脫羧酶直接脫羧HCOHCOOHCH2COOH+NADP+C=OCH2COOH+NADPH+H+蘋果酸酶氧化脫羧+CO2⑶脫下的氫經(jīng)一系列傳遞體，傳給氧，形成水。生物氧化中水的生成1、過程：⑴氫的激活脫落；（脫氫酶）M·2HM+2H⑵氧的活化；（氧化酶）1/2O2+2e1/2O22-2、呼吸鏈（respiratorychain）代謝物上的氫被脫氫酶激活脫落后，經(jīng)過一系列的傳遞體，最終傳遞給被激活的氧分子，而形成水的全部體系稱為呼吸鏈，又稱為電子傳遞鏈（electrontransportchain）NADH呼吸鏈：NADHFMNCoQCytbCytc1Cytaa3CytcO2FADH2呼吸鏈FADH2CoQCytbCytc1Cytaa3CytcO2呼吸鏈中的遞氫體NAD+、FMN、FAD、CoQNADP+、呼吸鏈中的遞電子體CytbCytc1CytcCytaCyta3氧化還原電位NADHFMNCoQCytbCytc1Cytaa3CytcO2-0.32-0.18-0.30+0.1+0.07+0.22+0.25+0.29+0.816FADE0’呼吸鏈各組分排列的順序NADH-CoQ還原酶(復(fù)合物Ⅰ)4個(gè)質(zhì)子從基質(zhì)排出到間隙由42條多肽鏈組成，其輔基是FMNNADH+H+

NAD+FMNFMNH2還原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2琥珀酸脫氫酶(復(fù)合物Ⅱ)由4條多肽鏈組成，其輔基是FAD復(fù)合體Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S3功能:將請(qǐng)氫從琥珀酸傳遞給泛醌CoQ-Cytc還原酶復(fù)合物(復(fù)合物Ⅲ)4個(gè)質(zhì)子從基質(zhì)排出到間隙Cytbc1復(fù)合物包含Cytb、Cytc1和FeS蛋白，由11條多肽鏈組成。復(fù)合體ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c1

功能：將電子從泛醌傳遞給細(xì)胞色素c細(xì)胞色素C氧化酶復(fù)合物(復(fù)合物Ⅳ)2個(gè)質(zhì)子從基質(zhì)排出到間隙包含Cyta和Cyta3蛋白，由13條多肽鏈組成。

功能：將電子從細(xì)胞色素c傳遞給氧復(fù)合體Ⅳ還原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB424電子傳遞抑制劑NADHCoQCytbCytc1Cytaa3CytcO2魚藤酮安密妥殺粉蝶菌素抗霉素ACN-N3-CO四、ATP的生成底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)電子傳遞體系磷酸化(electrontransportphosphorylation)底物水平磷酸化烯醇式丙酮酸磷酸丙酮酸丙酮酸激酶甘油酸磷酸激酶底物水平磷酸化底物水平磷酸化GTP琥珀酸硫激酶琥珀酰輔酶A琥珀酸CoASH氧化磷酸化指在呼吸鏈電子傳遞過程中偶聯(lián)ADP磷酸化，生成ATP，又稱為偶聯(lián)磷酸化。(oxidativephosphorylation)蘋果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)胞液中的NADH如何進(jìn)入線粒體？α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)α-磷酸甘油穿梭主要存在于肌肉、神經(jīng)組織蘋果酸穿梭主要存在于肝臟、腎臟和心臟442化學(xué)滲透學(xué)說1、呼吸鏈上的電子在傳遞過程中產(chǎn)生的能量驅(qū)使H+從線粒體基質(zhì)跨過內(nèi)膜進(jìn)入到膜間隙；2、泵出膜外側(cè)的H+不能自由返回內(nèi)側(cè)，因而使內(nèi)膜外側(cè)的H+離子濃度高于內(nèi)側(cè)，造成了離子濃度的跨膜梯度，此H+濃度差使外側(cè)的pH較內(nèi)側(cè)低1.4單位左右，并使原有的內(nèi)負(fù)外正的跨膜電位增高。H+梯度所包含的能量可以驅(qū)使ADP和Pi生成ATP;3、H+通過ATP合酶上特殊的途徑(F0)，返回基質(zhì)，使質(zhì)子發(fā)生逆向回流。由于H+梯度所釋放的自由能,耦聯(lián)ADP與Pi合成ATP，質(zhì)子的電化學(xué)梯度也隨之消失。ATP合酶：F0+F1（EC3.6.3.14）

F0：a、b、c3種亞基（a1、b2、c9-12）F1：α、β、γ、δ、ε5種不同亞基（9條多肽鏈）ATP4-F0F1胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ADP3-H2PO4-ATP4-H+H+H+H+H2PO4-H2PO4-ADP3-ADP3-氧化磷酸化的P/O比每合成1molATP需3個(gè)質(zhì)子通過ATP合成酶，同時(shí)產(chǎn)生的每1個(gè)ATP從線粒體基質(zhì)進(jìn)入胞質(zhì)還需要消耗1個(gè)質(zhì)子每產(chǎn)生1個(gè)ATP需消耗多少個(gè)質(zhì)子？一對(duì)電子從NADH傳到氧共產(chǎn)生多少個(gè)ATP？（4+4+2）/4=2.5因此P/O比=2.5三、影響氧化磷酸化的因素1.呼吸鏈抑制劑阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。2.解偶聯(lián)劑使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。如：2，4-二硝基苯酚，解偶聯(lián)蛋白3.氧化磷酸化抑制劑對(duì)電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素（一）抑制劑魚藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-N3-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)氧化磷酸化的解偶聯(lián)ⅢⅠ

Ⅱ

F0

F1

Ⅳ

CytcQ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)解偶聯(lián)蛋白熱能

H+H+ADP+PiATP寡霉素(oligomycin)可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成寡霉素氧化磷酸化抑制劑Binding-changemechanismofPaulBoyer,rotationofthegamma-subunit(darkblue)relativetothea,b-ring(thethreea,b-pairsarerepresentedbydifferentshadesofgreen,red,orblue)inducesachangeinthebindingaffinit