第9章 生物氧化.ppt
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1、第9章 生物氧化 Biological Oxidation,本章主要内容,生物氧化概述 ATP 氧化磷酸化 其他生物氧化系统,1 生物氧化( Biological oxidation),营养物质在动物机体内氧化,生成二氧化碳和水,并有能量释放。这个过程在细胞中进行,宏观上表现为呼吸作用,因此也将生物氧化称为组织氧化或细胞氧化、组织呼吸或细胞呼吸。 不同于有机物质在体外的剧烈燃烧,伴随着大量热能的释放,生物氧化在温和的条件下进行,能量缓慢的释放。,动物机体能量的产生与转移与利用,营养物质经过生物氧化生成二氧化碳和水,在此过程中释放能量。其中一部分以热的形式释放,另一部分被“截获”并储存到ATP分
2、子中(使ADP+Pi ATP, 即磷酸化),可以作为有用功在各种生理活动,如肌肉收缩(机械能)、神经传导(电能)、生物合成(化学能)、分泌吸收(渗透能)中利用。 因此,ATP(三磷酸腺苷)被称为机体中通用的能量货币。,线粒体细胞的动力站,生物氧化过程主要在线粒体的内膜上进行,内膜上分布着 许多的酶和电子传递体,构成两条呼吸链。内膜上结合的 颗粒(内膜粒子,或称基粒、三分体等)具有ATP合酶的 活性,称FoF1ATPase 。,2 ATP (三磷酸腺苷) 2.1 ATP的分子结构和高能磷酸键,ATP等的分子中的焦 磷酸键在水解时或在 转移时,可释放很高 的能量,大于 30.56kJ/moL,称高
3、 能磷酸键。,表 93 各种磷酸化合物的水解自由能,高能磷酸化合物有转移其磷酰基的倾向, 形成较低能量的磷酸脂。ATP是磷酰基的传递体。,2.2 ATP具有较高的磷酸基团转移势,2.3 ATP以偶联反应的方式推动非自发的反应 例如,细胞中合成脂肪酸时有以下反应: 乙酰CoA + CO2 丙二酸单酰CoA G = +18.84kJ/moL,不能自发进行。 乙酰CoA羧化酶(生物素为辅酶)催化以下反应: 1E-生物素 + CO2 + ATP +H2O E-生物素- CO2 + ADP + Pi G = - 17.58 kJ/moL 2. E-生物素- CO2 + 乙酰CoA E-生物素 + 丙二酸
4、单酰CoA G = -1.00 kJ/moL 总反应为: 乙酰CoA + CO2+ ATP +H2O 丙二酸单酰CoA + ADP + Pi G = -18.59kJ/moL,2.4 ATP的生成方式 1. 底物水平的磷酸化(回忆糖的分解代谢) 2. 氧化磷酸化 (oxydative phosphorylation ) 底物脱下的氢(2H 2H+ + 2e)经过呼吸链( respiratory chain) 或电子传递系统( electronic transport system )的传递最后交给氧,并与之结合生成水。在此过程中,氧化释放的部分能量以高能磷酸键的形式储存在ATP分子中 (ADP
5、+Pi ATP),这种氧化过程与磷酸化过程的偶联称为氧化磷酸化 。这是需氧生物合成ATP的主要方式。,不需氧脱氢酶 辅酶Q(CoQ,泛醌) 细胞色素(Cyt) 铁硫复合物(又称铁硫中心,FeS) 细胞色素aa3,即细胞色素c氧化酶 这些成分在呼吸链上以一定的顺序排列传递电子和氢,构成电子传递系统(Electronic Transport System),3 呼吸链( respiratory chain) 3.1 呼吸链的组成成分,不需氧脱氢酶 底物脱下的氢交给氢或电子的传递体,而氧并不是氢的 直接受体。 举例: 3-磷酸甘油醛脱氢酶(NAD) 异柠檬酸脱氢酶(NAD) NADH-CoQ还原酶(
6、FMN) 琥珀酸-CoQ还原酶(FAD) CoQ-细胞色素c还原酶(铁卟啉辅基),辅酶Q (泛醌,CoQ),脂溶性的小分子,通过氧化/还原(醌/酚)两种形式传递氢, 因此是递氢体。,细胞色素(Cytochrome, Cyt ) 细胞色素是一类含血红素的电子传递蛋白,Fe原子处于血红素环中央,借助化学价的变化(Fe+/Fe+)传递电子。 有十几种细胞色素,不同的细胞色素对特定波长的可见光有不同的吸收。 Cyt c和c1的血红素与蛋白部分共价结合。 Cytaa3又称细胞色素c氧化酶,处于呼吸链的末端,既含Fe原子,又有Cu原子,通过铜原子的化合价变化(在+1和+2之间)最终将电子传递给氧。Cyta
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