第八章生物氧化.ppt
《第八章生物氧化.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第八章生物氧化.ppt(72页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、2019年6月15日星期六9时23分38秒,1,第 八 章,生 物 氧 化 Biological Oxidation,第二篇 物质代谢与能量转换,2019年6月15日星期六9时23分38秒,2,物质在生物体内进行氧化分解称生物氧化,主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内氧化分解生成CO2 和 H2O并逐步释放能量的过程,CO2和H2O,O2,能量,ADP+Pi,ATP,热能,一、生物氧化的基本概念,第一节 概 述,2019年6月15日星期六9时23分38秒,3,二、生物氧化与体外氧化之相同点,生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子,遵循氧化还原反应的一般规律 物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终
2、产物(CO2,H2O)和释放能量均相同,2019年6月15日星期六9时23分38秒,4,1、生物氧化是在细胞内温和的环境中(体温,pH接近中性),在酶的催化下逐步进行的过程 2、能量是逐步释放的,一部分以化学能的形式储存在高能键磷酸化合物(ATP)中 能量的逐步释放有利于有利于机体捕获能量,提高ATP生成的效率 3、CO2是有机酸脱羧产生的, H2O是底物脱下的氢经呼吸链传递最后与氧结合产生 进行广泛的加水脱氢反应,使物质能间接获得氧,并增加脱氢的机会 4、生物氧化的速率受体内多种因素的调节,三、生物氧化的特点,2019年6月15日星期六9时23分38秒,5,体外氧化 反应条件是很剧烈的 能量
3、是突然释放的 CO2、H2O是由物质中的碳和氢直接与氧结合生成 反应速率是不容易控制的,2019年6月15日星期六9时23分38秒,6,乙酰CoA,TAC,2H,呼吸链,H2O,ADP+Pi,ATP,CO2,四、生物氧化的一般过程,第 一 阶 段,第二 阶段,第 三 阶 段,2019年6月15日星期六9时23分38秒,7,第二节 线粒体氧化体系,2019年6月15日星期六9时23分38秒,8,定义 在线粒体内膜上由一系列酶和辅酶组成的连锁状氧化还原体系称为呼吸链又称电子传递链 代谢物脱下的氢(2H)通过线粒体内膜这种由多种酶和辅酶所催化的连锁氧化还原反应逐步传递,最终与氧结合生成水 组成 递氢
4、体和电子传递体,一、呼吸链的组成,用胆酸或者脱氧胆酸对线粒体内膜处理可得到四种具有传递电子功能的酶复合体,2019年6月15日星期六9时23分38秒,9,* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中,人线粒体呼吸链复合体, b,b c1,2019年6月15日星期六9时23分38秒,10,Cytc,Q,胞液侧,基质侧,线粒体内膜,呼吸链四种具有传递电子功能的酶复合体 在线粒体内膜上的排列顺序,2019年6月15日星期六9时23分38秒,11,(一)、复合体: NADH-泛醌还原酶,功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone),复合体是一种跨膜蛋白由黄素蛋白、铁硫蛋白等组成
5、,2019年6月15日星期六9时23分38秒,12,1、NAD+和NADP+,R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+,氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间,2019年6月15日星期六9时23分38秒,13,Vit B2,FMN,AMP,FAD,2、黄素蛋白(FP),7,8,5,10,1,2,4,黄素蛋白(FP)是以FMN或者FAD为辅基的脱氢酶,种类很多,但辅基只有两种,如NADH脱氢酶,2019年6月15日星期六9时23分38秒,14,FAD与FMN结构中含核黄素,发挥功能的部位是7,8二甲基异咯嗪,氧化还原反应时,N5接受一个H+e形成不稳定中间产物FMN(FAD)H ,N
6、1再接受一个H+e成还原型FMN(FAD)H2,1,5,H+e,H+e,10,7,8,2019年6月15日星期六9时23分38秒,15,3、铁硫蛋白 铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S),含有等量铁原子和硫原子(非血红素铁和对酸不稳定硫) 铁硫蛋白的Fe-S :(a)含有一个Fe,铁原子与四个半胱氨酸的巯基硫相连,(b)Fe2-S2,两个Fe与四个半胱氨酸的巯基硫相连,(c)Fe4-S4,为正六面体结构,四个硫和四个铁相间位于六面体八个顶角,通过四个顶角的铁与四个半胱氨酸巯基的硫结合 铁原子通过二价铁和三价铁的互相转变,在呼吸链中传递电子 Fe2+ Fe3+e 在呼吸链中铁硫蛋白和黄素蛋白、细胞色
7、素b结合成复合物存在,Fe,Fe2-S2,Fe4-S4,2019年6月15日星期六9时23分38秒,16,(4)、泛醌(辅酶Q, CoQ, Q) 泛醌是一种苯醌的衍生物,酯溶性,在自然界广泛存在,第三位有由多个异戊二烯聚合而成的较长的疏水性侧链,不同的泛醌,侧链所含的异戊二烯单位多少不同(人CoQ10),4,3,1,氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌,2019年6月15日星期六9时23分38秒,17,(二)、复合体: 琥珀酸-泛醌还原酶,功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌,复合体是一类位于线粒体内膜内侧的膜蛋白,2019年6月15日星期六9时23分38秒,18,(5)、细 胞 色 素 细胞色
8、素是一类以铁卟啉为辅基的色素蛋白,根据它们吸收光谱不同分类分为a、b、c三类 cytaa3、cytb、cytcc1 cytb、cytc、ytc1的辅基都是为铁卟啉(血红素)(1、3、5、8四甲基,2、4二乙烯基,6、7二丙酸基卟啉) cytb中,铁卟啉与蛋白部分靠非共价键结合 cytc、cytc1的辅基铁卟啉通过2,4位上的乙烯基与蛋白部分两个半胱氨酸的巯基硫之间形成硫醚键结合,2019年6月15日星期六9时23分38秒,19,cytFe3+,2e,cytFe2+,2e,cytaa3的辅基为血红素A,与血红素不同的是第2位多聚异戊烯链取代了乙烯基,第8位甲酰基取代了甲基 cytaa3很难分离,
9、形成复合体,由两个血红素A与酶蛋白结合,还含有铜原子 在电子传递过程中,分子中的铜离子发生Cu+ Cu2+ 的互变,将cytc所携带的电子传递给1/2O2 cytaa3把电子直接交给1/2氧分子,又称为细胞色素氧化酶 细胞色素通过辅基铁卟啉中的铁离子接受电子变成二价铁,供出电子又变成三价铁的互相转化,在生物氧化过程中起传递电子的作用,2019年6月15日星期六9时23分38秒,20,(三)、复合体: 泛醌-细胞色素c还原酶,功能:将电子从泛醌传递给细胞色素c,复合体为跨膜蛋白,2019年6月15日星期六9时23分38秒,21,(四)、 复合体: 细胞色素c氧化酶,功能:将电子从细胞色素c传递给
10、氧,其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给1/2O2,复合体为跨膜蛋白,2019年6月15日星期六9时23分38秒,22,由以下实验确定 标准氧化还原电位 根据各组分氧化态和还原态吸收光谱的不同,缓慢加氧,观察各组分被氧化的顺序 特异抑制剂阻断 呼吸链的拆分,二、呼吸链中各成分的排列顺序,2019年6月15日星期六9时23分38秒,23,根据氧化还原电位高低排序 呼吸链各组分按照氧化还原电位的高低,从低到高的顺序排列 电子是从氧化还原电位低向氧化还原电位高的组分传递,2019年6月15日星期六9时23分38秒,24,根据各组分氧化态与还原态有不同的吸收光谱分析 呼吸链中各组分大多都
11、有特殊的吸收光谱,并且还原态与氧化态吸收光谱不同 NAD在紫外线260nm波长有一个吸收峰,接受氢成NADH在340nm波长出现一个新的吸收峰 黄素蛋白的辅基FMN(FAD)因含核黄素7、8二甲基异咯嗪,氧化态在370nm、450nm波长各有一个吸收峰,接受氢还原后,450nm波长的吸收峰消失 cyt在还原态各有一个特殊的吸收峰,氧化后消失 将提取的包含有呼吸链各组分的完整线粒体放在无氧而底物充足的条件下,使各组分都保持还原态,然后缓慢给氧,并用分光光度计监测,首先氧化的为与氧最靠近的组分,以此类推,就可推断出各组分在呼吸链中的顺序,2019年6月15日星期六9时23分38秒,25,特异性抑制
12、剂阻断分析 呼吸链被特异性抑制剂阻断后,阻断前部分为还原态,阻断后的部分为氧化态,用不同的特异性抑制剂阻断呼吸链不同部位的传递,通过分析不同阻断状态下,各组分的氧化还原状态,推断各组分在呼吸链中的顺序 呼吸链个复合体在在呼吸链中的位置,2019年6月15日星期六9时23分38秒,26,1. NADH氧化呼吸链 NADH 复合体Q 复合体Cyt c 复合体O2,三、主要的呼吸链,2Cu2,Fe-S,Fe-S,Fe-S,Fe-S,复合体,复合体,复合体,2Cu2,2019年6月15日星期六9时23分38秒,27,2. FADH2(琥珀酸)氧化呼吸链 琥珀酸复合体Q复合体Cytc复合体O2,Cu2,
13、bc 1 c aa3,Fe-S,Fe-S,2019年6月15日星期六9时23分38秒,28,NADH氧化呼吸链,FADH2氧化呼吸链,2019年6月15日星期六9时23分38秒,29,电子传递链,2019年6月15日星期六9时23分38秒,30,四、生物氧化过程中ATP的生成,高能磷酸键 水解时释放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯键,常表示为 P 高能磷酸化合物 含有高能磷酸键的化合物,(一)高能化合物与高能磷酸化合物,2019年6月15日星期六9时23分38秒,31,2019年6月15日星期六9时23分38秒,32,ATP循环的概念,在ATP水解成ADP时,释出的自由能驱动那些需要加入自由
14、能的吸能反应,ADP 与 Pi又可利用营养物经生物氧化时产生的能量重新磷酸化为ATP,这样构成的循环称为ATP循环。 ATP循环与细胞内进行的能量转换有关,故又称细胞能量循环(cell energy cycle),2019年6月15日星期六9时23分38秒,33,ATP的生成和利用(ATP循环),ATP,ADP,机械能(肌肉收缩) 渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢) 电能(生物电) 热能(维持体温),生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心,肌酸激酶,2019年6月15日星期六9时23分38秒,34,肌酸激酶的作用,磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式,2019年6月15日星期
15、六9时23分38秒,35,核苷酸激酶的作用,ATP的利用和储存,2019年6月15日星期六9时23分38秒,36,(二)高能磷酸化合物ATP的生成,氧化磷酸化 是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化,生成ATP,又称为偶联磷酸化,底物水平磷酸化 是底物在反应过程中分子内部能量重新分 布,生成高能键,使ADP磷酸化生成ATP的过程,2019年6月15日星期六9时23分38秒,37,底物水平磷酸化,GTP+ADP=GDP+ATP,2019年6月15日星期六9时23分38秒,38,(1)氧化磷酸化偶联部位,氧化磷酸化偶联部位:复合体、根据自由能变化和P/O比值 电子传递链自由能变化 GO =-n
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第八 生物 氧化
链接地址:https://www.31doc.com/p-2969228.html