第5章生物氧化.ppt
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1、第五章 生物氧化,第一节 概述 第二节 ATP与其它高能化合物 第三节 三羧酸循环 第四节 电子传递链 第五节 氧化磷酸化,一、生物氧化的定义 生物细胞将糖、脂、蛋白质等燃料分子氧化分解,最终生成CO2和H2O并释放出能量的作用称为生物氧化。生物氧化包含了细胞呼吸作用中的一系列氧化还原反应,所以又称为细胞氧化或细胞呼吸。,第一节 概述,糖原,脂肪,蛋白质,葡萄糖,脂肪酸 甘油,氨基酸,乙酰CoA,营养物分解代谢的三个阶段,(一)本质:生物氧化是发生在生物体内的氧化还原反应,因而具有 氧化还原反应的共同特征。并且物质被氧化时总伴随能量的释放。,二、生物氧化的化学本质与特点,(二)特点:生物氧化是
2、在活细胞内进行的,它与体外的直接氧化相比又有许多不同的特点: 1、有机物在生物体内完全氧化与在体外燃烧而被彻底氧化,在本质上是相同的,最终的产物都是CO2和H2O,同时所释放能量的总值也相等; 2、生物氧化在常温、常压、接近中性的pH和多水环境中进行;是在一系列酶、辅酶和中间传递体的作用下逐步进行的; 3、氧化反应分阶段进行,能量逐步释放,既避免了能量骤然释放对机体的损害,又使得生物体能充分、有效地利用释放的能量; 4、生物氧化过程中释放的化学能通常被偶联的磷酸化反应所利用,贮存于高能磷酸化合物(如ATP)中,当生命活动需要时再释放出来。,生物氧化是在一系列氧化-还原酶催化下分步进行的。每一步
3、反应,都由特定的酶催化。在生物氧化过程中,主要包括如下几种氧化方式。 (1)脱氢 (2)加水脱氢 (3)加氧 (4)失电子,三、生物氧化的方式:,第二节 ATP与其他高能化合物,自由能(G):指一个反应体系中能够做功的那部分能量。 自由能的变化(G):产物的自由能与反应物的自由能之差,与反应转变过程无关。 标准自由能的变化(G0):298K,101.3KPa,反应物浓度为1mol/L。 生化反应中标准自由能的变化(G0):298K,101.3KPa,反应物浓度为1mol/L,pH=7。,如 A+B C+D G=(GC+GD)-(GA+GB) G = G0+RTlnCD/AB G0,反应达到平衡
4、,反应自发进行,反应不能自发进行,ATP与高能磷酸键,高能磷酸键,ATP + H2O ADP + Pi G0=-30.5 KJ/mol ADP + H2O AMP + Pi G0=-30.5 KJ/mol AMP + H2O 腺苷+ Pi G0=-14.2 KJ/mol 高能磷酸键:生化中把磷酸化合物水解时释出的能量20KJ/mol者所含的磷酸键称高能磷酸键,常用P表示,含有高能键的化合物称为高能化合物。,高能磷酸键的类型,磷酸酐:ATP、ADP、UTP、CTP、PPi等; 烯醇磷酸:PEP; 混合酐:1,3-BP-甘油酸; 磷酸胍类:磷酸肌酸。 另有高能硫酯键:乙酰CoA、脂酰CoA等。,磷
5、酸酐,烯醇磷酸,PEP,混合酐(酰基磷酸),1,3-BP-甘油酸,磷酸胍类,磷酸肌酸,高能硫酯键,乙酰CoA,ATP的作用,作为能量载体,提供合成代谢或分解代谢初始阶段所需的能量; 供给机体生命活动所需的能量; 生成核苷三磷酸(NTP); 将高能磷酸键转移给肌酸以磷酸肌酸(creatine phosphate)形式储存。,提供合成代谢或分解代谢 初始阶段所需的能量,G+ATP G-6-P+ADP 脂酸+CoA+ATP 脂酰CoA+AMP+PPi 氨基酸+ATP 氨基酰AMP+PPi,供给机体生命活动所需的能量,生成核苷三磷酸(NTP),将高能磷酸键转移给肌酸以 磷酸肌酸形式储存,ATP的生成方
6、式,氧化磷酸化:代谢物脱下的氢经电子传递链与氧结合成水的同时,逐步释放出能量,使ADP磷酸化为ATP的过程。 底物水平磷酸化:代谢物脱氢与ADP(或GDP)的磷酸化相偶联。共3个反应。,底物水平磷酸化,第四节 电子传递链,电子传递链 电子传递链的组成 电子传递链的顺序 电子传递链中生成ATP的部位 质子梯度的形成机制 ATP合酶 氧化磷酸化的调节,电子传递链(呼吸链),概念:线粒体内膜上存在由多种酶和辅基组成的传递H和电子的反应链,它们按一定顺序排列,称电子传递链(或呼吸链)(electron transfer chain或respiratory chain)。 电子传递链的组成 电子传递链的
7、顺序 电子传递链中生成ATP的部位 质子梯度的形成机制,电子传递链的组成,从线粒体内膜上分离到四种酶复合体及辅酶Q(CoQ)和细胞色素C(Cytc)。 复合体:NADH- CoQ还原酶 复合体:琥珀酸- CoQ还原酶 复合体: CoQ -细胞色素C还原酶 复合体:细胞色素氧化酶 NADH呼吸链:由复合体、及CoQ、Cytc组成 FADH2呼吸链:由复合体、及CoQ、Cytc组成,复合体:NADH-CoQ还原酶,功能:将电子从NADH传递给CoQ 辅基:FMN,铁硫蛋白,铁硫蛋白,铁硫簇(Fe4S4),功能:单电子传递体,泛醌(CoQ),复合体: CoQ -细胞色素C还原酶,功能:将电子从CoQ
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