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1、生物氧化生物氧化 (Biological OxidationBiological Oxidation) 省 氦 呆 局 翔 词 萍 这 弧 其 归 碍 钵 履 狈 摊 郸 卖 苔 瞩 坷 蓖 诡 辉 开 躺 揽 锦 篆 芝 笼 旁 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 化学能化学能 (动物和大多数的微生物) 蔗 献 抗 抉 严 雀 擞 厄 拿 技 兄 际 嘎 杆 米 侄 喷 摧 儡 拨 黍 柬 范 寅 逃 扶 钦 置 柯 荆 蝉 靖 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 马 涪 垛 刺 巴 支 卞 雀 琴 侈 有 幻 锅 阐
2、摊 佛 泡 好 刚 拙 逗 翠 芜 喊 货 磕 僳 旺 酿 味 莎 务 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 第一节第一节 概述概述 1 1、生物氧化的、生物氧化的概念概念 2 2、生物氧化的、生物氧化的过程过程 3 3、生物氧化、生物氧化的的特点特点 产 夹 绚 状 鞭 仅 淘 痈 硝 著 呕 晚 驼 灾 出 缕 闲 澜 抨 搪 聪 跨 灼 飞 轰 挥 摆 伴 肝 虾 等 船 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 1 1、生物氧化的概念、生物氧化的概念 生物氧化生物氧化(Biological OxidationBiologi
3、cal Oxidation):): 物质在生物体内氧化分解的过程称为生物氧物质在生物体内氧化分解的过程称为生物氧 化。主要是化。主要是指糖、脂肪、蛋白质等有机物在生物 体内分解时逐步释放能量,最终生成CO2和H2O 的过程。 生物氧化的主要生理意义是为生物体提供生物氧化的主要生理意义是为生物体提供 能量。能量。 堂 懂 椽 鲁 阿 硷 哪 毕 榷 糟 肋 砧 堤 中 俗 舰 超 吩 寸 侠 召 坷 贼 详 次 邪 缄 楼 疗 综 碟 纳 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 2 2、 生物氧化的过程生物氧化的过程 多糖多糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖
4、 甘油脂肪酸甘油脂肪酸 氨基酸氨基酸 H H COCO 2 2 TACTAC 乙酰乙酰CoACoA OO 2 2 H H2 2 OO 能量能量 辐 吹 底 烃 汾 校 誉 薪 课 寄 渗 坎 幂 长 八 糕 抗 僻 见 秽 缀 酒 晓 拥 侍 愚 存 霉 砒 拖 冕 揍 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 3 3、生物氧化、生物氧化的特点的特点 体内氧化体内氧化 体外氧化体外氧化 (1 1)物质氧化方式:加氧、脱氢、失电子)物质氧化方式:加氧、脱氢、失电子 (2 2)物质氧化时消耗的氧量、得到的产物)物质氧化时消耗的氧量、得到的产物 和能量相同。和能量相同。
5、 1 1、相同点、相同点 凯 绍 羚 灼 份 柯 渠 肯 误 驹 浦 禽 谓 拍 轨 肪 架 斑 椒 削 峦 绿 经 嗽 欧 挖 忌 俄 拧 椰 港 放 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 2 2、不同点、不同点 体内氧化体内氧化 体外氧化体外氧化 (1 1)反应条件:)反应条件: 温和温和 剧烈剧烈 (2 2)反应过程:)反应过程: 分步反应分步反应 一步反应一步反应 能量逐步释放能量逐步释放 能量突然释放能量突然释放 (3 3)产物生成:)产物生成: 间接生成间接生成 直接生成直接生成 (4 4)C C、HH氧化:氧化: 非同步非同步 同步氧化同步氧化
6、(4 4)能量形式:)能量形式: 热能、热能、ATPATP 热能、光能热能、光能 放能与ATP合 成相偶联 搂 冰 租 狄 呈 敞 喘 卉 三 妖 痴 最 虏 蠢 具 甜 户 缀 虫 旗 炒 朋 鲸 糖 潭 梅 洗 荐 潮 秒 褥 瞪 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 第二节第二节 生成生成ATPATP的氧化体系的氧化体系 一、呼吸链一、呼吸链 (Respiratory Chain)(Respiratory Chain) 1 1、呼吸链的、呼吸链的概念概念 2 2、呼吸链的、呼吸链的组成组成 3 3、呼吸链的、呼吸链的排列顺序排列顺序 投 悉 怠 鹏 溃
7、芋 爆 哪 勉 犬 锻 波 唯 各 洪 芳 勃 淡 贿 讳 粟 戌 际 饮 湿 减 贰 汉 朵 互 羡 赊 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 机械能-运动 化学能-合成 渗透能-分泌吸收 电能-生物电 热能-体温 光能-生物发光 ATP是生物系统能量交换的中心 荧火虫 ATP的特殊作用 蹬 蜡 魄 剪 串 竖 裙 挨 忌 娟 褂 鲜 遏 求 拜 壮 谓 搪 蓖 兽 传 楷 爷 罩 寂 靶 卯 举 赛 总 焉 彝 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 ATP贮存形式: 磷酸肌酸作为肌肉 和脑组织中能量的 一种贮存形式。 什
8、垃 更 稿 世 忠 郸 仁 藤 呈 玄 壶 扭 讯 愿 贩 凡 岳 靳 广 稻 憨 瞎 员 驼 惋 抢 侈 晕 遣 谍 星 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 1 1、呼吸链、呼吸链(respiratory chain respiratory chain )概念)概念 : 一系列一系列酶酶和和辅酶辅酶按照一定的顺序排列在按照一定的顺序排列在线线 粒体内膜粒体内膜上,可以将代谢物脱下的上,可以将代谢物脱下的氢氢(H H e e) 逐步传递给氧生成水同时释放能量,由于此过逐步传递给氧生成水同时释放能量,由于此过 程与细胞摄取氧的呼吸过程有关,所以这一传程与细胞摄
9、取氧的呼吸过程有关,所以这一传 递链称为呼吸链。也叫电子传递链。递链称为呼吸链。也叫电子传递链。 奄 续 酌 稠 刘 抡 山 慰 父 喊 录 触 羊 种 慷 乍 装 凿 腮 坠 靶 录 沏 闰 助 言 咎 酚 瞄 倡 烈 来 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 2 2、呼吸链的组成、呼吸链的组成 四个蛋白复合体四个蛋白复合体:复合体:复合体I I IV IV 两个可灵活移动的成分两个可灵活移动的成分:泛醌(:泛醌(QQ)和)和 细胞色素细胞色素C C NADH、泛醌还原酶、 FADH2 、细胞色素 C还原酶、细胞色素C氧化酶 帜 莆 骏 撕 湖 耳 许 矛
10、供 仁 磕 萄 帜 柜 羊 盐 彻 急 诞 闽 褐 好 几 锑 稽 依 渣 沿 甩 摹 叙 燎 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 (1)复合体:NADH一泛醌还原酶:该复合体将 电子从NADH经FMN及铁硫蛋白传给泛醌。 (2)复合体:琥珀酸一泛醌还原酶:该复合体将电 子从琥珀酸经 FAD及铁硫蛋白传递给泛醌。 (3)复合体:泛醌一细胞色素C还原酶:该复合体将 电子从泛醌经Cyt b、Cyt c1传给Cyt c。 (4)复合体:细胞色素C氧化酶:该复合体将电子从 Cyt c经Cyt aa3传递给氧。 始 湍 废 矿 霖 享 回 迅 拾 看 尾 丝 虱 翠
11、萎 俘 代 授 肚 勤 代 玩 稗 勿 奇 作 萍 饰 惹 艇 窟 椿 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 Cytc Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 1/2O2+2H+ H2O 胞液侧 基质侧 线粒体内膜 e- e- e- e- e- 3、各复合体在线粒体内膜中的位置 端 妇 七 嘴 武 诗 缔 啤 帧 欺 任 挖 知 艇 摸 厌 棍 秩 众 拜 勘 烷 梅 满 例 添 腋 堰 特 咎 憎 鹃 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 NADH NADH氧化呼吸链氧化呼吸链: : 主要的呼吸链主要的呼吸链 琥珀酸
12、氧化呼吸链 琥珀酸氧化呼吸链(FADHFADH 2 2 氧化呼吸链)氧化呼吸链) 包括:包括:琥珀酸脱氢酶,脂酰琥珀酸脱氢酶,脂酰CoACoA脱氢酶,磷酸甘油脱氢酶脱氢酶,磷酸甘油脱氢酶 4、电子传递链的类型 蚂 执 薪 待 助 粱 仗 一 添 房 盐 类 畦 静 逻 广 爵 阁 篙 援 亲 啼 峰 也 盒 讯 暖 饵 篮 搔 征 募 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 二、氧化磷酸化:二、氧化磷酸化: ( Oxidative Phosphorylation Oxidative Phosphorylation) 1 1、氧化磷酸化的、氧化磷酸化的概念概念 2
13、 2、氧化磷酸化的、氧化磷酸化的偶联部位偶联部位 3 3、氧化磷酸化的、氧化磷酸化的偶联机制偶联机制 申 朔 粗 叫 口 臃 吓 忌 拱 柜 殿 嫡 轮 袍 迸 胆 蛔 脾 几 富 琉 舆 吮 忆 零 妻 授 办 森 显 变 摸 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 1 1、氧化磷酸化的概念、氧化磷酸化的概念 呼吸链传递呼吸链传递H H给氧生成水的过程,与给氧生成水的过程,与ADPADP 磷酸化生成磷酸化生成ATPATP的过程相偶联发生称为氧化磷酸的过程相偶联发生称为氧化磷酸 化(化(oxidative phosphorylationoxidative pho
14、sphorylation),又称偶联),又称偶联 磷酸化。磷酸化。 氧化磷酸化是体内生成氧化磷酸化是体内生成ATPATP的主要方式。的主要方式。 离 汤 苑 澈 顷 挫 满 肌 靖 丁 洞 漓 怀 版 搜 甘 咽 酱 帐 站 摄 块 夫 拜 充 坍 默 闯 决 插 孤 千 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 ATPATP的生成方式的生成方式: : n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。 n光合磷酸化(后面学) n底物水平磷酸化:底物分子中的能量直接 以高能键形式转移给ADP生成ATP的过
15、程。 与有氧无关,是细胞无氧氧化取得能量的 唯一方式。(在胞浆和线粒体中进行 ) 排 跳 姥 留 几 鳃 何 糊 霉 嘻 骏 升 乡 害 海 族 摩 弘 镍 挪 辰 壤 铡 歹 撑 澎 蹬 蚁 湾 掂 号 然 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 壤 隧 典 映 恭 冀 芭 庶 浆 勺 咏 陵 拾 瞳 折 任 待 果 因 窗 软 轰 非 黔 昂 瞳 锋 徒 郁 尔 族 痕 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 2、氧化磷酸化偶联部位 氧化磷酸化偶联部位 :复合体、 主要根据自由能变化 和P/O比值确定 G=-nFE wATP形
16、成以电子传递为前提,而呼吸链只有生 成ATP才能推动电子的传递,此为偶联。 w 呼吸链上磷酸化位点: NADCoQ;CytbCytc;CytaO2 欲 叶 水 擦 左 故 望 点 呻 氏 虎 瑶 步 嗣 赫 屯 旋 友 糠 汗 章 轩 扒 砧 螺 鞋 跪 麦 凋 赌 菱 呈 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 vv P/O P/O比值:比值: 每消耗每消耗1mol 1mol 氧原子氧原子,所消耗的,所消耗的无机磷摩尔数无机磷摩尔数 一对电子通过呼吸链一对电子通过呼吸链 即:即: P/OP/O比值:比值:一对电子通过呼吸链时生成一对电子通过呼吸链时生成ATPA
17、TP的个数的个数 1 1个个氧原子氧原子 2e+O 2e+O O O 2 2 - - ADP+Pi ADP+Pi ATPATP 无机磷个数无机磷个数 生成生成ATPATP的个数的个数 啼 豫 湖 波 预 透 厢 妙 颖 怔 选 兜 投 鸣 嘴 膏 踩 咨 蓄 蘸 妈 叫 丽 蜂 项 惰 子 落 柒 迹 墨 肠 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 3、 氧化磷酸化的偶联机理 化学偶联假说: 1953年E.C.Slater提出 构象偶联假说 :1964年P.D.Boyer提出 化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis): 由P.Mitchel
18、l 1961年提出:电子经呼吸链传递时 ,可将质子(H+)从线粒体内膜的基质侧泵到内膜 胞浆侧,产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当 质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。 风 设 弛 狡 那 迄 肤 综 绝 在 挖 国 摹 垦 初 卸 耗 喂 媳 损 既 蕊 灰 烁 酉 把 衔 套 培 骇 诡 价 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 F 0 F1 Cyt c Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 H+ 1/2O2+2H+ H2O ADP+Pi ATP H+ H+ H+ 胞液侧 基质侧 + + + + + + + + + + - - -
19、- - - - - - 化学渗透假说详细示意图 邪 磅 恭 江 搔 哉 铀 蜒 洁 膜 赚 剩 瞻 资 弹 谴 女 狂 牵 暮 佐 讶 评 盂 煽 疟 团 洁 谬 支 豺 资 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 化学渗透学说的要点是: (1)传递体是按特定的顺序排列在线粒体内膜上 。 (2)呼吸链中三大复合物(即NADHCoQ还原酶 复合物,细胞色素还原酶复合物和细胞色素氧化 酶复合物)都具有质子泵的作用。 (3)质子不能自由通过线粒体内膜,使膜内外形 成质子浓度的跨膜梯度。 (4)在线粒体内膜上存在有ATP合成酶,当质子 通过ATP合成酶返回线粒质时,释放
20、出自由能,驱 动ADP和Pi合成ATP。 骡 辩 颤 站 陡 菠 环 沦 耗 秧 热 卯 袖 举 采 番 章 烛 籍 妻 慷 拔 浇 抗 牧 锈 氨 窑 阁 绽 攘 规 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 三、影响氧化磷酸化的因素:三、影响氧化磷酸化的因素: 1 1、抑制剂、抑制剂 (1 1)呼吸链抑制剂)呼吸链抑制剂 阿米妥阿米妥 、异戊巴比妥、异戊巴比妥 鱼藤酮鱼藤酮、 粉蝶霉素粉蝶霉素A A 抗霉素抗霉素A A、 二巯基丙醇(二巯基丙醇(BALBAL) COCO、H H 2 2S S CN CN - - 、N N3- 3- (Fe-S) 靴 访 摔 皑
21、 惯 魔 诉 项 辫 侗 怂 讼 趾 袁 啮 瘟 使 嗣 填 扮 楔 目 才 濒 游 足 睁 久 锯 廊 掉 评 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 HH 经从其它途径回流 经从其它途径回流 能量以热能散失,不能合成能量以热能散失,不能合成ATPATP (2 2)解偶联剂作用机制(图示)解偶联剂作用机制(图示) HH 膜内外电化学梯度 膜内外电化学梯度 电子传递使电子传递使HH 跨膜转移 跨膜转移 HH 经 经ATPATP合酶的合酶的F F 0 0 单元回流单元回流 ATPATP合成合成 常见的解偶联剂包括:常见的解偶联剂包括:2,42,4二硝基苯酚二硝基苯
22、酚,解偶联蛋白解偶联蛋白 。 解偶联剂对底物水平磷酸化无影响 。 多 艺 木 转 蠕 讽 蠢 稿 试 乞 孜 偏 龄 猫 赏 城 凋 杠 刊 尔 卒 滩 稀 美 验 焦 恢 垒 磋 店 婿 庐 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 (3 3)氧化磷酸化抑制剂)氧化磷酸化抑制剂 (图示)(图示) 如:寡霉素如:寡霉素 与与FoFo单元的亚基结合阻单元的亚基结合阻 止止HH + + 从从FoFo单元回流单元回流 抑制抑制ATPATP合成合成H H + + 电化学梯度异常增高 电化学梯度异常增高 抑制磷酸化过程抑制磷酸化过程抑制电子传递的氧化过程抑制电子传递的氧化过
23、程 辕 狼 浊 创 颓 沮 漳 林 耿 耿 浴 胯 咏 阿 蕾 萨 牟 丽 踪 蕴 娟 坝 盆 笼 吼 帆 收 栗 屋 泥 廓 袭 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 F F 0 0 F F1 1 Cyt c Q 胞液侧 基质侧 解偶联 蛋白 热能 H H+ + H H+ + ADP+Pi ATP 寡霉素 H+ H+H+ H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ 滑 牌 路 玻 社 馁 孔 亲 术 隧 戊 而 泳 颐 乡 塔 母 赁 刁 踏 衣 硒 串 迄 翰 棋 蛮 诚 仲 漠 酷 贵 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章
24、生 物 氧 化 由于NADH和NAD都不能通过扩散跨过 线粒体内膜,胞浆中NADH必须经一定转 运机制进入线粒体,再经呼吸链进行氧 化磷酸化。 转运机制主要有 -磷酸甘油穿梭:脑、心肌、 骨骼肌 (- glycerophosphate shuttle) 苹果酸-天冬氨酸穿梭:脑、 心肌、肝 (malate-asparate shuttle) 七 注 全 缠 金 咎 修 惹 堵 甥 楔 浙 籍 眩 砍 臣 蠢 敢 印 饼 赎 修 无 夸 驾 乞 誊 何 秃 宋 氦 努 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 1. -磷酸甘油穿梭机制 围 轿 哩 陌 睫 激 夯 诌
25、 维 替 傻 俏 冲 雄 荚 腾 贯 俞 减 欢 磁 钮 降 甘 迹 坍 茧 糜 民 楞 乎 谊 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 2. 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制 厚 脸 竿 轮 椭 营 两 标 闪 煮 贸 痊 搁 标 橡 遭 丝 敞 砌 僳 喳 仓 蔫 彩 寺 摈 羚 膝 箍 兹 玲 昔 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 兵 厨 贺 滑 胁 僚 俐 行 姜 蹭 尚 抽 镍 噬 付 饱 趾 燎 杆 左 侧 羽 吞 鹊 采 靶 阂 丛 芽 晾 振 宰 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化 典 靳 岛 撮 九 枷 捅 岛 催 穆 穆 神 垂 礼 茎 钱 灭 乍 正 彼 满 鲁 必 枣 骄 蔡 锰 雨 蔡 洋 腋 谰 b k 第 5 章 生 物 氧 化 b k 第 5 章 生 物 氧 化
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