第6章生物氧化.ppt
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1、第 6 章,生 物 氧 化 Biological Oxidation,物质在生物体内进行氧化分解称为生物氧化(biological oxidation) ,主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量,最终生成CO2和H2O的过程。,定义:,分为: 线粒体内:ATP生成 线粒体外:无ATP生成, 生物转化,生物氧化又称为细胞呼吸或组织呼吸。,乙酰CoA,TAC,2H,呼吸链,H2O,ADP+Pi,ATP,CO2,* 生物氧化的一般过程,生物氧化的特点,1.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、
2、最终产物(CO2,H2O)和释放能量均相同。,反应环境温和,酶促反应逐步进行,能量逐步释放,能量容易捕获,ATP生成效率高。 通过加水脱氢反应使物质能间接获得氧,并增加脱氢的机会;脱下的氢与氧结合产生H2O,有机酸脱羧产生CO2。,生物氧化与体外氧化之不同点,生物氧化,体外氧化,能量突然释放。 物质中的碳和氢直接与氧结合生成CO2和H2O 。,第1节 生成ATP的氧化体系,代谢物脱下的成对氢原子(2H)通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递,最终与氧结合生成水。,一、呼吸链,由于此过程与细胞呼吸有关,所以将此传递链称为呼吸链(respiratory chain)。,呼吸链,递氢体,递电子体,
3、电子传递链,(一) 呼吸链的组成,黄素蛋白,NAD+和NADP+的结构,(一)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+),NAD+的主要功能是接受从代谢物上脱下的2H。,NAD+(NADP+)和NADH(NADPH)相互转变,氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。,FMN结构中含有核黄素,发挥功能的部位是异咯嗪环。,(二)黄素蛋白,1,10,FAD结构中也含核黄素,发挥功能的部位是异咯嗪环。,1,10,(三)铁硫蛋白(Fe-S),(四)泛醌,泛醌(辅酶Q, CoQ, Q)由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链(人CoQ10),氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。,(五)细胞色素体系,1. 是位
4、于线粒体内膜的含铁的电子传递体。其辅基为铁卟啉。,2. 根据吸收光谱的不同可分为a、b、c三类。每一类又可分为几种亚类。,3. 线粒体的电子传递链含五种不同的细胞色素:Cytb、Cytc、Cytc1、Cyta、Cyta3。,Cyta与Cyta3是电子传递链中最后一个载体,很难分开,二者以复合物形式存在,又称为细胞色素氧化酶(cytochrome oxidase)。,Cyta3可将电子直接传递给氧分子。,在呼吸链中具有四种传递电子功能的酶复合体(complex),人线粒体呼吸链复合体,复合体又称NADH-泛醌还原酶。 复合体电子传递:NADHFMNFe-S CoQ Fe-S CoQ。 每传递2个
5、电子可将4个H+从内膜基质侧泵到胞浆侧,复合体有质子泵功能。,1、复合体作用是将NADH+H+中的电子传递给泛醌(ubiquinone)。,复合体的功能,复合体是三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶,又称琥珀酸-泛醌还原酶。 电子传递:琥珀酸FAD几种Fe-S CoQ 复合体没有H+泵的功能。,2、复合体功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌。,3、复合体功能是将电子从还原型泛醌传递给细胞色素c。,复合体又叫泛醌-细胞色素C还原酶,细胞色素b-c1复合体,含有细胞色素b(b562, b566)、细胞色素c1和一种可移动的铁硫蛋白(Rieske protein)。 泛醌从复合体、募集还原当量和电子并穿梭传递到复合
6、体。 电子传递过程:CoQH2(Cyt bLCyt bH) Fe-S Cytc1Cytc,复合体又称细胞色素c氧化酶(cytochrome c oxidase)。 电子传递:Cyt cCuACyt aCyt a3CuBO2。 Cyt a3CuB形成活性双核中心,将电子传递给O2。每2个电子传递过程使2个H+跨内膜向胞浆侧转移 。,4、复合体将电子从细胞色素c传递给氧,复合体的电子传递过程,标准氧化还原电位 拆开和重组 特异抑制剂阻断 还原状态呼吸链缓慢给氧,(二)呼吸链成分的排列顺序,由以下实验确定:,呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位,复合体,复合体,复合体,复合体,CoQ,CytC,
7、(三)主要的呼吸链,1. NADH氧化呼吸链 NADH 复合体Q 复合体Cyt c 复合体O2 2. 琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸 复合体 Q 复合体Cyt c 复合体O2,NADH氧化呼吸链,FADH2氧化呼吸链,二、氧化磷酸化(oxidative phosphorylation),定义: 代谢物氧化脱氢经呼吸链传递给氧生成水的同时,释放能量用以使ADP磷酸化生成ATP,由于是代谢物的氧化反应与ADP的磷酸化反应偶联发生,故称为氧化磷酸化。,1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 琥珀酰CoA 琥珀酸,底物水平磷酸化(substrate level phosphoryla
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