biological oxidation

合集下载

7生物氧化

7生物氧化

2e
2Fe2+ 1/2O2
2H+
• 人体内大多数脱氢酶都以NAD+作辅酶,在脱氢酶催化下底 物MH2脱下的氢交给NAD+生成NADH+H+,在NADH脱氢酶作用 下,NADH+H+将两个氢原子传递给FMN生成FMNH2,再将氢传
递至CoQ生成CoQH2,此时两个氢原子解离成2H+和2e,2H+游
离于介质中,2e经Cyt b、c1、c、aa3传递,最后将2e传递 给1/2 O2,生成O2-, O2与介质中游离的2H+结合生成水
例如:天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)
C C C C ATP(正效应剂) CTP(负效应剂) C
R R
C C
R R R R
R R R R R R
C C
C
C C
无催化活性构象(T-型)
有催化活性构象(R-型)
3.高能荷抑制ATP的生成, 促进ATP的应用,即促进 机体内的合成代谢。 4.大多数细胞的能荷处于 0.8-0.95之间。进一步说 明细胞内ATP的产生和利 用都处于一个相对稳定的 状态。
ATP ATP ATP
• ATP能量生成依据(三个部位的自由能变化) • ΔG0 ’ =-nF ΔE0 ’
– FMN→CoQ:ΔG0’=-2*23.062*(0.1+0.3)=-18.4496千卡/mol – Cytb→CytC: ΔG0’=-2*23.062*(0.25-0.07)=-8.30232千卡/mol – Cytaa3→O2: ΔG0’=-2*23.062*(0.82-0.29)=-23.9千卡/mol
生物氧化
细胞内温和条件 (常温、常压、中性pH、水溶液)

生物化学--生物氧化

生物化学--生物氧化

脱电子 Fe2+
Fe3+ + e
生物氧化中的CO2的生成
绝大部分有机物生物氧化中的CO2生成是经 ? 中的脱羧作用产生的。
答案:三羧酸循环
其他一些CO2产生途径如: 糖异生
草酰乙酸 + GTP → PEP +GDP + CO2 氨基酸脱羧
NH2
脱羧酶
NH2
R C COOH
R C H + CO2
磷酸烯醇式丙酮 酸羧激酶
COCOOH
GTP
GDP
β-氧化脱羧:
CH2 CO~ P + CO2 COOH
CHOH-COOH CH-COOH CH2-COOH
异柠檬酸脱氢酶
CO-COOH CH2
NAD+
NADH+H+ CH2-COOH
+CO2
生物氧化中H2O的生成
真核生物线粒体内膜上的电子传递链作用下产生
化合物
磷酸烯醇式丙酮酸 氨基甲酰磷酸
kJ/mol -61.9 -51.4
△E0′
(kcal/mol) (-14.8) (-12.3)
1,3-二磷酸甘油酸 磷酸肌酸
ATP →ADP+Pi 乙酰辅酶A
ADP →AMP+Pi 焦磷酸
1-磷酸葡萄糖
-49.3 -43.1 -30.5 -31.5 -27.6 -27.6 -20.9
线粒体结构模式图
二、ATP
NH2
NN
O- OOPγ~- O
OP~β O O-
O Pα O-
O CH2
N O
N
OH OH AM P ADP
ATP
高能磷酸键与高能磷酸化合物

医学生物化学(第八章)生物氧化

医学生物化学(第八章)生物氧化

* 铁硫蛋白为单电子传递体 ( Fe2+-e Fe3+)
+e
20
3. 泛醌(ubiquinone , Q) 又称辅酶Q (Coenzyme Q , CoQ)
21
**泛醌的特点 1)是双电子传递体 2)不与蛋白结合的游离存在的电子载体 3)是复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间的连接者,
是多种底物的电子进入呼吸链的中心点
53
四、 ATP与能量的释放、储存和利用
H2O+CO2 ATP
有机物氧化 产能
生物大分子 主动
合成
运输
肌肉 收缩
遗传信 息传递
O2 ADP+Pi
54
一、 ATP分子中的高能磷酸基的来源 (一) 氧化磷酸化: 主要来源 (二) 底物水平磷酸化 概念: 在反应过程中,由于分子内部能 量重新分配,形成高能磷酸化合物,进一 步将高能磷酸基转移给ADP,形成ATP
67
AH2
2H+
2Cu2+
O2-
H2O
A 2Cu+
1/2O2
属氧化酶主要有:细胞色素氧化酶、 酚氧化酶、 抗坏血酸氧化酶等
68
(二)需氧脱氢酶 (aerobic dehydrogenase)
特点: 使作用物氢活化, 受氢体:除氧以外还有其他试剂 产物之一是H2O2
69
AH
FMN(FAD)
H2O2
氧化磷酸化
4

脂肪
葡萄糖 脂肪酸 + 甘油
乙 酰CoA
蛋白质
氨基酸
TCA cycle
CO2
H++e (进 入 呼 吸 链 )
生成H2O 及释 放 出 能 量
5

第六章生物氧化

第六章生物氧化

琥珀酸
琥珀酰CoA合成酶
底物水平磷酸化的反应
§1 生成ATP的氧化磷酸化体系
二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸 化生成ATP偶联
(一)氧化磷酸化偶联部位在复合体Ⅰ、Ⅲ、 Ⅳ内
推测氧化磷酸化的偶联部位
测定P/O比值 自由能变化 (⊿Gº‘=-nF⊿Eº’)
1. 测定P/O比值 是指代谢物在线粒体氧化时, 以每消耗1mol氧原子所消耗无机磷的mol数(或 ADP数),即生成ATP的mol数。
产 生 的 CO2 、 H2O 由 物 质 中 的 碳和氢直接与氧
结合生成。
生物氧化的一般过程
糖原
甘油三脂
蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油 乙酰CoA
氨基酸
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP 呼吸链 H2O
§1 生成ATP的氧化磷酸化体系
一、氧化呼吸链是一系列有电子传递功能的氧化还 原组分
二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化生 成ATP偶联
1. 复合体Ⅰ作用是将NADH中的电子传递给泛醌 2. 复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌 3. 泛醌 4. 复合体Ⅲ功能是将电子从还原型泛醌传递给细
胞色素c 5. 复合体Ⅳ将电子从细胞色素C传递给氧
1. 复合体Ⅰ作用是将NADH中的电子传 递给泛醌(ubiquinone)
NADH 它是由NAD+接受多种代谢产物脱氢得 到的产物。NADH所携带的电子是线粒体 呼吸链主要电子供体之一。
功 能:
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ
2e QH2
复合体Ⅲ
QH2
(一)氧化呼吸链由4种具有传递电 子能力的复合体组成
1. 复合体Ⅰ作用是将NADH中的电子传递给泛 醌

第八章生物氧化

第八章生物氧化

27
2.黄素蛋白(flavin protein,FP)
黄素蛋白的辅基有两种:FMN和FAD, 其分 子中的异咯嗪环可以进行可逆的加氢和脱氢反应, 故黄素蛋白在呼吸链中属于递氢体,在加氢反应 时接收2个氢原子。
28
H3C H3C
N
CH 2 O H C OH H C OH H C OH
O PO O-
36
37
细胞色素c (Cytochrome C)
➢13kD球形蛋白 ➢唯一能溶于水的细胞色素 ➢流动电子载体,可在线粒 体内膜外侧移动
38
呼吸链中常见的几种蛋白质或酶
名称
特点
主要功能
黄素蛋白
以FAD或FMN为辅基 传递H和电子
铁硫蛋白
辅基为铁硫中心(Fe-S) 传递单个电子
泛醌(CoQ)
脂溶性,能在内膜中自 由扩散
ATP、热能
10ion and storage of ATP
ATP在能量代谢中的核心作用 ATP的生成
底物水平磷酸化 氧化磷酸化 ATP的储存和利用
11
一、 ATP在能量代谢中的核心作用
生物体能量代谢的特点:
1. 生物体不能承受能量大量增加、能量大量 释放的化学过程,所以代谢反应都是依序 进行,能量逐步得失的反应
⊿G′
(kcal/mol) (-14.8) (-12.3) (-11.8) (-10.3) (-7.3) (-7.5) (-6.6) (-6.6) (-5.0)
14
二、 ATP的生成 (一)底物水平磷酸化 定义:代谢物在氧化分解过程中,因脱氢或
脱水而引起分子内能量重新分布,产 生高能键,然后将高能键转移给ADP (或GDP)生成ATP(或GTP)的过 程,称为底物水平磷酸化(substrate phosphorylation)。

生物氧化

生物氧化

加水脱氢 • 酶催化醛氧化成酸的反应即属于这一类。
H R C O ø R C O H + 2H + + 2e -
• 加水脱氢方式为代谢物提供了更多的脱 氢机会,使生物获取更多的能量。 C6H12O6 脱6次 每2个氢原子氧化成水生成2.5分子ATP 糖代谢生成30/32个ATP
脱羧酶
胺 + CO2
α 氧化脱羧
• 氧化脱羧基作用:同时发生氧化/脱氢作用 丙酮酸 CO2+NADH+H+
氧化脱羧酶系
β-单纯脱羧
β-氧化脱羧
③异柠檬酸氧化形成α酮戊二酸
Oxidation of Isocitrate to αKetoglutarate and CO2
生物氧化中水的生成方式
• 底物脱水
电子传递:NADH FMN Fe-S CoQ
1、复合体Ⅰ作用是将NADH+H+中的电子传递给
泛醌(ubiquinone) 复合体Ⅰ又称NADH-泛醌还原酶。
复合体Ⅰ电子传递:NADH→FMN→Fe-S→
CoQ→ Fe-S→ CoQ
每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵到
胞浆侧,复合体Ⅰ有质子泵功能。
25℃、一大气压氢压力、
H+活度为1M、pH=0
• 标准电动势ε0:反应中各种物质的活度 均为1质量摩尔浓度时的电动势。 ε0 ’ • 标准电极势E0:电解质溶液活度为1 质量摩尔浓度时的电极势。
每个电极都有自己的标准电极势, 有的为正,有的为负。 锌电极为 --- 0.76 铜电极为 + 0.34
不能使底物脱氢, 也不能使氧活化。
狭义的生物氧化过程是一系列的氧化还原 反应,且是放能的氧化还原反应。

生物氧化

生物氧化

第六章生物氧化一、名词解释1.生物氧化biological oxidation2.呼吸链respiratory chain3.P/O值4.氧化磷酸化 oxidative phosphorylation5.底物水平磷酸化6.高能化合物7.解偶联剂uncoupler 8. ATP合酶ATP synthase 9.化学渗透假说chemiosmotic hypothesis 10. 磷酸肌酸creatine phosphate 11.呼吸控制率12. 寡霉素敏感(授予)蛋白二、填空1. 由_____和_____按一定顺序组成的整个体系位于线粒体内膜, 通常称为呼吸链。

2. 生物氧化的主要产物是_____、_____、_____。

3. 线粒体外NADH经穿梭到达线粒体内,借助于穿梭系统有_____和_____。

4. 底物脱下一对H,经NADH呼吸链氧化产生_____分子ATP;经琥珀酸呼吸链氧化产生____分子ATP.5. 生物氧化的根本意义在于_____而_____是生物体内的直接能源。

6. 线粒体内两条重要的呼吸链为_____和_____,两条呼吸链的汇合点是_____。

7. 体内ATP生成的方式有两种,即_____和_____。

8. 细胞色素属于_____蛋白,其辅基是含_____的衍生物,在呼吸链中排列顺序是_____。

9. 氧化磷酸化抑制剂主要有二类,一类为_____,另一类是_____。

10. 细胞色素aa 3又称为_____。

11. 氰化物或CO中毒是由于电子传递链由_____到_____被阻断。

12. 胞液内产生的NADH是通过_____或_____穿梭作用将其所带的H转移至_____内氧化,产生_____分子ATP。

13. NADH可在细胞内的_____和_____内产生,在_____内氧化并产生ATP。

14. NADH呼吸链中氧化磷酸化发生的部位是在_____之间;_____之间;_____•之间。

2-生物氧化

2-生物氧化
1、丙酮酸直接脱羧 (乙醇发酵) 2、丙酮酸氧化脱羧(生成乙酰CoA) 3、TCA循环中-酮戊二酸的生成(异柠檬酸氧化脱羧) 4、TCA循环中琥珀酰~CoA的生成( -酮戊二酸氧化 脱羧) 5、草酰乙酸脱羧生成丙酮酸(直接脱羧) 6、苹果酸脱羧生成丙酮酸(氧化脱羧)
氧化(Oxidation)
(1)加氧(氧化)(oxidation)
线粒体有两层膜,外膜对小分子(Mr5000) 和离子为自由透过。内膜对大多数小分子及离 子不透过(包括H+),只有内膜上存在特异运 输体的物质可以透过。内膜上含有呼吸链和 ATP合成酶。
线粒体基质含有丙酮酸脱氢酶复合物和柠檬 酸循环途径、脂肪酸-氧化途径、氨基酸氧化 途径及酵解以外所有能量物质氧化途径。
以烟酰胺核苷酸为辅酶的脱氢酶
2H 代谢物-2H
已氧化代谢物
NAD or
NADP
脱氢酶
NADH+H+
or NADPH+H+
2H
传递体-2H
1 2
O2
传递体
H2O
2H
以黄素核苷酸为辅基的脱氢酶
1 需氧黄酶(aerobic flavoenzyme) 2H
代谢物-2H 已氧化代谢物
FMN or FAD 需氧黄酶
+ CoASH + NAD+
O
H3C C ~SCoA +NADH+H++CO2
乙酰辅酶
2. -氧化脱羧
OH
HOOC
H2 C CH
苹果酸
COOH + NADP+
O
苹果酸酶
H3C C COOH + CO2 + NADPH+H+ +

第八章 生物氧化

第八章 生物氧化

2. 氧化磷酸化的机制——化学渗透学说
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
Q
F


-
-

0
- Ⅲ---
--
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
H2O 1/2O2+2H+
基质侧
ADP+Pi
-
F1
ATP
H+
化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis):
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。
Cytb, Fe-S,Cytc1 复合体Ⅲ
Cytaa3,Cu 复合体Ⅳ
烟酰胺(nicotinamide)核苷酸类(NAD+、NADP+)
递氢体
黄素蛋白(flavoprotein)类(FMN、FAD)
递氢体
铁硫蛋白(iron-sulfur cluster)
递电子体
传递电子方式:
Fe2+
Fe3+ + e-
比较1、2,第一个偶联部位 NAD+ → CoQ 之间 比较2、3,第二个偶联部位 CoQ → Cytc 之间 比较3、4,第三个偶联部位 Cytaa3 → O2 之间
(2)计算自由能变化
△G0′<0 放能 △G0′>0 吸能 △G0′=0 无能变化

生物化学07 生物氧化

生物化学07 生物氧化

Fe-S
作用: Fe2+
Fe3++e 单电子传递
Fe2S2,
Fe4S4
Fe4S4
泛醌(ubiquinone,UQ)
即辅酶Q(CoQ),属于脂溶性醌类化合物, 带有多个异戊烯侧链(n个) 。 分子中的苯醌结构能可逆地结合2个H,为 递氢体。 特点:带有聚异戊二烯侧链的苯醌,位于膜 双脂层中,能在膜脂中自由泳动。
NADH Q 还原酶
NADH
FMN,Fe-S 复合体Ⅰ的电子传递
Q
2.复合体Ⅱ(琥珀酸-泛醌还原酶):
琥珀酸脱氢酶+3×(Fe-S)+Cyt b560
琥珀酸→ FAD;Fe-S1; b560; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
琥珀酸
FAD,Fe-S
CoQ
复合体Ⅱ的电子传递
3.复合体Ⅲ(泛醌-细胞色素c还原酶): 2×Cyt b + Cyt c1 +(Fe-S)
有机物 + O2
CO2 + H2O + 能量
生物氧化的一般过程
糖原 甘油三酯 蛋白质 氨基酸
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
TCA
CO2
ADP+Pi 呼吸链
ATP
2H
H2O
第二节 生物氧化中的能量问题
一、自由能 自由能(free energy):一个反应体系中, 在恒温恒压下能够用于做功的能量称为自由 能,用G0表示。 自由能变化:在理想条件(恒温、恒压、绝 热状态)下,自由能为G10的反应体系变至自 由能为G20的另一能量状态时,所释放的能量 称为自由能变化,用△G0表示。 △G0 = G20 — G10
△G0ˊ为正值,是需能反应;△G0ˊ为负值, 是放能反应,代表生物氧化反应产生的可被生物 体利用的最大能量。

6生物氧化

6生物氧化

FAD或FMN与酶蛋白部分之间是通过非共价 键相连,但结合牢固,因此氧化与还原都在 同一个酶蛋白上进行,故黄素核苷酸的氧化 还原电位取决于和它们结合的蛋白质,所以 有关的标准还原电位指的是特定的黄素蛋白, 而不是游离的FMN或FAD; 在电子转移反应中它们只是在黄素蛋白的活 性中心部分,而其本身不能作为作用物或产 物,这和NAD不同,NAD与酶蛋白结合疏松, 当与某酶蛋白结合时可以从代谢物接受氢, 而被还原为NADH,游离的NADH可再与另 一种酶蛋白结合,释放氢后又被氧化为NAD。
标准状况下氧化还原电位变化: E′=标准氧化电极电位标准还原电极电位 E′越大,得到电子的倾向越大,氧化能力越强; E′越小,失去电子的倾向越大,还原能力越强。
从已测生物体中某些氧化-还原体系的氧化还原电势值可预期两个体系在发生反应时, 其氧化-还原反应所迸行的方向。 生物体内许多反应都属于氧化-还原反应,生 物体所需的能量也来源于体内所进行的氧化还原反应。
哺乳动物线粒体DNA为环状分子,编码包括 细胞色素氧化酶、细胞色素 b 和 F0 疏水亚基 在内的10多种蛋白质,约占内膜总蛋白质的 20%,其余的蛋白质均由核基因编码,在细 胞质中合成后运入线粒体。 线粒体内膜的内表面有一层排列规则的球形 颗粒,通过一个细柄与构成嵴的内膜相连接, 这就是ATP合酶(偶联因子F1-F0)。
对于一个反应序列,自由能的总变化等于每 一步反应自由能变化的总和。即使反应序列 中某一步反应的自由能变化为正值,若整个 途径的自由能变化的总和为负值,则该反应 序列仍可自发进行。
氧化还原电位 生物体内进行的生化反应有许多是氧化还原 反应,生物所需要的能量就来自于体内的氧 化还原反应。在生物体中物质进行氧化-还原 时,其基本原理和化学电池一致。在氧化-还 原反应中,电子从还原剂传递到氧化剂。

生物氧化(Biological oxidation)

生物氧化(Biological oxidation)
1. Dehydrogenasቤተ መጻሕፍቲ ባይዱs(脱氢酶) 2. Oxidases(氧化酶) 3. Oxygenases(加氧酶)
Formation of H2O & CO2 in biological oxidation (生物氧化过程中水和二氧化碳的形成)
1. Formation of CO2(二氧化碳的形成) 2. Formation of H2O(水的形成)
1. Mild reaction conditions(条件温和) 2. Many steps(涉及许多步骤) 3. Involving a lot of enzymes and coenzymes(需要许多酶
和辅酶的参与)
Enzymes involved in biological oxidation (参与生物氧化的酶)
Biological Oxidation (生物氧化)
Biological Oxidation(生物氧化)
« All oxidation reactions occurring in the living things (生物体内发生的所有氧化反应)
« Common features shared by Non-biological Oxidation(与非生物氧化共同的性质)
1. Reaction nature is loss of electron or gain of oxygen(反 应的本质都是失去电子或者得到氧)
2. Release the same amount of energy(相同的物质释放相 同的能量)
« Unique features(特有的性质)

第八章 生物氧化

第八章  生物氧化

Cyt c
e-
内外膜间隙侧
e-
Q e-

Ⅱ e-

e- 线粒体内膜

NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
基质侧
H2O 1/2O2+2H+
四个蛋白复合体:复合体I ~ IV 两个可灵活移动的成分:泛醌(CoQ)和 Cyt c
三、主要的呼吸链
(一)NADH氧化呼吸链
NADH
FMN (Fe-S)
CoQ
解耦联蛋白作用机制(棕色脂肪组织线粒体)
H+
热能
内外膜间隙侧 + +++++
Cyt c
+
++
解耦联 蛋白

-
基质侧
Q
F

--
0
Ⅲ- - -

-
F1
ADP+Pi ATP
H+
寡霉素(oligomycin)
可阻止质子从F0质子通道回流,抑制ATP生成。
内外膜间隙侧
寡霉素
(三)ATP的利用和储存
为糖原、磷脂、蛋白质合成时提供能量的UTP、 CTP、GTP一般不能从物质氧化过程中直接生成, 它们的生成和补充都有赖于ATP。 NMP + ATP <=核苷单磷酸激酶=> NDP + ADP NDP + ATP <=核苷二磷酸激酶=> NTP + ADP
构成呼吸链的递氢体或递电子体通常以复合体的 形式存在于线粒体内膜上。
一、呼吸链的主要组分
Cyt c
内外膜间隙侧

第五章biological oxidation

第五章biological oxidation

体内常见的自由基,除超氧离子自由基外,还有羟 基自由基和氢过氧自由基等。它们是机体正常或异常代 谢的产物,化学性质非常活跃,可以引起其它自由基的 生成,对机体产生危害,主要是生成脂质过氧化物,交 联蛋白质、脂类、核酸及糖类,使生物膜变性,致使组 织破坏和老化。
在正常生理状态下,自由基不断生成,并且不断被 清除。SOD能促进超氧化物的歧化反应,通过生成H2O和 O2而清除自由基,阻止自由基的连锁反应,对机体起到 保护作用。SOD在临床上已经用于延缓人体衰老,抗慢 性多发性关节炎和放射治疗后的炎症等,还应用于化妆 品以保护皮肤和抗衰老。
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+),Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate 又称辅酶Ⅱ(CoⅡ)
黄素单核苷酸(FMN) Flavin Mononucleotide 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD) Flavin Adenine Dinucleotide
细胞色素c为一外周蛋白,位于线粒体内膜的外侧。 Cyt c的辅基血红素(亚铁原卟啉)通过共价键(硫醚键) 与酶蛋白相连(见图),其余各种细胞色素中辅基与酶蛋 白均通过非共价键结合。
细胞 色素C 的辅 基与 酶蛋 白的 联接 方式
细胞色素a和a3不易分开,统称为细胞色素aa3。 和b、c1、c不同,细胞色素aa3的辅基不是血红素, 而是血红素A(见图)。细胞色素aa3可将电子直接传递 给氧,因此又称为细胞色素氧化酶。
(3)超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)
是一类广泛存在于动、植物及微生物中的 含金属酶类。真核细胞浆内的SOD含有Cu2+ 和 Zn2+等元素,相对分子质量为32 000,由2个亚 基组成。线粒体内的SOD含Mn2+,4个亚基。含 Fe2+的SOD呈黄色。牛肝中的另一类SOD含Co2+和 Zn2+。

生物氧化与氧化磷酸化

生物氧化与氧化磷酸化
生物氧化(biological oxidation)
泛指在生物体内发生的任何氧化还原反 应,也包括营养物和生物分子在生物体(细 胞)内进行的氧化还原作用。
营养物和生物分子经历氧化还原反应被 彻底分解,产生H2O、CO2,并伴有ATP的生 成,或转化为其它分子, 此过程需耗氧、排出 CO2。
与体外燃烧不同的是: 生物体内的生物氧化过程是在37℃; 近于中性的含水环境中; 由酶催化进行的; 反应逐步释放出能量,相当一部分能量以高
能磷酸酯键的形式储存起来。
生物氧化实际上是需氧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。
生物氧化过程:
• 代谢物分子脱氢,并解离成氢离子和电子; 还原当量(reducing equivalent )一般是指 以氢原子或氢离子形式存在的一个电子或一 个电子当量。
• 电子经过中间载体传给氧分子,激活氧;
• 真核细胞ATP的生成主要发生在线粒体中。
• 营养物经氧化脱氢、电子传递、质子泵流 和ATP合成等过程结合偶联成一个整体, 高效完成线粒体的呼吸作用。
一、呼吸链
在线粒体内膜中,由一系列具有氢和/或电 子传递功能的酶复合体按一定顺序排列, 组成的氧化还原体系称为呼吸链 (respiratory chain)因为传递氢相当于传 递质子和电子(2H+ + 2e-),所以呼吸链 又称电子传递链(electron transport chain)。
1)复合体Ⅰ又称NADH-泛醌氧化还原 酶。
是呼吸链的主要入口,含亚基最多,分 别由核基因和线粒体基因编码,辅基 为FMN和多个铁硫中心。
2)复合体Ⅰ电子传递: NADH→FMN→Fe-S→ CoQ
3)每传递2个电子可将4个H+从内膜基 质侧泵到胞浆侧,复合体Ⅰ有质子泵 功能

第06章生物氧化-10本科班-文档资料

第06章生物氧化-10本科班-文档资料

COOH 2H
CH2CH2COOH
Fe*S Cytb
复合物II (琥珀酸脱氢酶)
2H
SH2
NAD+
2 e-
FMNH2 2H
Fe S
CoQ
2Cyt-Fe2+ 2e- -21 O2
S
NADH
+ H 2H
FM N Fe S
CoQH2
复合物I
2e-
2Cyt-Fe3+ 2H+
O2- H2O
( NADH-泛 醌 还 原 酶 )
组成 递氢体和电子传递体(2H 2H+ + 2e)
呼吸链
在线粒体内膜上排列着一系列的酶和 辅酶所组成的递氢体和递电子体,能将从 代谢物上脱下的成对氢原子(2H)最终传 递给氧生成水,并释放出能量,该传递链 称为呼吸链,也称为电子传递链
线粒体纵切示意图
3 氧化磷酸化 (概念同前)
AH2
2H
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+
Fe-S
b
c1
Fe-S
- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+
c
a
-
Cyt-Fe2+2e--21 O2 a3
-
(一)氧化呼吸链由4种具有传递电子能力 的复合体组成
酶复合体是线粒体内膜氧化呼吸链的天然存 在形式,所含各组分具体完成电子传递过程。电 子传递过程释放的能量驱动H+移出线粒体内膜, 转变为跨内膜H+梯度的能量,再用于ATP的生物 合成。
O
O O-
C O P O-
CH OH O
CH2 O P OO-

第八章BIOLOGICALOXIDATION

第八章BIOLOGICALOXIDATION
胞液中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 α-磷酸甘油穿梭 (α-glycerophosphate shuttle) 苹果酸-天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle)
目录
1. α-磷酸甘油穿梭机制
目录
CH2OH
NADH+H+
提高ATP生成的效率。
中。
物质的氧化方式是脱氢反应,脱下的 产生的CO2、H2O由物质中的 氢在酶、辅酶和电子传递系统参与下经 碳和氢直接与氧结合生成。
一系列传递与水结合生成H2O;二氧化 碳(CO2 )是由于糖、脂类和蛋白质转
变成含羧基的化合物(有机酸)直接 脱羧或氧化脱羧产生。
◆场所:真核细胞在线粒体内膜,原核细胞在质膜上进行。
目录
* 生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
体外氧化
是在细胞内温和的有水环境中(体温, 在高温、高压、干燥条件下进
pH接近中性),经一系列酶促反应逐步 行,是剧烈的自由基反应,
缓慢进行,能量逐步释放,以ATP形 能量突发式释放。产生的能量
式储存和转运,有利于机体捕获能量, 以光与热的形式散发在环境
高能化合物的共同特点是含有容 易断裂的“活泼键”,水解时释放能 量,常用符号表示。
电子和氢离子一起被接受,还原型CoⅠ将氢移 到NADH(黄素)脱氢酶上。
目录
NAD+和NADP+的结构
R=H: NAD+; R=H2PO3: NADP+
目录
NAD+(NADP+)和NADH(NADPH)相互转变
目录
②黄素蛋白
含FMN或FAD的蛋白质,每个FMN或FAD可 接受2个电子2个质子。呼吸链上具有FMN为辅基 的NADH脱氢酶,以FAD为辅基的琥珀酸脱氢酶。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

1.Select the coenzyme that does not participate in hydride transfer reactions.
A FMN
B NADPH
C FADH2
D NADH
2.Choose the correct path taken by a pair of electrons as it travels down the electron transport chain:
A.NADH → c omplex I→ c omplex II→ C oQ→ c omplex III→ C ytc→ c omplex
IV → O2.
B.FADH2→complex I →CoQ→ c omplex III→ C ytc→ c omplex IV→ O2.
C.NADH →complex II →Cytc→ c omplex III→ C oQ→ c omplex IV→ O2.
D.NADH →complex I→ C oQ→ c omplex III→ C ytc→ c omplex IV→ O2.
E.NADH →comple x III → C oQ→ c omplex II→ C ytc→ c omplex IV→ O2.
3.Which of the electron transport complexes are responsible for translocating protons into the intermembrane space?
plex I, II, III, and IV.
plex I, III, and IV.
plex II and cytochrome c.
plex I, III, IV and V.
plex I and IV.
4.Which of the following statements about the chemiosmotic theory is correct?
A.Electron transfer in mitochondria is accompanied by a release of protons on one
side of the inner mitochondrial membrane.
B.The effect of uncoupling reagents is a consequence of their ability to carry
electrons through membranes.
C.Although energy transductions in mitochondria and in chloroplasts are
superficially similar, they have fundamentally different mechanisms.
D.The membrane ATPsynthase, which plays an important role in other hypotheses
for energy coupling, has no significant role in the chemiosmotic theory.
E.All of the above statements are correct.
5.The electron transport chain
A. Has components with mostly more positive electrode potentials going from
NADH to O2.
B. Has not electron carriers.
C. Is a strictly linear, unbranched pathway (remember succinate
dehydrogenase).
D. Has components have electrode potentials going up from NADH to O2.
E. Has components have electrode potentials going down from NADH to O2.
6.The pH in the mitochondrial matrix is ___ than the pH in the intermembrane space.
1) lower 2) higher
7.The rate of flow of electrons through the electron-transport chain is regulated by
A the ATP:ADP ratio.
B the concentration of acetyl CoA.
C the rate of oxidative phosphorylation.
D feedback inhibition by H2O.
E the catalytic rate of cytochrome oxidase.
习题
(一)名词解释
1.生物氧化(biological oxidation)
2.呼吸链(respiratory chain)
3.氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)
4.磷氧比P/O(P/O)
5.底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)
(二) 填空题
1.原核生物的呼吸链位于细胞质膜。

2,△G0'为负值是_放能反应,可以自发地进行。

3.生物分子的E0'值小,则电负性大,供出电子的倾向大。

4.生物体内高能化合物有焦磷酸化合物;酰基磷酸化合物;烯醇磷酸化合物;氮磷化合物;硫酯化合物;等类。

5.在无氧条件下,呼吸链各传递体都处于还原状态。

6.NADH 呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是复合物I;复合物Ⅲ;复合物Ⅳ。

7.磷酸甘油与苹果酸经穿梭后进人呼吸链氧化,其P/O 比分别为1.5和2.5。

8.举出4 种生物体内的天然抗氧化剂维生素E;维生素C;GSH;β-胡萝卜素等。

9.举出两例生物细胞中氧化脱羧反应丙酮酸脱氢酶;异柠檬酸脱氢酶。

10.化学渗透学说主要论点认为:呼吸链组分定位于线粒体内膜上。

其递氢体有质子泵作用,因而造成内膜两侧的氧化还原电位差,同时被膜上ATP合成酶所利用、促使ADP + Pi →ATP
11.体内CO2 的生成不是碳与氧的直接结合,而是_有机酸脱羧生成的__。

12.线粒体内膜外侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是NAD;而线粒体内膜内侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是FAD_。

(三) 选择题
1.如果质子不经过F1/F0-ATP 合成酶回到线粒体基质,则会发生:
A.氧化B.还原C.解偶联、D.紧密偶联
2.下列氧化还原系统中标准氧化还原电位最高的是:
A.延胡索酸琥珀酸B.CoQ/CoQH2
C.细胞色素a(Fe 2+/Fe 3+)D.NAD+/NADH
3.下列化合物中,除了哪一种以外都含有高能磷酸键:
A.NAD+B.ADP C.NADPH D.FMN
4.下列反应中哪一步伴随着底物水平的磷酸化反应:
A.苹果酸→草酰乙酸B.甘油酸-1,3-二磷酸→甘油酸-3-磷酸
C.柠檬酸→α-酮戊二酸D.琥珀酸→延胡索酸
5.肌肉组织中肌肉收缩所需要的大部分能量以哪种形式贮存:
A.ADP B.磷酸烯醇式丙酮酸C.ATP D.磷酸肌酸
6.呼吸链中的电子传递体中,不是蛋白质而是脂质的组分为:
A.NAD+ B.FMN C.CoQ D.Fe·S
7.二硝基苯酚能抑制下列细胞功能的是:
A.糖酵解B.肝糖异生C.氧化磷酸化D.柠檬酸循环
8.活细胞不能利用下列哪些能源来维持它们的代谢:
A.ATP B.糖C.脂肪D.周围的热能
9.下列关于化学渗透学说的叙述哪一条是不对的:
A.呼吸链各组分按特定的位置排列在线粒体内膜上
B.各递氢体和递电子体都有质子泵的作用
C.H+返回膜内时可以推动ATP 酶合成ATP
D.线粒体内膜外侧H+不能自由返回膜内
10.关于有氧条件下,NADH 从胞液进入线粒体氧化的机制,下列描述中正确的是:
A.NADH 直接穿过线粒体膜而进入
B.磷酸二羟丙酮被NADH 还原成3-磷酸甘油进入线粒体,在内膜上又被氧化成磷酸二羟丙酮同时生成NADH
C.草酰乙酸被还原成苹果酸,进入线粒体再被氧化成草酰乙酸,停留于线粒体内
D.草酰乙酸被还原成苹果酸进人线粒体,然后再被氧化成草酰乙酸,再通过转氨基作用生成天冬氨酸,最后转移到线粒体外
11.呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是:
A.c1→b→c→aa3→O2; B. c→c1→b→aa3→O2;
C.c1→c→b→aa3→O2; D. b→c1→c→aa3→O2;。

相关文档
最新文档