基础生物化学第九章生物氧化-文档资料
生物氧化课件课件
生物氧化课件课件一、教学内容本节课的教学内容选自高中生物必修一第五章“细胞的呼吸作用”，具体包括第一节“生物氧化”和第二节“光合作用”。
本节课主要讲述生物氧化的过程、意义及其与光合作用的关系。
二、教学目标1. 让学生了解生物氧化的概念、过程和意义。
2. 让学生掌握有氧呼吸和无氧呼吸的区别和联系。
3. 让学生理解光合作用和生物氧化的关系。
三、教学难点与重点1. 生物氧化的过程及其意义。
2. 有氧呼吸和无氧呼吸的区别和联系。
3. 光合作用和生物氧化的关系。
四、教具与学具准备1. PPT课件2. 生物氧化过程图解3. 有氧呼吸和无氧呼吸的表格4. 光合作用和生物氧化的关系图解五、教学过程1. 实践情景引入：通过讲解生活实例，如运动员运动时肌肉的疲劳、食物腐败等，引出生物氧化这一概念。
2. 知识讲解：利用PPT课件和生物氧化过程图解，讲解生物氧化的过程及其意义。
同时，对比讲解有氧呼吸和无氧呼吸的特点和产物。
3. 例题讲解：通过具体的生物氧化实例，如酵母菌的发酵过程，讲解生物氧化的应用。
4. 随堂练习：让学生根据所学知识，完成有关有氧呼吸和无氧呼吸的表格，巩固所学内容。
5. 知识拓展：讲解光合作用和生物氧化的关系，引导学生理解两者在生命活动中的重要性。
六、板书设计板书设计如下：生物氧化1. 概念：生物体内有机物氧化分解释放能量的过程。
2. 过程：有机物 + 氧气→ 二氧化碳 + 水 + 能量3. 意义：为生命活动提供能量，维持生物体正常生理功能。
有氧呼吸与无氧呼吸1. 有氧呼吸：有机物 + 氧气→ 二氧化碳 + 水 + 能量2. 无氧呼吸：有机物→ 乳酸（或酒精、二氧化碳）+ 能量光合作用与生物氧化1. 光合作用：二氧化碳 + 水→ 有机物 + 氧气2. 生物氧化：有机物 + 氧气→ 二氧化碳 + 水 + 能量七、作业设计1. 简述生物氧化的过程及其意义。
2. 表格形式比较有氧呼吸和无氧呼吸的特点和产物。
基础生物化学-生物氧化
内膜约含 80％的蛋白质，包括电子传递链和氧 化磷酸化的有关组分，是线粒体功能的主要 担负者 。 线粒体 的内腔 充满半流动的基质 （衬质），其中包含大量的酶类以及线粒体 DNA和核糖体。 线粒体基质酶类包括 TCA酶类、脂肪酸-氧化 酶类和氨基酸分解代谢酶类。
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)。
6.1.1.3 生物氧化中CO2和H2O的生成 ① CO2的生成 代谢底物在酶的作用下经一系列脱氢、加水等 反应，转变为含羧基的化合物，经脱羧反应 生成CO2，包括直接脱羧和氧化脱羧。
② H2O的生成 生物氧化中底物脱下的氢与氧结合生成水。
6.1.2 生物氧化的自由能变化 6.1.2.1 自由能概念 生物体不能直接利用热能做动，在生命活动过 程中所需的能量都来自体内生化反应释放的 自由能。 自由能(free energy) ：在恒温、恒压条件下一 个体系可用于做有用功的能量。又称Gibbs自 由能，以G表示。
②黄素蛋白(flavoproteins) 与电子传递链有关的黄素蛋白有两种，分别以 FMN和FAD为辅基。
在FAD、FMN分子中的异咯嗪部分可进行可逆 的脱氢加氢反应。氧化型黄素辅基从NADH接 受两个电子和一个质子，或从底物(如琥珀酸) 接受两个电子和两个质子而还原： NADH+H++FMN=NAD++FMNH2 琥珀酸+FAD=延胡索酸+FADH2
生物氧化—生物氧化概述(生物化学课件)
◇生物氧化：
▽ 活细胞、水环境中进行，需中性pH、常温(体 温) 、常压环境中进行。 ▽ 需一系列酶,辅酶,电子和氢中间传递体。 ▽ 常是脱氢氧化, 分阶段逐步进行,能量逐步释放。 ▽ 释放的能量贮存在ATP高能磷酸键中，供生命 活动所利用。
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5
2 生物氧化的方式:
◆ CO2的生成: 有机酸在酶催化下的脱羧作用而产生。代谢
生物氧化概述
生物氧化的概念及特点 生物氧化 生物氧化的方式 生物氧化的类型 生物氧化与体外氧化
2
1 生物氧化:
在有O2条件下，糖、脂和蛋白质等有机物 质被氧化分解，最终生成CO2和H2O,并释放能量 形成ATP的过程(biological oxidation)。
实际上是需氧细胞中呼吸作用的一系列氧化 还原反应，也称细胞氧化或细胞呼吸。
传给氧生成水。 脱氢酶、NAD、NADP+、FAD、FMN、氧化酶。
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3 生物氧化的类型 ◆ 脱电子反应：
从底物上脱下一个电子，如Fe2+→Fe3+ + e◆ 加氧反应：
向底物分子上直接加入氧原子或氧分子. 如醛→酸 ◆ 脱氢反应：
从底物分子上脱下一对氢 原子，如异柠 檬酸、苹果酸等脱氢反应.
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◆ 加水脱氢反应： 向底物分子加入水分子，同时脱去两个氢原子
(一对质子和一对电子)，其结果是底物分子加入了 一个来自水分子的氧原子。实际上是一个脱氢酶的 反应。
如TCA中的延胡索酸水合酶和苹果酸脱氢酶反 应即是加水脱氢反应。
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4、生物氧化与体外氧化
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、最终产 物(CO2，H2O)和释放能量均相同。
基础生物化学
第一章蛋白质化学蛋白质(protein)是由一条或多条多肽链构成的生物体内最重要的生物大分子，由20种常见蛋白质氨基酸通过肽键连接而成。
这些氨基酸除脯氨酸为亚氨基酸外，其他均为α-氨基酸。
蛋白质分子含氮量平均在16%，是蛋白质元素组成的一个特点，也是凯氏(Kjeldahl)定氮法测定蛋白质含量的计算基础。
氨基酸是两性电解质，在酸性溶液中带正电，在碱性溶液中带负电，氨基酸处于净电荷为零时的两性离子状态的溶液pH，称为该氨基酸的等电点(pl)。
氨基酸处于等电点时，其溶解度最小，在电场中不移动。
氨基酸可以与茚三酮、2，4-二硝基氟苯、异硫氰酸苯酯、丹磺酰氯反应。
前者常用于氨基酸和蛋白质的定性和定量分析，后三者在蛋白质氨基酸序列分析中具有重要作用。
蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，包括二硫键的位置称为蛋白质的一级结构，它是高级结构的基础。
蛋白质的高级结构即指它的空间结构(构象)，包括二级结构、超二级结构、结构域、三级结构、四级结构各个层次。
蛋白质多肽链主链的各种可能构象都可用和ψ的角度组合来描述。
蛋白质二级结构是多肽链主链通过氢键维持固定所形成的构象，在蛋白质分子中常见的二级结构单元有α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲4种形式。
由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体称为超二级结构。
在较大的球状蛋白质分子中，多肽链往往形成几个紧密的球状构象，彼此分开，以松散的肽链相连，此球状构象就是结构域。
结构域通常是几个超二级结构的组合，对于较小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同。
由α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲等二级结构通过侧链基团的相互作用进一步卷曲、折叠，借助次级键的维系形成三级结构，三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布，它是建立在二级结构、超二级结构和结构域基础上的蛋白质的高级空间结构。
有些蛋白质含有多条肽链，每一条肽链都具有各自的三级结构。
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磷酸肌酸只有以下唯一的磷酸基团转移途径。所以， 具有体内磷酸库、能量库的意义。以下反应使细胞中ATP 含量维持在相对恒定水平，保证生物新陈代谢的稳定。
§11.2 呼吸链
11.2.1 呼吸链的定义：
在不同的生物中，以及细胞的不同部位，存在不同的物 氧化体系，本课程讨论线粒体中的生物氧化体系，也就是呼 吸链。
§11.2 呼吸链
11.2.2 呼吸链的组成：
呼吸链的组成在不同的生物中存在差异。如，细菌没 有线粒体，生物氧化发生在细胞质中，有较少组分的呼吸 链，产生的ATP数量也较少。
最为典型，普遍的呼吸链是以下两种：
生物氧化（教学要求）
内容及要求：
了解能量代谢和生物氧化的关系,掌握生物氧 化的基本概念，过程，特点和意义。理解生物氧 化过程中能量的释放、 转移和利用。
重点：
要求掌握的部分。
难点：
呼吸链、氧化磷酸化的概念。
生物氧化（教学内容）（3学时）
§11.1概述: §11.2呼吸链 §11.3高能磷酸化合物的生成
§11.2 呼吸链
11.2.3 呼吸链上生成ATP的偶联部位：
从呼吸链各组分的氧还电位差值分析，差值大的部位 电子能量释放较多，可生成ATP。
从图中可 以看出，以NAD 为脱氢酶辅酶 的呼吸链有三 处可偶联生成 ATP。以FAD为 脱氢酶辅酶的 呼吸链只有两 处可偶联生成 ATP。
§11.2 呼吸链
思考题
（1）1mol丙酮酸彻底氧化为CO2和H2O，净生成多少ATP？ 当鱼藤酮存在时，理论上1mol丙酮酸又将生成多少ATP？
（2）理解下列概念： 生物氧化 高能化合物 磷酸原 呼吸链 氧化磷酸化 底物磷酸化 呼吸链抑制剂 氧化磷酸化解偶联剂
生物化学ppt生物氧化PPT精选
C NH O
这些植物在用KCN、NaN3、CO处理时，呼吸作用并末被完全抑制，表现为仍有一定程度的氧吸收，这是因为电子传递不经过细胞色素
氧化酶系统，而是通过对氰化物不敏感的抗氰氧化系统传给氧。
N CH3 通过加水脱氢作用直接参予了氧化反应。
NADH氧化呼吸链
N CH3 NH2
CH COOH NADH所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。
这种由一系列电子载体按对电子亲和力逐渐升高 的顺序组成的电子传递系统称电子传递链（ eclctron transfer chain),因为其功能和呼吸作用 直接相关，亦称为呼吸链。
三、呼吸链的组成
1. 黄素蛋白酶类 （flavoproteins, FP） 2. 铁-硫蛋白类 （iron—sulfur proteins) 3. 辅酶Ｑ （ubiquinone,亦写作CoQ） 4. 细胞色素类 （cytochromes）
脂肪
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
大分子降解 成基本结构 单位
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
CoA等）
共同中间物进 入三羧酸循环, 氧化脱下的氢由 电子传递链传递 生成H2O，释放 出大量能量，其 中一部分通过磷 酸化储存在ATP 中。
释放出大量自由能（>21千焦/摩尔）的化合物称
为高能化合物。
生物化学中的高能键与普通化学中的高能键含义不同： 普通化学中的高能键指形成或打断一个键要释放或消
耗较多的能量，这里的高能键通常表示稳定的键； 生物化学中的高能键是指具有高的磷酸基团转移势
基础生物化学第九章生物氧化共28页
氧化磷酸化的解偶联
2,4一二硝基酚（DNP）
氧化磷酸化的抑制（即电子传递的抑制）
鱼藤酮、安密妥 抗霉素A
抑制3个ATP的产生位点
线粒体外NADH的氧化磷酸化
线粒体膜
（1）甘油磷酸穿梭系统
1 NADH
2 ATP
NADH
FADH2
新陈代谢
代谢的概念 广义：生物体与外界进行物质交换的过程。 狭义：活细胞内所有化学变化的总称-中间代谢。
生物化学所研究的对象是中间代谢。
合成代谢： 生物体利用小分子或大分子的 结构元件转变为自身大分子的过程。
分解代谢： 有机营养物质通过一系列反应转变 为小分子的简单物质的过程。
物质代谢： 糖、脂、蛋白质、核酸等的合成 与分解代谢。
能量代谢： 伴随物质代谢产生的机械能、 化学能、热能以及光能、电 能的相互转化。
生物氧化
糖、脂、蛋白质等有机物质在活细胞中氧 化分解，产生CO2、H2O，同时释放出能量的 作用，称为生物氧化。
生物氧化体系就是由一系列的电子传递体 组成。
氧化还原反应
H
CO2、H2O、ATP？？？
呼吸链（电子传递链）
物质分解代谢时产生还原型辅酶：NADH或 FADH2，通过一系列递H体（电子传递体）的传 递，最后传给O2生成水。
在电子传递的过程中，会产生大量的能量， 形成ATP。
电子传递体：一系列氧化还原酶体系
呼吸链的位置：
原核细胞：细胞膜 真核细胞：线粒体的内膜
生物体两条典型的呼吸链
NADH呼吸链：生物体中应用最广，氧化还原 反应脱下的H通过NADH进入呼吸链。 FADH2呼吸链：琥珀酸脱H通过FADH2进入呼吸链。
生物化学---生物氧化课件资料文档
* 生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
体外氧化
是在细胞内温和的环境中(体温，能量是突然释放的。
pH接近中性)，在一系列酶促反
应逐步进行，能量逐步释放有
利于有利于机体捕获能量，提
高ATP生成的效率。
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；脱下的氢与氧结合产 生H2O，有机酸脱羧产生CO2。
瓜氨酸
脂酰肉碱
肉碱
（一）胞浆中NADH的氧化 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 α-磷酸甘油穿梭
(α-glycerophosphate shuttle)
苹果酸-天冬氨酸穿梭
(malate-asparate shuttle)
1. α-磷酸甘油穿梭机制
线粒体内膜的主要转运蛋白
转运蛋白
α-酮戊二酸转运蛋白 酸性氨基酸转运蛋白 磷酸盐转运蛋白 腺苷酸转运蛋白 丙酮酸转运蛋白 三羧酸转运蛋白 碱性氨基酸转运蛋白
肉碱转运蛋白
功能
胞浆
线粒体基质
苹果酸
α-酮戊二酸
谷氨酸
天冬氨酸
H2PO4— H+ ADP
H2PO4— H+ ATP
丙酮酸
OH-
苹果酸
柠檬酸
鸟氨酸
-
-
OOC-CH2-CH2-C-COO
O -OOC-CH 2-C-COO -
线
谷氨酸
H
NADH
粒
谷草转
+H+
体
氨酶
内
O
膜 -OOC-CH 2-CH2-C-COO -
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I：NADH脱氢酶（NADH-Q还原酶） III: CoQ-细胞色素还原酶 Ⅳ :细胞色素氧化酶
II：琥珀酸脱氢酶（琥珀酸-Q还原酶）
氧化磷酸化
电子传递过程释放的能量以ATP的形式得以贮存， 即ATP的形成与电子传递相偶联。
氧化磷酸化的偶联机制：化学渗透学说。
（1）电子传递过程中，线粒体内膜内外产生
2. 黄酶（黄蛋白类
Fe3+ + e
Fe2+
4. CoQ（泛醌） 与蛋白质的结合不牢固
5．细胞色素类（cytochromes）
Cyt是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质
Fe3+ + e
Fe2+
Cytb Fe-S Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→O2
e
（2）苹果酸一天冬氨酸穿梭系统
1 NADH
3 ATP
NADH
NADH
e
能量代谢： 伴随物质代谢产生的机械能、 化学能、热能以及光能、电 能的相互转化。
生物氧化
糖、脂、蛋白质等有机物质在活细胞中氧 化分解，产生CO2、H2O，同时释放出能量的 作用，称为生物氧化。
生物氧化体系就是由一系列的电子传递体 组成。
氧化还原反应
H
CO2、H2O、ATP？？？
呼吸链（电子传递链）
呼吸链的组成
呼吸链的组成：膜结合的蛋白质复合体
氧化还原酶、铁－硫蛋白、细胞色素c、 FMN、FAD、辅酶Q
呼吸链在线粒体内形成4个复合物： ComplexⅠ、 Complex Ⅱ、 Complex III和 Complex Ⅳ。
电子传递的过程
各传递体的位置专一，不可逆
1．NAD（P）-连接的脱氢酶 电子传递部位：NADH、NADPH
H＋梯度差，内膜两侧形成化学电位差；
（2）化学电位差在ATP合成酶的作用下，使得
ADP+Pi
ATP
P/O比值:每消耗1摩尔原子氧所产生的ATP的摩尔数。 NADH呼吸链P/O=3 （or 2.5） FADH2呼吸链P/O=2（or1.5）
1分子NADH：经NADH呼吸链产生3(2.5)个ATP分子。
新陈代谢
代谢的概念 广义：生物体与外界进行物质交换的过程。 狭义：活细胞内所有化学变化的总称-中间代谢。
生物化学所研究的对象是中间代谢。
合成代谢： 生物体利用小分子或大分子的 结构元件转变为自身大分子的过程。
分解代谢： 有机营养物质通过一系列反应转变 为小分子的简单物质的过程。
物质代谢： 糖、脂、蛋白质、核酸等的合成 与分解代谢。
1分子FADH2：经FADH2呼吸链产生2(1.5)个ATP分子。
氧化磷酸化的解偶联
2,4一二硝基酚（DNP）
氧化磷酸化的抑制（即电子传递的抑制）
鱼藤酮、安密妥 抗霉素A
抑制3个ATP的产生位点
线粒体外NADH的氧化磷酸化
线粒体膜
（1）甘油磷酸穿梭系统
1 NADH
2 ATP
NADH
FADH2
物质分解代谢时产生还原型辅酶：NADH或 FADH2，通过一系列递H体（电子传递体）的传 递，最后传给O2生成水。
在电子传递的过程中，会产生大量的能量， 形成ATP。
电子传递体：一系列氧化还原酶体系
呼吸链的位置：
原核细胞：细胞膜 真核细胞：线粒体的内膜
生物体两条典型的呼吸链
NADH呼吸链：生物体中应用最广，氧化还原 反应脱下的H通过NADH进入呼吸链。 FADH2呼吸链：琥珀酸脱H通过FADH2进入呼吸链。