06-生物氧化-PPT文档资料
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[生化]生物氧化PPT
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复合体Ⅲ 泛醌-细胞色素C还原酶 11 铁卟啉，Fe-S
复合体Ⅳ 细胞色素c氧化酶
13 铁卟啉，Cu
* 泛醌 和 Cyt c 不包含在上述四种复合体中。
第六章 生物氧化
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→ FeS→ CoQ
能量逐步释放
（3）产物生成： 间接生成 （4）能量形式： 热能、ATP
体外氧化
剧烈 一步反应
能量突然释放
直接生成 热能、光能
第六章 生物氧化
第一节 生成ATP的氧化磷酸化体系 Section 1 The Oxidation System of
Producing ATP
第六章 生物氧化
电子如 何传递？ 水如何生成？
第六章 生物氧化
第六章 生物氧化
Biological Oxidation
第六章 生物氧化
目
概述
生成ATP的氧化磷酸化体系
录
其他不生成ATP的氧化体系
第目六的章要生物求氧化
（一）掌握氧化磷酸化的概念及偶联部位。熟悉氧 化磷酸偶联部位确定的实验及数据，P/O比值的定义 及意义。了解氧化磷酸化的偶联机制。熟悉ATP合酶 组成及作用 （二）熟悉抑制剂、ADP、甲状腺素对氧化磷酸化的
➢ 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。
组成
第六章 生物氧化
黄素蛋白，辅基为FMN或FAD; 铁硫蛋白，辅基为Fe-S。
1.NADH
复合体Ⅰ
2.FMN
《生物氧化》PPT课件
葡（萄G-糖6-P-6）-磷形酸成高较能低磷能酸量化的-合磷1物酸3.8有脂2p转。pt课移AT件其P是磷磷酰酰基基的的倾传向递，体。
7
α-磷酸甘油
-9.21
2.3 ATP以偶联反应的方式推动非自发的反应
例如，细胞中合成脂肪酸时有以下反应：
乙酰CoA + CO2
丙二酸单酰CoA
ΔG = 剧烈燃烧，伴随着大量 热能的释放，生物氧化在温和的条件下进行，能量缓 慢的释放。
ppt课件
3
动物机体能量的产生与转移与利用
营养物质经过生物氧化生成二氧化碳和水，在此过程中 释放能量。其中一部分以热的形式释放，另一部分被“截获” 并储存到ATP分子中（使ADP+Pi ATP, 即磷酸化），可 以作为有用功在各种生理活动，如肌肉收缩（机械能）、神 经传导（电能）、生物合成（化学能）、分泌吸收（渗透能） 中利用。
ppt课件
14
Fe-S 复合物
含硫的非血红素铁蛋白，也称铁硫中心，借助Fe化学价的 变化（Fe++/Fe+++）传递电子。
Fe与4个Cys 的S相连
2FeS，2Fe分别与2S 和4个 Cys 的S相连
4FeS，4Fe分别与4S 和4个 Cys 的S相连
ppt课件
15
复合物 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
呼吸链含有4种复合体
第9章 生物氧化
Biological Oxidation
ppt课件
1
本章主要内容
生物氧化概述 ATP 氧化磷酸化 其他生物氧化系统
ppt课件
2
1 生物氧化( Biological oxidation)
营养物质在动物机体内氧化，生成二氧化碳和水， 并有能量释放。这个过程在细胞中进行，宏观上表现 为呼吸作用，因此也将生物氧化称为组织氧化或细胞 氧化、组织呼吸或细胞呼吸。
《生物氧化》PPT课件
RCH2NH2 +CO2
（2） -氧化脱羧 ：
编辑ppt
12
CO2的生成方式
（3） -单纯脱羧：
O
O
HOOC CH2CCOOH 草酰乙酸脱羧酶 CH3CCOOH +CO2
（4）-氧化脱羧 ：
编辑ppt
返回13
H2O的生成
代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体 （NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再 通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 。例：
特点
含有容易断裂的“活泼键”，水解时可 释放大于21KJ/mol的能量，常用符号表示。
编辑ppt
返回
7
高能化合物的类型
高能磷酸化合物：含有高能磷酸键 高能硫酯化合物：含有高能硫酯键
编辑ppt
8
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
ATP
编辑ppt
16
底物水平磷酸化
在生物氧化过程中，底物因脱氢、脱水等反应而使 能量在分子内重新分布，形成高能化合物，然后将高 能化合物中的能量转移给ADP（或GDP），生成ATP （或GTP）的过程。
CHO NAD+ NADH+H+ COO～P ADP
CH2OH CH2O-P
H3PO4
CH2OH CH2O-P
ATP COOH CH2OH CH2O-P
9
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸
OO CH3 C O P O-
第三章生物氧化ppt文档
O ‖ CH3－C－COOH + CoASH + NAD+
O ‖ CH3－C～ SCoA + NADH + H+ + CO2
2.β-氧化脱羧
COOH
COOH
α CHOH + NADP+ β CH2
COOH
C =O + CO2 +NADPH + H+ CH3
返回
第三节 生物氧化中水的生成
生物氧化中所生成的水是代谢物脱下的氢经生物 氧化作用和吸入的氧结合而成的。
合物。有：ADP、 CDP 、 UDP、 GDP、 d ADP 、d
CDP、 d GDP 、d TDP、 ATP 、GTP、 CTP、
UTP 、d ATP、 d GTP 、d CTP、d TTP
例如：葡萄糖 + ATP 6-磷酸葡萄糖 + ADP
高能键及高能化合物
二、ATP的生成
ATP主要由ADP磷酸化所生成，少 数情况下可由 AMP焦磷酸化生成。
Ⅳ Cytc氧化酶
辅基
FMN，Fe-S
FAD，Fe-S Cytb、CytC1， Fe-S Cytaa3、Cu2+
四种复合体的排列关系
NADH FMN
（Fe-S）
复合体 I
CoQ
Cytb、 c1 （Fe-S）
Cyt c
Cyt aa3 （Cu）
O2
琥珀 酸
FAD （Fe-S）
复合体III
复合体IV
复合体II
目前尚不能将a、a3 分开。在aa3分子 中除铁原子外，还有两个铜原子，依靠其 化合价的变化将电子从a3传给氧。
在典型的线粒体呼吸链中，其顺序为：
生物氧化-PowerPointPresentation
25
第三节 线粒体电子传递体系
一、线粒体结构特点 二、电子传递链的概念 三、呼吸链的组成和顺序 四、 胞浆中NADH的氧化 五、电子传递抑制剂
26
一、线粒体结构特点
27
二、电子传递链的概念
（1）代谢脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所 催化的氧化还原反应逐步从高能向低能传递，最终 与氧结合生成水，其中释放的能量被用于合成ATP；
18
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。
☆都服从热力学规律。 ☆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。
19
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，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。
二、自由能的概念及化学反应中自由能的计算
三、高能化合物
2
生 物 能 的 转 换 及 生 物 系 统 中 的 能 流
3
二、自由能的概念及化学反应中自由能 的计算
１.自由能（free energy）的概念
自由能(G)：指一个反应体系中能够做有用功的 那部分能量。
自由能的变化能预示某一过程能否自发进行， 即：
复合物 I
NADH-Q 还原酶
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
细胞色素还原酶
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3 细胞色素氧化酶
44
O2
２.呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
第三节 线粒体电子传递体系
一、线粒体结构特点 二、电子传递链的概念 三、呼吸链的组成和顺序 四、 胞浆中NADH的氧化 五、电子传递抑制剂
26
一、线粒体结构特点
27
二、电子传递链的概念
（1）代谢脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所 催化的氧化还原反应逐步从高能向低能传递，最终 与氧结合生成水，其中释放的能量被用于合成ATP；
18
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。
☆都服从热力学规律。 ☆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。
19
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，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。
二、自由能的概念及化学反应中自由能的计算
三、高能化合物
2
生 物 能 的 转 换 及 生 物 系 统 中 的 能 流
3
二、自由能的概念及化学反应中自由能 的计算
１.自由能（free energy）的概念
自由能(G)：指一个反应体系中能够做有用功的 那部分能量。
自由能的变化能预示某一过程能否自发进行， 即：
复合物 I
NADH-Q 还原酶
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
细胞色素还原酶
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3 细胞色素氧化酶
44
O2
２.呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
第06章生物氧化--191页PPT
三羧酸循环和氧化磷酸化
H+ + e 进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同 时ADP偶联磷酸化生成ATP。
[O] NADH+H+
[O] FADH2
H2O、2.5ATP H2O、1.5ATP
目录
第6章
生物氧化
Biological Oxidation
目录
生物氧化的概念
物质在生物体内进行氧化称生物氧化(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。
Q10 /Q10H2
E0‘(V) －0.32 －0.219 －0.219 0.05(0.10)
0.06
氧化还原对 Cyt c1 Fe3+ /Fe2+ Cyt c Fe3+ /Fe2+ Cyt a Fe3+ /Fe2+ Cyt a3 Fe3+ /Fe2+
1/2O2 /H2O
E0‘(V) 0.22 0.254 0.29 0.35 0.816
目录
胞液侧 4H+
2H+ 4H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
Q
Ⅰ
Байду номын сангаас--
NADH+H+
NAD+
Ⅱ
-
延胡索酸
琥珀酸
Ⅲ- - -
Ⅳ
--
H2O 1/2O2+2H+
F
0
-
F1
基质侧
H+ + e 进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同 时ADP偶联磷酸化生成ATP。
[O] NADH+H+
[O] FADH2
H2O、2.5ATP H2O、1.5ATP
目录
第6章
生物氧化
Biological Oxidation
目录
生物氧化的概念
物质在生物体内进行氧化称生物氧化(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。
Q10 /Q10H2
E0‘(V) －0.32 －0.219 －0.219 0.05(0.10)
0.06
氧化还原对 Cyt c1 Fe3+ /Fe2+ Cyt c Fe3+ /Fe2+ Cyt a Fe3+ /Fe2+ Cyt a3 Fe3+ /Fe2+
1/2O2 /H2O
E0‘(V) 0.22 0.254 0.29 0.35 0.816
目录
胞液侧 4H+
2H+ 4H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
Q
Ⅰ
Байду номын сангаас--
NADH+H+
NAD+
Ⅱ
-
延胡索酸
琥珀酸
Ⅲ- - -
Ⅳ
--
H2O 1/2O2+2H+
F
0
-
F1
基质侧
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递氢体：传递氢的酶或辅酶。 递电子体：传递电子的酶或辅酶。
2H 2H+ +2e
递氢体一定是递电子体 递电子体不一定是递氢体
（一）呼吸链的组成
呼吸链
4个酶复合体
2个电子传递体 （CoQ和Cyt C)
人线粒体呼吸链复合体
复合体
复合体 Ⅰ 复合体 Ⅱ 复合体 Ⅲ 复合体 Ⅳ
酶名称
多肽链数 辅基
NNAADDHH--QQ还还原原酶酶
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。
产生的CO2、H2O由物质 中的碳和氢直接与氧结
合生成。
目录
生物氧化有两大类：
1. 线粒体氧化体系 在真核细胞线粒体内膜进行，与ATP生成密 切相关
2.非线粒体氧化体系 微粒体氧化体系，过氧化物酶体氧化体系 与ATP生成无关
氧化型
还原型
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间
目录
酶复合体I 所含辅基：
① FMN（黄素单核苷酸）：递氢体
FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异 咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN• 。
氧化型
还原型
目录
② Fe-S：单电子传递体
铁硫簇(Fe-S)与蛋白质相结合称为铁硫蛋白。 铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。
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。
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 环 境 中 （ 体 温，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。
能量是突然释放的。
NADH →复合体Ⅰ→CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2 N （ F F A e - S ） C M D C y o t b H N c Q 1ca a 3O 2
（CoQ-细胞色素c还原酶 ，细胞色素bc1复合体）
功能：将电子从CoQ传递给细胞色素c 复合体Ⅲ
QH2→ b; Fe-S; c1 →Cyt c
复合体Ⅲ有质子泵功能，每传递2个电子可将4 个H+从内膜基质侧泵到胞浆侧。
目录
细胞色素
细胞色素是一类含有血红素辅基的传递电子 的蛋白质的总称，根据它们吸收光谱不同而分类。
目录
目录
5. 细胞色素c（CytC)
唯一能溶于水的细胞色素 功能：在复合体Ⅲ和Ⅳ之间起传递电子的
作用
复合体Ⅲ → Cyt c →复合体Ⅳ
目录
6. 复合体Ⅳ: 细胞色素氧化酶
4个氧化-还原活性中心：2个a型细胞色素和2个铜离子
功能：将电子从细胞色素c传递给氧
复合体Ⅳ有质子泵功能，每传递2个电子可将2 个H+从内膜基质侧泵到胞浆侧。
目录
目录
Cytc
e-
胞液侧
e-
Q线粒体内膜
Ⅳ
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
基质侧 H2O 1/2O2+2H+
目录
呼吸链的组成
呼吸链 ＝ 递氢体 ＋ 递电子体
NAD
Fe-S
FMN
Cyt
FAD
CoQ
目录
（二）呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
目录
体内存在两条呼吸链：
① NADH氧化呼吸链 ② 琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链）
琥珀酸 ↓
琥珀酸氧化呼吸链
FAD 复合体Ⅱ Fe-S
复合体Ⅳ
NADH→
FMN Fe-S
↓ →CoQ→
b,Fe-S,c1
→Cytc→ CuA,a,a3,CuB
↓
复合体Ⅰ
复合体Ⅲ
O2
NADH氧化呼吸链
目录
1. NADH氧化呼吸链（体内主要的呼吸链）
第六章
生物氧化
Biological Oxidation
目录
* 生物氧化的概念
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，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。
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
能量
ADP+Pi
ATP
热能
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。
功能：将FMNH2的电子传递给辅酶Q，一次 可传递一个电子至CoQ。
Ⓢ 表示无机硫
目录
铁硫蛋白
S 无机硫 S
半胱氨酸硫
目录
2. 辅酶Q （泛醌, CoQ, Q）：递氢体
由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人 CoQ10），在内膜中作为一种特殊灵活的电子载体。
在电子传递和质子移动的偶联中起着核心作用
CoQ
CoQH目2 录
NADH+H+ NAD+
FMN FMNH2
还原型Fe-S 氧化型Fe-S
Q QH2
目录
3. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
功能: 将电子从琥珀酸传递给CoQ
复合体Ⅱ 琥珀酸→ FAD; Fe-S
→CoQ
复合体Ⅱ没有质子泵的功能。
目录
目录
4. 复合体Ⅲ: 细胞色素c还原酶：单电子传递体
NADH→ FMN; Fe-S →CoQ
复合体Ⅰ有质子泵功能，每传递2个电子可将4个 H+从内膜基质侧泵到胞浆侧。
目录
NAD+ 和 NADP+ 的结构
烟酰胺：递氢部位
R=H: NAD+
呼吸链的一个组分
R=H2PO3:NADP+
不是呼吸链的组成成分，主要在还 原性生物合成中作为供氢体
目录
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变
目录
生物氧化的一般过程
糖原
三酯酰甘油
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP 呼 吸 链 H2O
目录
第一节 生物氧化概述
了解，自学
目录
第二节 线粒体氧化体系
目录
一、呼吸链
定义
指存在于线粒体内膜上，按一定顺序排 列的一系列酶或辅酶。其作用是以传递电子 和 H+ 的 形 式 传 递 代 谢 物 氧 化 脱 下 的 氢 原 子 （2H），最终使活化的氢与活化的氧结合生 成水。该传递链进行的连锁反应与细胞摄取 氧的呼吸过程有关，故称为呼吸链 (respiratory chain)又称电子传递链。
39
琥琥珀珀酸酸- 泛-Q醌还还原原酶酶
4
泛细醌胞-细色胞素色还素原C酶还原酶 10
细细胞胞色色素素c氧氧化化酶酶
13
FMN ，Fe-S FAD ，Fe-S 血铁红卟素啉，Fe-S 血铁红卟素啉，Cu
目录
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
膜间隙
目录
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶
功能: 将电子从NADH传递给CoQ 复合体Ⅰ