生物氧化 浙江大学生物化学及实验(丙)课件
导论 浙江大学生物化学及实验(丙)课件
Symbiotic system can now carry out aerobic catabolism. Some bacterial genes move to the nucleus, and the bacterial endosymbionts become mitochondria.
efficient because fuel is oxidized to CO2.
HH
H H C=C
/\
"J R—C ZCH
基团
Carbonyl (aldehyde)
Carbonyl (ketone)
R —C—R 2 0
Ether
R1—O—R2
Guanidinium
Ester Acetyl R
O H
OH
Imidazole Sulfhydryl
Anhydride (two
carboxylic acids)
A2
Amino (protonated)
H l + R—N—H
1H
Thioester
H
H
R—N—C—N/
JI ,
+N H / \ H H
R——C=CH
HN、 、夕
H
R— O
Carboxyl
R —C—O-o
R—C—N O
Hydroxyl R —O—H <(alcohol)
Enol
?—H,H
R—C=C
Imine N-Substituted
线粒体的进化
Anaerobic metabolism is inefficient because fuel is not completely oxidized.
生物化学 第八章 生物氧化(共83张PPT)
苹果酸
△ G0′≈0(变化很小)
(八)苹果酸脱氢生成草酰乙酸
TCA循环
CH2COOH HO CHCOOH
苹果酸
NAD+
NADH+H+
苹果酸脱氢酶
CH2COOH O C COOH
草酰乙酸
△ G0′
完整的三羧酸循环
小结
TCA循环
8步反应(10步) 8种酶催化 反应类型:缩合1、氧化4、底物水平磷酸化1、
S
Fe
S
铁硫簇(Fe4S4) C
功能:参与电子传递
3、细胞色素:以铁卟啉为辅基的结合蛋白
+e
Fe3+
Fe2+
-e
功能:传递电子
第四节 三羧酸循环(TCA循环)
淀粉、糖原
葡萄糖
脂肪
甘油、脂肪酸
蛋白质 氨基酸
TCA循环
乙酰CoA
2H ADP+Pi
CO2
ATP H2O
1/2O2
概念:
乙酰辅酶A的乙酰基部分通过一种循环, 在有氧 条件下被彻底氧化为CO2和H2O,由于该途径的第一个 代谢物是含有三个羧基的柠檬酸, 故称之为三羧酸循环
或柠檬酸循环,简称为TCA 循环。
为了纪念德国科学家Hans Krebs在阐明TCA循 环中所做出的突出贡献,又称之为Krebs循环。
TCA 循环也称为柠檬酸循环和Krebs循环
糖酵解产生的丙酮酸(实际上是乙酰CoA)被降 解成CO2
产生一些ATP
产生更多的NADH和FADH2
NADH和FADH2进入呼吸链,通过氧化磷酸化产 生更多的ATP。
4 KJ/mol),这部分能量可推动ADP与Pi合成ATP。
生物化学---生物氧化课件
生物氧化
Biological Oxidation
* 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
ADP+Pi
能量
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。
肌酸激酶的作用 磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。
ATP的生成和利用 ATP
肌酸
磷酸 肌酸
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
生物体内能量的储存和利 用都以ATP为中心。
~P
机械能(肌肉收缩) 渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢) 电能(生物电) 热能(维持体温)
五、通过线粒体内膜的物质转运
FADH2氧化呼吸链
二、氧化磷酸化
* 定义 氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)
是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸 化,生成ATP,又称为偶联磷酸化。
底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 是底物分子内部能量重新分 布,生成高能键,使ADP磷酸化生成ATP的 过程。
▪
好的事情马上就会到来,一切都是最 好的安 排。下 午8时56分31秒 下午8时56分20:56:3120.10.19
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一马当先,全员举绩,梅开二度,业 绩保底 。20.10.1920.10.1920:5620:56:3120:56:31Oc t-20
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牢记安全之责,善谋安全之策,力务 安全之 实。2020年10月19日 星期一8时56分 31秒M onday, October 19, 2020
生物化学生物氧化ppt课件
一.生物氧化
第一节 生物氧化概述
(一)生物氧化(biological oxidation):糖、脂、蛋白质等有机
物质在活细胞内氧化分解,产生CO O并放出能量的
作用称生物氧化。
22
特点:一系列酶引起的,在活细胞内发生氧化还原反应。
反应部位:真核线粒体、原核细胞膜
(二)生物氧化的方式 1.CO2的生成 脱羧作用:α脱羧和β脱羧两种类型 脱羧过程:氧化脱羧 直接脱羧 (1) α直接脱羧 丙酮酸脱羧反应 (2) β直接脱羧 草酰乙酸脱羧反应 (3) α氧化脱羧 丙酮酸氧化脱羧反应 (4) β氧化脱羧 苹果酸氧化脱羧反应
第三节 其他生物氧化体系
非线粒体氧化体系,与ATP的生成无关
一、需氧脱氢酶
氧、亚甲蓝(或其他适当物质)作为受氢体,以FMN 或FAD为辅酶。儿茶酚氧化酶,含铜的末端氧化酶。 马铃薯块茎、苹果果实、茶叶等。制红茶、绿茶。
图5-36 多酚氧化酶系统
图5-1几种物质脱羧反应
? 2.水的生成 ? H 脱氢酶 传递体和氧化酶
O2 生成H2O
图5-2 生物氧化体系
二.能量守恒与转化
(一)自由能的概念 自由能(free energy):在一个体系中,能够用来做有用功的
那部份能量,又称Gibbs自由能,用符号G来表示。 (二)氧化还原电位
通常用氧化还原电极电位(氧化还原电势)来相对表示各化合 物对电子亲和力的大小。
电极电位大小及各种因素的影响用奈斯特方程来表示,其方 程为:
E′=Eo′+
RT nF
In
C氧化态 C还原态
(三)氧化还原电位与自由能的关系 △Go'=-nF △Eo'
三. 高能磷酸化合物
浙大生物化学课件9:生物氧化
2Fe2+ Cyta 2Fe3+
2Cu2+ 2Cu+
2Fe2+
Cyta3 2Fe3+
细胞色素氧化酶
1 2 O2 H2O
NADH呼吸链
AH2
NAD+
FMNH 2
CoQNADH来自A+H+
Fe-S
FMN
CoQH 2
2Fe2+
b-c1-c-aa3 2Fe3+
2H+ 1 2 O2
O2-
H2O
FADH2呼吸链
琥珀酸 延胡索酸
R
还原型
NAD+、NADP+
NADH、NADPH
FMN
R
H3C
N NO
H3C
NH N
O
FMN (醌型或氧化型)
H H3C H3C
CH2 O H C OH H C OH H C OH
O PO O-
N
O PO O-
CH2 H
N O
H
H OH
H OH
NH2 N
N
CH2
H3C
N
N
O
H3C
NH N
O
FMN
FAD
S Fe
组成复合体,参与电子传 递,而且两个Fe离子中只
Fe S Fe S
有一个参与,所以是单电 子传递。
S Fe S
铁硫簇(Fe4S4) C
泛醌(CoQ)
O
H3CO
CH 3
H3CO O
(CH2 CH
CH 3 C CH 2)nH
是脂溶性醌类化合物,由于在生物中广泛存在,所 以也称泛醌。它处于呼吸链的中心枢纽,也是中间 传递体。
生物化学 第十章 生物氧化PPT课件
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
生物体内能量产生的三 个阶段
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。
30
(四)电子传递链的组成成分 3、琥珀酸—Q还原酶(复合体Ⅱ)
嵌在线粒体内膜(包括琥珀酸脱氢酶) 电子传递:FADH2 Fe-S CoQ
31
Ubiquinone (Q) accepts electrons from both NADH and FADH2 in the respiratory chain
一、氧化—还原电势
e
提供电子 (还原剂)
负极
锌片溶解 Zn2+进入溶液
铜沉积 Cu2+得电子
得到电子 (氧化剂)
正极
9
ε0 =E0正极 — E0负极 电动势=正负极电极势之差
10
标准氢电极的电极势
为0,25℃、1大气压 氢压力、 H+活度为1M、pH=0
11
• 标准电动势ε0:反应中各种物质的活
ΔG°′=-nFΔE°′ ΔE°′= E0正极 — E0负极
16
NADH+H++1/2O2====NAD++H2O
正极反应:1/2O2+2H++2e H2O E+°′ 0.82
负极反应:NAD++H++2e NADH E-°′ -0.3
蛋白质化学2 浙江大学生物化学及实验(丙)课件
1.同源蛋白质:在进化上关联的蛋白质,它们在不同的物种 中行使
相似的功能。
Mar-HSC70 C. virginica HSC70 D.meldziogagter HSC70
M.sexta HSC70 M.mutfculud HSC70
HSC70
MA KA?
nonpolar side chain
polar side chain
1.肽键的结构: (1)部分双键性质,反式构象
(2)刚性平面,肽平面
事实上,肽键的构象是受限制的
+180
air 120
60
s①
浇
<D
0
-60
-120
-180
0
Ramchandran 图 6 i degrees)
-180
+180
Mar-HSP70 C.vlrqlnica HSP70
HSP70 M.sexta HSP70 M.musculud HSP70 H.sapiens HSP7O
MASKGP
EiiDAAKNQVM
“IDAAKNQVAN EL.GDAAKNQVAN
IfWAAKNQVAN KlpDAAKNQVAN RL GDAAKNQVAN
hydrogen
4.多肽链主链上的每个肽键中的 羰
基氧原子都与其后的第四个氨 基酸
trogen
残基上的酰胺基形成氢键。 氢键的 方向与螺旋轴平行。
(2) 0-折登(0-sheet):是另种常见的二级结构。
反向平行
view
平行
view
(3)3-转角(p-turn):—种回转式的二级结构。
生物化学生物氧化课件
生物化学生物氧化课件一、教学内容本节课选自《生物化学》教材第四章第二节,主题为生物氧化。
详细内容包括氧化磷酸化过程、电子传递链、ATP合成酶的催化机制以及细胞内氧化还原平衡。
二、教学目标1. 了解生物氧化的基本概念、过程及意义;2. 掌握氧化磷酸化过程、电子传递链的组成及功能;3. 学会分析细胞内氧化还原平衡的调控机制。
三、教学难点与重点1. 教学难点:氧化磷酸化过程、电子传递链的组成及功能;2. 教学重点:生物氧化的基本概念、过程及意义,细胞内氧化还原平衡的调控机制。
四、教具与学具准备1. 教具:PPT课件、黑板、粉笔;2. 学具:教材、笔记本、彩色笔。
五、教学过程1. 导入:通过介绍生物体内能量的来源和转化,引出生物氧化这一主题;2. 理论讲解:讲解生物氧化的基本概念、过程及意义,阐述氧化磷酸化过程、电子传递链的组成及功能;3. 实践情景引入:以细胞内的氧化还原平衡为例,分析生物氧化在生命活动中的重要性;4. 例题讲解:讲解一道关于氧化磷酸化过程的例题,引导学生学会分析问题;5. 随堂练习:布置一道关于电子传递链的练习题,巩固所学知识;六、板书设计1. 生物氧化概念、过程及意义;2. 氧化磷酸化过程、电子传递链的组成及功能;3. 细胞内氧化还原平衡的调控机制。
七、作业设计1. 作业题目:请简述生物氧化的基本过程及其在生命活动中的意义;2. 答案:生物氧化是指生物体内有机物氧化分解的过程,包括糖类、脂质和蛋白质的氧化。
生物氧化在生命活动中具有重要意义,它为细胞提供了能量,维持了细胞内氧化还原平衡,保证了生命活动的正常进行。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思:本节课学生对生物氧化的概念、过程及意义掌握较好,但在分析细胞内氧化还原平衡调控机制时存在一定困难,今后教学中需加强此方面的讲解;2. 拓展延伸:引导学生了解生物氧化在生物技术领域的应用,如生物燃料电池、生物制药等。
重点和难点解析1. 教学难点:氧化磷酸化过程、电子传递链的组成及功能;2. 实践情景引入:细胞内氧化还原平衡的分析;3. 作业设计:生物氧化的基本过程及其在生命活动中的意义;4. 课后反思:学生对细胞内氧化还原平衡调控机制的理解。
生物化学第八章生物氧化
➢ 能量突然释放。
➢ 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; ➢ 物质中的碳和氢直接
脱下的氢与氧结合产生H2O, 有机酸脱羧产生CO2。
氧 结 合 生 成 CO2 和 H2O 。
教学ppt
4
目录
生物氧化的一般过程
糖原
三酯酰甘油
蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
氨基酸
TAC CO2
ADP+Pi ATP
血红素c 血红素a,a3,
CuA, CuB
含结合位点
NADH(基质侧) CoQ(脂质核心) 琥珀酸(基质侧) CoQ(脂质核心) Cyt c(膜间隙侧)
Cyt c1, Cyt a Cyt c(膜间隙侧)
➢ 泛醌不包含在上述四种复合体中。
教学ppt
9
目录
4H+
Ⅱ
琥珀酸
胞液侧
延胡索酸
Ⅰ
基质侧
QH2 Q
NADH+H+
NAD+
4H+
4H+ Cytc ox
4H+
Cytc ox
Cytc red
Cytc red
Ⅲ
线粒体内膜 Ⅳ
4H+
1/2O2+2H+
H2O
4H+
电子传递链各复合体在线粒体内膜中的位置
教学ppt
10
目录
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→
➢ 电子传递过程:CoQH2→(Cyt bL→Cyt bH) →Fe-S →Cytc1→Cytc
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Interlocking gears (coupHng device)
Battery (two leal species of
different reduction
potential)
Motor (energy transducer)
(a)
Weight being lifted (mechanical work)
膜结构。外膜outer membrane可允许小分子 (Mr<5000)和离子自 由通过。内膜inner membrane只允许
在内膜上有特异通道的物质通过,对大部分的小分子及离 子不通透。
外膜
Outer membrane ---- Inner membrane
内膜
-Cristae -Matrix
基质
CH2
产—8。一
CO2
CH2
c—COOJ
o
II
a-Ketoglutarate
C—S-CoA
II
o
Succinyl-CoA
CoA-SH
CO2
④
Oxidative
decarboxylation
二、电子传递链:又称为呼吸链。是由存在于线粒体内膜上 的一系列能接受氢或电子的中间传递体组成。
•电子传递链的组成成分
Dehydrogenation
CH2—coo一
CH2
coo-
Succinate CoA-SH
succinyl-CoA synthetase
GTP (ATP)
⑥
Substrate-level phosphorylation
GDP (ADP)
+R
\a-ketoglutarate dehydrogenase \ complex CH2—COO~
•电子传递过程:电子从NADH/FADH2到。2的过程。 ♦复合物I: NADH-CoQ氧化还原酶,又称泛醍氧化还原 酶。是一
个由42条多肽链组成的大的酶复合物。其中包含 FMN黄素蛋白和 至少6个铁硫中心。
膜内空间
IVIatriic, (z
》基质 side
电子走向:NADHTFMNTFC-STCOQ 每传递
CH2—COOHO—C—COCT
CH2—COO~ Citrate
malate
aconitase
Dehydration H2O
COO-
Malate
HO—CH CH2 COO-
⑦ Hydration
fumarase
H2O Fumarate
COOCH II HC
COO-
FADH2
succinate dehydrogenase
在形式,氧化 型、半醍型和还原型。
H3CO
Coenzyme QH • or ubise miquinone (radical or semiquinone form)
IH-)
Coenzyme QH2 or ubiquinol (reduced or hydroquinone form)
♦细胞色素C:是一类含铁卟啉(血红素)辅基的蛋白质。根 据其吸收光谱的不同,可分为a,b,c三类。
c2 +o o/ S c O %c - o A IH3 Accetyl-CoA
= -33.4 keJ/mol
⑥
Dehydrogenation
①
Condensation
Acetyl-CoA
o
II
—CC—HS3-CoA
H2O
CoA-SH
o=c—cocr
CH2—COO-
Oxaloacetate
citrate synthase
+ Pi
Mitochondrion (electrochemical
transducer)
Muscle contraction (mechanical work)
葡萄糖 + 2 ADP + 2Pi+ 2NAD+一 2 丙酮酸 + 2ATP + 2H2O +(2NADH)+ 2H+
\ co —/ c — Pycruvate
cytochromes, has a long isoprenoid tail attached to one of the
血红素
CHO 'CH2CH2COO Heme A
(in a-type cytochromes)
five-membered rings. The conjugated double-bond 珅 stem (shaded pink) of the porphyrin ring accounts for the absoeption of visible light by these hemes.
步释放的。
•生物氧化的所产生的能量首先转移到一些高能化合物中。
•生物氧化的三个阶段
Amino acids
FatXy acids
dxacose
电子传递和氧化磷酸化
JVDP -+- P. ATP
乙酰CoA的氧化
Stage 3 Electron t.ransfei-smd oxidative
•生物氧化的场所:线粒体是真核生物生物氧化的场所。线 粒体有两层
Outer membrane. Because it contains a large channel-forming protein (called porin), the outer membrane is permeable to all molecules of 5000 daltons or less.
Intermembrane space. This space contains several enzymes that use the ATP passing out of the matrix to phosphorylate other nucleotides.
^wes (chain of electron carriers)
♦烟酰胺腺嘌吟核苷酸NAD+ :是许多脱氢酶的辅酶。
two high-energy electrons from sugar oxidation
unstable isomer
H HH
O H
* C
CC
H
HX
C
CH
ELECTRON DONATION
A
NADH
hydride ion H:
BOND REARRANGEMENT
代谢物 已氧化代谢物
FMN/FAD
FMNH2/FADH2
FMN II -»( nt* <1 u cc<l or hy<1 roq u i n o n c form )
♦铁硫蛋白:是指蛋白中Fe原子与无机S和/或蛋白质Cys残基 的s原子 相连形成Fe-S中心。最简单的Fe-S中心是单个Fe与4 个Cys的-SH相
Inner membrane. Folded into numerous cristae, the inner membrane contains proteins that carry out the oxidation reactions of the electron-transport chain and the ATP synthase that makes ATP in the matrix.
Fatty acyl—CoA
C FAD嵐
!<ADH
Fe-S
Complex
II
y
Complex I
Complex III
2 H・♦ V2 02
Cyt c —► a Cyt —► Cyt
a3
Complex IV
Electron transport
♦复合物小:CoQ-细胞色素C氧化还原酶
CHa
coordinated with a central Fe ion, either Fe2 * or Fe”. Iron protoporphyrin IX is found in b-type cytochromes and in
CHa
CH2CH2COO_
hemoglobin and myoglobin (see Fig. 4-16). Heme c is covalently bound to the protein of cytochrome c through thioether bonds to two Cys residues. Heme a, found in a-type
Rough endoplasmic reticulum
(b)
基质:指位于线粒体内膜包围空间内的液体。里面含有大量的酶,如 丙酮酸氧
化、脂肪酸氧化、柠檬酸循环和氨基酸氧化所需的酶。
内膜:向内折叠为多个嶠。内膜上镶嵌有电子传递链相关蛋白和ATP 合成
酶。
膜内空间:为线粒体内膜和外膜之间的空间。
Matrix. This space contains a highly concentrated mixture of hundreds of enzymes, including those required for the oxidation of pyruvate and fatty acids and for the citric acid cycle.
CH?—CH
、 CH;
CH=CH.,
N
CHI
N—Fe—N
Cys—S CHyCH
S—Cys CHCH
CH:1
__
CH2CH2COO
CII2CIl2COO-
血红素
CH3 CH2CH2COO Iron protoporphyrin IX