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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

生物化学第六章生物氧化

生物化学第六章生物氧化
氧化酶,而其它均为不需氧脱氢酶。其中a与 a3很难分开,常写为aa3。
在微粒体中主要为细胞色素b5、p450。p450作用 与aa3类似 。
2020/11/14
生物化学教研室
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细胞色素的结构
2020/11/14
生物化学教研室
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呼吸链复合体
人线粒体呼吸链通过上述5大类成分形成4个复合体。
2020/11/14
在还原状态时吸收峰的波长不同,可分为a(a、 a1~3)、b(b、b1~7、p450)、c(c、c1~5)三类,又因 最大吸收峰有微小差别而又有几种亚类,如 b562和b566。
2020/11/14
生物化学教研室
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(五)细胞色素体系
哺乳动物中细胞色素主要由b、c1、c、a、a3组 成,其中只有a3是线粒体中能直接被氧分子氧 化,即把电子直接传递给氧,故叫做细胞色素
CHOH
CH2OPO3H2 1,3-二 磷 酸 甘 油 酸
磷酸甘油酸激酶
Mg
ADP
AATTPP
COH CHOH CH2OPO3H2 3-磷 酸 甘 油 酸
NADH + H+
3-磷酸甘油醛脱氢酶
N AD +
H3PO4
CHO
磷 磷酸酸甘甘油油酸酸变变位位酶酶 O
COH
CHOH
CH2OPO3H2 3- 磷 酸 甘 油 醛
通过异咯嗪环上N1和N10可以反复加氢和脱氢而 作为递氢体。
2020/11/14
生物化学教研室
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FMN、FAD的递氢作用机理
2020/11/14
生物化学教研室
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(三)铁硫蛋白
其辅基为铁硫中心,铁硫中心的铁可以是3+或 2+,因此可以作为递电子体而传递电子。

第6章生物氧化课件

第6章生物氧化课件

第6章生物氧化课件一、教学内容1. 生物氧化的概念:生物体利用氧气氧化有机物质,释放能量的过程。

2. 生物氧化的意义:生物氧化是生命活动的基础,为生物体提供能量,维持生命活动。

3. 生物氧化的过程:有机物的氧化、能量的释放和水的。

4. 生物氧化酶:生物氧化过程中的催化剂,酶的特性及作用。

5. 生物氧化系统:细胞内参与生物氧化的器官和细胞器,如线粒体、内质网等。

二、教学目标1. 让学生理解生物氧化的概念,掌握生物氧化的意义和过程。

2. 使学生了解生物氧化酶的特性及作用,认识生物氧化系统的重要性。

3. 培养学生的观察、思考和分析问题的能力,提高学生的实验操作技能。

三、教学难点与重点重点:生物氧化的概念、意义、过程及生物氧化酶的作用。

难点:生物氧化系统的组成及功能。

四、教具与学具准备教具:多媒体课件、黑板、粉笔。

学具:教材、笔记本、实验器材。

五、教学过程1. 引入:通过一个简单的实验,让学生观察有机物在氧气存在下的变化,引发学生对生物氧化的兴趣。

2. 讲解:详细讲解生物氧化的概念、意义、过程及生物氧化酶的作用。

3. 示例:以呼吸作用为例,分析生物氧化过程在不同生物体中的差异。

4. 讨论:组织学生分组讨论,探讨生物氧化系统在细胞中的作用和重要性。

5. 实验:安排学生进行生物氧化相关实验,如酶活性实验,加深学生对生物氧化的理解。

六、板书设计板书内容:生物氧化概念:生物体利用氧气氧化有机物质,释放能量的过程。

意义:为生物体提供能量,维持生命活动。

过程:有机物的氧化、能量的释放和水的。

酶:生物氧化过程中的催化剂,酶的特性及作用。

系统:细胞内参与生物氧化的器官和细胞器,如线粒体、内质网等。

七、作业设计作业题目:1. 简述生物氧化的概念及其意义。

2. 描述生物氧化的过程,并说明其中的能量转化。

3. 列举两种生物氧化酶的特性,并解释它们在生物氧化过程中的作用。

4. 分析生物氧化系统在细胞中的重要性。

答案:1. 生物氧化是生物体利用氧气氧化有机物质,释放能量的过程。

生物化学第六章 生物氧化(共77张PPT)

生物化学第六章 生物氧化(共77张PPT)

O O- P
O-
O O P O-
O-
NH2
N
N
焦磷酸
ATP(三磷酸腺苷) 千卡/摩尔
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
(3)烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸
千卡/摩尔
2.氮磷键型
O
NH
PO
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
利用专一性电子传递抑制剂选择性的阻断呼吸 链中某个传递步骤,再测定链中各组分的氧化-还原 状态情况,是研究电子传递中电子传递体顺序的一 种重要方法。
2、常用的几种电子传递抑制剂及其作用部位
(1)鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素:其作用是阻断电子在NADH— Q还原酶内的传递,所以阻断了电子由NADH向CoQ的传递。
3.生成二氧化碳的氧化反应
(1)直接脱羧作用 氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶的催化下,直接
从分子中脱去羧基。例如丙酮酸的脱羧。 (2)氧化脱羧作用
氧化代谢中产生的有机羧酸(主要是酮酸)在氧化脱
羧酶的催化下,在脱羧的同时,也发生氧化(脱氢)作用。 例如苹果酸的氧化脱羧生成丙酮酸。
第二节、生物能及其存在形式
4、复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶
功能:将电子从细胞色素c传递给氧
复合体IV
还原型Cytc → CuA→a→a3→CuB
→O2
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
复 合 体 Ⅳ 的 电 子 传 递 过 程
Cytc
e-
胞液侧

第6章 生物氧化

第6章 生物氧化
H+回流。
NADH 氧化呼吸链每传递 2H ,泵出 10 个
H+, 实生成 2.5 个 ATP,琥珀酸氧化呼吸链
传递2H泵出6个H+ ,实生成1.5个ATP。
电子传递与质子梯度的形成(实验)
质子梯度的形成
(三)ATP 合 酶
从线粒体内膜分离到复合体 Ⅴ 即 ATP合酶 , 该酶由F0 ( 疏水部分)和F1 ( 亲水部分) 组成。 α3 F1 诸 亚 基 协 同 , 催 化 β3 ADP+Pi 生成ATP,催 γ F1 化部位在β亚基上。 δ ATP ε 合酶 F0 : a1b2c9-12 F0为质子 H+通道。
2.复合体Ⅱ:琥珀酸-泛醌还原酶
FAD F传递给CoQ 琥珀酸
e
FAD, Fe-S
e
CoQ
复合体Ⅱ
NH2 N
FAD
O H2C HCOH HCOH O P OH O O P OH O N CH3 N O
N
Vit B2
H3C
HCOH CH3 2 N N O OH OH
自由能的变化与氧化还原电位变化的关系: ΔG = -n FΔE (ΔE 为氧化还原电位变化,n为传递的电 子数,F为法拉弟常数=96.5 kJ/mol· V) 合成1mol ATP时,需要提供的能量至少为 ΔG = 30.5 kJ/mol。
NADH→→CoQ 电位差 0.38V, ΔG = -73.3 kJ/mol,
复合体Ⅲ
CuA,Cyt a, 复合体Ⅳ Cyta3-CuB
O2
呼吸链组分按氧化还原电位由低到高排列。
呼吸链中各氧化还原对的标准氧化还原电位
氧化还原对 NAD+ /NADN+H+ FMN /FMNH2 E0 '(V) -0.32 -0.219 氧化还原对 Cyt c1 Fe3+ /Fe2+ Cyt c Fe3+ /Fe2+ E0' (V) 0.22 0.254

生物化学ppt第六章生物氧化课件ppt

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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。
* 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 释放有利于机体捕获能量,提 高ATP生成的效率。
能量是突然释放的。
例题:计算下反应式ΔG°′ 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-°′ -0.32
ΔG°′-nFΔE°′ -2×96.485×[0.82-(-0.32)] -220 KJ·mol-1
琥珀酸等
黄素蛋白 (FAD)
铁硫蛋白 (Fe-S)
NADH
黄素蛋白 (FMN)
铁硫蛋白 (Fe-S)
辅酶Q (CoQ)
Cyt b
Fe-S 细胞色素类 Cyt c1
Cyt c
Cyt aa3
O2
电 子 传 递 琥珀酸等 链 中 各 中 间 体 的 顺 序
FMN
Fe-S
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 脱氢酶
2
3-磷酸甘油
0
以高能磷酸形式贮能的物质统称磷酸原,包括磷酸肌酸、磷酸精氨酸等。
第二节 线粒体电子传递体系
一、线粒体结构特点 二、电子传递呼吸链的概念 三、呼吸链的组成 四、机体内两条主要的呼吸链及其能量变化 五、电子传递抑制剂
一、线粒体结构
二、线粒体呼吸链
线粒体基质是呼吸底物氧化的场所,底物在这 里氧化所产生的NADH和FADH2将质子和电子转移 到内膜的载体上,经过一系列氢载体和电子载体的 传递,最后传递给O2生成H2O。

第6章生物氧化ppt课件

第6章生物氧化ppt课件
穿梭作用主要有两种方式: α-磷酸甘油穿梭作用和苹果酸—天冬氨酸穿梭作用。
1. α-磷酸甘油穿梭作用(一分子葡萄糖氧化产生36分子ATP) .
主要发生在脑、骨骼肌和肝脏中。
NADH + H+-磷酸甘油

线粒 体内 膜
磷酸二羟丙酮
α-磷酸甘油
线
FADH2
FAD
粒 体
NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2
细胞色素主要是通过Fe3+ Fe2+ 的互变 起传递电子的作用的。
cyt. a和a3组成一个复合体,除了含有铁卟 啉外,还含有铜原子。cyt. a a3可以直接以O2 为电子受体。
在电子传递过程中,分子中的铜离子可以发 生Cu+ Cu2+ 的互变,将cyt.c所携带的电子 传递给O2。
DNA+ 电子传递链
在线粒体内,主要的呼吸链有2条: NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链(FADH2氧化呼吸链) 。
1、NADH氧化呼吸链
代谢过程中多种代谢物如苹果酸、乳酸等脱氢时,辅酶NAD+接受氢 生成NADH+H+,通过复合体Ⅰ传递给UQH2,后者把2H+释放于介质中, 而将2个e经复合体Ⅲ(Cytb、Fe-S、Cytc1)、Cytc和复合体Ⅳ,最终 交给1/2O2,生成O2-,再与介质中的2H+结合生成水。
NADP+
HOOCCH2CHOHCOOH
苹果酸
NADPH + H+
CH3CCOOH + CO2 O
丙酮酸
三、生物氧化的酶类
氧 生化 物酶 氧类 化
的脱 酶氢 类酶

需 需氧脱氢酶的辅基为FMN,属于黄素酶类。
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18
(3)硫酯键型
O R C SCoA
酰基辅酶A
NH2
N
N
O
OS O-
O
OP O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸
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19
(4)甲硫键型
S-腺苷甲硫氨酸 ( SAM)
COO-
CH
N
H
+ 3
CH2
CH2 H 3C S + A
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20
2.ATP的结构及其在能量转换中的作用
编辑ppt
9
直接脱羧
NH2
脱羧酶
R C COOH
H
NH2
R C H +CO2
H
氧化脱羧
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10
2.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:
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+ NADH+H+ NAD+
2e
电子传递链
1\2 O2 O=
2H 编辑ppt +
H2O11
•真核生物线粒体内膜或原核生物细胞膜上的呼吸链作用下产生
NADH链
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12
(五)高能磷酸化合物
1. 高能化合物
生物体通过生物氧化所产生的能量,除一 部分用以维持体温外,大部分可以通过磷 酸化作用转移至高能磷酸化合物中。
反应是在强酸、强碱、 高温、高压条件下进行 的。
能量是突然释放的。
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。
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6
(三)生物氧化中物质氧化的方式
(一)线粒体的结构
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24
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25
(二)概念
电子传递链:又叫电子传递体系,是指代谢 物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后,经过一 系列的传递体,最后传递给被激活的氧原子, 而生成水的全部体系。由于好氧故又称呼吸 链。
在真核生物细胞内,它位于线粒体内膜上, 原核生物中,它位于细胞膜上。
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线粒体呼吸链
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Hale Waihona Puke 27(三) 组成呼吸链由许多个组分组成,参加呼吸链的氧化还 原酶有黄素蛋白、铁硫蛋白、细胞色素、辅酶Q 等。
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28
2H
SH 2
C O O H 2H FA D
CH2CH2COOH
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4
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。
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5
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,提高ATP生成的效率。
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
能量
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ADP+Pi
ATP
3
热能
(二)生物氧化的特点
1.生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程,反 应条件温和(水溶液,中性pH、常温、常压), 需要大量的酶和辅酶参与。
2.氧化进行过程中,伴随有还原反应的发生。
3.氧化反应分阶段进行,能量逐步释放。
4.生物氧化释放的能量,通常被偶联的磷酸化反应利 用,贮存于高能化合物中。
ATP是生物能存在的 主要形式
ATP是能够被生物细 胞直接利用的能量形 式。
ATP被用作“能量通 货”
ATP作为磷酸基团转 移的载体存在
NH2
N
N
O-
O-
O-
N
N
-O P O ~ P O ~ P C H2 O
O O OH H
H
H
OH OH
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21
ATP的特殊作用
机械能--运动 化学能--合成 渗透能--分泌吸收 电能--生物电 热能--体温 光能--生物发光
根据生物体内高能化合物键的特性可以把 他们分成以下几种类型:
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13
(1)磷氧键型
a) 酰基磷酸化合物
O
O O-
C O P O-
CH OH O
CH2 O P O-
O-
3-磷酸甘油酸磷酸
OO CH3 C O P O-
O-
乙酰磷酸
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14
OO H3N+ C O P O-
O-
氨甲酰磷酸
O
氧化反应
失电子 脱氢 加氧
还原反应
得电子 加氢 脱氧
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7
OH
乳酸脱氢酶
O
CH3CHCOOH NAD+
CH3CCOOH NADH
O2
苯丙氨酸 酪氨酸
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8
(四)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,经过一系列的脱氢与 加水反应生成含羧基的化合物,通过脱羧反应 生成。 包括直接脱羧和氧化脱羧
O
RC O P O A O-
酰基腺苷酸
OO
RCH C O P O A
N+H3
O-
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氨酰基腺苷酸
15
b) 焦磷酸化合物
O
O
O- P O P O-
O-
O-
焦磷酸
O O- P
O-
ATP(三磷酸腺苷)
7.3千卡/摩尔
O O- P
O-
O O- P
O-
NH2
N
N
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
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生物氧化与氧化磷酸化
Biological Oxidation & Oxidative Phospharylation
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1
本章内容
生物氧化概述 电子传递链 氧化磷酸化 其他末端氧化酶系统
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2
一 生物氧化概述
(一)生物氧化概念
生物细胞将糖、脂肪、蛋白质等有机化合物氧化 分解,最终生成CO2和H2O并释放能量的作用。 又称作组织呼吸、细胞呼吸。
16
c) 烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸 PEP
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17
(2)氮磷键型
O
NH
PO
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
O
NH
PO
C NH O
N CH3 NH2
C H2C H2C H2C HC O O H
磷酸肌酸 (CP)
磷酸精氨酸
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
荧火虫
ATP是生物系统能编辑量ppt 交换的中心
22
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)
二 电子传递链(electron transport chain) (呼吸链respiratory chain)
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