第6章生物氧化名师编辑PPT课件
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第6章 生物氧化
包括细胞色素a 包括细胞色素a、a3及以铜离子为辅基的酶将电子从 传递给1/2 激活氧生成O Cyt c 传递给1/2 O2，激活氧生成O2- 。最后再与线粒 体基质中的2H+结合生成H2O。（递电子） 体基质中的2H 结合生成H 。（递电子） 递电子
功能：将电子从细胞色素 传递给 传递给O 功能：将电子从细胞色素C传递给 2
1 ADP和ATP的调节作用 和 的调节作用 ADP增高 增高/ATP降低 增高 降低 ADP降低 降低/ATP升高 降低 升高 2 甲状腺激素（促进） 甲状腺激素（促进） 甲亢病人基础代谢率高（活化 甲亢病人基础代谢率高（活化ATP酶） 酶 促进氧化磷酸化 抑制氧化磷酸化
46
3 氧化磷酸化的抑制剂
52
磷酸甘油脱氢酶
磷酸甘油穿梭 肌肉，神经） （肌肉，神经）
苹果酸-天冬氨酸甘油穿梭（肝脏，心脏） 苹果酸 天冬氨酸甘油穿梭（肝脏，心脏） 天冬氨酸甘油穿梭
苹果酸
1分子葡萄糖有氧氧化 分子葡萄糖有氧氧化 肌肉和神经组织中生成36ATP 肌肉和神经组织中生成 心脏和肝脏中生成38ATP 心脏和肝脏中生成
4
生物氧化的特点
生物氧化与体外燃烧的比较
生物氧化 反应条件 反应过程 能量释放 CO2生成方式 温 和 (体温、pH近中性) 体温、pH近中性) 逐步进行的酶促反应 逐步进行 （化学能、热能） 化学能、热能） 有机酸脱羧 体外燃烧 剧 烈 (高温、高压) 高温、高压) 一步完成 瞬间释放 （热能） 热能） 碳和氧结合
29
生物氧化产物2 生物氧化产物
第一条呼吸链： 第一条呼吸链： NADH氧化呼吸链 氧化呼吸链
CytC
复合体Ⅰ 复合体Ⅰ
复合体Ⅲ 复合体Ⅲ
复合体Ⅳ 复合体Ⅳ
功能：将电子从细胞色素 传递给 传递给O 功能：将电子从细胞色素C传递给 2
1 ADP和ATP的调节作用 和 的调节作用 ADP增高 增高/ATP降低 增高 降低 ADP降低 降低/ATP升高 降低 升高 2 甲状腺激素（促进） 甲状腺激素（促进） 甲亢病人基础代谢率高（活化 甲亢病人基础代谢率高（活化ATP酶） 酶 促进氧化磷酸化 抑制氧化磷酸化
46
3 氧化磷酸化的抑制剂
52
磷酸甘油脱氢酶
磷酸甘油穿梭 肌肉，神经） （肌肉，神经）
苹果酸-天冬氨酸甘油穿梭（肝脏，心脏） 苹果酸 天冬氨酸甘油穿梭（肝脏，心脏） 天冬氨酸甘油穿梭
苹果酸
1分子葡萄糖有氧氧化 分子葡萄糖有氧氧化 肌肉和神经组织中生成36ATP 肌肉和神经组织中生成 心脏和肝脏中生成38ATP 心脏和肝脏中生成
4
生物氧化的特点
生物氧化与体外燃烧的比较
生物氧化 反应条件 反应过程 能量释放 CO2生成方式 温 和 (体温、pH近中性) 体温、pH近中性) 逐步进行的酶促反应 逐步进行 （化学能、热能） 化学能、热能） 有机酸脱羧 体外燃烧 剧 烈 (高温、高压) 高温、高压) 一步完成 瞬间释放 （热能） 热能） 碳和氧结合
29
生物氧化产物2 生物氧化产物
第一条呼吸链： 第一条呼吸链： NADH氧化呼吸链 氧化呼吸链
CytC
复合体Ⅰ 复合体Ⅰ
复合体Ⅲ 复合体Ⅲ
复合体Ⅳ 复合体Ⅳ
第六章氧化反应130页PPT
二 、铬化合物
（二）三氧化铬-吡啶配合物(Collins试剂)
缺点在于该试剂很易吸潮，很不稳定，不 易保存，需要在无水条件下进行反应；同时为 了加快和反应完全，需用相当过量的试剂（≧ 五倍理论用量）；另外配制时容易失火等。铬 化合物还有铬酰氯等。
2019/11/2
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三、含卤氧化剂
（一）卤素
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一、烃类化合物的氧化反应
（1）含烯键的羰基（与烯键共轭）化合物环氧化
O
O
H3C H3C
H2O2/NaOH/MeOH
CH3 15 20
H3C H3C
O CH3
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一、烃类化合物的氧化反应
（2）不与羰基共轭的烯键环氧化： ①过氧化氢或过氧化氢烷（或名烷基过氧
醇）作氧化剂 在过渡金属配合物的催化下， 用过氧化氢或过氧化氢烷作氧化剂，加入的催 化剂是过渡金属配合物，这些金属配合物包括 由钒、钼、钨、铬、锰和钛所构成的配合物。 对于非官能化烯键的环氧化最有效的催化剂是 M时o(，CO常)6 和用S过al氧en化-锰氢配烷合作物氧。化以剂M。o(CO)6作催化剂
全国高职高专药品类专业卫生部“十一五”
规划教材
供化学制药技术专业用 学习目标
药物合成技术 （配套光盘）
第一节 概述 第二节 常用氧化剂 第三节 药物合成中常用 的氧
第六章
化反应
第四节 催化氧化和生物 氧化
氧化反应
学习小结 目标检测
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学习目标
学习目的 熟悉氧化反应的概念及类型、掌握烃类、醇、 醛、酮及芳烃氧化反应及相应的氧化剂。并了解 它们在药物合成中的应用。
（2）不与羰基共轭的烯键环氧化： 在非共轭不饱和酮中的双键是富电子的，不
第六章 生物氧化
❖ 6．ATP产生的最主要方式是氧化磷酸化。 ()
化学渗透假说简单示意图
线粒体内膜
线粒体基质
ADP
H2O
ATP
化 学 渗 透 假 说
化学渗透假说详细示意图
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
线粒体内膜
Q
F
Ⅰ
Ⅱ
-
-
Ⅳ
0
- Ⅲ---
--
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
H2O 1/2O2+2H+
基质侧
ADP+Pi
-
F1
ATP
H+
ATP合酶的分子结构
线粒体膜间隙 线粒体内膜
线粒体基粒
第六章 生物氧化
一、概述
生物氧化－有机物质在生物体内的氧化分解。
生物氧化的两大体系： 线粒体生物氧化体系：产能 非线粒体生物氧化体系：生物转化 主要解毒,参与代谢物、药物及 毒物的清除、排泄
非线粒体生物氧化：生物转化 主要功能：解毒 超氧化物歧化酶（SOD ）
清除体内的超氧离子(O2﹣)
2O2﹣+ 2H+ SOD H2O2 + O2 过氧化氢酶 H2O + O2
1．以下有关生物氧化的叙述有误的是 ( )。
A．生物氧化是有机物质在生物体内的氧 化分解过程；
B．生物氧化的两大体系是：线粒体生物 氧化体系及非线粒体生物氧化体系；
C．生物氧化过程ATP在人体内的生成方式 有底物磷酸化和氧化磷酸化；
化学渗透假说简单示意图
线粒体内膜
线粒体基质
ADP
H2O
ATP
化 学 渗 透 假 说
化学渗透假说详细示意图
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
线粒体内膜
Q
F
Ⅰ
Ⅱ
-
-
Ⅳ
0
- Ⅲ---
--
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
H2O 1/2O2+2H+
基质侧
ADP+Pi
-
F1
ATP
H+
ATP合酶的分子结构
线粒体膜间隙 线粒体内膜
线粒体基粒
第六章 生物氧化
一、概述
生物氧化－有机物质在生物体内的氧化分解。
生物氧化的两大体系： 线粒体生物氧化体系：产能 非线粒体生物氧化体系：生物转化 主要解毒,参与代谢物、药物及 毒物的清除、排泄
非线粒体生物氧化：生物转化 主要功能：解毒 超氧化物歧化酶（SOD ）
清除体内的超氧离子(O2﹣)
2O2﹣+ 2H+ SOD H2O2 + O2 过氧化氢酶 H2O + O2
1．以下有关生物氧化的叙述有误的是 ( )。
A．生物氧化是有机物质在生物体内的氧 化分解过程；
B．生物氧化的两大体系是：线粒体生物 氧化体系及非线粒体生物氧化体系；
C．生物氧化过程ATP在人体内的生成方式 有底物磷酸化和氧化磷酸化；
生物化学第六章生物氧化
(还原剂) (氧化剂)
可写成 A2+ B3+
A3+
B2+
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生物化学教研室
9
第三节 生成ATP的氧化体系
一、呼吸链的概念
代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所 催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水。由 于此过程与细胞呼吸有关，所以将传递链称为呼吸链， 也叫电子传递呼吸链。
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 。
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细胞色素的结构
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20
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。
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P/O比值：每消耗1摩尔原子氧所消耗的无机磷 原子的摩尔数。
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2、氧化磷酸化的偶联机制
内模胞浆侧
化 学 渗 透 学 说内膜基侧2019/11/23
生物化学教研室
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ATP合酶（复合体Ⅴ）
由F1和F0组成。 F1 在线粒体内膜基质 侧形成颗粒状突起， 催化ATP的生成。 F膜0镶中嵌。在当线H+粒顺体浓内度 梯度经回流时，γ 亚基发生旋转，3个 β 亚基构象变化， 由紧密结合型变为 开放型，释放ATP。
根据呼吸链各组分的标准氧化还原电位测定（电位越 低越容易失去电子）、利用呼吸链特异性的阻断剂测 定其氧化和还原状态的吸收光谱及离体线粒体各组分 的氧化顺序等实验，确定了呼吸链各组分的排列顺序， 并发现体内存在两条主要的呼吸链。
中职生物化学课件第6章
子，使氧激活成为氧
离子，故又被称为细 胞色素氧化酶。
Cyta与Cyta3结合紧密很难分开，常被称为 细胞色素aa3（Cytaa3）
一、呼吸链的组成
❖在呼吸链组成成分中，除了少数游离存在 外，大部分以复合体的形式存在。线粒体 内膜中含有四种具有传递电子功能的酶复 合体，这些复合体主要通过上述酶和辅酶 组分发挥其传递氢或电子的功能。
三、ATP的生成与能量的利用和转移
（二）ATP的生成方式
ATP的生成方式
底物水平磷酸化
氧化磷酸化
三、ATP的生成与能量的利用和转移
（二）ATP的生成方式
1. 底物水平磷酸化 代谢过程中，代谢物由于脱氢或脱水引起分
子内部能量重新排布，形成高能键，然后把高能 键的能量转移给ADP形成ATP的过程称为底物水 平磷酸化。如：
❖（二）脱氢酶 需氧脱氢酶： 如黄嘌呤氧化酶 不需氧脱氢酶：如乳酸脱氢酶
三、生物氧化过程中CO2的生成
❖ 体内二氧化碳的生成来自于有机酸的脱羧作用， 而不是碳和氧的直接化合。根据有机酸脱去羧基 的位置不同可分为-脱羧和-脱羧，又根据脱羧 是否伴随氧化，分为氧化脱羧和单纯脱羧。
三、生物氧化过程中CO2的生成
一、呼吸链的组成
表6-1 四种人线粒体呼吸链复合体
复合体 复合体Ⅰ
酶名称 NADH-泛醌还原酶
辅基 FMN, Fe-S
复合体Ⅱ
琥珀酸-泛醌还原酶
FAD, Fe-S
复合体Ⅲ 复合体Ⅳ
泛醌-细胞色素c还原酶 细胞色素c氧化酶
铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
二、呼吸链中氢和电子的传递顺序
❖ 实验证实，线粒体呼吸链有两条：一条是NADH 氧化呼吸链；另一条是琥珀酸氧化呼吸链。
离子，故又被称为细 胞色素氧化酶。
Cyta与Cyta3结合紧密很难分开，常被称为 细胞色素aa3（Cytaa3）
一、呼吸链的组成
❖在呼吸链组成成分中，除了少数游离存在 外，大部分以复合体的形式存在。线粒体 内膜中含有四种具有传递电子功能的酶复 合体，这些复合体主要通过上述酶和辅酶 组分发挥其传递氢或电子的功能。
三、ATP的生成与能量的利用和转移
（二）ATP的生成方式
ATP的生成方式
底物水平磷酸化
氧化磷酸化
三、ATP的生成与能量的利用和转移
（二）ATP的生成方式
1. 底物水平磷酸化 代谢过程中，代谢物由于脱氢或脱水引起分
子内部能量重新排布，形成高能键，然后把高能 键的能量转移给ADP形成ATP的过程称为底物水 平磷酸化。如：
❖（二）脱氢酶 需氧脱氢酶： 如黄嘌呤氧化酶 不需氧脱氢酶：如乳酸脱氢酶
三、生物氧化过程中CO2的生成
❖ 体内二氧化碳的生成来自于有机酸的脱羧作用， 而不是碳和氧的直接化合。根据有机酸脱去羧基 的位置不同可分为-脱羧和-脱羧，又根据脱羧 是否伴随氧化，分为氧化脱羧和单纯脱羧。
三、生物氧化过程中CO2的生成
一、呼吸链的组成
表6-1 四种人线粒体呼吸链复合体
复合体 复合体Ⅰ
酶名称 NADH-泛醌还原酶
辅基 FMN, Fe-S
复合体Ⅱ
琥珀酸-泛醌还原酶
FAD, Fe-S
复合体Ⅲ 复合体Ⅳ
泛醌-细胞色素c还原酶 细胞色素c氧化酶
铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
二、呼吸链中氢和电子的传递顺序
❖ 实验证实，线粒体呼吸链有两条：一条是NADH 氧化呼吸链；另一条是琥珀酸氧化呼吸链。
第6章生物氧化课件
第6章生物氧化课件一、教学内容本节课我们将学习第6章“生物氧化”的内容。
具体包括教材第6章第1节“生物氧化的基本概念与特点”，第2节“生物氧化过程及关键酶”，以及第3节“生物氧化与细胞能量代谢的关系”。
二、教学目标1. 了解生物氧化的基本概念、特点及生物氧化过程。
2. 掌握生物氧化过程中的关键酶及其作用。
3. 理解生物氧化在细胞能量代谢中的重要性。
三、教学难点与重点重点：生物氧化的基本概念、生物氧化过程及关键酶、生物氧化与细胞能量代谢的关系。
难点：生物氧化过程中关键酶的作用机理及其调控。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
2. 学具：教材、笔记本、铅笔。
五、教学过程1. 导入：通过展示一组与生物氧化相关的实际案例，引发学生对生物氧化的兴趣。
2. 知识讲解：（1）讲解生物氧化的基本概念、特点。
（2）阐述生物氧化过程，介绍关键酶的作用。
（3）分析生物氧化与细胞能量代谢的关系。
3. 例题讲解：选取一道具有代表性的例题，讲解解题思路，引导学生掌握生物氧化的应用。
4. 随堂练习：布置与生物氧化相关的问题，让学生进行随堂练习，巩固所学知识。
六、板书设计1. 生物氧化的基本概念与特点2. 生物氧化过程及关键酶（1）NADH脱氢酶（2）细胞色素氧化酶（3）ATP合酶3. 生物氧化与细胞能量代谢的关系七、作业设计1. 作业题目：（1）简述生物氧化的基本概念及特点。
（2）列举生物氧化过程中的关键酶，并说明其作用。
（3）结合所学知识，分析生物氧化在细胞能量代谢中的作用。
2. 答案：（1）生物氧化是指在生物体内，有机物在氧气参与下，逐步氧化分解，释放能量的过程。
其特点为：能量逐步释放、需要氧气参与、产生水、产生ATP。
（2）关键酶有：NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、ATP合酶。
它们分别参与生物氧化过程中的电子传递、氧气还原、ATP合成等环节。
（3）生物氧化是细胞能量代谢的关键环节，通过生物氧化，有机物被氧化分解，产生ATP，为细胞的生命活动提供能量。
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E0' (V)
－0.32
氧化还原对
Cyt c1 Fe3+ /Fe2+
E0' (V)
0.23
FMN /FMNH2
FAD /FADH2 Q10 /Q10H2 Cyt bL(bH) Fe3+/Fe2+
－0.30
－0.06 0.04(0. 01) 0.07
Cyt c Fe3+ /Fe2+
Cyt a Fe3+ /Fe2+ Cyt a3 Fe3+ /Fe2+ 1/2O2 /H2O
第
6
章
生物氧化
Biological Oxidation
目录
定义： 物质在生物体内进行氧化分解称为生物 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。
目录
分为：
线粒体内：ATP生成
线粒体外：无ATP生成， 生物转化
0.25
0.29 0.55 0.82
目录
复合体Ⅰ
CoQ 复合体Ⅱ
CytC
复合体Ⅲ
复合体Ⅳ
目录
（三）主要的呼吸链 1. NADH氧化呼吸链
NADH →复合体Ⅰ→Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体Ⅳ→O2
2. 琥珀酸氧化呼吸链
琥珀酸 →复合体Ⅱ →Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体Ⅳ→O2
目录
电子传递：琥珀酸→FAD→几种Fe-S →CoQ
复合体Ⅱ没有H+泵的功能。
目录
目录
3、复合体Ⅲ功能是将电子从还原型泛醌传递给细
胞色素c。 复合体Ⅲ又叫泛醌-细胞色素C还原酶，细胞色
素b-c1复合体，含有细胞色素b(b562, b566)、细 胞色素c1和一种可移动的铁硫蛋白(Rieske protein)。 泛醌从复合体Ⅰ、Ⅱ募集还原当量和电子并穿
O2。每2个电子传递过程使2个H+跨内膜向胞浆
侧转移 。
目录
复 合 体 Ⅳ 的 电 子 传 递 过 程
目录
（二）呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定: 标准氧化还原电位 拆开和重组
特异抑制剂阻断
还原状态呼吸链缓慢给氧
目录
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
氧化还原对
NAD+ /NADN+H+
羧产生CO2。
第1节 生成ATP的氧化体系
目录
一、呼吸链
代谢物脱下的成对氢原子（ 2H）通过多种
酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与
氧结合生成水。 由于此过程与细胞呼吸有关，所以将此传递 链称为呼吸链(respiratory chain)。
目录
递氢体 (2H 呼 吸 链
2H++2e)
递电子体
很难分开，二者以复合物形式存在，又称为细胞色
素氧化酶(cytochrome oxidase)。
Cyta3可将电子直接传递给氧分子。
目录
在呼吸链中具有四种传递电子功能的酶复合体(complex)
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
NADH-泛醌还原酶 琥珀酸-泛醌还原酶
10
1
目录
FAD 结构中也含核黄素，发挥功能的部位是 异咯嗪环。
10
1
目录
（三）铁硫蛋白（Fe-S）
目录
Fe3++e
Fe2+
目录
（四）泛醌
泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接 形成较长的疏水侧链（人CoQ10）
目录
氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。
目录
（五）细胞色素体系
生物氧化又称为细胞呼吸或组织呼吸。
目录
* 生物氧化的一般过程
糖原 三酯酰甘油 蛋白质 氨基酸
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
TAC
CO2 2H
ADP+Pi 呼吸链
ATP H2O
目录
生物氧化的特点
1.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。
多肽链数
39 4
辅基
FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
泛醌-细胞色素C还原酶 10 细胞色素c氧化酶 13
目录
1、复合体Ⅰ作用是将NADH+H+中的电子传递给
Байду номын сангаас
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。
目录
NADH+H+
NAD+
FMN
FMNH2
还原型Fe-S 氧化型Fe-S
Q
QH2
复合体Ⅰ的功能
目录
2、复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌。
复合体Ⅱ是三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶，又
称琥珀酸-泛醌还原酶。
目录
生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
体外氧化
能量突然释放。
反应环境温和，酶促反应 逐步进行，能量逐步释放，
能量容易捕获， ATP 生成
效率高。 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；脱下的氢与氧
物质中的碳和氢 直接与氧结合生
成CO2和H2O 。
目录
结合产生 H 2 O ，有机酸脱
电子传递链
目录
(一) 呼吸链的组成
黄素蛋白
目录
（一）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）
NAD+和NADP+的结构
目录
NAD+的主要功能是接受从代谢物上脱下的2H。
目录
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。
目录
（二）黄素蛋白
FMN结构中含有核黄素，发挥功能的部位是 异咯嗪环。
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
琥珀酸
FAD (Fe-S)
NADH FMN (Fe-S)
1. 是位于线粒体内膜的含铁的电子传递体。其辅基 为铁卟啉。 2. 根据吸收光谱的不同可分为a、b、c三类。每一 类又可分为几种亚类。 3. 线粒体的电子传递链含五种不同的细胞色素： Cytb、Cytc、Cytc1、Cyta、Cyta3。
目录
目录
目录
Cyta与Cyta3是电子传递链中最后一个载体，
梭传递到复合体Ⅲ。
电子传递过程：CoQH2→(Cyt bL→Cyt bH) →Fe-S →Cytc1→Cytc
目录
4、复合体Ⅳ将电子从细胞色素c传递给氧
复合体Ⅳ又称细胞色素c氧化酶(cytochrome c
oxidase)。 电子传递：Cyt c→CuA→Cyt a→Cyt a3– CuB→O2。 Cyt a3–CuB形成活性双核中心，将电子传递给