天津大学生物化学第九章课件p

一、与非生物氧化或燃烧化学本质相同
表现为：1.都是脱氧、 表现为：1.都是脱氧、失电子或与氧直 都是脱氧 接化合的过程。 接化合的过程。 释放出相等的能量。 2. 释放出相等的能量。
二、生物氧化的特点
场所：在细胞内进行。 （1）场所：在细胞内进行。 条件：在体温和近于中性pH pH及有水的环 （2）条件：在体温和近于中性pH及有水的环 境中进行。 境中进行。 催化剂：在一系列酶、 （3）催化剂：在一系列酶、辅酶和某些传 递体的作用下进行。 递体的作用下进行。 能量：是逐步释放的， （4）能量：是逐步释放的，氧化过程所释放 的能量通常先贮存在一些特殊的高能化合物 ATP） （如ATP）中。
三、生物氧化进行的场所1 生物氧化进行的场所1
真核 生物细 胞是在 线粒体 内进行。 内进行。
参与生物氧化的各种酶类（如脱氢酶、 参与生物氧化的各种酶类（如脱氢酶、电子传 递体系、偶联磷酸化酶等） 递体系、偶联磷酸化酶等）都分布在线粒体内膜 和嵴上。 和嵴上。
三、生物氧化进行的场所2 生物氧化进行的场所2
水是生物氧化的产物之一。 水是生物氧化的产物之一。 生成机制： 生成机制：代谢物被各种脱氢酶催化 脱氢， 脱氢，脱下的氢再经过一系列传递体的 传递，最后与氧结合，生成水。 传递，最后与氧结合，生成水。
生物氧化的一般原理1 第二节 生物氧化的一般原理1
呼吸链： 呼吸链：代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落 经一系列的传递体， 后，经一系列的传递体，最后传递给被激活的氧 分子，生成水的全部体系称做呼吸链， 分子，生成水的全部体系称做呼吸链，也叫电子 传递体系或电子传递链。 传递体系或电子传递链。 传递体系有多种，有的是传氢体，如脱氢辅酶I 传递体系有多种，有的是传氢体，如脱氢辅酶I NAD）、II（NADP）、黄酶（FAD，FMN）、 ）、II ）、黄酶 ）、辅 （NAD）、II（NADP）、黄酶（FAD，FMN）、辅 酶Q等；有的是传电子体如：细胞色素酶系b、c1、 有的是传电子体如：细胞色素酶系b c、aa3等。
三、呼吸链中传递体的顺序4（1） 呼吸链中传递体的顺序4
4.最直接的是用分光光度法通过吸收光谱的 4.最直接的是用分光光度法通过吸收光谱的 变化测定完整线粒体中呼吸链的各个电子传 递体的氧化－还原状态。 递体的氧化－还原状态。 结果表明：在呼吸链的NAD 一端， 结果表明：在呼吸链的NAD＋一端，电子传 递体的还原性最强。而在靠近氧一端， 递体的还原性最强。而在靠近氧一端，电子 传递体（细胞色素aa 传递体（细胞色素aa3）几乎全部处于氧化状 态。在呼吸链中间的电子传递体，按照从底 在呼吸链中间的电子传递体， 物到氧的方向，氧化程度逐渐升高， 物到氧的方向，氧化程度逐渐升高，这说明 电子是沿着底物到氧的方向传递。 电子是沿着底物到氧的方向传递。
五、生物氧化的方式
1．脱氢：包括失电子、加氧和脱氢反应。 脱氢：包括失电子、加氧和脱氢反应。 2．脱羧：直接和氧化脱羧。 脱羧：直接和氧化脱羧。 3．生成水：代谢物被各种脱氢酶催化脱 生成水： 脱下的氢再经过一系列传递体的传递， 氢，脱下的氢再经过一系列传递体的传递， 最后与氧结合生成水。可见， 最后与氧结合生成水。可见，生物氧化是 需氧的过程。 需氧的过程。
O
α-酮酸脱羧酶
H
Mg2+,TPP
CH3 －C －COOH
CH3 －C + CO2
O 丙酮酸 乙醛
直接脱羧） 2．脱羧2（β-直接脱羧） 脱羧2
COOH
α
COOH
草酰乙酸脱羧酶
C=O CH2 COOH
C=O + CO2 CH3
β
草酰乙酸
丙酮酸
氧化脱羧） 2．脱羧3（α-氧化脱羧） 脱羧3
O
CH3 －C －COOH ＋ CoASH ＋ NAD+ 丙酮酸 辅酶A 辅酶
是一种脂 溶性的醌类化 合物， 合物，其分子 中的苯醌结构 能可逆地加氢 还原而形成对 苯二酚衍生物， 苯二酚衍生物， 故属于递氢体。 故属于递氢体。
5．细胞色素1 细胞色素1
是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质， 是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质，在 呼吸链中， 呼吸链中，也是依靠铁的化合价的变化来 传递电子。目前发现的细胞色素有多种， 传递电子。目前发现的细胞色素有多种， 包括aa 包括aa3、b、c、c1。不同种类的细胞色素 的辅基结构及与蛋白质连接的方式是不同 的。
原核生物细胞， 原核生物细胞，是在细胞膜上进行
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四、生物氧化的类型
1.一酶体系：不需传递体的生物氧化体系。 1.一酶体系：不需传递体的生物氧化体系。 一酶体系 （南大P514图13－2） 南大P514图13－ P514 2.二酶及多媒体系： 2.二酶及多媒体系：需要传递体的生物氧化 二酶及多媒体系 体系。（氧化呼吸链） 。（氧化呼吸链 体系。（氧化呼吸链）
在生物氧化中， 在生物氧化中，相伴有磷酸化作用的称为氧 化磷酸化作用。 化磷酸化作用。 氧化磷酸化作用是需氧细胞生命活动的基础， 氧化磷酸化作用是需氧细胞生命活动的基础， 是主要的能量来源， 是主要的能量来源，现已证明线粒体内膜是能 量传递系统的重要部位。 量传递系统的重要部位。 氧化磷酸化作用是将生物氧化中释放出的自 由能转移而使ADP生成ATP的作用。 ADP生成ATP的作用 由能转移而使ADP生成ATP的作用。
O
丙酮酸氧化 脱羧酶系
CH3 －C ～ SCoA ＋ NADH ＋H+ ＋ CO2 乙酰辅酶A 乙酰辅酶
氧化脱羧） 2．脱羧4（β-氧化脱羧） 脱羧4 COOH
α
CHOH CH2 COOH ＋ NADP＋
β
苹果酸
COOH
苹果酸酶
CH3－ C=O + CO2 + NADPH + H+
丙酮酸
3．生成水
三、呼吸链中传递体的顺序4（2） 呼吸链中传递体的顺序4
（二）呼吸链的顺序
NADH→FMN→CoQ → b → c1 → c → aa3 → O2 Eo －0.32
－ 0.03 + 0.1 +0.07 +0.22 +0.25 +0.29 +0.816
FAD
－ 0.18
氧化磷酸化作用1 第三节 氧化磷酸化作用1
5．细胞色素2 细胞色素2
5．细胞色素3 细胞色素3
三、呼吸链中传递体的顺序1（1） 呼吸链中传递体的顺序1
（一）呼吸链中传递体顺序确定的依据
到分子氧， 1．从NAD＋到分子氧，每个电子传递体的 氧化－还原电势逐渐增加，实验得氧化－ 氧化－还原电势逐渐增加，实验得氧化－ 还原电势变化为：氧化－还原电位（ ） 还原电势变化为：氧化－还原电位（E0’） 值越低，则该物质丢失电子的倾向越大， 值越低，则该物质丢失电子的倾向越大， 愈易成为还原剂，而在呼吸链的前面。 愈易成为还原剂，而在呼吸链的前面。
生物氧化的一般原理2 第二节 生物氧化的一般原理2
一、呼吸链的类型 二、呼吸链的组成 三、呼吸链中传递体的顺序
一、呼吸链的类型
目前普遍认为生物体有两条典型的呼吸链： 目前普遍认为生物体有两条典型的呼吸链：
1．NADH呼吸链 NADH呼吸链
二酶氧化体系） 2．FADH2（二酶氧化体系）呼吸链
呼吸链1 1．NADH呼吸链1(总） NADH呼吸链
脂肪、 糖、脂肪、蛋白质三大物质分解代谢中的脱 氢氧化反应，绝大部分是通过此链。 氢氧化反应，绝大部分是通过此链。 糖的氧化分解中有五次脱氢反应： 如：糖的氧化分解中有五次脱氢反应： 磷酸甘油醛→ ①3－磷酸甘油醛→1，3－二磷酸甘油酸 丙酮酸→乙酰C ②丙酮酸→乙酰COA 异柠檬酸→ ③异柠檬酸→草酰琥珀酸 酮戊二酸→琥珀酰C ④α－酮戊二酸→琥珀酰COA 苹果酸→ ⑤苹果酸→草酰乙酸
1．烟酰胺脱氢酶类
以NAD+或NADP+为辅酶
NAD+或NADP+
NADH+H+或NADPH+H+
2．黄素脱氢酶类
以FMN（黄素单核苷酸） FMN（黄素单核苷酸） FAD（ 或FAD（黄素腺嘌呤二核苷 酸)为辅基
FMN + 2e + 2H+ FAD + 2e + 2H+
FMNH2 FADH2
3．铁硫蛋白类（Fe-S）1 铁硫蛋白类（Fe铁硫蛋白在线粒 体内膜上往往和 其他递氢体或电 子传递体（ 子传递体（如黄 素酶或细胞色素） 素酶或细胞色素） 结合成复合物而 存在。 存在。复合物内 的铁硫蛋白称为 铁硫中心。 呼吸链中传递体的顺序1
不同种类的细胞色素在典型的线粒体呼吸 链中其顺序是： 链中其顺序是：
NADH→FMN→CoQ → b → c1 → c → aa3 → O2 Eo －0.32
－ 0.03 + 0.1 +0.07 +0.22 +0.25 +0.29 +0.816
生物氧化2 第九章 生物氧化2
第一节 生物氧化的特点 第二节 生物氧化的一般原理 第三节 氧化磷酸化作用-ATP的生成 氧化磷酸化作用-ATP的生成
生物氧化的特点1 第一节 生物氧化的特点1
一、与非生物氧化或燃烧的化学本质相同 二、生物氧化的特点 三、生物氧化进行的场所 四、生物氧化的类型 五、生物氧化的方式
呼吸链1 1．NADH呼吸链1(图示） NADH呼吸链 图示）
NADH氧化呼吸链的组成 NADH氧化呼吸链的组成
2．FADH2呼吸链
琥珀酸氧化呼吸链（ 呼吸链） 琥珀酸氧化呼吸链（ FADH2呼吸链）的组成
二、呼吸链的组成1(总） 呼吸链的组成1
目前已发现，构成呼吸链的成分有20多种， 目前已发现，构成呼吸链的成分有20多种， 20多种 一般可分五类： 一般可分五类： 1．烟酰胺脱氢酶类 2．黄素脱氢酶类 铁硫蛋白类（Fe3．铁硫蛋白类（Fe-S） 辅酶Q 4．辅酶Q（COQ） 5．细胞色素