第八章生物氧化

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第八章生物氧化

第八章生物氧化
第二篇 物质代谢与能量转换
第八章
生物氧化
Biological Oxidation
2020年8月18日星期二3时54分22秒
1
第一节 概 述
一、生物氧化的基本概念
物质在生物体内进行氧化分解称生物氧化,
主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内氧化分解生成
CO2 和 H2O并逐步释放能量的过程

脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间
2020年8月18日星期二3时54分22秒
12
2、黄素蛋白(FP)
黄素蛋白(FP)是以FMN或者FAD为辅基的脱氢酶,种类
很多,但辅基只有两种,如NADH脱氢酶
NH2 N
N
H3C 8
H2C
O
HCOH
HCOH
HCOH
CH3
1
N
N
10
O PO OH
2
C
O
O
N
P
H3C 8 H3C 7
R 1
N NO 10
H H3C
NH
N5 O
H3C
H++e
FMN (醌型或氧化型)
R
N
N O H H3C
NH N
H3C
HO
H++e
R
H
N NO
NH N HO
FMNH (半醌型)
FMNH2 (氢醌型或还原型)
2020年8月18日星期二3时54分22秒
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3、铁硫蛋白
铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S),含有等量铁原子和硫原子(非血 红素铁和对酸不稳定硫)
1、生物氧化是在细胞内温和的环境中(体温, pH接近中性),在酶的催化下逐步进行的过程

第八章生物氧化_conv

第八章生物氧化_conv

内容第一节生物氧化概述第二节线粒体及其内部氧化体系第三节氧化磷酸化第四节其他末端氧化体系(自学)第八章生物氧化要求:1、掌握高能磷酸化合物;呼吸链的组成和功能;氧化磷酸化的概念分类,氧化磷酸化的机理(化学渗透学说),氧化磷酸化物质的转运2、了解生物氧化的概念、特点和作用方式;生物氧化的酶类;氧化还原电位和自由能的改变。

3、了解其他末端氧化体系(一)概念物质在体内的氧化分解过程,主要是糖、脂、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量、最终生成二氧化碳和水的过程。

生物氧化讨论的内容:1、细胞如何在酶的作用下将有机化合物中的碳变成CO2?2、在酶的作用下,细胞怎样利用分子氧将有机化合物的氢氧化成水?3、当有机物被氧化成二氧化碳和水时,释放的能量怎样贮存与ATP中?一、生物氧化的概念、特点与方式第一节、生物氧化的概述1、生物氧化与体外氧化的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。

(二)生物氧化的特点2、生物氧化与体外氧化的不同点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和常温)。

氧化进行过程中,必然伴随生物还原反应的发生。

水是许多生物氧化反应的氧供体。

通过加水脱氢作用直接参予了氧化反应。

在生物氧化中,碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的。

氧化过程中脱下来的氢质子和电子,通常由各种载体,如NADH等传递到氧并生成水。

生物氧化是一个分步进行的过程。

每一步都由特殊的酶催化,每一步反应的产物都可以分离出来。

这种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件下释放能量,提高能量利用率。

生物氧化释放的能量,通过与ATP合成相偶联,转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。

(三)、生物氧化中物质氧化的方式氧化反应还原反应脱电子脱氢加氧得电子加氢脱氧氧化剂:还原剂:递电子(递氢)体:接受电子,H (还原反应)供给电子,H (氧化反应)酶/辅酶在电子传递中:供电子(供氢)体+ 受电子(受氢)体Fe2+ Fe3+(供电子体)(受电子体)(还原剂)(氧化剂)二、生物氧化中CO2的生成方式:糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合物,然后在酶催化下脱羧而生成CO2。

医学生物化学(第八章)生物氧化

医学生物化学(第八章)生物氧化

* 铁硫蛋白为单电子传递体 ( Fe2+-e Fe3+)
+e
20
3. 泛醌(ubiquinone , Q) 又称辅酶Q (Coenzyme Q , CoQ)
21
**泛醌的特点 1)是双电子传递体 2)不与蛋白结合的游离存在的电子载体 3)是复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间的连接者,
是多种底物的电子进入呼吸链的中心点
53
四、 ATP与能量的释放、储存和利用
H2O+CO2 ATP
有机物氧化 产能
生物大分子 主动
合成
运输
肌肉 收缩
遗传信 息传递
O2 ADP+Pi
54
一、 ATP分子中的高能磷酸基的来源 (一) 氧化磷酸化: 主要来源 (二) 底物水平磷酸化 概念: 在反应过程中,由于分子内部能 量重新分配,形成高能磷酸化合物,进一 步将高能磷酸基转移给ADP,形成ATP
67
AH2
2H+
2Cu2+
O2-
H2O
A 2Cu+
1/2O2
属氧化酶主要有:细胞色素氧化酶、 酚氧化酶、 抗坏血酸氧化酶等
68
(二)需氧脱氢酶 (aerobic dehydrogenase)
特点: 使作用物氢活化, 受氢体:除氧以外还有其他试剂 产物之一是H2O2
69
AH
FMN(FAD)
H2O2
氧化磷酸化
4

脂肪
葡萄糖 脂肪酸 + 甘油
乙 酰CoA
蛋白质
氨基酸
TCA cycle
CO2
H++e (进 入 呼 吸 链 )
生成H2O 及释 放 出 能 量
5

第8章:生物氧化

第8章:生物氧化
GDP+Pi
HSCoA
H2C COOH H2C COOH
琥珀酸
GTP
O C SCoA
琥珀酰CoA
ATP ADP
琥珀酰CoA合成酶
2. 氧化磷酸化
在线粒体中,代谢物脱下的2H经呼吸链氧为 水时所释放的能量使ADP磷酸化生成ATP的 过程。它是体内生成ATP的主要的方式。
呼 吸 链
1 O2 H2O
实质:每消耗1mol氧原子所产生的ATP的mol数。
线粒体离体实验测得的一些底物的P/O比值
底 物 β-羟丁酸 琥珀酸 抗坏血酸 呼吸链的组成 NAD+→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ →Cyt c→复合体Ⅳ→O2 复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ →Cyt c→复合体Ⅳ→O2 Cyt c→复合体Ⅳ→O2 复合体Ⅳ→O2 0.88 0.61-0.68 1 1 细胞色素c (Fe2+) 1.7 2 P/O比值 2.4~2.8 可能生成的 ATP数 3
1. 温度: 体温,~37度

高温
2. 反应温和:酶促,逐步氧化,逐步放能,可调节

反应剧烈:短时间内以光、热能形式放能
不能储存,0% 碳和氢直接与氧结合生成。
3. 效率:以高能键储存,40~55%


4. CO2来源:有机羧酸脱羧而来
二、生物氧化的酶类 氧化酶类 需氧脱氢酶 不需氧脱氢酶
R=H: NAD+;
R=H2PO3:NADP+
B: FAD和 FMN
FAD(或FMN)+ 2H FADH2(或 FMNH2)
C: 辅酶Q ( CoQ) 泛醌(辅酶Q, CoQ, Q)由多个异戊烯连接形 成较长的疏水侧链(人CoQ10),脂溶性, 在膜中 可流动。 不固定于复合体,呈游离状态。氧化还 原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。

生物化学 第8章 生物氧化

生物化学 第8章 生物氧化

天冬 氨酸
①苹果酸脱氢酶
②天冬氨酸氨基转移酶
存在部位:肝脏、心肌组织
两种穿梭系统的比较
α-磷酸甘油穿梭 穿梭 物质 进入线粒 体后转变 成的物质 进入 呼吸链 α-磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 苹果酸-天冬氨酸穿梭 苹果酸、 谷氨酸 天冬aa、α-酮戊二酸
FADH2
琥珀酸 氧化呼吸链
NADH+ H+
NADH 氧化呼吸链
琥珀酸由琥珀酸脱氢酶催化脱下的2H经复合 体Ⅱ(FAD,Fe—S)使COQ形成COQH2, 再往下传递与NADH氧化呼吸链相同。(见 上图)
NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼 吸链总图
FADH2
NADH
FMN
CoQ
Cyt-b c1
c
aa3
O2 H2O
3、分别进入两条呼吸链的底物
苹果酸 异柠檬酸 β -羟丁酸 谷氨酸 NAD+ FMN 琥珀酸 FAD(Fe-S) CoQ b c1 c aa3 O2
10
血红素b、c1 Fe-S 血红素c 血红素a 血红素a3 Cu2+ O2
Q
Cytc
13
1
Cytc Cyta

细胞色素C氧化酶
13
(一)尼克酰胺核苷酸类(NAD+)
NAD+ 和NADP+的结构
NAD+:R=H NADP+:R=PO32-
尼克酰胺核苷酸的作用原理
H
H H CONH 2
C CONH2 N R
AH2 2H(2H++2e)
吸 链
1 2 O2
H2O
氧化
A
ADP+Pi
能量 ATP 磷酸化

生物化学 第八章 生物氧化(共83张PPT)

生物化学 第八章 生物氧化(共83张PPT)
HO– CHCOOH
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。

第八章生物氧化

第八章生物氧化

27
2.黄素蛋白(flavin protein,FP)
黄素蛋白的辅基有两种:FMN和FAD, 其分 子中的异咯嗪环可以进行可逆的加氢和脱氢反应, 故黄素蛋白在呼吸链中属于递氢体,在加氢反应 时接收2个氢原子。
28
H3C H3C
N
CH 2 O H C OH H C OH H C OH
O PO O-
36
37
细胞色素c (Cytochrome C)
➢13kD球形蛋白 ➢唯一能溶于水的细胞色素 ➢流动电子载体,可在线粒 体内膜外侧移动
38
呼吸链中常见的几种蛋白质或酶
名称
特点
主要功能
黄素蛋白
以FAD或FMN为辅基 传递H和电子
铁硫蛋白
辅基为铁硫中心(Fe-S) 传递单个电子
泛醌(CoQ)
脂溶性,能在内膜中自 由扩散
ATP、热能
10ion and storage of ATP
ATP在能量代谢中的核心作用 ATP的生成
底物水平磷酸化 氧化磷酸化 ATP的储存和利用
11
一、 ATP在能量代谢中的核心作用
生物体能量代谢的特点:
1. 生物体不能承受能量大量增加、能量大量 释放的化学过程,所以代谢反应都是依序 进行,能量逐步得失的反应
⊿G′
(kcal/mol) (-14.8) (-12.3) (-11.8) (-10.3) (-7.3) (-7.5) (-6.6) (-6.6) (-5.0)
14
二、 ATP的生成 (一)底物水平磷酸化 定义:代谢物在氧化分解过程中,因脱氢或
脱水而引起分子内能量重新分布,产 生高能键,然后将高能键转移给ADP (或GDP)生成ATP(或GTP)的过 程,称为底物水平磷酸化(substrate phosphorylation)。

第八章 生物氧化

第八章  生物氧化

第八章生物氧化一、内容提要生物氧化是指糖、脂肪、蛋白质等供能物质在生物细胞中彻底氧化分解为CO2和H2O 并逐步释放能量的过程。

CO2的生成方式为有机酸脱羧。

脱羧反应根据其发生在α碳原子及β碳原子,分为α脱羧和β脱羧。

有的脱羧反应涉及氧化,因此脱羧反应又可分为不伴氧化的单纯脱羧和伴氧化的氧化脱羧。

线粒体内膜存在多种具有氧化还原功能的酶和辅酶,排列组成呼吸链。

细胞的线粒体中,代谢物脱下的2H以质子和电子形式通过呼吸链逐步传递给O2生成H2O。

从细胞内膜分离得到四种功能的呼吸链复合体:NADH-泛醌还原酶(复合体Ⅰ)、琥珀酸-泛醌还原酶(复合体Ⅱ)、泛醌-细胞色素C还原酶(复合体Ⅲ)和细胞色素C氧化酶(复合体Ⅳ)。

CoQ、Cytc不包含在这些复合体中。

体内存在两条呼吸链,即NADH氧化呼吸链及琥珀酸氧化呼吸链。

ATP的生成方式有两种:底物水平磷酸化和氧化磷酸化,以氧化磷酸化为主。

氧化磷酸化是呼吸链电子传递过程中产生的能量,使ADP磷酸化生产ATP的过程。

实验结果表明,每2H经NADH氧化呼吸链传递可产生约2.5个ATP,经琥珀酸氧化呼吸链传递可产生约1.5个ATP。

氧化磷酸化受到甲状腺素和ADP/ATP比值的调节,同时易受呼吸链抑制剂、解偶联剂和ATP合酶抑制剂等抑制。

底物水平磷酸化是代谢物分子中能量直接转移给ADP生成ATP的过程。

除ATP外还存在其它高能化合物,但生物体内能量的生成、转化、储存和利用都是以ATP为中心。

在肌肉和脑组织中,磷酸肌酸可作为ATP的能量储存形式。

胞质中物质代谢生成的NADH不能直接进入线粒体,必须通过α-磷酸甘油和苹果酸-天冬氨酸两种穿梭机制进入线粒体进行氧化。

生物氧化过程中有时会生成反应活性氧类,他们具有强氧化性,对细胞有损伤作用。

微粒体中的氧化酶类可以将某些底物分子羟基化,增强其极性,便于从体内排出;过氧化物酶体中的氧化酶类和超氧化物歧化酶对反应活性氧类具有一定的清除作用。

第八章生物氧化

第八章生物氧化

2.细胞色素 Cyt 细胞色素(Cyt 细胞色素 Cyt) 细胞色素是属于色蛋白类的结合蛋白, 细胞色素是属于色蛋白类的结合蛋白,其辅基是 含铁卟啉的衍生物(血红素A,血红素B,血红素 血红素A,血红素B,血红素C) 含铁卟啉的衍生物 血红素A,血红素B,血红素C) 细胞色素共有五种,分别为Cyt 细胞色素共有五种,分别为Cyt a, Cyt b, c, Cyt c1, Cyt c, Cyt a3. 细胞色素在呼吸链中是通过铁卟啉中的铁原子氧 化还原作用而往复传递电子, 化还原作用而往复传递电子,细胞色素是单电子 传递体方程式如下 方程式如下: 传递体方程式如下: ( b, c1, c) 2Cyt·Fe 2Cyt Fe3+ + 2e2Cyt·Fe 2Cyt Fe2+
一. 生物氧化的涵义 由前述分解代谢的总方程式: 由前述分解代谢的总方程式:
有机物 + O2 能量( ATP) CO2 + H2O + 能量( ATP)
则有机物的分解是一种有氧参与的氧化反应, 则有机物的分解是一种有氧参与的氧化反应, 且反应发生在生物体内, 且反应发生在生物体内,故称为生物氧化 定义 有机物质在生物体细胞内的 氧化分解作用称为生物氧化 由于此过程消耗氧生成CO2 ,且在细 由于此过程消耗氧生成CO 胞中进行, 胞中进行,因此又称为细胞呼吸
(二)反应历程复杂 例 葡萄糖的氧化反应方程式: 葡萄糖的氧化反应方程式: C6H12O6 +6O2 6CO2 + 6H2O
在体内和体外都是一样的, 在体内和体外都是一样的,但各自的反 应历程不同,体外氧化是一次反应完全的 应历程不同 体外氧化是一次反应完全的 而生物氧化是在活细胞的水溶液中进 生物氧化是在活细胞的水溶液中进 行的,途径迂回曲折,有条不紊, 行的,途径迂回曲折,有条不紊,反 应历程复杂, 应历程复杂,都是酶促反应

生物化学 第八章 生物氧化

生物化学  第八章 生物氧化

第二节 线粒体氧化体系
一、呼吸链(respiratory chain) 二、呼吸链的组成成分和作用 三、呼吸链的蛋白质复合体 四、呼吸链中各组分的排列顺序
Go on~
一、呼吸链(respiratory chain)
• 呼吸链是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。 • 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。
功能:将底物上的氢激活
并脱下。
辅酶:NAD+或NADP+
NAD+ 和NADP+的结构
OR
NAD+:R=H NADP+:R=PO32-
尼克酰胺核苷酸的作用原理:
H
H H CONH 2
C CONH2 N R
+
+ H + e + H+
N R
+ H+
H
2H
H
e
H+
NAD(P)+
+2H
-2H
NAD(P)H+H+

Cys Cys
S S
Fe3+
S S
Fe3+S S来自Cys Cys+e-
Cys Cys
S S Fe3+
S S Fe2+
S S
Cys Cys
(4)泛醌(CoQ)
一种脂溶性的醌类化合物,其分子中的苯醌 结构能进行可逆的加氢反应,是氢传递体。
CoQ + 2H
CoQH2
(5)细胞色素(cytochrome,Cyt)

生物化学第八章 生物氧化

生物化学第八章 生物氧化

1 O2 2
H2O
实测得FADH2呼吸链: P/O~ 2
FADH2
线粒体是真核细胞的一种细胞器,是生物氧化和能 量转换的主要场所。是组织细胞的“发电厂”。 线粒体内,外膜的化学组成有显著的区别; 外膜:磷脂,胆固醇含量高,蛋白质含量低 内外膜间隙:腺苷酸激酶,核苷酸激酶等 内膜:有些脱氢酶,氧化呼吸链有关的酶, ATP 合成酶 基质: 催化糖有氧分解,脂肪酸氧化,氨基酸分 解和蛋白质生物合成的酶
3
二、生物氧化的一般过程
主要解决三个问题:
1.代谢物中C如何在酶催化下生成CO2;
2.细胞如何利用O2将代谢物中的H氧化成H2O;
3.氧化产生的自由能怎样被收集、转换和储存。
4
生物氧化的三个阶段
脂肪 多糖 蛋白质
大分子降解 成基本结构 单位
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA

小分子化合物 分解成共同的 中间产物(如 丙酮酸、乙酰 CoA等)
31
2. 高能化合物
生化反应中,在水解时或基团转移反应中可释
放出大量自由能( >20 千焦 / 摩尔)的化合物称为 高能化合物。
32
高 能 化 合 物 类 型
33
3. ATP的特点
在 pH=7 环 境 中 , ATP 分子中的三个磷 酸基团完全解离成带 4个负电荷的离子形 式 ( ATP4-), 具 有 较大势能,加之水解 产物稳定,因而水解 自由能很大( ΔG°′= -30.5千焦/摩尔)。
34
4.ATP的特殊作用
在机体的能量代谢中, ATP 就好像能量通币, 高能化合物虽有多种,只有 ATP 可为一切生 理机能与生物合成反应提供能量; ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体

6 生物氧化

6 生物氧化

6 生物氧化6生物氧化第八章生物氧化内容提要:生物氧化是指生物体内物质的氧化过程。

经过生物氧化后,该物质最终生成H2O和CO2,并逐渐释放能量,以维持生命活动。

ATP是生物体内主要的能量供应形式,磷酸肌酸是主要的能量储存形式,主要分布在大脑和肌肉中。

atp可经底产生了水平磷酸化和氧化磷酸化,但后者是主要的。

物质中储存的能量通过空气释放代谢物脱下2h,通过呼吸链中一系列酶和辅酶的传递,最终生成H2O和CO2,并通过氧化磷酸化生成ATP。

呼吸链(电子传递链)是由递氢体和电子传递体按一定顺序排列在线粒体内膜上的连锁反应体系。

组成呼吸链的四种功能复合体有:nadh-泛醌还原酶(复合体ⅰ)、琥珀酸-泛醌还原酶(复合体ⅱ)、泛醌-细胞色素c还原酶(复合体ⅲ)及细胞色素c氧化酶(复合体ⅳ),还有泛醌和细胞色素c。

根据传播顺序,人体内有两条呼吸链:NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链。

琥珀酸――→fad[fe-s]fmn↓nadh―→[fe-s]―→coq―→cytb―→cytc1―→cytc―→cytaa3―→o2呼吸链中电子转移过程中释放的能量约有40%使ADP磷酸化以产生ATP。

通过测量不同的基质经呼吸链氧磷酸化的P/O比可以确定氧化磷酸化的偶联位点(即ATP生成位点)。

2H内有3条呼吸链被NADH氧化个偶联部位(即产生3个分子(ATP);在被琥珀酸氧化的呼吸链中有两个偶联位点(即形成2个ATP 分子)。

adp/atp比值、呼吸链抑制剂、解偶联剂及甲状腺激素等可调控氧化磷酸化的速度,使人体内的能量供需是一致的。

线粒体内膜中各种转运蛋白对进出线粒体物质进行转运以保证生物氧化顺利进行。

胞浆中生成的NADH不能直接进入线粒体,但必须通过线粒体α-只有在甘油磷酸穿梭或苹果酸天门冬氨酸穿梭进入线粒体后才能发生氧交换化,分别生成2分子或3分子atp。

除了线粒体的氧化系统,在微粒体、过氧化物酶体和细胞的其他部分中还有其他参与呼吸的氧化系统链以外的氧化过程,其特点是不伴磷酸化,不能生成atp,主要与体内代谢物、药物和毒物的生物转化有关。

第八章 生物氧化

第八章 生物氧化

第八章生物氧化一、名词解释1、生物氧化2、呼吸链3、氧化磷酸化4、磷氧比P/O5、底物水平磷酸化6、化学渗透学说二、填空题1、生物氧化是在细胞中彻底氧化分解生成,同时产生_________的过程。

2、生物体内A TP生成的方式包括和两种,其中以为主。

3、生物氧化中产生的CO2的生成不是碳与氧的直接结合,而是由有机物氧化成,经脱羧而产生的。

生物体中的脱羧方式有两种:和。

4、真核细胞生物氧化的主要场所是,呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于。

原核生物的呼吸链位于。

5、典型的呼吸链包括和两种,这是根据接受代谢物脱下的氢的不同而区别的。

6、反应的自由能变化用________表示,标准自由能变化用_________表示,生物化学中pH 7.0时的标准自由能变化则表示为_________。

7、NADH呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是、和。

8、在呼吸链中,氢或电子从氧化还原电位的载体依次向化还原电位的载体传递。

9、以NADH为辅酶的脱H酶类主要参与的作用,即参与从到电子传递;以NADPH为辅酶的脱H酶类,主要是将分解代谢中间产物上的转移到反应中需要电子的中间产物上。

10、P/O值是指。

NADH的P/O值是,FADH2的P/O值是。

11、在无氧条件下,呼吸链各传递体都处于_________状态。

12、呼吸链中唯一的一个小分子的物质是_________,又称为。

它在呼吸链中的作用是。

13、细胞色素是一类以为辅基的蛋白质,在呼吸链中的功能是:。

在典型的线粒体呼吸链中的细胞色素有几种,其顺序是:。

14、线粒体呼吸链中电位跨度最大的一步是在_________。

15、鱼藤酮,抗霉素A,CNˉ、N3ˉ、CO,的抑制作用分别是_________,_________,和_________。

16、线粒体内膜外侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是_________;而线粒体内膜内侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是_________。

17、在肝脏和心肌等组织中,胞液中的NADH在酶的催化下使草酰乙酸还原成,NADH变为NAD+,进入线粒体,并受线粒体中的酶作用使NAD+还原成NADH,然后进入呼吸链,生成的草酰乙酸需转化成才能逸出线粒体。

《生物化学》第八章生物氧化

《生物化学》第八章生物氧化
线粒体生物氧化体系 一、线粒体内的呼吸链
铁硫蛋白

铁硫蛋白是一类含铁硫络合物的蛋白质,其中,铁原子可与无机硫原 子或是蛋白质肽链上半胱氨酸残基的硫相结合。铁硫络合物中的铁和硫有 三种组合方式。通常情况下,铁硫蛋白以第二种和第三种形式存在。
铁硫蛋白中的铁可以呈两价(还原型),也可呈三价(氧化型),铁 的氧化、还原可起到传递电子的作用。
NAD++2H++2e- NADH+H+ 此外,亦有不少脱氢酶的辅酶为尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP+),又称辅酶 Ⅱ(CoⅡ)。
NADP++2H++2e- NADPH+H+
- 13 -
第二节
线粒体生物氧化体系 一、线粒体内的呼吸链
黄素蛋白(FP)
02
又称为辅酶 I(CoI),为体内很多脱氢酶的辅酶,是连接作用物与呼 吸链的重要环节,分子中除含尼克酰胺(维生素 PP)外,还含有核糖、磷 酸及一分子腺苷酸(AMP)。
-8-
第一节 生物氧化概述
四、参与生物氧化的酶
氧化酶直接作用于底物,以氧 作为受氢体或受电子体,生成的产 物是水。氧化酶均为结合蛋白质, 辅基常含有Cu2+,如细胞色素氧化 酶、酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶等。
氧化酶
-9-
第一节 生物氧化概述
四、参与生物氧化的酶
脱氢酶
需氧脱氢酶 不需氧脱氢酶
通 常 以 黄 素 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 ( FAD ) 或 黄 素 腺 嘌 呤 单 核 苷 酸 (FMN)为辅基,可激活代谢物分子中的氢,与氧分子结合,
-5-
第一节 生物氧化概述
一、生物氧化的概念
代谢物在体内的氧化可以分为三个阶段:
首先是糖、脂肪和蛋 白质经过分解代谢生 成乙酰辅酶 A 中的乙 酰基;

第八章 生物氧化

第八章  生物氧化

Cyt c
e-
内外膜间隙侧
e-
Q e-

Ⅱ e-

e- 线粒体内膜

NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
基质侧
H2O 1/2O2+2H+
四个蛋白复合体:复合体I ~ IV 两个可灵活移动的成分:泛醌(CoQ)和 Cyt c
三、主要的呼吸链
(一)NADH氧化呼吸链
NADH
FMN (Fe-S)
CoQ
解耦联蛋白作用机制(棕色脂肪组织线粒体)
H+
热能
内外膜间隙侧 + +++++
Cyt c
+
++
解耦联 蛋白

-
基质侧
Q
F

--
0
Ⅲ- - -

-
F1
ADP+Pi ATP
H+
寡霉素(oligomycin)
可阻止质子从F0质子通道回流,抑制ATP生成。
内外膜间隙侧
寡霉素
(三)ATP的利用和储存
为糖原、磷脂、蛋白质合成时提供能量的UTP、 CTP、GTP一般不能从物质氧化过程中直接生成, 它们的生成和补充都有赖于ATP。 NMP + ATP <=核苷单磷酸激酶=> NDP + ADP NDP + ATP <=核苷二磷酸激酶=> NTP + ADP
构成呼吸链的递氢体或递电子体通常以复合体的 形式存在于线粒体内膜上。
一、呼吸链的主要组分
Cyt c
内外膜间隙侧

生物化学 生物氧化

生物化学 生物氧化
图8-19
氧化酶
举例:
细胞色素氧化酶 (Cytc氧化酶)
7
Cyt c氧化酶
FMN 560
图8-2
电子传递链
苹果酸
Cyt c氧化酶
8
(二) 不需氧脱氢酶 (anaerobic
dehydrogenase)
不是以氧, 而是以辅酶作为直接受氢/电子体
举例: * 苹果酸脱氢酶, G6PDH (需NAD+/NADP+的脱氢酶类)
* 琥珀酸脱氢酶, NADH脱氢酶
(需FAD/FMN的脱氢酶类)
* 细胞色素体系
(Cytb,Cytc)
9
(辅酶)
(辅酶)
SH2
受氢体1
不需氧 脱氢酶
受氢体2H2
1/2O2
S
受氢体1H2
(辅酶)
受氢体2
(辅酶)
H 2O
辅酶的作用:
* 作为呼吸链中的受氢(电子)体,将电子传递给O2 * 受氢(电子)体:既是受氢(电子)体又是供氢(电子)体
26
⑵ 复合体Ⅱ:
琥珀酸-CoQ还原酶
作用:将琥珀酸中的2H传递给CoQ
组成:黄素蛋白复合物(包括黄素蛋白,Fe-S,Cyt等) ● 黄素蛋白(复合物II中): 琥珀酸脱氢酶 (FAD) 递氢方式: 递H+(×2)、 递电子(×2)
● 铁硫蛋白 (iron-sulfur protein)
27
● 细胞色素b560 (cytochromosb560,cytb560) 一种色素蛋白(以铁卜啉为辅基)
(复合体III中)
CO、CN¯ 、N3¯ 2S : 、H
抑制细胞色素C氧化酶
(复合体IV中)
62
562
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第八章生物氧化
一、填空题:
1.电子传递链在原核细胞中存在于上,在真核细胞中存在于上。

2.鱼藤酮能阻断电子由向的传递,利用这种毒性作用,可作为重要的。

3.在动物体中形成ATP 的方式有和,但在绿色植物中还能进行。

4.电子传递链上的电子传递是一种反应,而ATP的合成过程则是一种反应。

5.电子传递链上电子传递与氧化磷酸化之间的偶联部位是之间,之间,______________之间。

6.解释氧化磷酸化作用机制被公认的学说是,是英国生物化学家于1961年首先提出的。

7.典型的呼吸链包括和两种,这是根据接受代谢物脱下的氢的不同而区分的。

8.动物体内高能磷酸化合物的生成方式有和两种。

9.NADH呼吸链中氧化磷酸化发生的部位是在之间;之间;之间。

10.磷酸甘油与苹果酸经穿梭后进入呼吸链氧化,其P/O比分别为和。

11.线粒体内膜外侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是;而线粒体内膜内侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是。

12.用特殊的抑制剂可将呼吸链分成许多单个反应,这是一种研究氧化磷酸化中间步骤的有效方法,常用的抑制剂及作用如下:
①鱼藤酮抑制电子由向的传递。

②抗霉素A抑制电子由向的传递。

③氰化物、CO抑制电子由向的传递。

13、在生物氧化过程中,四种常用的氢载体为:_________、
_________、、。

二、选择题(只有一个最佳答案):
2.下列化合物中不是电子传递链成员的是( )
①CoQ ②Cytb ③CoA ④NAD+
4.不属于电子传递抑制剂的是( )
①一氧化碳②抗霉素③2,4-二硝基苯酚④氰化物
5.属于解偶联剂的是( )
①2,4-二硝基苯酚②硫化氢③叠氮化合物④抗霉素A
8.电子传递链上的未端氧化酶是( )
①NADH脱氢酶②琥珀酸脱氢酶③细胞色素b ④细胞色素a3 10.关于电子传递链的下列叙述中哪个是不正确的?()
①线粒体内有NADH+H+呼吸链和FADH2呼吸链。

②电子从NADH传递到氧的过程中有3个ATP生成。

③呼吸链上的递氢体和递电子体完全按其标准氧化还原电位从低到高排列。

④线粒体呼吸链是生物体唯一的电子传递体系。

11.一氧化碳中毒是由于抑制了哪种细胞色素?()
①Cytc ②Cytb ③Cytc ④Cyt aa3
12.各种细胞色素在呼吸链中的排列顺序是:()
①C→b1→C1→aa3→O2②C→C1→b→aa3→O2
③C1→C→b→aa3→O2④b→C1→C→aa3→O2
13.线粒体外NADH经α-磷酸甘油穿梭作用,进入线粒体内实现氧化磷酸化,其P/O值为()
①0 ②1 ③2 ④3
14.下列化合物哪个不是电子传递链中的成员()
①辅酶Q ②细胞色素c ③细胞色素b ④细胞色素P450
15.氰化物中毒是由于()
①作用于呼吸中枢,换气不足②干扰血红蛋白带氧能力
③破坏线粒体结构④抑制呼吸链
三、是非题(在题后括号内打√或×):
1.Cyta3的铁离子和铜离子将电子传递给氧。

()
2.生物体中ATP的主要来源是通过氧化磷酸化作用形成的。

()
3.解偶联剂可抑制电子传递链的电子传递。

()
4.电子传递链上的各电子递体的排列是有一定顺序的。

()
5.物质在空气中燃烧和在体内的生物氧化的化学本质是完全相同的。

()
6.生物界NADH呼吸链应用最广。

()
7.呼吸链中氧化还原电位跨度最大的一步是在Cytaa3-O2之间。

()
8.ATP虽然含有大量的自由能,但它并不是能量的贮存形式。

()
9.Fe-S蛋白是一类特殊的含有金属Fe和无机硫的蛋白质。

()
10.辅酶Q在呼吸链中也可用作单电子传递体起作用。

()
11.呼吸链中各电子传递体都和蛋白质结合在一起。

()
12.细胞色素是指含有FAD辅基的电子传递蛋白。

()
13.呼吸链中的递氢体本质上都是递电子体。

()
14.胞液中的NADH通过苹果酸穿梭作用进入线粒体,其P/O比值约为2。

()15.ATP在高能化合物中占有特殊的地位,它起着共同的中间体的作用。

()16.所有生物体呼吸作用的电子受体一定是氧。

()
17.DNFB可抑制电子传递链的电子传递。

()
四、问答题和计算题:
1、解释氧化磷酸化作用机理的化学渗透学说是谁提出来的,主要论点是什么?
2、写出NADH电子传递链和FADH2电子传递链,并标明抑制剂在电子传递链上的抑制部位。

五、名词解释:
生物氧化氧化磷酸化底物水平磷酸化磷氧比呼吸链(或电子传递链)
参考答案:
第八章生物氧化
一、填空题
1.电子传递链在原核细胞中存在于质膜上,在真核细胞中存在于线粒体内膜上。

2.鱼藤酮能阻断电子由NADH 向C O Q 的传递,利用这种毒性作用,可作为重要的杀虫剂。

3.在动物体中形成ATP 的方式有氧化磷酸化作用和底物水平磷酸化作用,但在绿色植物中还能进行光合磷酸化作用。

4.电子传递链上的电子传递是一种放能反应,而ATP的合成过程则是一种吸能反应。

5.电子传递链上电子传递与氧化磷酸化之间的偶联部位是NADH和CoQ 之间,Cytb 和Cytc l之间,_ Cytaa3和O2__之间。

6.解释氧化磷酸化作用机制被公认的学说是化学渗透学说,是英国生物化学家
P.Mitchell 于1961年首先提出的。

7.典型的呼吸链包括NADH 和FADH2 两种,这是根据接受代谢物脱下的氢的初始受体不同而区分的。

8.动物体内高能磷酸化合物的生成方式有氧化磷酸化和底物水平磷酸化两种。

9.NADH呼吸链中氧化磷酸化发生的部位是在NADH和CoQ 之间;Cytb和Cytc l之间;Cytaa3和O2之间。

10.磷酸甘油与苹果酸经穿梭后进入呼吸链氧化,其P/O比分别为 2 和 3 。

11.线粒体内膜外侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是NAD+;而线粒体内膜内侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是FAD 。

12.用特殊的抑制剂可将呼吸链分成许多单个反应,这是一种研究氧化磷酸化中间步骤的有效方法,常用的抑制剂及作用如下:
①鱼藤酮抑制电子由NADH 向CoQ 的传递。

②抗霉素A抑制电子由Cytb 向Cytc l 的传递。

③氰化物、CO抑制电子由Cytaa3向O2的传递。

13、在生物氧化过程中,四种常用的氢载体为:FMN、FAD、NAD+、NADP+_。

二、选择题
2.③ 4.③ 5.①8.④10.④
11.④12.④13.③14.④15.④
三、是非题
1.√
2.√
3.×
4.√
5.√7.√8.√9.×10.√
11.√12.×13.√14.×15.√16.×17.×
四、部分问答题参考答案:
1、解释氧化磷酸化作用机理的化学渗透学说的主要论点是什么?
解答:由英国生物化学家Peter Mitchell提出的。

他认为电子传递的结果将H+ 从
线粒体内膜上的内侧“泵”到内膜的外侧,于是在内膜内外两侧产生了H + 的浓度梯度。

即内膜的外侧与内膜的内侧之间含有一种势能,该势能是H + 返回内膜内侧的一种动力。

H + 通过F 0F 1-ATP 酶分子上的特殊通道又流回内膜的内侧。

当H + 返回内膜内侧时,释放出自由能的反应和ATP 的合成反应相偶联。

实验证明氧化磷酸化作用的进行需要完全的线粒体内膜存在。

当用超声波处理线粒体时,可将线粒体内膜嵴打成片段:有些片段的嵴膜又重新封闭起来形成泡状体,称为亚线粒体泡(内膜变为翻转朝外)。

这些亚线粒体泡仍具有进行氧化磷酸化作用的功能。

在囊泡的外面可看到F 1球状体。

用尿素或胰蛋白酶处理这些囊泡时,内膜上的球体F 1脱下,F 0留在膜上。

这种处理过的囊泡仍具有电子传递链的功能,但失去合成ATP 的功能。

当将F 1球状体再加回到只有F 0的囊泡时,氧化磷酸化作用又恢复。

这一实验说明线粒体内膜嵴上的酶(F 0)起电子传递的作用,而其上的F 1是形成ATP 的重要成分,F 0和F 1是一种酶的复合体。

2、写出NADH 电子传递链和FADH 2电子传递链,并标明抑制剂在电子传递链上的抑制部位。

解答:在具有线粒体的生物中,典型的电子传递链(呼吸链)可表示为:
2312
O Cytaa Cytc Cytc Cytb FADH CoQ FMN NADH →→→→↓
→→→ 根据最初受氢体(NADH 或FADH 2)不同,电子传递链分NADH 电子传递链和FADH 2电子传递链,另外需指出,某些生物体存在中间传递体略有不向的其它形式电子传递链。

标明抑制剂在电子传递链上的抑制部位:(1)鱼藤酮;安密妥、杀粉蝶菌素。

阻断电子由NAD+向CoQ 的传递。

鱼藤酮常作重要的杀虫剂;(2)抗霉素A :抑制电子从Cytb 到Cytcl 传递作用;(3)氰化物、一氧化碳、叠氮化合物、硫化氢等,阻断电子从Cytaa 3向O 2的传递。

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