第十章生物氧化

第十章生物氧化
第十章生物氧化
性
的 结 构 特
ATP
高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸的水解放能
第十章生物氧化
高能化合物1,3－二磷 酸甘油酸的水解放能
第十章生物氧化
磷酸肌酸的水解放能
第十章生物氧化
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水高 解能
化 合 物 乙 酰 辅 酶
的
A
水解时释放5000卡（20.92千焦）以上自由能的化 合物称为高能化合物。
NADH+ H ++ E-FMN → NAD+ + E-FMNH2 NADH+ H+ + E-FAD → NAD+ + E-FADH2
注意： “NADH脱氢酶”与“以NAD为辅酶的脱氢
酶”是两个完全不同的概念。
第十章生物氧化
FMN + 2H →第十F章M生物N氧H化2
还原型NADH脱氢酶将2个H分解成2 个质子(2H+) 和2个电子(2e)，2个质子和经铁-硫蛋白传递的2个电 子最后都传给辅酶Q。
高能化合物的类型： 1. 磷氧键型(-O～P)：如ATP 2. 氮磷键型(-N～P)：如磷酸肌酸 3. 硫酯键型(-S～C或-S～O)：如乙酰辅酶A 4. 甲硫键型(-S～CH3)：如SAM
第十章生物氧化
ATP的△G°在所有的含磷酸基团化合物中处于中 间位置，这使ATP能在磷酸基团转移中作为中间载体 而起作用。但ATP只是能量的携带者和转运者，而不 是能量的贮存者。有能量贮存作用的是两种氮磷键型 （-N-P）化合物-磷酸肌酸和磷酸精氨酸。
3. 氧化作用和合成作用是同时进行的。
第十章生物氧化
二、 生物氧化的物理化学基础
aA + bB
[C]c[D]d
Keq =
[A]a[B]b
cC + dD
ΔG = ΔG°' + RT ln[C][D]/[A][B]
第十章生物氧化
生物体内的 物质有很多属于 氧化还原物质， 物质被分解代谢 的过程就是不断 地被脱氢、加氧 的过程。失去电 子的物质叫还原 剂，得到电子的 物质叫氧化剂。
还原形底物（AH2）+ NAD+ → 氧化形底物（A）+ NADH+ H+
还原形底物（AH2）+ NADP+ → 氧化形底物（A）+ NADPH + H+
第十章生物氧化
NAD++ 2H → NADH + H+
第十章生物氧化
⑵ NADH脱氢酶
这是一类以FMN或FAD为辅基的脱氢酶， 因为有黄素Flavin参与组成，所以又称为黄素蛋 白类(又是简称黄酶)。催化的反应式是：
物质的氧化-还原状态：游离的完整的线粒体在有氧 状态下传递电子时，会表现出不同的吸收光谱的变 化。
第十章生物氧化
第十的吸收光谱
第十章生物氧化
现在普遍接受的呼吸链是 ： 代谢物分子 中的氢先经脱氢酶激活而脱出，形成还原型辅 酶，包括NADH和FADH2，还原型辅酶上的氢 以质子形式脱下，电子按一系列电子传递体转 移，最后传给O2，形成离子型O2-。质子H+和 离子型氧O2-氧合生成H2O。
第十章生物氧化
氧化还原所释放的能量可以利用公式 -ΔG°＝nΔE°F
来计算。
机体中的许多反应是靠电势能来推动的，如细 胞或细胞器膜不允许游离的电子自由通过，就形成 了膜内外的电子梯度，从而产生了电势。这种跨膜 电势可提供能量，使膜上的反应得以进行。
第十章生物氧化
三
AT P的 作 用 及 其 他 的 高 能 化 合 物
第十章生物氧化
目前呼吸链中各组分的排序来自多种方法： 1 .各组分的氧化-还原电势：电势越低，越朝前排列；
氧化-还原电势(V) ： -0.32 -0.06 0.00 +0.26 +0.28 +0.8 NAD+ FP1 COQ b c aa3 O2
2 .分离重排：用分离出的电子传递体进行重组实验； 3 . 用分光光度法直接测定吸收光谱的变化来测定各
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the flow of electrons and protons through the four complexes of the respiratory chain
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二. 与呼吸链有关的酶和电子载体及其作用机制
⑴ 吡啶核苷酸类脱氢酶
这是一类以NAD+或NADP+ 为辅酶的脱 氢酶, NAD +或NADP+ 是电子受体.。催化的 反应是：
由于生物氧化是在组织细胞内进行，氧化作 用和吸入O2、呼出CO2的呼吸作用密切相关，所 以又将生物氧化称为组织呼吸或细胞呼吸。
第十章生物氧化
生物氧化的特点：
1. 生物氧化是在体温条件下，通过酶的催化作用 逐步氧化，脱下的H和电子通过呼吸链传递；
2 . 氧化过程中产生的能量通常储存在特殊的高能 化合物（主要是ATP）中, 氧化过程还产生 NADPH等还原性物质，用于满足合成反应的 需要;
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⑶ 辅酶Q (Ubiquinone )
又称为泛醌，分子 中有一个长的异戊二烯 侧链，具有高度的疏水 性。
第十章生物氧化
泛醌是线粒体中唯一不与蛋白质结合的电子 载体，其克分子数比其他组分多得多，且因为有 很长的脂溶性碳氢链，可在膜内流动，所以泛醌 在呼吸链中处于中心地位，可以接受从NADH 脱 氢酶脱下的氢，也可以接受从别的黄酶脱下的氢。
第九章 生物氧化
第十章生物氧化
物质与能量代谢、合成与分解代谢的关系
第十章生物氧化
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第一节 生物氧化的一般概念
一、 生物氧化的定义和特点
糖、脂、蛋白质和核酸等有机物在机体内 经过一系列的氧化分解，最终生成CO2和H2O等 小分子物质并释放出化学能的总过程称为生物氧 化。它实际上是需氧生物呼吸作用中的一系列氧 化-还原过程。
第十章生物氧化
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的 作断 用裂
形 成
和 焦 磷 酸
AMP
ATP
萤火虫的发光物质的形成
第十章生物氧化
学生 基物 础氧
化 的 细 胞
第十章生物氧化
第二节 电子传递过程和呼吸链
一、呼吸链的概念和电子传递顺序 氢或电子从NADH等传递到O2所经历的途径就称
为呼吸链，又称为电子传递系统。
糖、脂、蛋白质等营养物质在各自的分解途径形 成的还原性辅酶(NADH和FEDH2)上氢原子以质子形式 脱下， 其电子由一系列的载体最终转运给O2，形成 H2O。在电子传递过程中就有能量释放出来使ADP磷 酸化成ATP。