医学生物化学课件--06
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O -
HO O O P O H2CCHCO～ P O - O -
1,3-BP-甘油酸
磷酸胍类
NH O R CNH～PO-
O-
NH O
HOOCCH2
NCNH～PO-
CH3
O-
磷酸肌酸
高能硫酯键
CH3 C～SCoA O
乙酰CoA
ATP的作用
❖ 作为能量载体，提供合成代谢或分解代谢初始 阶段所需的能量；
一、电子传递链的组成
❖ 从线粒体内膜上分离到四种酶复合体及辅酶Q(CoQ) 和细胞色素(Cyt)。
* 复合体Ⅰ：NADH- CoQ还原酶 * 复合体Ⅱ：琥珀酸- CoQ还原酶 * 复合体Ⅲ： CoQ -细胞色素C还原酶 * 复合体Ⅳ：细胞色素氧化酶
❖ NADH呼吸链：由复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cyt 组成
O
O P ～β O
O Pα
O - O-
磷酸酐
NH2 NN
O - OPγ～ O O-
O
O
P ～β O P α O
O - O- C H2
N O
N
OH OH AMP ADP
ATP
烯醇磷酸
CH2 O R C O～ P O-
O-
CH2 O
HOOC C O～P O-
PEP
O-
混合酐（酰基磷酸）
OO RCO～ PO -
ATP
HOOC CH2 N C NH2
CH3
ADP
NH
O
HOOC CH2
NC CH3
NH～ P OO-
肌酸
磷酸肌酸
ATP的生成方式
✓底物水平磷酸化：代谢物脱氢与ADP（或 GDP）的磷酸化相偶联。共3个反应。
✓氧化磷酸化：代谢物脱下的氢经电子传递 链与氧结合成水的同时，逐步释放出能量， 使ADP磷酸化为ATP的过程。
医学生物化学课件--06
•
•
ATP与高能磷酸键
O
-
Oγ
P O
Fra Baidu bibliotek
～ -
O
O P
～β
O
O-
O Pα O-
NH2 NN
NN O
CH2 O
OH OH AMP ADP
ATP
高能磷酸键
• ATP + H2O ADP + Pi ΔG0’= -30.5 KJ/mol • ADP + H2O AMP + Pi ΔG0’= -30.5 KJ/mol • AMP + H2O 腺苷+ Pi ΔG0’= -14.2 KJ/mol • 高能磷酸键：生化中把磷酸化合物水解时释出的
❖ FADH2呼吸链：由复合体Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cyt 组成
复合体Ⅰ：NADH-CoQ还原酶
• 功能：将电子从NADH传递给CoQ • 辅基：FMN(黄素腺嘌呤单核苷酸)，铁硫蛋白
N O
-O
P
O
N O
H
H
H
H
OH
OR
O
-O
P
O
+
N O
H
H
O
H
H
OH
OH
NH 2 N
N
NAD+：R为H； NADP+：R为PO32-
电子传递链（呼吸链）
❖ 概念：线粒体内膜上存在由多种酶和辅基组成的 传递H和电子的反应链，它们按一定顺序排列， 称电子传递链(或呼吸链)（electron transfer chain或respiratory chain）。
❖ 电子传递链的组成 ❖ 电子传递链的顺序 ❖ 电子传递链中生成ATP的部位 ❖ 质子梯度的形成机制
内膜
线粒体结构模式图
F 1亚基 F 0亚基
内膜 膜间腔
线粒体嵴的分子组成
氧化磷酸化的基本机制
来自中间代谢物的还原当量(NADH或FADH2) 经电子传递链传递给氧生成水时，释放出 大量的能量(NADH： ΔG0’= -221.5 KJ/mol， FADH2： ΔG0’= -171.4 KJ/mol)，这部分能量 可推动ADP与Pi合成ATP。
能量＞20KJ/mol者所含的磷酸键称高能磷酸键， 常用~P表示，含有高能键的化合物称为高能化合 物。
高能磷酸键的类型
• 磷酸酐：ATP、ADP、UTP、CTP、PPi等； • 烯醇磷酸：PEP； • 混合酐：1,3-BP-甘油酸； • 磷酸胍类：磷酸肌酸。 • 另有高能硫酯键：乙酰CoA、脂酰CoA等。
底物水平磷酸化
3-P-甘油酸激
1,3甘 -B油 +PA-酸 DP
3-P-+甘 A
丙酮酸激酶
PEP+ADP 丙酮酸+A
琥珀酰CoA合成酶
琥珀酰CoA+Pi+GD琥 P 珀酸+C
❖ 它们都通过底物脱H、 H2O、CO2形成高能键， 并直接转移给ADP或GDP形成ATP或GTP（没有 经过呼吸链）
第二节 氧化磷酸化
供给机体生命活动所需的能量
1/2O2
营养物分解
H2O H++e
ATP
氧化磷酸化
生物合成 肌肉收缩 信息传递 离子转运
Pi
ADP
Pi
生成核苷三磷酸（NTP）
核苷单磷酸激酶
NMP+ATP
NDP+ADP
NDP+核 AT 苷 P二磷N酸 TP 激 +酶 A
将高能磷酸键转移给肌酸以 磷酸肌酸形式储存
NH
❖电子传递链
➢电子传递链的组成 ➢电子传递链的顺序 ➢电子传递链中生成ATP的部位 ➢质子梯度的形成机制
❖氧化磷酸化的调节
线粒体
❖主要功能：氧化营养物，生成ATP。 ❖结构
➢外膜：通透性较高 ➢内膜：对物质的通过有严格选择性
- 内膜高度折叠形成嵴 ➢膜间腔 ➢基质
线粒体结构
外膜
基质
外膜
嵴
膜间腔
F 1 -F 0 复合体
CONH 2
H
H
H
H
CON2H
H
+2H
CON2H
+ H+
+
H
N
H
-2H
H
N+
H
R R
NAD+ 或NAD+P
NADH 或 NADPH
CH 2 O H C OH H C OH H C OH
O PO O-
N
O PO O-
CH 2
O
H
H OH
N
H H
OH
NH 2 N
N
CH 2
H 3C
N
N
O
H 3C
NH N
O
FM N
AM P
FA D
H3C H3C
R N N O H H3C
NH N
O
H3C
FMN (醌 型 或 氧 化 型 )
AH2
2H A
NADH++H (或 FADH2)
H2O
NAD+ (或 FAD)
电子传递链
氧化过程
氧
1/2 O2
化
磷
释放能量
酸 化
ADP + Pi ATP合成酶 ATP 磷酸化过程
❖H→H+（质子）+e（电子）
❖生物氧化中所生成的水，是代谢物脱下的H经过中间传递 体和吸入的O2结合生成的。
❖不管是H还是O，都要变成离子型才能结合
❖ 供给机体生命活动所需的能量； ❖ 生成核苷三磷酸（NTP）； ❖ 将高能磷酸键转移给肌酸以磷酸肌酸
（creatine phosphate）形式储存。
提供合成代谢或分解代谢 初始阶段所需的能量
G+ATP G-6-P+ADP 脂酸+CoA+ATP 脂酰~CoA+AMP+PPi
氨基酸+ATP 氨基酰~AMP+PPi
HO O O P O H2CCHCO～ P O - O -
1,3-BP-甘油酸
磷酸胍类
NH O R CNH～PO-
O-
NH O
HOOCCH2
NCNH～PO-
CH3
O-
磷酸肌酸
高能硫酯键
CH3 C～SCoA O
乙酰CoA
ATP的作用
❖ 作为能量载体，提供合成代谢或分解代谢初始 阶段所需的能量；
一、电子传递链的组成
❖ 从线粒体内膜上分离到四种酶复合体及辅酶Q(CoQ) 和细胞色素(Cyt)。
* 复合体Ⅰ：NADH- CoQ还原酶 * 复合体Ⅱ：琥珀酸- CoQ还原酶 * 复合体Ⅲ： CoQ -细胞色素C还原酶 * 复合体Ⅳ：细胞色素氧化酶
❖ NADH呼吸链：由复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cyt 组成
O
O P ～β O
O Pα
O - O-
磷酸酐
NH2 NN
O - OPγ～ O O-
O
O
P ～β O P α O
O - O- C H2
N O
N
OH OH AMP ADP
ATP
烯醇磷酸
CH2 O R C O～ P O-
O-
CH2 O
HOOC C O～P O-
PEP
O-
混合酐（酰基磷酸）
OO RCO～ PO -
ATP
HOOC CH2 N C NH2
CH3
ADP
NH
O
HOOC CH2
NC CH3
NH～ P OO-
肌酸
磷酸肌酸
ATP的生成方式
✓底物水平磷酸化：代谢物脱氢与ADP（或 GDP）的磷酸化相偶联。共3个反应。
✓氧化磷酸化：代谢物脱下的氢经电子传递 链与氧结合成水的同时，逐步释放出能量， 使ADP磷酸化为ATP的过程。
医学生物化学课件--06
•
•
ATP与高能磷酸键
O
-
Oγ
P O
Fra Baidu bibliotek
～ -
O
O P
～β
O
O-
O Pα O-
NH2 NN
NN O
CH2 O
OH OH AMP ADP
ATP
高能磷酸键
• ATP + H2O ADP + Pi ΔG0’= -30.5 KJ/mol • ADP + H2O AMP + Pi ΔG0’= -30.5 KJ/mol • AMP + H2O 腺苷+ Pi ΔG0’= -14.2 KJ/mol • 高能磷酸键：生化中把磷酸化合物水解时释出的
❖ FADH2呼吸链：由复合体Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cyt 组成
复合体Ⅰ：NADH-CoQ还原酶
• 功能：将电子从NADH传递给CoQ • 辅基：FMN(黄素腺嘌呤单核苷酸)，铁硫蛋白
N O
-O
P
O
N O
H
H
H
H
OH
OR
O
-O
P
O
+
N O
H
H
O
H
H
OH
OH
NH 2 N
N
NAD+：R为H； NADP+：R为PO32-
电子传递链（呼吸链）
❖ 概念：线粒体内膜上存在由多种酶和辅基组成的 传递H和电子的反应链，它们按一定顺序排列， 称电子传递链(或呼吸链)（electron transfer chain或respiratory chain）。
❖ 电子传递链的组成 ❖ 电子传递链的顺序 ❖ 电子传递链中生成ATP的部位 ❖ 质子梯度的形成机制
内膜
线粒体结构模式图
F 1亚基 F 0亚基
内膜 膜间腔
线粒体嵴的分子组成
氧化磷酸化的基本机制
来自中间代谢物的还原当量(NADH或FADH2) 经电子传递链传递给氧生成水时，释放出 大量的能量(NADH： ΔG0’= -221.5 KJ/mol， FADH2： ΔG0’= -171.4 KJ/mol)，这部分能量 可推动ADP与Pi合成ATP。
能量＞20KJ/mol者所含的磷酸键称高能磷酸键， 常用~P表示，含有高能键的化合物称为高能化合 物。
高能磷酸键的类型
• 磷酸酐：ATP、ADP、UTP、CTP、PPi等； • 烯醇磷酸：PEP； • 混合酐：1,3-BP-甘油酸； • 磷酸胍类：磷酸肌酸。 • 另有高能硫酯键：乙酰CoA、脂酰CoA等。
底物水平磷酸化
3-P-甘油酸激
1,3甘 -B油 +PA-酸 DP
3-P-+甘 A
丙酮酸激酶
PEP+ADP 丙酮酸+A
琥珀酰CoA合成酶
琥珀酰CoA+Pi+GD琥 P 珀酸+C
❖ 它们都通过底物脱H、 H2O、CO2形成高能键， 并直接转移给ADP或GDP形成ATP或GTP（没有 经过呼吸链）
第二节 氧化磷酸化
供给机体生命活动所需的能量
1/2O2
营养物分解
H2O H++e
ATP
氧化磷酸化
生物合成 肌肉收缩 信息传递 离子转运
Pi
ADP
Pi
生成核苷三磷酸（NTP）
核苷单磷酸激酶
NMP+ATP
NDP+ADP
NDP+核 AT 苷 P二磷N酸 TP 激 +酶 A
将高能磷酸键转移给肌酸以 磷酸肌酸形式储存
NH
❖电子传递链
➢电子传递链的组成 ➢电子传递链的顺序 ➢电子传递链中生成ATP的部位 ➢质子梯度的形成机制
❖氧化磷酸化的调节
线粒体
❖主要功能：氧化营养物，生成ATP。 ❖结构
➢外膜：通透性较高 ➢内膜：对物质的通过有严格选择性
- 内膜高度折叠形成嵴 ➢膜间腔 ➢基质
线粒体结构
外膜
基质
外膜
嵴
膜间腔
F 1 -F 0 复合体
CONH 2
H
H
H
H
CON2H
H
+2H
CON2H
+ H+
+
H
N
H
-2H
H
N+
H
R R
NAD+ 或NAD+P
NADH 或 NADPH
CH 2 O H C OH H C OH H C OH
O PO O-
N
O PO O-
CH 2
O
H
H OH
N
H H
OH
NH 2 N
N
CH 2
H 3C
N
N
O
H 3C
NH N
O
FM N
AM P
FA D
H3C H3C
R N N O H H3C
NH N
O
H3C
FMN (醌 型 或 氧 化 型 )
AH2
2H A
NADH++H (或 FADH2)
H2O
NAD+ (或 FAD)
电子传递链
氧化过程
氧
1/2 O2
化
磷
释放能量
酸 化
ADP + Pi ATP合成酶 ATP 磷酸化过程
❖H→H+（质子）+e（电子）
❖生物氧化中所生成的水，是代谢物脱下的H经过中间传递 体和吸入的O2结合生成的。
❖不管是H还是O，都要变成离子型才能结合
❖ 供给机体生命活动所需的能量； ❖ 生成核苷三磷酸（NTP）； ❖ 将高能磷酸键转移给肌酸以磷酸肌酸
（creatine phosphate）形式储存。
提供合成代谢或分解代谢 初始阶段所需的能量
G+ATP G-6-P+ADP 脂酸+CoA+ATP 脂酰~CoA+AMP+PPi
氨基酸+ATP 氨基酰~AMP+PPi