《生物化学生物氧化》PPT课件

物 阶段Ⅰ
氧
基本单位 葡萄糖 脂肪酸 氨基酸
化
的
阶段Ⅱ
三
乙酰CoA
个
阶段Ⅲ
阶 段
线粒体
ADP+Pi ATP
TAC
CO2
2H
呼吸链
H2O
目录
第一节 生物氧化的特点及其酶类
目录
一、生物氧化的方式和特点
◆酶促反应：体内、近中性、 37℃、有水环境；
◆ CO2：脱羧产生； 水：底物脱氢经呼吸链传递电 子、泵出质子，与氧结合生成。
目录
辅基递电子的机理
·
氧化型FMN或FAD
半醌型FMN或FAD
还原型FMN或FAD
FMN或FAD中的异咯嗪接受1e、1个H+成半醌型FMN 或 FAD，再接受1个e、1个H+成还原型FMN或FAD 。
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铁硫蛋白中辅基铁硫中心(Fe-S)含有等量铁原 子和硫原子，其中一个铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。属于单电子传递体。
（一）线粒体的结构（structure of mitochondria)
基质
e- e- e- e-
内膜
H+
H+ H+
H+
膜间隙
外膜
胞浆 目录
（二） 线粒体外NADH+H+转运进入线粒体
1. 苹果酸-天冬酸穿梭作用（malate-aspartate shuttle）
•可生成2.5分子ATP •主要存在于肝和心肌
目录
(2) 传递电子的机理
2Fe-2S ຫໍສະໝຸດ BaiduFe-4S
经FMN、2Fe-2S、Q、4Fe-4S传递NADH+H+的 两个电子到Q，使之摄取基质2个H+转变为QH2。
目录
2、复合体Ⅱ功能（琥珀酸-泛醌还原酶） ----将电子从琥珀酸传递到泛醌
➢ 琥珀酸脱氢→FAD→几种Fe-S →CoQ → QH2 ➢ 经α-磷酸甘油穿梭生成的FADH2，也在此 递氢给Q生成QH2。
目录
➢ 电子传递过程：CoQH2→(Cyt bL→Cyt bH) →Fe-S →Cytc1→Cytc
目录
细胞色素(cytochrome, Cyt) 细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传 递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。
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功能：通过Q循环传递电子、泵出质子
Q循环：复合体III把2分子QH2的2个e传给CytC ， 另2个e传给Q生成1分子Q和1分子QH2，并偶联泵 出 4个H+到膜间隙的过程。
FAD
琥珀酸脱氢酶
FADH2
（四）加氧酶
乳酸
丙酮酸 呼吸链
NAD+ NADH+H+
加单氧酶 RH+NADPH+H++O2 加双氧酶
（五）过氧化物酶系
ROH+NADP++H2O
目录
第二节 生成ATP的生物氧化体系
(The Oxidation System of ATP Producing)
目录
一、线粒体内膜的转运作用
目录
（一）、呼吸链的组成及作用
➢ 泛醌不包含在上述四种复合体中。
目录
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
目录
1、复合体Ⅰ(NADH-泛醌氧化还原酶)作用 ----将NADH+H+中的电子传递给泛醌
(1) 结构：“L”型
膜间隙
NADH+H+ FMN
还原型Fe-S
Q
NAD+
FMNH2
氧化型Fe-S
QH2
+ NADPH+H+
O
丙酮酸
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三、生物氧化的酶类
（一）氧化酶（辅基多为含铁和铜的金属离子）
2H+ SH2 2e- 2Cu2+
O2-
H2O
S
2Cu+
1/2O2
（二）需氧脱氢酶（辅基为FMN或者FAD）
SH2
FMN or FAD
H2O2
S
FMNH2 or FADH2
O2
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(三）不需氧脱氢酶
琥珀酸 延胡索酸
-磷酸甘 油脱氢酶
NAD+
-磷酸 甘油
磷酸二 羟丙酮
-磷酸甘 油脱氢酶
-磷酸 甘油
琥珀酸 氧化 呼吸链
FADH2
FAD
外膜
膜间隙
内膜
基质
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二、氧化呼吸链(oxidative respiratory chain)
线粒体内膜中由一系列电子传递复合体按一定 顺序排列成的链锁性氧化还原体系称为氧化呼吸 链,又称电子传递链(electrotranfer chain).
◆能量：逐步释放，利用率高，合成ATP及维持体温； ◆氧化速率：受生理功能需要和内外环境变化调控
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二、生物氧化中CO2的生成
（一）α-脱羧
1. α-单纯脱羧
R
氨基酸脱羧酶
R
H2N－ C－COOH
H2N－C－H
H
CO2
H
氨基酸
胺
2.α-氧化脱羧
CH3 C=O COOH
丙酮酸
丙酮酸脱氢酶系
+ HSCoA+NAD+
CO2
CH3CO SCoA+NADH+H+ 乙酰辅酶A
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(二）β-脱羧
1.β-单纯脱羧
CβH2-COOH 草酰乙酸脱羧酶 CβH3
Cα=O
COOH
草酰乙酸
Cα=O CO2
COOH
丙酮酸
2.β-氧化脱羧
CβH2-COOH CαH-COOH OH
苹果酸
苹果酸酶 +NADP+
CO2
CβH3 Cα-COOH
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3、复合体Ⅲ功能（泛醌-细胞色素C还原酶） ----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 梭传递到复合体Ⅲ。
2. α-磷酸甘油穿梭 (α-glycerophosphate shuttle）
•可生成1.5分子ATP •主要存在于脑和骨骼肌
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苹果酸-天冬酸穿梭
Ⅰ：酸性氨基酸载体；Ⅱ：α-酮戊二酸载体； ①：天冬氨酸转氨酶；②：苹果酸脱氢酶
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α-磷酸甘油穿梭主要存在于脑和骨骼肌中
NADH+H+
磷酸二 羟丙酮
Ⓢ 表示无机硫
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铁硫簇主要以(Fe-S)、(2Fe-2S)或(4Fe-4S) 形式存在，铁硫簇与蛋白质结合称为铁硫蛋白.
Fe
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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），氧化还原反应时可 生成中间产物半醌型泛醌。内膜中可移动电子载体， 在各复合体间募集并穿梭传递还原当量和电子。在电 子传递和质子移动的偶联中起着核心作用。
第6章
生物氧化
Biological Oxidation
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1
目录
生物氧化的概念
营养物质在活细胞内彻底氧化分解生成水 和二氧化碳，并释放能量的过程，称生物氧化 (biological oxidation) ，又称 细胞呼吸(cellular respiration)。
目录
生 营养物质 糖原 脂肪 蛋白质