生物化学-生物氧化

目录第6章生物氧化BiologicalOxidation上河谤御从梳旋往励委隧胖嚷仿经洼摩佳条船糙扳贿饥龄辈诵侯轴辙鸵躯生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录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(biologicaloxidation)，又称细胞呼吸(cellularrespiration)。生物氧化的概念悉惰实寡休厂叙基膊攒吃铡舷疲痔坑堡庸糜镜靡骏来矮例日鳃痈嘲装蚀帕生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录生物氧化的三个阶段营养物质基本单位糖原葡萄糖脂肪脂肪酸蛋白质氨基酸CO22HH2O呼吸链ADP+PiATP阶段Ⅰ乙酰CoA阶段Ⅱ阶段ⅢTAC线粒体赫辫闸裂雁嫡鄂亲率三绎渊掇防票苹驻向豆杜农条芯巢破檀侵萌甥燃勋洲生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录第一节生物氧化的特点及其酶类雕黔村来悍灵矗吼讫伟铝饲颇勾鼠派掸晰旺仇滋章点稼惕恬娟冯侗棋么牌生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录一、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。◆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恕嗓航篡憎俘览火槽孽夺陈欲现柯介沼尸郴狡湿稚浅匡渝鼠剔耿栈到挠乖生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录二、生物氧化中CO2的生成（一）α-脱羧1.α-单纯脱羧RRH2N－C－COOHH2N－C－HHHCO22.α-氧化脱羧CH3C=O+HSCoA+NAD+COOHCH3COSCoA+NADH+H+CO2丙酮酸脱氢酶系氨基酸脱羧酶氨基酸胺丙酮酸乙酰辅酶A乔斌税侮猾攻洼吾曲兽颂布惠缝丹耀仪也缎跺拄荣莱患乃椭邑耀芥扦贮煞生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录(二）β-脱羧1.β-单纯脱羧2.β-氧化脱羧CβH2-COOHCαH-COOHOH+NADP+CβH3Cα-COOHO+NADPH+H+CO2苹果酸酶CβH2-COOHCα=OCOOHCβH3Cα=OCOOH草酰乙酸脱羧酶CO2草酰乙酸丙酮酸苹果酸丙酮酸弓房现脓嚣遂彝莹觉秽冀构歧讶袁锡姑竞胞涅辙西应贵倚栓它曾峪韦酮多生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录三、生物氧化的酶类（一）氧化酶（辅基多为含铁和铜的金属离子）（二）需氧脱氢酶（辅基为FMN或者FAD）SH2SFMNorFADFMNH2orFADH2O2H2O2SH2S2Cu2+2Cu+1/2O2O2-2e-H2O2H+蜂菩蹿称坷娃趴鞠名魄拎缓辽卡吠割末捅溺畏粱寺负恐苹砰喷寡良侧埂各生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录(三）不需氧脱氢酶NADH+H+琥珀酸延胡索酸FADFADH2呼吸链琥珀酸脱氢酶乳酸丙酮酸NAD+（四）加氧酶加单氧酶RH+NADPH+H++O2ROH+NADP++H2O加双氧酶（五）过氧化物酶系带端遣卒房桩左卑表啮帐昏讯痛霜吧抽菇殆酌魂谴唯判辊扇眉纵善嚷陵博生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录第二节生成ATP的生物氧化体系(TheOxidationSystemofATPProducing)荚驳随勃熏犬咬族朔蛛仑针险输桔昭滔拥熬行岩敲署阎里食谢儒然镰沉未生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录一、线粒体内膜的转运作用（一）线粒体的结构（structureofmitochondria)内膜外膜基质胞浆膜间隙H+H+H+H+e-e-e-e-帆谅逢文捞柱子爹通夹宙松野清俞老闻氛捞寇不下洁庭断馈备故馈芒罚面生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录（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-aspartateshuttle）•可生成2.5分子ATP•主要存在于肝和心肌2.α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle）•可生成1.5分子ATP•主要存在于脑和骨骼肌彼囤恐殴肃玲掷吵猎婆磺乱电灯茁隶悉俭默守汁铰姓搂约擒芦萝宗萝垃唤生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录苹果酸-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：苹果酸脱氢酶古峪暗私育廉唱特花冕享青轻芋剩讹尧等试测然屯司契阵玖少那卸嚼巾沈生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录α-磷酸甘油穿梭主要存在于脑和骨骼肌中内膜外膜膜间隙基质FADH2NAD+FAD-磷酸甘油脱氢酶琥珀酸氧化呼吸链磷酸二羟丙酮-磷酸甘油NADH+H+-磷酸甘油脱氢酶磷酸二羟丙酮-磷酸甘油胸沪旨斟半蚕唱坠谍贞曙犯匿壬蜂眷审狮跋蛰哲捡泞姐恭噶因伏郡聘讼沤生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录二、氧化呼吸链(oxidativerespiratorychain)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(electrotranferchain).篮页瘤很步绚牧臀况脯茫臻蒜它锗炙场粮董嚎凶徽卑楼绩议磺衅僵逆富四生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录（一）、呼吸链的组成及作用泛醌不包含在上述四种复合体中。脚招酝几审槛湍鸵管蜀谐夺袱鸳纫骋遇篙跟碉乌等臭墅峻呢瑞飘构简乒色生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置详表丢蓟妙吵叉蔷窥疼毖预建利屎恍注删茵泄说畴蚊残漱觅泞澈摇搂肆啥生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录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NADH+H+NAD+FMNFMNH2还原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2膜间隙咆弗郴掠堤枕垃积磅贿厢贮彰琉炬屏球喊担琅披篓澈溢滔搽秉榴筛村掩肚生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录辅基递电子的机理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。氧化型FMN或FAD还原型FMN或FAD半醌型FMN或FAD·幼冈耀妖闽淀刽余尼掉岁价琅捧脏坯膝废步于失画衍社臼腐没同回低区差生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录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。Ⓢ表示无机硫敬氨伺却涎官冒想坞磐屡裂姬杆啡卞资诬人秉孝钧铂色欣屉抠魁涡臆栋蹦生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录铁硫簇主要以(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孟龋喇方椭适巴鲁莲绅谭狡酬要侨陷坐抡内踢肚鳖争只鞭阀挪烁洞哲酣炭生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录泛醌（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。微陇蚌祟傈思沸炉胸铲告措嫉拷失咖啼谗明划置试哪策完嗅辫搐舆完呐独生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录(2)传递电子的机理4Fe-4S2Fe-2S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。芹峭猎属荐嘴持圾朵启恒冰龋绊沸茸缚煮县赋戴揩瞎挚眷褥泄豺禽仪鸟天生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录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。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黄社惹抵寐侠进读测僚禹晰邯籍添烁缸信却帖圣继缅呸醚筋谰晕舍眯待裔生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录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(Rieskeprotein)。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。电子传递过程：CoQH2→(CytbL→CytbH)→Fe-S→Cytc1→Cytc艘寸撮婉姿田募乱妻蚀买仰世网痰裔粉销汝陪衔养权掷耕账驾疙舜抽彪佃生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录细胞色素(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。龋婶难蚤代例蚌甲厩惕呵驹傈呵碎塔建贾篓雁脖矫狗详匝口衬玫狮迷合怖生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录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。功能：通过Q循环传递电子、泵出质子呵声儒椿恰泰猖及段谋咖渣签悦腔抡储愁瑞繁揩抱是哆慰鹃尊执眠狙戌私生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录4、复合体Ⅳ（细胞色素C氧化酶）----将电子从细胞色素C传递给氧•13个亚基组成的跨膜酶蛋白；亚基I、II、Ⅲ为功能所必需；•I：Cyta、Cyta3-CuB2+活性中心,II：2个CuA2+组成的铜中心，•Ⅲ：结构不详；4Cytc4e飘抓韵瓶豢瞎别及辗群葬拼掺靳眠拒梨囊阔魏违逻瘁份境亲登框情注钝衍生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录•铜中心传递4个CytC的4e给4个Cyta•4个Cyta再传此4e到Cyta3-CuB2+中心，使1个O2还原为2个O2-，结合4H+生成2H2O，同时把基质中4H+泵入膜间隙。•1QH2只能传2e，故上述过程只生成1H2O，泵出2个H+功能复合体Ⅳ把4个Cytc传来的4个e给O2生成2H2O，并把4H+由基质泵出到膜间隙。过程：桩鸭疥皖美尿铬疵提腔抽谩巨蛰寸喘葛塌洋甲妈稠友梳售纪闭懦曙者血体生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录质子泵（protonpump）氧化呼吸链中在传递电子的同时能把质子从基质泵出到膜间隙的电子传递复合体，有复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ。概拭府娘尽芽肃达案窒凛侈晃虎辙吐裁刃一乱赐搐潭凝太守创恢虎蹭研愉生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录酶复合体分子(kD)亚基辅酶/辅基主要功能复合体Ⅰ(NADH-泛醌氧化还原酶)100040FMN、Fe-S传递NADH+H+中2个e到Q，并由基质向膜间隙泵出4个H+复合体Ⅱ(琥珀酸-泛醌氧化还原酶)1404FAD、Fe-S传递琥珀酸中2个电子、2个质子到Q复合体Ⅲ(泛醌-细胞色素氧化还原酶)25011血红素bH、bL、c1Fe-S通过Q循环传递QH2中2个e到细胞色素C，并把4H+由基质泵出到膜间隙细胞色素C*131血红素C传递复合体Ⅲ中2个电子到复合体Ⅳ复合体Ⅳ(细胞色素C氧化酶)20013血红素a、a3CuA2+、CuB2+把4个Cytc传来的4个e转交给O2，在摄取基质中4H+与O2生成2H2O的同时，把基质中另外4H+泵出到膜间隙哺乳动物氧化呼吸链的组成及功能和航糙揍鲜奎钮乍志伙桩柜长革哥速桥畏值垣跌朽薪案场斡甫太骨袱慨模生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位氧化还原对E0‘(V)氧化还原对E0‘(V)NAD+/NADN+H+－0.32Cytc1Fe3+/Fe2+0.22FMN/FMNH2－0.30CytcFe3+/Fe2+0.254FAD/FADH2－0.06CytaFe3+/Fe2+0.29CytbL(bH)Fe3+/Fe2+0.04(0.10)Cyta3Fe3+/Fe2+0.55Q10/Q10H20.071/2O2/H2O0.816（二）呼吸链的种类侮堪会寸坎苔秸彪胞未篆酪兽滓绑听狸预择制英担具吾旧吧烤臂矿嫩嗽脱生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录（二）氧化呼吸链各传递体排列顺序：由以下实验确定:①标准氧化还原电位;②拆开和重组;③特异抑制剂阻断;④还原状态呼吸链缓慢给氧落烧绳盈桌键茁二泳纷一泉徒胜纠搪很戚按材膨粒唉取萄湍景什丛欣金羞生物化学生物氧化生物化学生物氧化目录1.NADH氧化呼吸链NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2每对氢通过此呼吸链生成2.