1、第六章 生物氧化,生物氧化概述,一、概念： 產(chǎn)能 營養(yǎng)素（糖、脂、蛋白等）在生物體內(nèi)氧化分解生成CO2和H2O，并釋放能量供機體利用的過程。（細胞呼吸）（組織呼吸）,糖,脂類,蛋白質(zhì),O2,CO2 + H2O,能量,ADP +Pi ATP,熱能,生物氧化的部位線粒體,乙酰CoA,TAC,2H,呼吸鏈,H2O,ADP+Pi,ATP,CO2,生物氧化的一般過程,1%能量,1/3能量,生物氧化的特點,1、反應條件溫和 T：3637C。 PH：7.357.45 2、氧化方式不同 -以脫氫、脫電子 3、CO2產(chǎn)生的方式 -有機酸脫羧 4、能量的釋放過程及形式 -物質(zhì)分解逐漸釋放能量并先儲存在 ATP分子

2、中,生物氧化中物質(zhì)的氧化方式,（一） 加氧,（二） 脫氫 (最主要),（三） 失電子,Fe2+ Fe3+ e,CO生成的方式：有機酸脫羧,生物氧化與體外燃燒的比較,1. 下列關于生物氧化特點的敘述，不正確的是： A.反應條件溫和 B.能量是突然釋放的 C.以脫氫反應為主 D.CO2以有機酸脫羧形式產(chǎn)生,B,體內(nèi)CO2來自： A碳原子被氧原子氧化 B呼吸鏈的氧化還原過程 C有機酸的脫羧 D脂肪水解,C,人體內(nèi)各種生命活動所需能量的直接供給者是： A.葡萄糖 B.脂肪酸 C.ATP D.乙酰CoA,C,第一節(jié) 線粒體氧化體系,一、呼吸鏈的組成,呼吸鏈的概念 線粒體內(nèi)膜有遞氫體和遞電子體依次構成的并

3、與細胞利用氧密切相關的連鎖反應體系，稱為呼吸鏈。,又稱為電子傳遞鏈,（一）不需氧脫氫酶和氧化酶,1、不需氧脫氫酶： AH2（供氫體）+ E（氧化態(tài)） A+EH2（還原態(tài)） EH2 +B（受氫體） E + BH2,2、氧化酶,AH2（供氫體）+ E（氧化態(tài)） A+EH2（還原態(tài)） EH2 +1/2O2 E + H2O,（二）呼吸鏈的組成及排列順序,（遞氫體 或 遞電子體）,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 （NAD+、NADP+） 黃素蛋白 （FMN、FAD） 鐵硫蛋白 （Fe-S） 泛醌 （CoQ） 細胞色素類 （Cyt）,輔酶,NAD+ NADP+,1、尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 （NAD+、NADP+）

4、,作用：遞氫體,呼吸鏈 2H + NAD+ NADH + H+ 傳遞給 FMN,遞氫機制,FMN：黃素單核苷酸 輔基 FAD：黃素腺嘌呤二核苷酸,2 、 黃素蛋白酶類,作用：遞氫體,NADH + H+ FMNH2 均可傳遞給CoQ 琥珀酸脫氫 FADH2,呼吸鏈,（Fe-S）,1,10,遞氫機制,3、鐵硫蛋白 （Fe-S）,是存在于線粒體內(nèi)膜上的一種與電子傳遞有關的鐵蛋白，作用是借助鐵的變價互變進行電子傳遞。 Fe3+ + e Fe 2+ ，每次只傳遞一個電子，所以是一種單電子傳遞體。,已知的鐵硫蛋白有多種： 最簡單的是單個鐵四面與蛋白質(zhì)中半胱氨酸的硫絡合； Fe2S2，含有兩個Fe原子與兩個

5、無機S原子及四個Cys；,鐵硫蛋白 （Fe-S）,Fe2+,Fe3+ + e-,遞電子機制,作用遞電子體,作用遞氫體 遞氫機制,4、 輔酶Q-泛醌（CoQ）,5、細胞色素類 ( Cyt),是廣泛分布于需氧生物細胞線粒體內(nèi)膜上的一類色素蛋白，其輔基為含鐵卟啉衍生物。,在呼吸鏈中，也是依靠Fe原子化合價的可逆變化而傳遞電子的。 Fe3+ + e Fe 2+ 是呼吸鏈中將電子從CoQ傳遞到O2的專一酶類。,根據(jù)吸收光譜特征，Cyt.類分為a、b和c三大類：,Cytb、 Cytc1、 Cytc、 Cytaa3,組成呼吸鏈的細胞色素:,細胞色素氧化酶,呼吸鏈中細胞色素的 排列及電子傳遞過程,筆 洗一洗

6、AA3（散）,（三）、組成呼吸鏈的酶復合體,酶(是以復合體(complex) 形式存在),每種酶復合體中含特定的輔酶,* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四種復合體中。,復合體: NADH-泛醌(CoQ)還原酶,功能: 將氫原子和電子從NADH傳遞給泛醌,呼吸鏈的功能（作用）,NADH2,NAD,CoQ,CoQH2,復合體I稱NADH-CoQ還原酶，又稱NADH脫氫酶，含有FMN-黃素蛋白和鐵硫蛋白，功能是催化NADH脫氫并將電子傳遞給CoQ,復合體的功能,復合體: 琥珀酸-泛醌(CoQ)還原酶,功能: 將氫原子電子從琥珀酸傳遞給泛醌,琥珀酸,延胡索酸,FAD,FADH2,CoQ,FAD,

7、CoQH2,復合體II稱琥珀酸-CoQ還原酶，又稱琥珀酸脫氫酶，含有FAD-黃素蛋白和鐵硫蛋白，功能是催化琥珀酸脫氫并將電子傳遞給CoQ,*復合體: 泛醌-細胞色素c還原酶(細胞色素bc1復合體 ),功能：將電子從泛醌傳遞給細胞色素c,(CoQH2),Cyt c,Cyt c.,CoQ,2H+,復合體III稱Q-Cytc還原酶，又稱Cytc還原酶，含有Cytb、鐵硫蛋白和Cytc1，功能是催化電子由CoQ傳遞給Cytc,* 復合體: 細胞色素c氧化酶,功能：將電子從細胞色素c傳遞給氧,其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位將電子交給O2。,Cyt c.,O2,2O.,Cyt c,復合體IV稱C

8、yt氧化酶，又稱Cytc氧化酶，作用是將Cytc上的電子傳遞給O2。,Cytc,Q,胞液側,基質(zhì)側,線粒體內(nèi)膜,呼吸鏈各復合體在線粒體內(nèi)膜中的位置,四種復合體中，I、 III 、IV及CoQ、Cytc組成NADH呼吸鏈， II 、III、IV及CoQ、Cytc組成FADH2呼吸鏈。,細胞色素還原酶,細胞色素c,細胞色素氧化酶,O2,NADH-Q 還原酶,FADH2,琥珀酸-Q 還原酶,NADH,輔酶Q,FMN、Fe-S,FAD、Fe-S,血紅素b-562,血紅素b-566,血紅素c1,血紅素a,血紅素a3,CuA和 CuB,Fe-S,二、呼吸鏈中氫和電子的傳遞,體內(nèi)重要的兩條呼吸鏈 （一）、N

9、ADH氧化呼吸鏈,每2H通過此呼吸鏈可生成3分子ATP。,NADH 復合體Q 復合體Cyt c 復合體O2,（二）、琥珀酸氧化呼吸鏈,每2H通過此呼吸鏈可生成2分子ATP。,琥珀酸 復合體 Q 復合體Cyt c 復合體O2,兩種呼吸鏈的比較:,相同: 1. 將H傳遞給O2生成水； 2. H和O2消耗，其它可反復使用； 3. CoQ是兩種呼吸鏈的匯合點。,不同點: NADH呼吸鏈 琥珀酸呼吸鏈 普遍程度 較普遍 次要 起始物 NADH FADH2 ATP 3 2,2H+ 2e,O2- ,2、琥珀酸氧化呼吸鏈,1、NADH氧化呼吸鏈,NADH氧化呼吸鏈含有以下哪幾個復合體： A.、復合體 B.、復

10、合體 C.、復合體 D.、復合體,A,能直接將電子傳遞給氧的細胞色素是： A. Cyt aa3 B. Cyt b C.Cyt c1 D. Cyt c,A,呼吸鏈存在于： A.細胞胞液 B.線粒體外膜 C.線粒體內(nèi)膜 D.線粒體基質(zhì),C,呼吸鏈中細胞色素的排列是： A.aa3bc1c2 B.bc1caa3O2 C.cbc1aa3O2 D.cc1baa3O2,B,下列哪種物質(zhì)不是NADH氧化呼吸鏈的組分 A. NAD+ BFMN C. FAD D泛醌,C,在生物氧化中FMN和FAD的作用是 A轉氨 B加氧 C脫羧 D遞氫,D,第二節(jié) ATP生成與能量的利用、轉移,一、高能化合物 1、高能化合物：含

11、有高能鍵的化合物 2、高能鍵 （）： 水解時釋放能量大于21KJ/mol的化鍵。 3、體內(nèi)的高能鍵 主要是高能磷酸鍵（P） 4、含有高能磷酸鍵（P）的化合物稱： 高能磷酸化合物 5、體內(nèi)最重要的高能化合物是；ATP 6、ATP是生物能的載體和供體（即：生命活動的直接供能者）,二、體內(nèi)ATP生成的方式：,氧化磷酸化是指在呼吸鏈電子傳遞過程中ADP磷酸化，生成ATP，又稱為偶聯(lián)磷酸化。,底物水平磷酸化 底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程。,（一）.底物水平的磷酸化,（1.）概念底物在氧化過程中因分子內(nèi)部能量重新分布形成的一種高能磷酸化合物，這種高能磷酸化合物的磷酸

12、基的高能鍵可轉移到ADPATP。 （2）底物水平的磷酸化是無氧條件下，生物獲得能量的一種方式。 （3）分為兩種情況：,底物脫氫形成高能磷酸鍵,底物脫水,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,（二）、氧化磷酸化,（1）概念： 代謝物脫下的氫通過呼吸鏈傳遞給氧生成水，釋放能量的同時，使ADP磷酸化生成ATP的過程稱氧化磷酸化；是體內(nèi)產(chǎn)生ATP的主要方式。,ATP是比ADP與Pi能量更高的化合物。由ADP與Pi反應生成ATP是非自發(fā)過程,需要獲得能量才能進行。,研究氧化磷酸化最常用的方法是測定線粒體或其制劑的P/O比值和電化學實驗。 P/O比值:是指每消耗一摩爾氧所消耗無機磷酸的摩爾數(shù)。根據(jù)所消耗的無機磷酸摩爾

13、數(shù)，可間接測出ATP生成量。又可以看作是當一對電子通過呼吸鏈傳至O2所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)。,(2)ATP產(chǎn)生的數(shù)量,什么是P/O比？其值有何意義？,-物質(zhì)氧化時，每消耗1mol氧原子所消耗無機磷的mol數(shù)（或ADP mol數(shù)），或每消耗1mol氧所生成的ATP的mol數(shù).,NADH氧化呼吸鏈存在3個偶聯(lián)部位， P/O比值等于3，即產(chǎn)生3molATP。 琥珀酸氧化呼吸鏈存在2個偶聯(lián)部位， P/O比值等于2，即產(chǎn)生2molATP。,三、影響氧化磷酸化的因素,（一）ADP濃度的影響 1、NADH/NAD+ 2、ADP+Pi/ATP （二）甲狀腺素：ATP合成，ATP分解也 表現(xiàn)為氧耗，產(chǎn)熱 甲亢：易

14、熱，易喘，情緒激動,（1）. 呼吸鏈抑制劑 阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。 如：魚藤酮、抗霉素A、 CN-、N3-、CO、H2S （2）. 解偶聯(lián)劑 使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。 如：雙香豆素、水楊酸 （3）. 氧化磷酸化抑制劑 對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。 如：寡霉素,（三）抑制劑的影響,呼吸鏈抑制劑：凡能夠切斷呼吸鏈中某一部位電子流的物質(zhì)。,丙二酸,魚藤酮 阿米妥,抗霉素A,作用：阻斷電子傳遞,D,三、ATP的利用和能量的轉移,（一）高能化合物與ATP （二）能量的轉移 （三）能量的貯存和利用 （四）ATP循環(huán),ATP的循環(huán),ATP,ADP,機械能(肌肉收縮) 滲透能(物質(zhì)主動轉運) 化學能(合成代謝) 電能(生物電) 熱能(維持體溫),生物體內(nèi)能量的儲存和利用都以ATP為中心。,第三節(jié) 非線粒體內(nèi)的氧化體系,一、微粒體氧化體系 中有加單氧化酶 1、物質(zhì)代謝 2、生物轉化 二、過氧化物酶體氧化體系 -SOD、過氧化氫酶、過氧化物酶 消滅自由基、消滅過量的H2O2,臨床工作中判定糞便、消化液中是否有隱血時，就是利用血細胞中的過氧化物酶活性將愈創(chuàng)木酯或聯(lián)苯胺氧化成藍色化合物。,超氧化物歧化酶SOD,大寶 S