琥珀酸氧化呼吸鏈PPT課件

.,1,第八章生物氧化(Biologicaloxidation),.,2,主要內(nèi)容,概述生物氧化方式線粒體氧化體系生物氧化與能量代謝非線粒體氧化體系,.,3,第一節(jié)生物氧化概述,一、概念,能量+H2O+CO2,生物體,營(yíng)養(yǎng)物（糖、脂、蛋白質(zhì)）,O,意義：提供各種生命活動(dòng)所需的能量,維持體溫.,.,4,二、生物氧化特點(diǎn)：生物氧化體外燃燒溫和環(huán)境（37C近中性）條件劇烈，高溫、高壓需酶催化，使有機(jī)物氧化分解不需酶催化CO2是有機(jī)酸脫羧生成的碳和氧直接化合生成CO2有機(jī)物脫下的氫,經(jīng)呼吸鏈生成H2OH2O為滅火劑逐步釋放能量并形成ATP能量以光和熱形式驟然放出,.,5,第二節(jié)生物氧化方式,一、生物氧化中CO2的生成方式(有機(jī)酸在酶的催化下脫羧產(chǎn)生CO2),1.-單純脫羧,.,6,2.氧化脫羧,.,7,3.單純脫羧,.,8,4.氧化脫羧,.,9,二、生物氧化中物質(zhì)的氧化方式,物質(zhì)脫氫（2H）、脫電子（2e）、加氧（O2）均稱為氧化反應(yīng)。生物體內(nèi)物質(zhì)氧化特殊性：常見氧化方式為：加水脫氫反應(yīng)脫氫過程包括電子轉(zhuǎn)移：HH+e-3.氧化還原反應(yīng)偶聯(lián)進(jìn)行。,.,10,AH2A,BBH2,CH2C,DDH2,H2OO2,1)氧化還原偶聯(lián)進(jìn)行；2)氧化還原能力的大小用EO值表示；3)EO值越小，表示還原性越強(qiáng)，越易提供2H或2e,EO值小,EO值大,.,11,第三節(jié)線粒體氧化體系,是定位在線粒體內(nèi)膜上的一組排列有序的遞氫體和遞電子體(酶與輔酶)構(gòu)成的鏈狀傳遞體系,也稱電子傳遞鏈(electrontransferchain)。,呼吸鏈（respiratorychain）,.,12,(一)呼吸鏈主要成員及其作用,煙酰胺脫氫酶類黃素蛋白類鐵硫蛋白（Fe-S）泛醌（CoQ）細(xì)胞色素類（Cyt）,.,13,煙酰胺脫氫酶類（nicotinamidedehydrogenases）NAD+(COI)輔酶NADP+(COII)作用:遞氫體功能部位：吡啶環(huán),.,14,呼吸鏈2H+NAD+NADH+H+傳遞給FMN,(3)遞氫機(jī)理,.,15,黃素蛋白酶類(flavinproteinases)FMN-呼吸鏈中,FMN作為NADH脫氫酶的輔基;(1)輔基FAD-作為琥珀酸脫氫酶的輔基;作用:遞氫體功能部位：異咯嗪環(huán)的N1和N10,（FP1）,(FP2),.,16,（3）遞氫機(jī)理,NADH+H+FMNH2均可傳遞給COQ琥珀酸脫氫FADH2,呼吸鏈,（Fe-S）,1,10,.,17,CH2-S,Fe,S,Fe,S,Fe,S,Fe,S,CH2-S,S-CH2,S-CH2,3.鐵硫蛋白類(iron-sulfurproteins,Fe-S),.,18,鐵硫蛋白類,常見鐵硫族:Fe4-S4或Fe2-S2,.,19,在呼吸鏈中：FMN(Fe-S)存在形式FAD(Fe-S).b(2)作用:遞電子體遞電子機(jī)理Fe3+Fe2+,and,Cyt.b.C1(Fe-S),等復(fù)合物形式,e,e,.,20,4.泛醌（ubiquinone,CoQ10,Q10）,結(jié)構(gòu)醌類化合物作用:遞氫體,.,21,(3)遞氫機(jī)理,FMNH2,COQ2H,2e,2H+,傳遞給一系列Cyt類進(jìn)一步傳遞,在呼吸鏈中,（Fe-S）,FADH2,（Fe-S）,.,22,5.細(xì)胞色素類(Cytochromes,Cyt.)根據(jù)吸收光譜特征，Cyt.類分為a、b和c三大類：*Cyt.b、c1、c、a和a3存在于線粒體內(nèi)膜,作為呼吸鏈成員；Cyt.b5和Cyt.p450主要存在于肝細(xì)胞微粒體，參與生物轉(zhuǎn)化。,.,23,(1)Cyt.類基本結(jié)構(gòu),N,N,N,N,Fe3+,H3C-,-CH3,-CH-CH3,CH3,CH2CH2COO-,CH2CH2COO-,細(xì)胞色素,H3C-,CysSH3C-CH,CysS,多肽鏈,蛋白質(zhì)部分,鐵卟啉,.,24,Cytb、c1、c、a、Cyta3不能與O2和可與O2也可與CO、CN-等結(jié)合，CO和CN-結(jié)合Cyta3:通過與氧結(jié)合，可將電子直接傳遞給氧，Cyta3被稱為細(xì)胞色素氧化酶Cyta3：當(dāng)與CO或CN-結(jié)合，使呼吸鏈中斷。,.,25,(2)作用遞電子體(3)遞電子機(jī)理Fe3+Fe2+,e,e,(4)遞電子順序Cyt.bc1caa3O2,eeeee,.,26,在呼吸鏈中細(xì)胞色素類遞電子的過程,2Fe2+,2Fe3+,2Fe3+,2Fe2+,2Fe3+,2Fe2+,2Fe3+,2Fe2+,1/2O2,O2-H2O,2e,2e,2e,2e,2e,2b,2c1,2c,2a.a3,COQ2H2H+-,2e,2H+,.,27,CoQ,Cytc,琥珀酸-CoQ還原酶,CoQ-Cytc還原酶,琥珀酸等,線粒體呼吸鏈四大復(fù)合體,復(fù)合體I,FMN(Fe-S),復(fù)合體,FAD(Fe-S).b,復(fù)合體,Cyt.b,C1(Fe-S),復(fù)合體,復(fù)合物,a.a3.Cu2+,.,28,1、將測(cè)得各組分的還原電位(E0)值由小大排列;2、測(cè)定各組分氧化態(tài)和還原態(tài)兩種形式的吸收光譜的變化;3、使用特異抑制劑,分析抑制點(diǎn)前后各組份的氧化還原態(tài)的變化;4、分離并提取各組份,在體外重組成復(fù)合物,以重現(xiàn)遞H和遞e功能。,呼吸鏈各組份排列順序的依據(jù),.,29,(二)體內(nèi)重要呼吸鏈NADH+H+氧化呼吸鏈(1)組成成員(2)排列順序(3)產(chǎn)生ATP數(shù)(3分子),NADHFMNCOQCyt.bc1ca.a3O2+H+(Fe-S)(Fe-S)(Cu2+),.,30,2.FADH2氧化呼吸鏈（琥珀酸氧化呼吸鏈）（1）組成成員（2）排列順序（3）產(chǎn)生ATP數(shù)(2分子),FADH2COQCyt.bc1ca.a3O2(Fe-S)(Fe-S)(Cu2+),.,31,NADHFMNCoQCytbCytc1Cytcaa3+H+(Fe-S)(Fe-S)(Cu2+),FAD.H2(Fe-S),II,I,III,IV,琥珀酸,O2,CoQ(Q)是兩條重要呼吸鏈的交匯點(diǎn),.,32,呼吸鏈四個(gè)復(fù)合物的電子和質(zhì)子流動(dòng)總圖,.,33,CH2OHC=OCH2O-P,磷酸二羥丙酮,CH2OHCHOHCH2O-P,3-磷酸甘油,NADH+H+,NAD+,QH2,Q,1/2O2,H2O,2P,3磷酸甘油脫氫酶（FAD）,線粒體內(nèi)膜,基質(zhì),胞液,3-磷酸甘油脫氫酶,磷酸甘油穿梭機(jī)制示意圖,四、胞液中的NADH的氧化,.,34,蘋果酸天冬氨酸穿梭示意圖,.,35,胞液中NADH的氧化（小結(jié)）,1、3-磷酸甘油穿梭作用（神經(jīng)組織和骨骼?。┌篘ADH+H+線粒體FADH2產(chǎn)生2分子ATP2、蘋果酸-天冬氨酸穿梭作用（肝和心?。┌篘ADH+H+線粒體NADH+H+產(chǎn)生3分子ATP,呼吸鏈,呼吸鏈,.,36,第四節(jié)生物氧化與能量代謝,糖約60%以熱能形式脂類散失，維持體溫；蛋白質(zhì)約40%以化學(xué)能形式形成高能化合物(如，ATP)，以驅(qū)動(dòng)各種生命活動(dòng)。高能化合物：是指水解時(shí)釋出的能量30KJ/mol的、含有磷酸酯鍵或硫酯鍵的化合物。,o,能量,.,37,一.高能化合物的種類,高能鍵符號(hào)：“”,脂,脂,.,38,（一）底物水平磷酸化(substratelevelphosphrylation),二、ATP的形成,.,39,1、1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸,ADP,ATP,3-磷酸甘油酸激酶,2、磷酸烯醇式丙酮酸,ADP,ATP,丙酮酸,丙酮酸激酶,3、琥珀酸酰CoA琥珀酸+CoASH,GDPH3PO4,GTP,底物水平磷酸化,ADPATP,琥珀酸硫激酶,.,40,（二）氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)1.氧化磷酸化偶聯(lián),一系列遞氫、遞電子體,釋放能量，驅(qū)動(dòng)各種生命活動(dòng),.,41,2.氧化磷酸化的偶聯(lián)部位,（1）磷氧比（P/O）值測(cè)定每消耗1摩爾氧原子所消耗的無機(jī)磷摩爾數(shù)，即合成ATP的摩爾數(shù)。,通過加入不同底物，分別測(cè)定P/O比值，推測(cè)ATP生成數(shù)（偶聯(lián)部位）。,.,42,呼吸鏈形成ATP的偶聯(lián)部位,NADH氧化呼吸鏈：P/O3，有3個(gè)偶聯(lián)部位，生成3分子ATP；FADH2氧化呼吸鏈：P/O2，有2個(gè)偶聯(lián)部位，生成2分子ATP。,蘋果酸,抗壞血酸,.,43,NADHFMNCoQCytbc1caa3O2(Fe-S),FADH2(Fe-S),52.1kj/mol40.5kj/mol102.3kj/mol,（2）自由能變化,NADH氧化呼吸鏈偶聯(lián)部位,NAD+CoQCyt.bca.a3O2,.,44,四、影響氧化磷酸化的因素,抑制劑ADP的調(diào)節(jié)甲狀腺激素的調(diào)節(jié)線粒體DNA突變,.,45,（一）抑制劑1.呼吸鏈抑制劑CN-FAD.H2CO(Fe-S)NADHFMNCoQCyt.bC1Caa3O2(Fe-S)阿米妥抗霉素A魚藤酮,-,-,-,.,46,2.解偶聯(lián)劑,解除偶聯(lián),解除偶聯(lián),二硝基苯酚（DNP）,DNP解除氧化與磷酸化的偶聯(lián)作用耗O2量、耗Pi量P/O比值A(chǔ)TP生成,一系列遞氫、遞電子體,.,47,（二）ADP的調(diào)節(jié),(ADPPi)氧化磷酸化,（三）甲狀腺激素（T3/T4）的調(diào)節(jié),ATPADP+Pi產(chǎn)熱量氧化磷酸化,ATP生成（耗O2量）,Na+-K+-ATPase,.,48,（四）線粒體DNA突變,mtDNA編碼呼吸鏈復(fù)合體的部分多肽鏈及蛋白質(zhì),mtDNA突變,影響氧化磷酸化,能量代謝障礙,各種疾病,.,49,五、ATP利用,ATP+H2OADP+Pi+30.5Kj,.,50,代謝物,氧化分解,CO2H2O,能,熱能（散發(fā)）,化學(xué)能,ATP,ADP,Pi,C,CP,+,能,機(jī)械能（肌肉收縮）化學(xué)能（合成代謝）滲透能（吸收分泌）電能（神經(jīng)傳導(dǎo)生物電）熱能（維持體溫）等,1.ATP驅(qū)動(dòng)各種生命活動(dòng),.,51,2.ATP中高能鍵的“”轉(zhuǎn)移,ATP+,UDPCDPGDP,ADP+,UTP參與糖原合成CTP參與磷脂合成GTP參與蛋白質(zhì)合成,.,52,3.能量的儲(chǔ)存,H2N+C-NH2H3C-NCH2COO-,H2N+HOC-NP-O-H3C-NO-CH2COO-,ATPADP,肌酸激酶,肌酸,磷酸肌酸（CP）（儲(chǔ)能形式）,.,53,第五節(jié)非線粒體氧化體系,RH+O2+NADPH+H+,ROH+NADP+H2O,羥化酶（加單氧酶系）,O2,O,O,使RH羥化成ROH,使NADPH+H+氧化成H2O,一、微粒體氧化體系,（混合功能氧化酶）,.,54,加單氧酶系組成,酶系：Cytp450Cytp450還原酶等輔基：FAD(Fe-S)2NADP等,.,55,加單氧酶反應(yīng)機(jī)理,.,56,二、過氧化物酶體氧化體系,（一）過氧化氫酶（catalas