第五章 生物氧化

1、體內(nèi)體內(nèi)能量能量產(chǎn)生的方式產(chǎn)生的方式一、生物氧化的基本概念一、生物氧化的基本概念 物質(zhì)在生物體內(nèi)的物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化分解氧化分解稱為生物氧化稱為生物氧化。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二二. . 生物氧化的分類生物氧化的分類 1. 1. 線粒體內(nèi)的氧化線粒體內(nèi)的氧化: : 消耗氧氣，消耗氧氣，釋放釋放二氧化碳，二氧化碳，產(chǎn)生產(chǎn)生ATP，又稱為又稱為細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸。 2.2. 線粒體外的氧化線粒體外的氧化: : 不不產(chǎn)生產(chǎn)生ATP，和代謝物或藥物、毒物的，和代謝物或藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化有關(guān)。生物轉(zhuǎn)化有關(guān)。 如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、過(guò)氧化物酶體（微粒體）等如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、過(guò)氧化物酶體（微粒體）等 發(fā)生部位：細(xì)胞內(nèi)發(fā)生部位

2、：細(xì)胞內(nèi), ,有氧條件有氧條件 能量釋放方式：逐步釋放能量釋放方式：逐步釋放 能量利用方式：能量利用方式：ATPATP作為能量的儲(chǔ)存庫(kù)作為能量的儲(chǔ)存庫(kù) 和轉(zhuǎn)運(yùn)站和轉(zhuǎn)運(yùn)站 二氧化碳的產(chǎn)生方式：有機(jī)酸脫羧二氧化碳的產(chǎn)生方式：有機(jī)酸脫羧 水的生成方式：氫經(jīng)過(guò)一系列傳遞反水的生成方式：氫經(jīng)過(guò)一系列傳遞反 應(yīng)而與氧結(jié)合生成。應(yīng)而與氧結(jié)合生成。三三. 生物氧化的特點(diǎn)：生物氧化的特點(diǎn)： 線粒體氧化體系：線粒體氧化體系： 代謝物分子中的氫先經(jīng)脫氫酶激活而脫出，代謝物分子中的氫先經(jīng)脫氫酶激活而脫出，脫下的氫經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)中間傳遞體按照一定的順脫下的氫經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)中間傳遞體按照一定的順序傳遞，最終與分子氧結(jié)合生

3、成水。序傳遞，最終與分子氧結(jié)合生成水。 電子傳遞體電子傳遞體: 起起傳遞傳遞氫或電子作用的酶或輔酶。氫或電子作用的酶或輔酶。一、相關(guān)概念一、相關(guān)概念電子傳遞鏈電子傳遞鏈: 電子傳遞體按一定的順序排列在線粒體的電子傳遞體按一定的順序排列在線粒體的內(nèi)膜上內(nèi)膜上, ,組成遞氫或遞電子的體系，此過(guò)程與組成遞氫或遞電子的體系，此過(guò)程與細(xì)胞攝取氧的呼吸過(guò)程相關(guān)細(xì)胞攝取氧的呼吸過(guò)程相關(guān), ,故稱為故稱為呼吸鏈呼吸鏈。（一）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（一）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD(NAD+ +) ) 或稱為輔酶或稱為輔酶I (CoII (CoI) )（二）黃素蛋白（二）黃素蛋白（FP)FP)（三）鐵硫蛋白（

4、三）鐵硫蛋白（Fe-S)Fe-S)（四）泛醌（四）泛醌（UQUQ或或Q)Q)（五）細(xì)胞色素體系（五）細(xì)胞色素體系（CytCyt) ) 作用作用: : 脫氫酶的脫氫酶的輔酶輔酶, , 起起遞氫遞氫作用。作用。 NAD+2H NADH + H+作用作用: : 合成反應(yīng)或羥化反應(yīng)的合成反應(yīng)或羥化反應(yīng)的供氫體供氫體NADP+2H NADPH + H+v 組成組成尼克酰胺尼克酰胺D-核糖核糖磷酸磷酸腺嘌呤腺嘌呤D-核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸NADNADP FAD FMN FAD ： 黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸 FMN： 黃素單核苷酸黃素單核苷酸 作用作用 ：生物氧化過(guò)程中：生物氧化過(guò)程中傳遞氫原

5、子傳遞氫原子FAD + 2H FADH2FMN + 2H FMNH2核醇核醇磷酸磷酸異咯嗪異咯嗪腺嘌呤腺嘌呤D-核糖核糖磷酸磷酸核黃素核黃素FMNv 組成組成FAD 1.1.功能：功能：傳遞傳遞電子電子 2. 2.特點(diǎn)：多與黃素蛋白或細(xì)胞色素特點(diǎn)：多與黃素蛋白或細(xì)胞色素b b結(jié)合存在。結(jié)合存在。Fe2+Fe3+-e+e功能：接受功能：接受氫，氫，傳遞傳遞電子和質(zhì)子電子和質(zhì)子結(jié)構(gòu)：脂溶性苯醌結(jié)構(gòu)：脂溶性苯醌Q + 2H QH2 鐵卟啉鐵卟啉鐵離鐵離子子Fe2+Fe3+-e+e2. 2. 細(xì)胞色素的類型細(xì)胞色素的類型: : 細(xì)胞色素細(xì)胞色素a (a, aa (a, a3 3), b ,c(c, c

6、), b ,c(c, c1 1) )3.3.CytaaCytaa3 3 形成復(fù)合體形成復(fù)合體, ,很難分離很難分離, , 是唯一能夠?qū)㈦娮觽鬟f給氧的是唯一能夠?qū)㈦娮觽鬟f給氧的 細(xì)胞色素，也稱為細(xì)胞色素，也稱為細(xì)胞色素氧化酶。細(xì)胞色素氧化酶。其分子中還含有兩個(gè)其分子中還含有兩個(gè)銅原子銅原子。FADFMNCytaa3 Cytb Cytc1 1 1、NADH氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈2 2、FAD2H氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈2 2、FADHFADH2 2 氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈FADFAD(Fe-S)(Fe-S)FMNFMN(Fe-S)(Fe-S)NADNAD Q QCytbCytbCytcCytc1 1Cyt

7、cCytcCytaaCytaa3 3O O2 2 高能化合物：水解時(shí)釋放大量能量，高能化合物：水解時(shí)釋放大量能量， 大于大于21kJ/mol。高能磷酸化合物：含有高能磷酸鍵高能磷酸化合物：含有高能磷酸鍵 如：如：ATP，GTP，UTP，CTP高能硫酯化合物：含有高能硫酯鍵高能硫酯化合物：含有高能硫酯鍵 如：如：乙酰乙酰CoA，脂酰，脂酰CoA， 琥珀酰琥珀酰CoA等。等。 體內(nèi)體內(nèi)ATPATP的生成有兩種方式：的生成有兩種方式：1 1、底物水平磷酸化、底物水平磷酸化2 2、氧化磷酸化、氧化磷酸化 概念：概念： 底物分子內(nèi)部能量重新分布形成高能磷底物分子內(nèi)部能量重新分布形成高能磷酸鍵，伴有酸鍵，

8、伴有ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的作用。的作用。COOHCOHH2COPO3H2PO3H2CO-OHCOHH2COPO3H2ADPATP3-磷酸甘油酸激酶Mg2+1,3-二磷酸甘油酸3磷酸甘油酸 概念：概念： 代謝物氧化代謝物氧化脫氫脫氫，經(jīng)過(guò)呼吸鏈，經(jīng)過(guò)呼吸鏈傳遞給氧傳遞給氧生成水生成水，同時(shí)釋放能量使，同時(shí)釋放能量使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP。代謝物的。代謝物的氧化反應(yīng)與氧化反應(yīng)與ADP的磷酸化反應(yīng)偶的磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)發(fā)生。聯(lián)發(fā)生。FADFAD(Fe-S)(Fe-S)FMNFMN(Fe-S)(Fe-S)NADNADCoQCoQCytbCytbCytcCytc1 1CytcCytcC

9、ytaaCytaa3 3O O2 2ATPATPATP（1）氧化磷酸化的偶聯(lián)部位氧化磷酸化的偶聯(lián)部位 概念概念： 每消耗一摩爾氧原子所需消耗的每消耗一摩爾氧原子所需消耗的無(wú)機(jī)磷的摩爾數(shù)。無(wú)機(jī)磷的摩爾數(shù)。 兩條呼吸鏈的兩條呼吸鏈的P/O比值比值: 電子傳遞抑制劑電子傳遞抑制劑 解偶聯(lián)劑：解偶聯(lián)劑：2、4-二硝基苯酚二硝基苯酚(DNP)FADFAD(Fe-S)(Fe-S)FMNFMN(Fe-S)(Fe-S)NADNADCoQCoQCytbCytbCytcCytc1 1CytcCytcCytaaCytaa3 3O O2 2抗霉素抗霉素A A二巰基丙醇二巰基丙醇魚(yú)藤酮魚(yú)藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素異戊巴比妥異戊巴比妥COCO、CNCN- -、N N3-3-、H H2 2S S鐵螯合劑（鐵螯合劑（TTFA)TTFA) 糖、脂和蛋糖、脂和蛋白白質(zhì)等物質(zhì)氧化質(zhì)等物質(zhì)氧化分解成水和二分解成水和二氧化碳并釋放氧化碳并釋放能量的過(guò)程。能量的過(guò)程。1.1.了解生物氧化的特點(diǎn)了解生物氧化的特點(diǎn)2.2.掌握線粒體氧化