[農(nóng)學(xué)]第六章生物氧化ppt課件

1、第五章第五章 生物氧化生物氧化3 學(xué)學(xué) 時(shí)時(shí)第一節(jié)第一節(jié) 生生 物物 氧氧 化化 特特 點(diǎn)點(diǎn)有機(jī)物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化作用，稱為有機(jī)物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化作用，稱為生物氧化。生物氧化。生物氧化通常需求耗費(fèi)氧，所以又稱為生物氧化通常需求耗費(fèi)氧，所以又稱為呼吸作用。呼吸作用。在整個(gè)生物氧化過(guò)程中，有機(jī)物質(zhì)最終在整個(gè)生物氧化過(guò)程中，有機(jī)物質(zhì)最終被氧化成被氧化成CO2CO2和水，并釋放出能量。和水，并釋放出能量。一、生物氧化一、生物氧化biological oxidation的概念的概念l提問(wèn)：我們身體內(nèi)的生物氧化與有機(jī)提問(wèn)：我們身體內(nèi)的生物氧化與有機(jī)物體外氧化熄滅有何一樣與區(qū)別？物體外氧化熄滅有何一樣與

2、區(qū)別？一樣點(diǎn)一樣點(diǎn)化學(xué)本質(zhì)物質(zhì)、能量化學(xué)本質(zhì)物質(zhì)、能量不同點(diǎn)不同點(diǎn)條件、過(guò)程條件、過(guò)程一樣點(diǎn)：化學(xué)本質(zhì)物一樣點(diǎn)：化學(xué)本質(zhì)物質(zhì)、能量質(zhì)、能量都是脫氫、失電子或與氧結(jié)合，耗費(fèi)氧氣都是脫氫、失電子或與氧結(jié)合，耗費(fèi)氧氣 ；都生成都生成CO2和和H2O ；釋放的能量一樣釋放的能量一樣 生生 物物 氧氧 化化 燃燃 燒燒 細(xì)胞內(nèi)溫和條件細(xì)胞內(nèi)溫和條件高溫或高壓、干燥條件高溫或高壓、干燥條件 一系列酶促反應(yīng)一系列酶促反應(yīng) 無(wú)機(jī)催化劑無(wú)機(jī)催化劑 逐步氧化放能，能量利用率高逐步氧化放能，能量利用率高 能量爆發(fā)釋放能量爆發(fā)釋放 轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成ATP，被利用，被利用 轉(zhuǎn)換為光和熱，散失轉(zhuǎn)換為光和熱，散失 不同點(diǎn)：條件

3、、過(guò)程不同點(diǎn)：條件、過(guò)程本章包括的內(nèi)容：本章包括的內(nèi)容：1 代謝物分子中的碳代謝物分子中的碳CO2，2 代謝物分子中的氫代謝物分子中的氫H2O；3 有機(jī)物被氧化時(shí)，細(xì)胞如何將氧化時(shí)有機(jī)物被氧化時(shí)，細(xì)胞如何將氧化時(shí)產(chǎn)生的能量搜集和儲(chǔ)存起來(lái)，生成產(chǎn)生的能量搜集和儲(chǔ)存起來(lái)，生成ATP1 1直接脫羧作用直接脫羧作用directive directive decarboxylationdecarboxylation 氧化代謝的中間產(chǎn)物羧酸在脫羧酶的催化下，氧化代謝的中間產(chǎn)物羧酸在脫羧酶的催化下，直接從分子中脫去羧基。例如氨基酸的脫羧。直接從分子中脫去羧基。例如氨基酸的脫羧。生物氧化中生物氧化中CO2CO

4、2的生成的生成RCNH2COOHHRCNH2HH+CO2脫羧酶2氧化脫羧作用氧化脫羧作用oxidative decarboxylation 氧化代謝中產(chǎn)生的有機(jī)羧酸主要是酮氧化代謝中產(chǎn)生的有機(jī)羧酸主要是酮酸在氧化脫羧酶系的催化下，在脫羧的同酸在氧化脫羧酶系的催化下，在脫羧的同時(shí)，也發(fā)生氧化脫氫作用。例如蘋(píng)果酸時(shí)，也發(fā)生氧化脫氫作用。例如蘋(píng)果酸的氧化脫羧。的氧化脫羧。氧化酶氧化酶2H+稱電子傳送鏈或呼吸鏈，分稱電子傳送鏈或呼吸鏈，分NADH鏈和鏈和FADH2鏈。鏈。O2-1/2 O2電子傳送體電子傳送體氫傳送體氫傳送體脫氫輔酶脫氫輔酶 -2H-2H真核生物線粒體內(nèi)膜或原核生物細(xì)胞膜上的呼真核生物

5、線粒體內(nèi)膜或原核生物細(xì)胞膜上的呼吸鏈作用下產(chǎn)生吸鏈作用下產(chǎn)生一、呼吸鏈一、呼吸鏈:定義：定義：第三節(jié)第三節(jié) 生物氧化中生物氧化中H2O的生成的生成FADH2二、呼吸鏈傳送體的組成二、呼吸鏈傳送體的組成1、煙酰胺脫氫酶類(lèi)、煙酰胺脫氫酶類(lèi)遞氫體遞氫體 NAD(P)+ + 2H NAD(P )H+H+2、黃素脫氫酶類(lèi)、黃素脫氫酶類(lèi)遞氫體遞氫體 FAD + 2H FADH23、鐵硫蛋白類(lèi)、鐵硫蛋白類(lèi)遞電子體遞電子體 Fe3+ + e Fe2+4、輔酶、輔酶Q(CoQ)遞氫體遞氫體5、細(xì)胞色素類(lèi)、細(xì)胞色素類(lèi)以卟啉鐵為輔基，傳以卟啉鐵為輔基，傳送電子送電子細(xì)胞色素蛋白細(xì)胞色素蛋白b、c、c1、a、a3a和

6、和a3合稱為細(xì)胞色素合稱為細(xì)胞色素c氧化酶、氧化酶、 末端氧化酶末端氧化酶1、煙酰胺脫氫酶類(lèi)、煙酰胺脫氫酶類(lèi) 以以NAD+或或NADP+為輔酶，為輔酶， 200多種，以前者為主多種，以前者為主 遞氫體遞氫體 總是作為總是作為NADH電子傳送鏈上的原初電子供體電子傳送鏈上的原初電子供體NAD(P)+ + 2H NAD(P )H+H+2、黃素脫氫酶類(lèi)、黃素脫氫酶類(lèi) 以以FMN或或FAD為輔基為輔基 遞氫體遞氫體 重要類(lèi)型：重要類(lèi)型：NADH復(fù)原酶：以復(fù)原酶：以FMN為輔基，催化為輔基，催化NADH將將H 傳送給傳送給FMNFMNH2琥珀酸復(fù)原酶：以琥珀酸復(fù)原酶：以FAD為輔基，催化琥珀酸將為輔基，

7、催化琥珀酸將H 傳送給傳送給FADFADH23、鐵硫蛋白類(lèi)、鐵硫蛋白類(lèi)iron-sulfur protein簡(jiǎn)寫(xiě)為簡(jiǎn)寫(xiě)為Fe-S，又稱非血紅素鐵蛋白，又稱非血紅素鐵蛋白 常與黃素酶和細(xì)胞色素構(gòu)成復(fù)合物存在常與黃素酶和細(xì)胞色素構(gòu)成復(fù)合物存在 9種，常以種，常以2Fe-2S或或4Fe-4S存在存在 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)Fe3+、Fe2+的互變傳送單電子，同時(shí)將的互變傳送單電子，同時(shí)將FMNH2、FADH2上脫下的上脫下的H傳給傳給CoQFe3+ + e Fe2+vFe-S中心與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成鐵硫蛋白中心與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成鐵硫蛋白2Fe-2S4Fe-4S非蛋白電子載體，醌類(lèi)，側(cè)鏈為異戊二烯；非蛋白電子載體，醌類(lèi)，

8、側(cè)鏈為異戊二烯；遞遞H體；體；中間傳送體：只能從黃素酶的輔基上接受中間傳送體：只能從黃素酶的輔基上接受H4、輔酶、輔酶Qcoenzyme Q 泛醌、泛醌、CoQ5、細(xì)胞色素類(lèi)、細(xì)胞色素類(lèi)cytochrome，Cyt 一類(lèi)功能相關(guān)，以鐵卟啉為輔基的色素復(fù)合蛋白。一類(lèi)功能相關(guān)，以鐵卟啉為輔基的色素復(fù)合蛋白。 只存在于需氧細(xì)胞；只存在于需氧細(xì)胞； 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)Fe3+、Fe2+ 和和Cu2+、Cu+的互變遞單電子。的互變遞單電子。 種類(lèi)：種類(lèi)：b、c1、c、a、a3等。等。a和和a3構(gòu)造嚴(yán)密，至構(gòu)造嚴(yán)密，至今不能分開(kāi)，故稱今不能分開(kāi)，故稱Cytaa3為細(xì)胞色素氧化酶、末端為細(xì)胞色素氧化酶、末端氧化酶。氧

9、化酶。線粒體內(nèi)膜上分別到四種酶復(fù)合體、線粒體內(nèi)膜上分別到四種酶復(fù)合體、CoQ、Cytc復(fù)合體復(fù)合體1：NADH- Q復(fù)原酶復(fù)原酶復(fù)合體復(fù)合體2：細(xì)胞色素復(fù)原酶：細(xì)胞色素復(fù)原酶復(fù)合體復(fù)合體3：細(xì)胞色素氧化酶：細(xì)胞色素氧化酶復(fù)合體復(fù)合體4：琥珀酸：琥珀酸- Q復(fù)原酶復(fù)原酶NADH呼吸鏈：由呼吸鏈：由1、2、3及及CoQ、Cytc組成組成FADH2呼吸鏈：由呼吸鏈：由4 、2、3及及CoQ、Cytc組成組成復(fù)合體復(fù)合體1 1：NADH-QNADH-Q復(fù)原酶復(fù)原酶 組成：FMN + Fe-S蛋白+ CoQ 功能：遞氫 Fe-S蛋白：遞電子體 Fe3+ + e Fe2+復(fù)合體復(fù)合體2 2：細(xì)胞色素復(fù)原酶

10、：細(xì)胞色素復(fù)原酶組成：組成：Cytb、Cytc1、Fe-S蛋白蛋白功能：傳送電子功能：傳送電子復(fù)合體復(fù)合體3 3：細(xì)胞色素氧化酶：細(xì)胞色素氧化酶組成：組成：Cytaa3 +2Cu功能：遞電子給氧功能：遞電子給氧Cu2e Cu 復(fù)合體復(fù)合體4 4：琥珀酸：琥珀酸-Q-Q復(fù)原酶復(fù)原酶組成：組成：FAD + Fe-S蛋白蛋白功能：遞氫功能：遞氫FADH2鏈鏈三、呼吸鏈中傳送體的陳列順序三、呼吸鏈中傳送體的陳列順序呼吸鏈中電子傳送方向和順序嚴(yán)厲呼吸鏈中電子傳送方向和順序嚴(yán)厲方向：電負(fù)性大方向：電負(fù)性大電正性大電正性大 低氧化復(fù)原電位低氧化復(fù)原電位高氧化復(fù)原電位高氧化復(fù)原電位測(cè)定方法：測(cè)定方法：E雙光束

11、分光光度計(jì)氧化復(fù)原體表達(dá)不同光吸收值雙光束分光光度計(jì)氧化復(fù)原體表達(dá)不同光吸收值抑制劑等抑制劑等根據(jù)根據(jù)各傳送體的各傳送體的Eo、復(fù)合體組成、鏈阻斷實(shí)驗(yàn)、復(fù)合體組成、鏈阻斷實(shí)驗(yàn)NADH鏈鏈NADHFMNCoQbc1caa3O2 判別各自所發(fā)生的判別各自所發(fā)生的“傳送反響傳送反響Eo 大小順序？大小順序？答案：升序，從小到大。答案：升序，從小到大。 EoNADHFMNCoQbc1caa3O2-0.32-0.30+0.1+0.07+0.22+0.25+0.29+0.816FADH2鏈鏈 FADH2 相結(jié)合的必然順序相連相結(jié)合的必然順序相連bc1 a a3 。 如何根據(jù)復(fù)合體組成判別順序？如何根據(jù)復(fù)合

12、體組成判別順序？ NADHFMNCoQbc1caa3O2四、電子傳送抑制造用鏈阻斷實(shí)驗(yàn)四、電子傳送抑制造用鏈阻斷實(shí)驗(yàn)NADH鏈斷，鏈斷，F(xiàn)ADH2鏈通鏈通毒魚(yú)藤是有兩廣一帶有毒魚(yú)作用的一類(lèi)藤本毒魚(yú)藤是有兩廣一帶有毒魚(yú)作用的一類(lèi)藤本植物的統(tǒng)稱。毒魚(yú)藤的根皮或種子中含有的植物的統(tǒng)稱。毒魚(yú)藤的根皮或種子中含有的殺蟲(chóng)有效成分是魚(yú)藤酮和擬魚(yú)藤酮。殺蟲(chóng)有效成分是魚(yú)藤酮和擬魚(yú)藤酮。 NADHFMNCoQbc1caa3O2ee NADHFMNCoQbc1caa3O2e那么那么aa3O2什么是電子傳送抑制劑？什么是電子傳送抑制劑？可以阻斷呼吸鏈中某一部位電子傳送的物質(zhì)可以阻斷呼吸鏈中某一部位電子傳送的物質(zhì)是研討

13、電子傳送順序的重要方法是研討電子傳送順序的重要方法第四節(jié)第四節(jié) 生物氧化與生物氧化與ATPATP的生成的生成 生物氧化釋放的能量，經(jīng)過(guò)與生物氧化釋放的能量，經(jīng)過(guò)與ATPATP合成合成相偶聯(lián)，轉(zhuǎn)換成生物體可以直接利用的生相偶聯(lián)，轉(zhuǎn)換成生物體可以直接利用的生物能物能ATPATP。一、一、 高能化合物高能化合物高能鍵高能鍵有著非常重要的生物意義有著非常重要的生物意義 高能化合物水解高能化合物水解低能化合物低能化合物 GO0 能自發(fā)進(jìn)能自發(fā)進(jìn)展展 A B GO0 不能自發(fā)進(jìn)展不能自發(fā)進(jìn)展 A+高能化合物高能化合物 B+低能化合物低能化合物 GO0 能自發(fā)進(jìn)展能自發(fā)進(jìn)展提問(wèn)：兩反響如何可以結(jié)合在一同呢？

14、提問(wèn)：兩反響如何可以結(jié)合在一同呢？ 高能基團(tuán)的傳送類(lèi)似的活化反響非常普遍存在。類(lèi)似的活化反響非常普遍存在。D-6-磷酸葡萄糖比磷酸葡萄糖比D-葡萄糖葡萄糖G高，更易于分解，這步活高，更易于分解，這步活化是細(xì)胞內(nèi)葡萄糖分解的第一步，也是后續(xù)葡萄糖分化是細(xì)胞內(nèi)葡萄糖分解的第一步，也是后續(xù)葡萄糖分解的根基。解的根基。激酶激酶激活底物激活底物A銜接高能鍵的酶銜接高能鍵的酶A+高能化合物高能化合物B+低能化合物低能化合物活化能量添加反響活化能量添加反響例例D-葡萄糖葡萄糖 + ATPD-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + ADP硫脂鍵化合物硫脂鍵化合物 S -7.5甲硫鍵化合物甲硫鍵化合物 CH3S+- C-

15、C -10.0COO高能化合物的種類(lèi)高能化合物的種類(lèi) 高能鍵高能鍵,水解斷水解斷開(kāi)，并可傳送能開(kāi)，并可傳送能量量磷氧型磷氧型-OP磷氮型磷氮型 HN =C-NP(O) -10.3磷酸化合物磷酸化合物非磷酸化合物非磷酸化合物烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物 Go Kcal/mol(-C=C-OP(O) -14.8酰基磷酸化合物?；姿峄衔?(-C-OP(O) -10.1 O焦磷酸化合物焦磷酸化合物 (O)P-OP(O) -7.31ATP的分子構(gòu)造的分子構(gòu)造最重要的高能化合物最重要的高能化合物ATPNNNNNH2OOHOHCH2OOOPAMPADPATP-POOPOOOOO2ATP的作用A、生物

16、體通用的能量貨幣、生物體通用的能量貨幣提供反響所需能量提供反響所需能量 ；提供細(xì)胞活動(dòng)的機(jī)械能；提供細(xì)胞活動(dòng)的機(jī)械能；提供細(xì)胞吸收物質(zhì)時(shí)的能量；提供細(xì)胞吸收物質(zhì)時(shí)的能量；產(chǎn)生電效應(yīng)；產(chǎn)生電效應(yīng)；轉(zhuǎn)變成光能或熱能。轉(zhuǎn)變成光能或熱能。 B、磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移反響的中間載體、磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移反響的中間載體高磷酸基勢(shì)能向低磷酸基勢(shì)能轉(zhuǎn)移高磷酸基勢(shì)能向低磷酸基勢(shì)能轉(zhuǎn)移生物體內(nèi)，生物體內(nèi)，ATP處于不斷生成和耗處于不斷生成和耗費(fèi)的平衡中費(fèi)的平衡中能量源自能量源自能源物質(zhì)糖、脂、偶爾是蛋白質(zhì)的分解能源物質(zhì)糖、脂、偶爾是蛋白質(zhì)的分解分 解 代 謝分 解 代 謝氧 化 產(chǎn) 能氧 化 產(chǎn) 能ADP機(jī)械能運(yùn)動(dòng)機(jī)械能運(yùn)動(dòng)化學(xué)能

17、合成反響化學(xué)能合成反響浸透能分泌、吸收浸透能分泌、吸收電能生物電電能生物電熱能體溫維持熱能體溫維持光能生物發(fā)光光能生物發(fā)光 UTP、GTP、CTP、TTP合成，供能ATP ATP是能量的攜帶者、轉(zhuǎn)運(yùn)是能量的攜帶者、轉(zhuǎn)運(yùn)者，但不是能量的儲(chǔ)存者。者，但不是能量的儲(chǔ)存者。 二、二、 氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用氧化氧化氧化復(fù)原反響氧化復(fù)原反響磷酸化磷酸化特指特指ADP磷酸化成磷酸化成ATP儲(chǔ)能儲(chǔ)能根據(jù)氧化方式不同分為兩類(lèi)根據(jù)氧化方式不同分為兩類(lèi)一、底物磷酸化一、底物磷酸化底物底物與底物催化過(guò)程相伴與底物催化過(guò)程相伴無(wú)氧無(wú)氧ATP構(gòu)成機(jī)制構(gòu)成機(jī)制3-磷磷 酸酸 甘甘 油油 醛醛 磷磷 酸酸 二二 羥羥

18、 丙丙 酮酮 NAD+ 磷 酸 丙 糖 異 構(gòu) 酶2 3-磷 酸 甘 油 醛 脫 氫 酶 NADH H1.3-二二 磷磷 酸酸 甘甘 油油 酸酸 ADP 2 3-磷磷 酸酸 甘甘 油油 酸酸 2 磷 酸 甘 油 酸 變 位 酶 H20 磷磷 酸酸 ADP ATP2-磷磷 酸酸 甘甘 油油 酸酸 2 烯烯 醇醇 式式 丙丙 酮酮 酸酸 烯 醇 化 酶 丙 酮 酸 激 酶 異 構(gòu) G= -0.6kcal/m ol(可可 逆逆 ) 磷 酸 甘 油 酸 激 酶 ATP 氧 化 磷 酸 化 G= -0.4kcal/m ol(可可 逆逆 ) 產(chǎn) 能 1 G= +0.3kcal/m ol(可可 逆逆 ) 產(chǎn)

19、 能 2 G= -4.0kcal/m ol (不不 可可 逆逆 ) 異 構(gòu) 脫 水 G= +0.2kcal/m ol G=-0.8kcal/m ol(可可 逆逆 ) （ 可可 逆逆 ）2 丙丙 酮酮 酸酸二、二、 電子傳送體磷酸化氧化磷酸化電子傳送體磷酸化氧化磷酸化與電子傳送鏈相伴的有氧與電子傳送鏈相伴的有氧ATP構(gòu)成機(jī)制構(gòu)成機(jī)制P/O：每耗費(fèi)：每耗費(fèi)1個(gè)個(gè)O2所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)分子數(shù)NADH+H+1/2O2 NADH+H+1/2O2 NAD+H2ONAD+H2O磷酸化磷酸化氧化氧化電子傳送體系電子傳送體系NADH鏈鏈FADH2+1/2O2+ 2ADP+2Pi NAD+H2O+2AT

20、PFADH2鏈鏈+ 3ADP+3Pi +3ATP1、P/O比和氧化磷酸化偶聯(lián)部位比和氧化磷酸化偶聯(lián)部位 P/O定義：定義： 偶聯(lián)部位偶聯(lián)部位抑制劑、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)抑制劑、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)2、氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制獨(dú)一與大部分實(shí)驗(yàn)景象相符的假說(shuō)，被普遍接獨(dú)一與大部分實(shí)驗(yàn)景象相符的假說(shuō)，被普遍接受受P.Mitchell因此獲因此獲78年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)要點(diǎn)：要點(diǎn)：氫傳送體利用傳送反響能量將氫傳送體利用傳送反響能量將H+泵出內(nèi)膜；泵出內(nèi)膜；化學(xué)偶聯(lián)假說(shuō)、構(gòu)象偶聯(lián)假說(shuō)、化學(xué)浸透假說(shuō)化學(xué)偶聯(lián)假說(shuō)、構(gòu)象偶聯(lián)假說(shuō)、化學(xué)浸透假說(shuō)1 13 32 2內(nèi)膜阻止內(nèi)膜阻止H+自在進(jìn)入，構(gòu)成膜內(nèi)外電位差自在進(jìn)入，構(gòu)成膜內(nèi)外

21、電位差(E)；E E推進(jìn)推進(jìn)ATPATP合成酶為合成酶為ADPADP磷酸化提供能量。磷酸化提供能量。3 3、氧化磷酸化的阻斷作用、氧化磷酸化的阻斷作用 電子傳送抑制造用電子傳送抑制造用阻斷方式：阻斷方式： 氧化磷酸化解偶聯(lián)作用氧化磷酸化解偶聯(lián)作用氧化磷酸化解偶聯(lián)作用：氧化磷酸化解偶聯(lián)作用： 指氧化磷酸化反響中，在一個(gè)或多個(gè)磷指氧化磷酸化反響中，在一個(gè)或多個(gè)磷酸化位置上氧化過(guò)程與磷酸化過(guò)程分別，使酸化位置上氧化過(guò)程與磷酸化過(guò)程分別，使ATP的合成從電子傳送系統(tǒng)中分別。的合成從電子傳送系統(tǒng)中分別。典型的解偶聯(lián)劑：典型的解偶聯(lián)劑：2,4-2,4-二硝基苯酚二硝基苯酚DNPDNP呼吸鏈可與磷酸化脫離，能量全部轉(zhuǎn)化為熱。熊冬眠l嬰兒及初