生物化學(xué)教授課件-第10章氧化

BioenergeticsandBiological大分子降解為小分小分子被轉(zhuǎn)化為在代謝中占重要地位的簡單單位乙酰CoA。這個(gè)階段有ATP生成，但很少檸檬酸循環(huán)和氧化磷酸化 分子氧化的共同途徑生物氧化(BiologicalCellularoxidationCellularrespiration生物氧化的實(shí)質(zhì)：在一系列酶的作用下，有機(jī)生物氧化的特細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物在正常體溫、生理pH、有水的條件下進(jìn)行；在酶的催化下，經(jīng)過一系列連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)，逐步氧化、逐步釋放能量；生物氧化過程釋放的能量 在ATP。第一由能氧化還原電勢：得到和失去電子 單位標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電 生物化學(xué)反應(yīng)中pH=7，用E0’表一些反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原 E0’ - - -CytCytb CytcCytc 二、兩個(gè)半反應(yīng)的偶三、自由自由能即用于做功的能，用G標(biāo)準(zhǔn)自由能在標(biāo)準(zhǔn)狀況下（25C,溶質(zhì)=1M或大氣壓＝1）生物體內(nèi)pH=7,標(biāo)準(zhǔn)自由能用G0’（一）G是推測反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行的根在一個(gè)反應(yīng)中，如果自由能的變化為負(fù)值，則反G為正值時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，需要有自由能G僅與產(chǎn)物和反應(yīng)物的自由能有關(guān)，與反應(yīng)途徑（二）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)自由能的變有兩種方n:每摩爾反應(yīng)物轉(zhuǎn)移電子的摩爾F:法拉弟常數(shù)（23062cal.mol-G0’＝-2X23062X1.136=-52.6kcal.mol-化學(xué)平衡常數(shù)KeqG0’G’＝G0’＋RTln （氣體常數(shù)）=1.987cal.mol-1K一個(gè)化學(xué)反應(yīng)一旦到達(dá)平衡（G’＝0[B]/[A]G0’=-RTlnKeq=-2.303RTlgKeq時(shí)G0負(fù)Keq時(shí)G0’KeqG0正用G0’判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)磷酸二 3-磷酸甘油(25C0.0475.推測當(dāng)反應(yīng)物起始濃度為2X14，3X106M在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，用G0’判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)第二能磷酸化合物kcal.mol-1(21kJ/mol)以上的自由能，這類化合高能二、高能化合物的類磷氧鍵型（-氮磷鍵型(-硫酯鍵甲硫鍵1OOPOOPOOCOP3-磷酸甘油酸磷 11.8kcal.mol-

10.1kcal.mol-OOOOPOROOOA ORCHORCHOOOAO

焦磷酸化合O

O O

P 焦磷 7.3kcal.mol-

COOH O↓ 磷酸 14.8kcal.mol-2OOOP O 10.3kcalmol- 7.7kcal.mol-3RROC4COO-COO-NH3AATP：adenosine5’-triphosphate兩個(gè)高能活性形ATP（二）ATP在能量交換中ATP為即時(shí)性的能量載ATP在細(xì)胞酶促磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移中起“中轉(zhuǎn)站的作一些磷酸化合物水解的自 能

(kcal.mol- -------（三）細(xì)胞中存在一個(gè)動(dòng)態(tài)腺苷酸庫（ATP、ADPAMP）能荷：高能狀態(tài)的腺苷酸與總腺苷酸濃度之比。ATP不斷形成和消耗，受到調(diào)： ﹞+荷=PP（二）ATP水解時(shí)的ATP+H2OADP+Pi+H+ADP+H2OAMP+Pi+H+

G0’=-7.3kcal.mol-G0’=-7.3kcal.mol-PPi+H2O2 G0’=-6.5kcal.mol-ATPGG-6-PADPG-6-P+H2OG10’=-4.0kcal.mol-G20’=-3.3kcal.mol-

G0’=G10’+G20’=-7.3kcal.mol-ATP在能量交換中的生物氧化，氧化還原電勢，自由能，ATP,G’,高能磷酸化合物，高能鍵，能G0’=-RTln=-2.303X1.987X298Xlg=+1.8kcal.mol-G’=G0’+RTln=+1.8kcal.mol-1+2.303RTlg3X10-6M/2X10-4=-0.7kcal.mol-E0’=+0.816E0’=-0.32還原反應(yīng)：1/2O2+2H2e氧化反應(yīng)： NAD++H++相 1/2O2+NADH+H+H2O標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電勢差（E0’E0E0’E0’供體1.136（electron-transportchain）把從NADH、FADH2開始，按標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電勢由低到高（或由負(fù)到正）的順序而排列成的一系列電子遞體，叫電子傳遞鏈。(呼吸鏈，respiratorychain)二、電子遞體及排列順復(fù)合體I（NADH－CoQ還原酶 7FeS聚簇（iron-sulfur（黃素蛋白,FP1;鐵硫蛋白2Fe-4Fe- 電子傳NADHFMNFeS作用：琥珀酸CoQ組成：4蛋白質(zhì)亞1[4Fe4S],2[2（黃素蛋白,FP2;鐵硫蛋白 電子傳遞FADH2FeSCoQ(Q,ubiquinone,UQ,一次傳遞2個(gè)復(fù)合體II復(fù)合體III復(fù)合體III（CoQ-CytC還原酶組成個(gè)蛋白質(zhì)亞基2Cyt1[21Cyt細(xì)胞色素是一類含有血紅素輔基的電子傳遞細(xì)胞色素可見光譜有、吸收峰 電子傳CoQCytbFe.SCytC1CytCyt外周膜蛋白，存在于線粒體內(nèi)膜的外表在分子表面一側(cè)（血紅素附近），存在一個(gè)傳遞電復(fù)合體III復(fù)合體Cyt蘭色：positivecharged紅色：anionic綠色：electrostatic作用CytCO2；質(zhì)子泵（2H+）組成：10白質(zhì)亞基Cyta，1Cyt電子傳CytCCytaa3(2Cu2+ 延三、電子傳遞體在呼吸鏈中排列順序的氧化還原電測定氧化還原電勢，按從低到高一些反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原 E0’ - - - CytCytb CytcCytc 差異光加入電子供體，使電子遞體處于還原態(tài)突然加入氧，通過檢測光譜變化測定各自變成氧化態(tài)的電子傳遞體復(fù)合體的分離，體外重組，觀察4.利用專一性電子化物、疊氮化物、抑制部位前面的電子從G0’＝-52.6kcal.mol-=-220KJ/molFADH2O2G0’＝-152電子傳遞鏈幾電子進(jìn)入呼吸鏈有兩條途電子遞體可以電子傳遞產(chǎn)生膜電勢（跨膜質(zhì)子梯度電子傳遞過程中有一個(gè)能量降，釋放的自由思考不同細(xì)胞色素的血紅素輔基有細(xì)微區(qū)oxidation氧化磷酸化定是指在ATP合酶的催化下，利用電子傳遞（底物水平磷酸化，光合磷酸化外膜：可透性內(nèi)膜：嵴（一）電子傳遞和氧化磷酸化依賴于底物氧

23呼吸鏈每消耗一個(gè)氧原子由ADP生成ATPP/O可以反映呼吸效（二）氧化磷酸化必須以電子傳遞為前（三）氧化磷酸化推動(dòng)電子傳解偶聯(lián)劑2,4- 酚（2,4-dinitrophenol,作用實(shí)質(zhì)：DNP為疏水性弱酸，易通過生物學(xué)意義：產(chǎn)生熱量保持體形成通道，允許質(zhì)子從胞質(zhì)流進(jìn)線粒體三、氧化磷酸化的能量偶聯(lián)機(jī)1953Slater提出。（二）構(gòu)象偶聯(lián)假1964Boyer提出。（）（chemiosmotic1961Mitc 提出（1978年獲 化學(xué)稱為質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力（proton-motiveforce,pmf），支持化學(xué)滲透學(xué) *線粒體內(nèi)膜對(duì)H+、OH、K+、Cl等離子*電子傳遞中產(chǎn)生了跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子*人為創(chuàng)造線粒體內(nèi)外質(zhì)子梯度，在沒有*破壞跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度和電位差，四、F0F1-ATP合（一）亞線粒體內(nèi)膜重組實(shí)F1在體外具有ATPase活性ATPsynthase（F0F1-合酶）合酶：具有裂解作用，但不是裂解酶，合成酶（synthetase）: 一種連接酶，所（二）F0F1-ATP合酶的分子結(jié)球形頭部伸向基質(zhì)；F0（ab2c12）F0F1–ATP合酶功能位F0：為水不溶性跨膜蛋白復(fù)合體，組成質(zhì)子 （三）ATP合成機(jī)Boyer結(jié)合變化模型（BindingchangeATP釋放是限速步驟，質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力的作用是促進(jìn)機(jī)成制機(jī)成制酶和的旋結(jié)轉(zhuǎn)合催變化1998年Noji首次獲得直F1－AT120120度大約做功80pNn。旋轉(zhuǎn)馬達(dá)對(duì)能量轉(zhuǎn)換的高效率，是迄今所發(fā)現(xiàn)四、氧化磷酸化被細(xì)胞能量需求所調(diào)線粒體內(nèi)膜對(duì)NADH高度不細(xì)胞質(zhì)NADH的還原力如何進(jìn)入線粒經(jīng)過線粒體的穿梭系統(tǒng)（shuttle（一）3-磷酸甘油穿梭-1NADH1FADH2（只能形成-33磷酸甘油穿（二）蘋果酸－天冬氨酸穿心肌、肝：氧化磷酸化、解偶聯(lián)、磷氧比、F0F1－ATP合酶、F1－ATP思考 線粒體穿梭的意義及類化學(xué)滲透學(xué)說不斷完粒體內(nèi)膜上，當(dāng)電子經(jīng)