第六章生物氧化

第六章生物氧化第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日一、

生物氧化的概念和特點(diǎn)糖，脂，蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞中進(jìn)行氧化分解，生成CO2，H2O并釋放出能量，這個(gè)過程稱生物氧化。生物氧化是需氧細(xì)胞呼吸代謝過程中的一系列氧化還原作用，又稱細(xì)胞氧化或細(xì)胞呼吸。特點(diǎn)：反應(yīng)條件溫和，多步反應(yīng)，逐步放能。生物氧化在活細(xì)胞中進(jìn)行，pH中性，反應(yīng)條件溫和，一系列酶和電子傳遞體參與氧化過程，逐步氧化，逐步釋能第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)線粒體氧化體系電子傳遞體電子傳遞鏈呼吸鏈第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日一呼吸鏈的主要成分1、

NAD+和NADP+NAD+、NADP+是許多脫氫酶的輔酶。NAD+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶INADP+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II脫氫酶分別與NAD+或NADP+結(jié)合，催化底物脫氫，這類酶稱為與NAD（P）相關(guān)的脫氫酶，多數(shù)脫氫酶以NAD+為輔酶，少數(shù)以NADP+為輔酶（如G-6-P脫氫酶）少數(shù)酶能以NAD+或NADP+兩種輔酶（Glu脫氫酶）第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日遞氫原理：第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日2黃素蛋白（FAD、FMN）核黃素(VB2)+ATP→FMN+ADP，F(xiàn)MN+ATP→FAD+ppi黃素輔酶通過三種不同的氧化還原態(tài)轉(zhuǎn)移1個(gè)或2個(gè)電子第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日

功能FMN、FAD作為氧化還原型黃素輔基，可分別與酶蛋白結(jié)合（稱黃素蛋白），構(gòu)成脫氫酶的輔基。

酶底物產(chǎn)物輔酶脂酰-CoA脫氫酶脂酰-CoAFAD琥珀酸脫氫酶琥珀酸反丁烯二酸FAD羥基乙酸氧化酶羥基乙酸乙醛酸FMN

第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日3鐵硫蛋白鐵硫蛋白(簡(jiǎn)寫為Fe-S)是一種與電子傳遞有關(guān)的蛋白質(zhì)，它與NADHQ還原酶的其它蛋白質(zhì)組分結(jié)合成復(fù)合物形式存在。第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日鐵硫蛋白它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。(2Fe-2S)含有兩個(gè)活潑的無機(jī)硫和兩個(gè)鐵原子。鐵硫蛋白通過Fe3+

Fe2+變化起傳遞電子的作用第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日4、

輔酶Q（泛醌）

（簡(jiǎn)寫為Q）或輔酶-Q（CoQ）：它是電子傳遞鏈中唯一的非蛋白電子載體。為一種脂溶性醌類化合物。第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日輔酶-Q的功能Q(醌型結(jié)構(gòu))很容易接受電子和質(zhì)子，還原成QH2（還原型）；QH2也容易給出電子和質(zhì)子，重新氧化成Q。因此，它在線粒體呼吸鏈中作為電子和質(zhì)子的傳遞體。第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日5、

細(xì)胞色素類細(xì)胞色素類是含鐵的電子傳遞體，鐵原子處于卟啉的結(jié)構(gòu)中心，構(gòu)成血紅素。細(xì)胞色素類是呼吸鏈中將電子從輔酶Q傳遞到O2的專一酶類。線粒體的電子傳遞鏈至少含有5種不同的細(xì)胞色素：b、c、c1、.a、a3.細(xì)胞色素a、a3是以復(fù)合物的形式存在，又稱細(xì)胞色素氧化酶，將電子從細(xì)胞色素c傳到分子O2。細(xì)胞色素c是唯一可溶性的細(xì)胞色素，同源性很強(qiáng)，可作為生物系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系的一個(gè)指標(biāo)。第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日細(xì)胞色素c（cyt.c）它是電子傳遞鏈中一個(gè)獨(dú)立的蛋白質(zhì)電子載體，位于線粒體內(nèi)膜外表，屬于膜周蛋白，易溶于水。它與細(xì)胞色素c1含有相同的輔基，但是蛋白組成則有所不同。在電子傳遞過程中，cyt.c通過Fe3+

Fe2+的互變起電子傳遞中間體作用。第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日二呼吸鏈中傳遞體排列順序第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日三、呼吸鏈的電子傳遞順序

呼吸鏈的各組分在線粒體內(nèi)膜上是按一定順序排列的，在線粒體內(nèi)膜上主要有兩條呼吸鏈：NADH+H+FMNFe-SCoQcytbFe-Scytc1cytccytaa3O2

Fe-S

FAD

FMNFeSCytbFe-Scytc1cytaa3Fe-SFADH2ⅠⅡⅢⅣ第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日四、ATP的生成

NADH或琥珀酸所攜帶的高能電子通過線粒體呼吸鏈傳遞到O2的過程中，釋放出大量的能量。這種高能電子傳遞過程的釋能反應(yīng)與ADP和磷酸合成ATP的需能反應(yīng)相偶聯(lián)，是ATP形成的基本機(jī)制。第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日ATP酶復(fù)合體

線粒體內(nèi)膜的表面有一層規(guī)則地間格排列著的球狀顆粒，稱為ATP酶復(fù)合體，是ATP合成的場(chǎng)所。第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日ATP酶，含有5種不同的亞基（按3、3、1、1和1

的比例結(jié)合）。OSCP為一個(gè)蛋白，是能量轉(zhuǎn)換的通道。F0為一個(gè)疏水蛋白，是與線粒體電子傳遞系統(tǒng)連接的部位。P134-135第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日氧化磷酸化生物氧化的釋能反應(yīng)與ADP的磷?；磻?yīng)偶聯(lián)合成ATP的過程，稱為氧化磷酸化。根據(jù)氧化-還原電勢(shì)與自由能變化關(guān)系式，計(jì)算出在NADH氧化過程中，有三個(gè)反應(yīng)的G’<-30.5kJ/mol。FMNH2

Qcyt.bcyt.c1cyt.aa3

O2G’-55.6kJ/mol-34.7kJ/mol-102.1kJ/moL這三個(gè)反應(yīng)分別與ADP的磷?；磻?yīng)偶聯(lián)，產(chǎn)生3個(gè)ATP。這些反應(yīng)稱為呼吸鏈的偶聯(lián)部位。從琥珀酸O2只產(chǎn)生2個(gè)ATP.第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日

ATP產(chǎn)生的部位都是有大的電位差變化的地方，例如，NADH呼吸鏈生成ATP的三個(gè)部位是：E0'值在此三個(gè)部位有大的“跳動(dòng)”，都在0.2伏以上。ATP產(chǎn)生的部位P/O比:一對(duì)電子通過呼吸鏈傳至氧所產(chǎn)生的ATP的分子數(shù)。NADH→3ATP，F(xiàn)ADH2→2ATP第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日偶聯(lián)機(jī)制化學(xué)滲透假說的要點(diǎn)是：a.線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)且粋€(gè)質(zhì)子泵；b.在電子傳遞鏈中，電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時(shí)釋放出來的能量，用于驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)側(cè)的H+遷移到膜外側(cè)（膜對(duì)H+是不通透的）。這樣，在膜的內(nèi)側(cè)與外側(cè)就產(chǎn)生了跨膜質(zhì)子梯度(pH)和電位梯度（）；第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日c.在膜內(nèi)外勢(shì)能差（pH和）的驅(qū)動(dòng)下，膜外高能質(zhì)子沿著一個(gè)特殊通道（ATP酶的組成部分），跨膜回到膜內(nèi)側(cè)。質(zhì)子跨膜過程中釋放的能量，直接驅(qū)動(dòng)ADP和磷酸合成ATP。第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日氧化磷酸化抑制劑氧化磷酸化抑制劑：抑制O2的利用和ATP的形成電子傳遞抑制劑；第二十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日呼吸鏈的電子傳遞抑制劑圖示

NADH

NADH-Q還原酶

魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素CoQ

cytb

抗霉素A

cytc1cytc

cytaa3

氰化物、一氧化碳、硫化氫、疊氮化合物O2第二十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日解偶聯(lián)劑，（2.4—硝基苯酚2、4-dinitrophenol,DNP））DNP在pH=7的環(huán)境中以解離形式存在，是脂不溶的，不能過膜。在酸性環(huán)境中接受H+,成為不解離形式，是脂溶性的，很容易過膜，同時(shí)將H+帶入膜內(nèi)，起消除質(zhì)子濃度梯度的作用。亦稱質(zhì)子載體。