生物化学生物氧化PPT课件下载推荐.ppt
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体外:
高温、干燥高温、干燥体内:
体内:
酶催化、酶催化、温和温和2.能量形式、能量形式、放能方式放能方式:
热能热能,骤然释放骤然释放体内:
热能热能+ATP(40),逐步释放),逐步释放二、生物氧化特点二、生物氧化特点43.CO2和水的生成方式和水的生成方式l体外:
碳、氢直接与氧结合生成。
l生物氧化:
生物氧化:
lCO2:
脱羧:
脱羧l水:
水:
底物脱氢底物脱氢氧化氧化呼吸链呼吸链与氧结合与氧结合l5*生物氧化的一般过程生物氧化的一般过程6第二节第二节呼吸链(呼吸链(respiratorychain)7一、概念:
一、概念:
呼吸链呼吸链(respiratorychain):
):
代谢物脱下的代谢物脱下的氢原子氢原子通通过多种酶所催化的连锁反应逐步传递,最终与过多种酶所催化的连锁反应逐步传递,最终与氧氧结合生成结合生成水水的传递链,也叫的传递链,也叫电子传递链电子传递链(electrontransferchain)。
)。
递氢体:
传递氢的酶或辅酶递氢体:
传递氢的酶或辅酶电子传递体:
传递电子的酶或辅基电子传递体:
传递电子的酶或辅基/辅酶辅酶8二、线粒体的膜结构二、线粒体的膜结构1.外膜:
外膜:
5000的分子和离子可跨膜扩散的分子和离子可跨膜扩散2.内膜内膜:
多数小分子和离子不能自由通过多数小分子和离子不能自由通过呼吸链呼吸链复合物、复合物、ATP合成酶位于内膜及嵴上合成酶位于内膜及嵴上3.“膜间隙膜间隙”:
可溶性酶、底物、辅助因子:
可溶性酶、底物、辅助因子4.基质:
丙酮酸脱氢酶系、基质:
丙酮酸脱氢酶系、TCA及脂肪酸氧化的大多数酶、鸟氨酸循环及脂肪酸氧化的大多数酶、鸟氨酸循环(肝脏)中的部分酶(肝脏)中的部分酶9三、呼吸链的组成三、呼吸链的组成44种复合体、种复合体、CoQCoQ、CytcCytc组成组成两条主要两条主要的呼吸链:
的呼吸链:
l1)NADH氧化呼吸链氧化呼吸链l2)琥珀酸氧化呼吸链()琥珀酸氧化呼吸链(FADH2氧化呼吸链)氧化呼吸链)101112
(一)复合体
(一)复合体(NADH-NADH-CoQCoQ还原原酶酶)1、是是NADH+H的电子进入呼吸链的入口的电子进入呼吸链的入口13l2.辅基或辅酶:
辅基或辅酶:
FMN(黄素蛋白的辅酶黄素蛋白的辅酶):
传递电子和传递电子和HFe-S中心中心(铁硫蛋白的辅基铁硫蛋白的辅基):
传递电子子l3.电子传递途径电子传递途径NADHNADHFMNFMN,Fe-SFe-SCoQCoQ复合体复合体的电子传递的电子传递1415lNADH+H+FMNFe2+SCoQlNAD+FMNH2Fe3+SCoQH2l复合体复合体的电子传递的电子传递16l复合体复合体催化两个反应:
催化两个反应:
lNADH+H+QNAD+QH2(放能放能)l4个个H+从线粒体基质(从线粒体基质(Nside)膜间隙膜间隙(Pside)(吸能)(吸能)17
(二)复合体二)复合体(琥珀酸(琥珀酸-辅酶酶QQ还原原酶酶)1.1.另一条呼吸另一条呼吸链的入口的入口2.2.将电子和氢从琥珀酸传递给将电子和氢从琥珀酸传递给CoQCoQ3.3.辅基:
基:
FADFADFe-SFe-S簇簇hemeb4.电子传递途径:
电子传递途径:
lll琥珀酸琥珀酸FADFAD,Fe-SFe-S簇簇CoQCoQ复合体复合体的电子传递的电子传递18l琥珀酸琥珀酸FADl延胡索酸延胡索酸FADH2lFADH2Fe3+SFe2+SFe3+SCoQH2lFADFe2+SFe3+SFe2+SCoQl复合体上的电子传递19是是TCA的一步反应的一步反应2021l复合体复合体将将电子和子和氢从琥珀酸从琥珀酸传递给泛泛醌l复合体复合体没有没有泵出出氢质子子22(三)(三)辅酶辅酶Q(泛醌泛醌)l脂溶性醌类化合物脂溶性醌类化合物l位于内膜的位于内膜的脂质双层脂质双层中中l可以移动可以移动的电子传递体的电子传递体l电子和氢的受体电子和氢的受体23多个异戊二烯多个异戊二烯半醌型泛醌半醌型泛醌二氢泛醌二氢泛醌泛醌泛醌242526(四)复合体四)复合体(CoQ-CytCCoQ-CytC还原原酶酶)1.接受接受CoQ传递来的电子,并泵出传递来的电子,并泵出4个个H+/2e2.还原酶的辅基:
还原酶的辅基:
血红素血红素bLl血红素血红素bHlFeSl血红素血红素c1274.复合体复合体的电子传递途径:
的电子传递途径:
QHQH22CytCytbb,Fe-SFe-S,CytCytcc11复合体复合体的电子传递的电子传递CytcCytc28(五)(五)Cytcl接受接受复合体复合体传递来传递来电子,并传递给电子,并传递给复合体l辅基:
辅基:
血红素血红素Cl位于膜间隙位于膜间隙l可以移动的水溶性电子可以移动的水溶性电子29l将电子从将电子从Cytc传递给传递给分子氧分子氧,催化分子氧还原为,催化分子氧还原为H2O,泵出泵出2个个H/2e。
l辅基:
Cu-Cu中心中心(CuA)血红素血红素aa,血红素血红素aa33FeCu中心中心(CuB)(六)复合体六)复合体(CytcCytc氧化酶氧化酶)3031复合体复合体的传递途径的传递途径:
CytcCuACytaCyta33CuBO232电子传递链3334(七)总的方程式:
l每传递每传递一对电子一对电子,复合体,复合体I、分别泵出分别泵出4、4、2个个H+。
lNADH+11H+N+1/2O2NAD+10H+P+H2OFADH2+6H+N+1/2O2FAD+6H+P+H2O35FADFADH2脂酰脂酰CoA2反反烯脂酰烯脂酰CoA脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶36四、呼吸链组分四、呼吸链组分排列顺序排列顺序的确定的确定l1.1.根根据据标标准准氧氧化化还还原原电电位位EE00的的高高低低排排列列eeEEOO(小)小)EEOO(大)大)l数数值值越越低低,则则该该物物质质失失去去电电子子的的倾倾向向越越大大,也也就就越越容容易易成成为为还还原原剂剂而而处处于于呼呼吸吸链链的的前前面。
面。
37l2.2.检测电子传递体氧化的顺序:
检测电子传递体氧化的顺序:
l电子传递体电子传递体还原态还原态和和氧化态氧化态时的时的吸收光谱吸收光谱不同不同l利用利用离体完整线粒体离体完整线粒体进行研究进行研究l检测前使所有电子传递体处于还原态检测前使所有电子传递体处于还原态l向检测体系中缓慢给氧向检测体系中缓慢给氧l判判断断:
先先由由还还原原态态变变为为氧氧化化态态的的位位于于呼呼吸吸链链的的?
面面3839l3.体外将呼吸链的各复合体进行拆分和重组体外将呼吸链的各复合体进行拆分和重组40l4.4.利用阻断剂研究分析利用阻断剂研究分析l离体线粒体离体线粒体l使所有传递体处于还原态使所有传递体处于还原态l给氧给氧4142第三节第三节氧化磷酸化氧化磷酸化呼吸链中电子的传递过程偶联呼吸链中电子的传递过程偶联ADPADP磷酸磷酸化,生成化,生成ATPATP的过程。
的过程。
43一、自由能变、偶联反应及高能磷酸化合物一、自由能变、偶联反应及高能磷酸化合物
(一)化学反应中的
(一)化学反应中的G(自由能变化)(自由能变化)ABCDlG:
产物与反应物自由能之间的差值产物与反应物自由能之间的差值lG0,需要外界提供能量才能进行,耗能,需要外界提供能量才能进行,耗能lG0,可逆反应,可逆反应44
(二)偶联反应
(二)偶联反应l偶联反应:
一个热力学上不能自发进行的反应可以通偶联反应:
一个热力学上不能自发进行的反应可以通过与另一个能够自发进行的反应结合的方式来过与另一个能够自发进行的反应结合的方式来驱动驱动反反应的进行,这两个结合在一起同时进行的反应称为偶应的进行,这两个结合在一起同时进行的反应称为偶联反应。
联反应。
G+PiG-6-P+H2OG=3.3kCal/molATP+H2OADP+PiG=-7.3kCal/molG+ATPG-6-P+ADPG=-4kCal/mol45(三)高能磷酸化合物(三)高能磷酸化合物1、高能磷酸化合物:
、高能磷酸化合物:
1mol水解水解-释放出释放出5.0kcal以上自由能以上自由能1)磷氧键型)磷氧键型(OP):
ATP等等2)氮磷键型)氮磷键型(NP):
磷酸肌酸磷酸肌酸等硫脂键型:
琥珀酰硫脂键型:
琥珀酰CoA等等2、ATP(三磷酸腺苷)(三磷酸腺苷)l生物能的主要载体生物能的主要载体l含一个磷酸酯键和二个含一个磷酸酯键和二个磷酸酸酐键磷酸酸酐键4647(四)(四)ATP生成的方式生成的方式l1氧化磷酸化(氧化磷酸化(主要方式主要方式):
高势能高势能电子电子从从NADH+H+或或FADH2沿呼吸链传递给氧的过程中沿呼吸链传递给氧的过程中,所释放的能量所释放的能量转移转移给给ADP形成形成ATP,即即ATP的形成的形成与电子传递相与电子传递相偶联偶联。
48l2底物磷酸化(次要方式):
底物磷酸化(次要方式):
高能键高能键断裂断裂偶联偶联ADP磷酸化为磷酸化为ATP(或(或GDP/GTP)的的过程。
过程。
49二、氧化磷酸化的偶联部位二、氧化磷酸化的偶联部位lNADHNADH与与CoQCoQ之间之间lCoQCoQ与与CytcCytc之间之间lCytcCytc与与OO22之间之间5011、P/OP/O比值推测:
比值推测:
物质氧化时,每消耗物质氧化时,每消耗1mol1mol氧原子氧原子所消所消耗耗无机磷酸无机磷酸的的molmol数数.分离线粒体分离线粒体-体外模拟实验体外模拟实验底物:
底物:
-羟丁酸羟丁酸琥珀酸琥珀酸还原型还原型CytCytcc51l位置位置lNADHQNADHQlCoQCoQCytcCytclCytcCytcOO22lEE00lEE00=0.36v=0.36vlEE00=0.21v=0.21vlEE00=0.53v=0.53v2.2.根据标准根据标准氧化还原电位差氧化还原电位差计算计算自由能变自由能变52l位置位置lNADHQNADHQlCtybCtybCytcCytclCytaaCytaa33OO22lGG00lGG00=-69.5=-69.5kJ/molJ/mollGG00=-40.5=-40.5kJ/molJ/mollGG00=-102.3=-102.3kJ/molJ/mol1molADPATP:
G1molADPATP:
G0000=30.5=30.5=30.5=30.5kkJ/molJ/molJ/molJ/molGG00=-=-nnFEFE00F=96.5kJ/mol.VF=96.5kJ/mol.V53lNADHNADH氧化呼吸链:
氧化呼吸链:
2.5ATP/NADH+H2.5ATP/NADH+H+(3ATP3ATP)l琥珀酸氧化(琥珀酸氧化(FADH2FADH2)呼吸链)呼吸链:
1.5ATP/1.5ATP/FADH2FAD
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- 生物化学 生物 氧化