生物化学之生物氧化反应

生物氧化biologicaloxidation本章主要内容概述生物氧化方式线粒体氧化体系生物氧化与能量代谢非线粒体氧化体系第一节生物氧化概述意义用于生命活动用于维持体温一、生物氧化概念、意义H2O+CO2+能量生物体营养物（糖、脂、蛋白质）[O]二、生物氧化特点•温和环境（37C°中性）•酶催化•逐步释放能量•有机酸脱羧生成CO2•有机物脱氢经呼吸链生成H2O第二节生物氧化方式一、生物氧化中CO2的生成方式：有机酸脱羧※单纯脱羧α-单纯脱羧β-单纯脱羧※氧化脱羧α-氧化脱羧β-氧化脱羧HOOCCH2-CH-COOHH3C-C-COOH+CO2O=OH苹果酸酶NADP+NADPH+H+苹果酸丙酮酸COOHR-CH-NH2R-CH2-NH2+CO2氨基酸脱羧酶α-氨基酸胺HOOCCH2-C-COOHO=H3C-C-COOH+CO2O=丙酮酸羧化酶草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸丙酮酸H3C-C-COOH+HSCoAO=H3C-C-SCoA+CO2O=NAD+NADH+H+丙酮酸脱氢酶系丙酮酸乙酰CoA二、生物氧化中物质的氧化方式•加氧RCHO+1/2O2RCOOH•脱氢RCH2OHRCHO-2H•加水脱氢CH3CHOCH3COOHCH3CHOHOH+H2O-2H•失电子Fe2+Fe3+-e第三节线粒体氧化体系(mitochondrion)一、呼吸链(respiratorychain)线粒体内膜上一组排列有序的递氢体和递电子体（酶与辅酶）构成的功能单位，也称电子传递链(electrontransportchain)线粒体呼吸链复合体FMN,Fe-S复合体ⅠFAD,Fe-S,Cytb复合体ⅡCytb,Fe-S,Cytc1复合体ⅢCytaa3,Cu复合体Ⅳ二、呼吸链主要成分和作用递氢体递电子体•烟酰胺(nicotinamide)脱氢酶（NAD+、NADP+）•黄素蛋白(flavoprotein)（FMN、FAD）•铁硫蛋白(iron-sulfurcluster)（Fe-S）•泛醌(Ubiquinone)（CoQ）•细胞色素类(Cytochrome)（Cyt）烟酰胺(nicotinamide)核苷酸类（NAD+、NADP+）递氢体黄素蛋白(flavoprotein)类（FMN、FAD）递氢体铁硫蛋白(iron-sulfurcluster)Fe2+Fe3++e-传递电子方式：递电子体泛醌（CoQ）(Ubiquinone)递氢体细胞色素(Cytochrome)类Cytb、Cytc1、Cytc、Cytaa3组成呼吸链的细胞色素:细胞色素氧化酶Fe2+Fe3++e-递电子体NNNNFe3+H3C--CH3-CH-CH3CH3CH2CH2COO-CH2CH2COO-H3C-CysSH3C-CHCysS蛋白质细胞色素c辅基细胞色素系统传递电子的过程2Fe2+2Fe3+2Fe3+2Fe2+2Fe3+2Fe2+2Fe3+2Fe2+1/2O2O2-H2O2H+2e2e2e2e2ebc1cCu2+aa3、三、呼吸链主要成分的排列顺序•NADH氧化呼吸链•琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链）体内的两条呼吸链：NADHFMNQ10CytbCytc1Cytcaa3(Fe-S)(Fe-S)FAD.H2(Fe-S)琥珀酸2H2H2H2H2H+2e2e2e2eO2122eO2-H2O线粒体呼吸链复合体FMN,Fe-S复合体ⅠFAD,Fe-S,Cytb复合体ⅡCytb,Fe-S,Cytc1复合体ⅢCytaa3,Cu复合体Ⅳ四、胞液中的NADH的氧化•胞液中生成的NADH不能自由通透线粒体内膜，必须经过转运机制进入线粒体1、α-磷酸甘油穿梭作用（神经组织和骨骼肌）2、苹果酸-天冬氨酸穿梭作用（肝和心肌）://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://磷酸甘油穿梭机制示意图2ATP2Hα-磷酸甘油穿梭2ATP神经组织和骨骼肌苹果酸—天冬氨酸穿梭3ATP2H苹果酸-天冬氨酸穿梭3ATP肝和心肌第四节生物氧化与能量代谢biologicaloxidationandbioenergetics营养物质的氧化分解过程糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油乙酰辅酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2OⅠⅢⅡ一、高能化合物的种类高能磷酸化合物高能硫脂化合物水解时释放的自由能＞30KJ/mol的化合物CH3CO～SCoACOOHC-O～PCH2=ATPADP二、高能磷酸化合物ATP的形成ATP与高能磷酸键αβγO～OOPOOPOO----ATPADPAMPOOP～NNNNNH2OOHOHCH2OCHOCH2OHCH2O-PCOOCH2OHCH2O-P～PCOOHCH2OHCH2O-PNAD+NADH+H+H3PO4ADPATP1、底物水平磷酸化2、氧化磷酸化AH2A2HNADH+H+(或FADH2)NAD+(或FAD)电子传递链H2O1/2O2释放能量ADP+PiATP合成酶ATP氧化过程磷酸化过程氧化磷酸化ATP的生成方式substratelevelphosphorylationoxidativephosphorylation氧化磷酸化偶联部位确认计算各阶段释放的自由能来推测P/O比值的测定每消耗1mol原子氧时ADP磷酸化摄取无机磷酸的摩尔数（即合成的ATP的摩尔数）线粒体离体实验测得的一些底物的P/O比值底物呼吸链的组成P/O比值生成ATP数β-羟丁酸NAD+→FMN→Q→Cytb→c1→c→aa3→O22.4~2.83琥珀酸FAD→Q→Cytb→c1→c→aa3→O21.72抗坏血酸Cytc→Cytaa3→O20.881Cytc（Fe2+）Cytaa3→O20.61~0.681呼吸链偶联部位：NADH→Q、Q→Cytc、Cytaa3→O2氧化磷酸化产生ATP的偶联部位底物NADFMNQbc1caa3O2（Fe-S）FAD（Fe-S）底物（琥珀酸）~P~P~PADPATPADPATPADPATP三、氧化磷酸化作用机理（一）线粒体(mitochondrion)结构线粒体内膜和脊上有许多球状小体突出：ATP合成酶系ⅠⅢⅣ四、影响氧化磷酸化的因素•抑制剂（inhibitor）•ADP的调节•甲状腺素（thyroxine）的调节•线粒体（mitochondrial）DNA突变（mutation）://://://://://://://://://://://://://://://://://://://://xb.029nk.com/fl/1563.html://xb.029nk.com/xb/1565.html://xb.029nk.com/md/1567.html://xb.029nk.co