第六章 生物氧化.

第六章生物氧化(biologicaloxidation)什么是生物氧化？概念：物质在生物体内进行氧化的过程，称为生物氧化。又称（细胞）呼吸作用方式：加氧、脱氢、失电子。生物氧化的特点提问：我们身体内的生物氧化与有机物体外氧化燃烧有何相同与区别？答案：相同点——化学本质（物质、能量）不同点——条件、过程（CO2的生成、H2O的生成、能量的生成——呼吸链）点燃-酶催化CO2、H2O、能量的产生位置一体——分离第一节生成ATP的氧化体系呼吸链;氧化磷酸化;影响氧化磷酸化的因素第二节其他氧化体系需氧脱氢酶和氧化酶;过氧化酶体中的酶类;超氧物歧化酶;微粒体中的酶类第一节生成ATP的氧化体系一、呼吸链（电子传递链）：递氢体和递电子体在线粒体内膜上构成一条递氢的连锁反应体系，称为呼吸链。（一）呼吸链的组成氧化酶2e2H+H2OO2-1/2O2电子传递体氢传递体脱氢辅酶-2HMH2NADH链辅酶QNADH-辅酶Q还原酶细胞色素C还原酶3复合体细胞色素C细胞色素氧化酶4复合体电子传递体H+2e1复合体氢传递体线粒体外膜线粒体内膜间隙NADH链是绝大部分有机物氢最终氧化的途径！FADH2链以FADH2为起点，没有“Ⅰ”复合体，代以“Ⅱ”复合体，其余与NADH链相同。呼吸链的组成1.复合体Ⅰ--NADH-泛醌还原酶：含黄素蛋白和铁硫蛋白（辅基FMN，Fe-S）组成：FMN+铁硫蛋白铁硫蛋白——电子传递体Fe3++eFe2+功能——氢传递体CoQ+2HCoQH2泛醌即辅酶Q(CoQ)化学本质——脂溶性醌类化合物（又称泛醌）OOCH3CH3OCH3ORH+2e+2OHOHCH3CH3OCH3OR氧化态还原态2.复合体Ⅱ琥珀酸-泛醌还原酶含黄素蛋白（FAD）、铁硫蛋白和细胞色素b560细胞色素（蛋白）——a、a3、b、c、c1共性——以卟啉铁为辅基a类中的卟啉环c类、b中的卟啉环卟啉环共同功能——电子传递体Fe3++eFe2+3复合体Ⅲ—泛醌-细胞色素c还原酶组成——细胞色素b（Cytb562、b566）、C1蛋白+铁硫蛋白功能——传递电子4复合体Ⅳ—细胞色素c氧化酶组成——Cyta+Cyta3+2铜（Cu＋)离子功能——传递电子给氧(名——使Cytc氧化)Cu2＋＋eCu＋NADH链FADH2链123QC2为什么是这样一个顺序呢？Q3C4依据——各传递体的Eo、复合体组成、链阻断试验提问：NADH链NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2判断各自所发生的“传递反应”Eo大小顺序？答案：升序。Eo′-0.32→-0.30→0.04(或0.1)←0.07→0.22→0.25→0.29→0.82（二）呼吸链中传递体的顺序确定二、氧化磷酸化作用（oxidativephosphorylation）氧化——氧化还原反应磷酸化——特指ADP磷酸化成ATP（储能）根据氧化方式不同分为两类1底物磷酸化：直接将代谢物分子中的能量转移至ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）。无氧ATP形成机制2电子传递体系氧化磷酸化：在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化生成ATP，又称为偶联磷酸化。是与电子传递链相伴的有氧ATP形成机制。通过X射线衍射技术分析其结构3△E推动ATP合成酶为ADP磷酸化提供能量。氧化磷酸化的偶联部位P/O比值：物质氧化时每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数。自由能变化合成每摩尔ATP需能30.5kj（7.3kcal）大约每0.2V电势差可以释放30.5kj电势差自由能从NADH到CoQ：0.3669.5从CoQ到Cytc：0.2140.5从Cytaa3到氧：0.53102.3三、影响氧化磷酸化的因素（一）呼吸链抑制剂MH2NADH-0.32FMN-0.30CoQ+0.10b+0.07c1+0.22c+0.25aa3+0.29O2+0.816FAD-0.18鱼藤酮安密妥粉蝶霉素A抑制剂：抗霉素A、二巯基丙醇氰化物，CO，H2S叠氮化合物2.解偶联剂：氧化与磷酸化偶联过程脱离例如：二硝基苯酚3氧化磷酸化抑制剂：对电子传递及ADP磷酸化均抑制例如：寡霉素（二）ADP的调节作用（三）甲状腺素（四）线粒体DNA突变四、ATP五、通过线粒体内膜的物质转运（一）胞液中NADH的氧化（二）腺苷酸载体（三）线粒体蛋白质的跨膜转运胞液中NADH的氧化磷酸化NADH+H+NAD+磷酸二羟丙酮α-磷酸甘油线粒体内膜α-磷酸甘油穿梭作用α-磷酸甘油FAD磷酸二羟丙酮FADH2NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2酵解NADH草酰乙酸天冬氨酸NAD+苹果酸苹果酸NAD+草酰乙酸NADH天冬氨酸NADH呼吸链苹果酸-天冬氨酸转运NADH系统第二节其他氧化体系一、需氧脱氢酶和氧化酶二、过氧化物酶体中的氧化酶类2H2O22H2O+O2过氧化氢酶R+H2O2RO+H2O过氧化物酶RH2+H2O2R+2H2O过氧化物酶三、超氧化物歧化酶(SOD)2O2.-+2H→H2O2+O2氧化酶的作用2H+SH22Cu2+O=H2OS2Cu+O2需氧脱氢酶的作用SH2FMN(FAD)H2O2甲稀白甲稀兰SFMNH2O2(FADH2)四、微粒体氧化体系主要在细胞的光滑内质网上进行。催化分子氧中二个氧原子分别进行不同的反应。一个O加到底物分子上，另一个O则与NADPH上的二个H作用形成H2O，不生成ATP。——————加单氧酶。RH+NADPH+H++O2→→ROH+NADP++H2O