第十章生物氧化.

重点：1呼吸链（电子传递链）和它的组成2氧化磷酸化作用及其作用机制第十章生物氧化生物氧化中CO2的生成生物氧化中H2O的生成生物氧化中能量的生成呼吸链什么是生物氧化？氧气促使生物物质氧化分解产能的过程。又称（细胞）呼吸作用第一节生物氧化的特点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点燃-酶催化CO2、H2O、能量的产生位置一体分离基质中脱氢、产生CO2产H2O产能原核生物细胞细胞质中脱氢、产生CO2细胞膜产H2O产能第二节生物氧化中的CO2的生成绝大部分有机物生物氧化中的CO2生成是经？中的脱羧作用产生的。答案：柠檬酸循环(三羧酸循环)其他一些CO2产生途径如糖异生草酰乙酸+GTP→磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+CO2氨基酸脱羧RCNH2COOHHRCNH2HH+CO2脱羧酶C6H12O6→6CO2+6H2O+2870kJ/mol这个反应实际上是由两个不同的代谢过程偶联进行的糖酵解和柠檬酸循环只是其中一半的反应C6H12O6+6H2O→6CO2+24H++24e-6O2+24H++24e-→12H2O另一半反应则是分子氧被还原生成水的过程氧化酶2e2H+称电子传递链或呼吸链，分NADH链和FADH2链。H2OO2-1/2O2电子传递体氢传递体脱氢辅酶-2HMH2真核生物线粒体内膜或原核生物细胞膜上的呼吸链作用下产生3.1呼吸链第三节生物氧化中H2O的生成由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶催化系统组成的代谢途径一般称为生物氧化还原链，又称电子传递链或呼吸链。还原型辅酶的氢以质子形式脱下，其电子沿着一系列的电子传递体转移，最后转移到分子氧，这个过程称为电子传递过程。质子和离子型氧结合而生成水，在电子传递过程中释放出的能量使ADP和无机磷结合形成ATP。分NADH链和FADH2链。细胞色素C还原酶NADH链辅酶QNADH-辅酶Q还原酶细胞色素C细胞色素C氧化酶电子传递体H+2e氢传递体线粒体外膜线粒体内膜双层膜间隙细胞色素C还原酶NADH链是绝大部分有机物氢最终氧化的途径！细胞色素C氧化酶细胞色素CIIIIIINADH链线粒体内膜FADH2链以FADH2为起点，没有“1”复合体，代以4复合体，其余与NADH链相同。ⅡⅢⅣⅠ3.2呼吸链的组成1.脱氢辅酶NADH链NAD(P)+NAD(P)H+H+FMNFMNH2“1内”FADH2链FADFADH22.“1”复合体NADH-Q还原酶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+2HCoQH23.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4.细胞色素（蛋白）类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+区别——卟啉环上基团种类及与铁连接的氨基酸种类细胞色素（蛋白）类细胞色素（蛋白）——a、a3、b、c、c1共性——以卟啉铁为辅基4.“3”复合体—细胞色素c还原酶组成——细胞色素b、C1蛋白+铁硫蛋白功能——传递电子(使Cytc还原)5.细胞色素c6.“4”复合体—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(使Cytc氧化)Cu2＋＋eCu＋7.“2”复合体—琥珀酸盐-辅酶Q还原酶组成——黄素脱氢酶Ⅱ+铁硫蛋白功能——传递氢32FADH2链中NADH链FADH2链134QC2Q3C4NADH电子传递链FADH2电子传递链NADH→FMN→Fe-S→CoQ→b→Fe-S→c1→c→aa3Cu＋→O2链阻断试验㈠NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2鱼藤酮NADH链断，FADH2链通毒鱼藤是两广一带有毒鱼作用的一类藤本植物的统称。毒鱼藤的根皮或种子中含有的杀虫有效成分是鱼藤酮和拟鱼藤酮。㈡NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2㈢NADH→FMN→CoQ→b→c1→c→aa3→O2氰化物CO氰化物、CO、H2S——窒息剂（剧毒！）抗霉素A-分离自霉菌第四节氧化磷酸化作用（生命动力之源）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4.1底物磷酸化底物——与底物催化过程相伴无氧ATP形成机制4.2电子传递体系氧化磷酸化与电子传递链相伴的有氧ATP形成机制。3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮NAD+⑤磷酸丙糖异构酶2⑥3-磷酸甘油醛脱氢酶NADH＋H1.3-二磷酸甘油酸ADP23-磷酸甘油酸2⑧磷酸甘油酸变位酶H20磷酸ADPATP2-磷酸甘油酸2烯醇式丙酮酸⑨烯醇化酶⑩丙酮酸激酶⑤异构ΔG=-0.6kcal/mol(可逆)⑦磷酸甘油酸激酶ATP⑥氧化磷酸化ΔG=-0.4kcal/mol(可逆)⑦产能1ΔG=+0.3kcal/mol(可逆)⑩产能2ΔG=-4.0kcal/mol(不可逆)⑧异构⑨脱水ΔG=+0.2kcal/molΔG=-0.8kcal/mol(可逆)（可逆）2丙酮酸氧化磷酸化：在细胞内有机分子经氧化分解形成CO2和H2O，并释放出能量使ＡＤＰ和Ｐi生成ＡＴＰ的过程。底物水平磷酸化（substratelevelphosphorlation）：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。ATP合成酶磷酸化NADH+H++1/2O2NAD++H2O磷酸化氧化电子传递体系（NADH链）FADH2+1/2O2+1.5ADP+1.5PiNAD++H2O+1.5ATPFADH2链根据P/O消耗比例→2.5:1、1.5:1—△Go′＞30.5(kj/mol)能形成ATP)+2.5ADP+2.5Pi+2.5ATPP/O(磷氧比)：在生物氧化过程中，伴随ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的磷原子数与消耗的分子氧的氧原子数之比。即每消耗1个氧原子所产生的ATP的分子数1个NADH分子通过电子传递能将10个电子泵到膜外，1分子FADH2泵6个，合成1分子的ATP需要4个质子，所以：1NADH-2.5ATP1FADH2-1.5ATPEo′传递体△Go′Eo′传递体Go′-0.32NADH-0.30FMNH2-0.18FADH2+0.1CoQ+0.1CoQ+0.07b+0.22c1+0.25c+0.29aa3+0.816O2-0.92-18.45+1.38-8.30-1.34-1.84-23.9NADH链FADH2链-12.913个复合体各能合成1ATP？怎样产生ATP呢？——机制但第4复合体不能产生氧化磷酸化的机理呼吸链中的电子传递是如何推动ADP磷酸化形成ATP的比较著名的假说有三个：化学偶联假说构象偶联假说化学渗透学说目前得到公认的是“化学渗透学说”。？机制——化学渗透（偶联）学说唯一与大部分实验现象相符的假说，被普遍接受英国生物化学家P.Mitchell因此获78年诺贝尔化学奖要点：1.氢传递体利用传递反应能量将H+泵出内膜；2.内膜阻止H+自由进入，形成膜内外电位差(△E)；1243太阳能电势能电能电势能ATP化学能代谢物化学能通过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。FADH2链“2”复合体不能向膜外传递氢离子，故该处能量浪费。第五节氧化磷酸化作用的抑制和解偶联电子传递抑制剂有鱼藤酮、抗霉素、氰化物等，他们对电子传递链中的电子传递体具有抑制作用。电子传递被抑制的结果使底物停止利用，氧气停止消耗，ATP的合成也停止。解偶联剂，如2,4－二硝基苯酚等使电子传递过程与原先紧密相连的氧化磷酸化作用相分离，使电子传递在没有ATP合成的情况下进行。结果是氧被过量地消耗，底物被不受控制地利用，能量以热的形式散失。呼吸链可与磷酸化脱离，能量全部转化为热。熊冬眠婴儿及初生的哺乳动物维持体温—褐色脂肪细胞第六节外源NADH进入线粒体的方式一.植物外源NADH的进入直接将H+交给线粒体内膜外侧的黄素蛋白，进入呼吸链不通过复合物I生成2ATPP/O=2二.动物外源NADH的进入1.磷酸甘油穿梭形成FADH2生成2ATPP/O=22.苹果酸穿梭形成NADH生成3ATPP/O=3一、选择题1、关于电子传递链的下列叙述中哪个是不正确的？（）A、线粒体内有NADH+H+呼吸链和FADH2呼吸链。B、电子从NADH传递到氧的过程中有2.5个ATP生成。C、呼吸链上的递氢体和递电子体完全按其标准氧化还原电位从低到高排列。D、线粒体呼吸链是生物体唯一的电子传递体系。2、下列化合物中除()外都是呼吸链的组成成分。A、CoQB、CytbC、CoAD、NAD+3、一氧化碳中毒是由于抑制了哪种细胞色素？（）A、CytcB、CytbC、CytcD、Cytaa34、各种细胞色素在呼吸链中的排列顺序是：（）A、C→b1→C1→aa3→O2B、C→C1→b→aa3→O2C、C1→C→b→aa3→O2D、b→C1→C→aa3→O25、线粒体外NADH经α-磷酸甘油穿梭作用，进入线粒体内实现氧化磷酸化，其p/o值为（）A、0B.2C、1.5D、2.5E、3二、是非题（在题后括号内打√或×）1、细胞色素是指含有FAD辅基的电子传递蛋白。（）2．△G和△G0ˊ的意义相同。（）3、呼吸链中的递氢体本质上都是递电子体。（）4、胞液中的NADH通过苹果酸穿梭作用进入线粒体，其P/O比值约为2。（）5、物质在空气中燃烧和在体内的生物氧化的化学本质是完全相同的，但所经历的路途不同。（）6、ATP在高能化合物中占有特殊的地位，它起着共同的中间体的作用。（）7、所有生物体呼吸作用的电子受体一定是氧。（）三、问答题1、什么是生物氧化？有何特点？试比较体内氧化和体外氧化的异同。2、氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？3、简述化学渗透学说的主要内容.四、名词解释生物氧化氧化磷酸化底物水平磷酸化磷氧比呼吸链