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1、,第6章 生物氧化生物能,第六章 生物能,自然界存在的能量形式： 光能（太阳能） 风、水、潮汐 热能、核能、磁能 化学能（石油、煤炭、天然气）,维持生命活动的能量： 光 能 - 光合磷酸化 化学能 - 氧化磷酸化,生物氧化,(CH2O)n CO2 + H2O Biological oxidation: 有机物质在生物体内氧化分解成 二氧化碳和水，并释放出能量的过程。 H NAD+/FAD NADH ATP+H2O （线粒体呼吸链的电子传递体系）,生物氧化 呼吸作用,6.1 生物氧化的方式,1. 脱氢反应 如醇脱氢酶 2. 氧直接参加的反应 加氧酶和氧化酶 3. 脱羧反应：生成二氧化碳 “来源？
2、” 直接脱羧和氧化脱羧作用,生物氧化的特点,1.在温和条件下进行一系列酶促反应； 2.产生大量ATP； 3.在一系列酶、辅酶和中间传递体作用下完成； 4.碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的； 5.物质代谢与能量代谢紧密相连。,生物氧化反应与体外氧化反应的区别,化学本质相同 进行的方式不同 细胞内进行，反应条件温和，在酶、辅酶和中间传递体作用下逐步完成 真核细胞中，线粒体中进行 原核细胞中，细胞膜上进行,线粒体,催化糖的有氧分解代谢 如：三羧酸循环 脂肪酸氧化 氨基酸分解 蛋白质合成,脱氢酶和氧化还原酶 催化电子传递反应； ATP合成反应。,参与生物氧化的酶,脱氢酶：需要辅酶的协助。 使代谢物的氢
3、活化、脱落并传递给受氢体或中间体。 氧化酶 传递体,FMN与FMNH2及NAD+或NADP+与NADH2或NADPH2间的转化如图6.1 所示。,烟酰胺,腺嘌呤,功能部分,NAD+ / NADH 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,辅酶,NAD+ NADH,氧化型辅酶,还原型辅酶,质子和电子的传递体,+,腺嘌呤,烟酰胺,NAD+,NADP+,辅酶,脱氢酶的辅酶 质子和电子的传递体,功能部分,辅酶,NAD+ / NADP+ 烟酰胺腺嘌呤(磷酸）二核苷酸,辅酶,黄素腺嘌呤二核苷酸( FAD )和黄素单核苷酸（FMN),核黄素,异吡咯嗪环,黄素腺嘌呤二核苷酸( FAD ),黄素单核苷酸（FMN),脱氢酶的辅酶 氧
4、化态和还原态 质子和电子的传递体,共价键连接（辅基）,腺嘌呤,参与生物氧化的酶氧化酶,以氧为直接受电子体 一般是含金属Cu2+和Fe3+的蛋白质,参与生物氧化的酶传递体,在生物氧化过程中起传递氢或传递电子作用的物质称为传递体。 递氢体，如黄素蛋白传递体和辅酶Q(泛醌)等。 递电子体，如细胞色素a,b,c,c1及铁硫蛋白等。,醌环,氧化型醌Q,还原型氢醌（QH2）,自由基半醌（QH）,有3种氧化还原形式,位于线粒体内膜上 金属蛋白质 2Fe-2S和4Fe-4S,铁硫蛋白,细胞色素,血红素,细胞色素=血红素+蛋白质 血红素有a,b,c 线粒体中参与生物氧化的有细胞色素a,b,c和c1,6.2 线粒
5、体呼吸链,6.2 线粒体呼吸链,2条途径 NADH O2 琥珀酸氧化：FADH2 O2,琥珀酸脱氢酶,6.2 线粒体呼吸链,NAD+/NADH 辅酶,携带高能电子,脱氢酶的水溶性 电子载体,复合物 ：NADH-Q还原酶,活性部位： 辅基FMN和铁硫蛋白 催化：NADH的氧化脱氢、 Q的还原,黄素单核苷酸,参与1个或2个电子的传递,氧化型,还原型,异吡咯嗪环,电子传递 有关的蛋白质,铁硫蛋白,脂溶性CoQ在膜中从一个酶到另一个酶传递电子,复合物 : 泛醌细胞色素 c 还原酶,催化：还原性辅酶Q的氧化 细胞色素c的还原 活性部位：细胞色素b和c1，以及铁硫蛋白（2Fe-2S） 跨膜蛋白复合物,细胞
6、色素,血红素,细胞色素=血红素+蛋白质 血红素有a,b,c 线粒体中参与生物氧化的有细胞色素a,b,c和c1,细胞色素 c,独立的蛋白质电子载体 位于线粒体内膜外表 膜周蛋白，易溶于水,复合物：细胞色素c氧化酶,线粒体呼吸链末端 蛋白复合物：12个多肽亚基组成 活性部位：细胞色素a和a3 含有铁卟啉和铜离子 直接以氧作为电子受体,复合物：琥珀酸泛醌还原酶,线粒体内膜上 蛋白质复合物 4个不同的多肽亚基组成 活性部位: 辅基FAD和铁硫蛋白。,黄素腺嘌呤二核苷酸,氢和电子是如何与分子氧结合形成 水并释放能量的？ 氧化磷酸化作用,在电子传递过程中伴随的将ADP磷酸化形成ATP的偶联机制称为氧化磷酸
7、化作用。 NADH O2 生成3个ATP 琥珀酸 O2 生成2个ATP,磷氧比：P/O,表示每传递一对电子所能合成的ATP数目，可以反应氧化磷酸化的效率。,The Nobel Prize in Chemistry 1978,“for his contribution to the understanding of biological energy transfer through the formulation of the chemiosmotic theory“,Peter D. Mitchell,United Kingdom,Glynn Research Laboratories Bo
8、dmin, United Kingdom,b. 1920 d. 1992,化学渗透假说,化学渗透假说,外膜,内膜,基质,光合作用,课堂讲座,Chapter 6 21. 线粒体呼吸链的组成及生物能形成机制 Chapter 7 糖代谢 16. 什么是生物基化学品？糖在制备生物基化学品方面的应用。,作业,P130 6. 脂质过氧化 P160 7. 磷氧比 10. 生物质能,习 题,1. 真核细胞生物氧化是在 进行的，原核细胞生物氧化是在 进行的。 2. P/O定义？ 3. NADH的磷氧比值是 ，FADH2的磷氧比值是 。 4. 各种细胞色素在呼吸链中传递电子的顺序是： A a,a3,b,c1,c,1/2 O2 B b,a,a3,c1,c,1/2 O2 C c1,c,b,a,a3,1/2 O2 D. b,c1,c,a,a3,1/2 O2,习 题,5.下列关于ATP的说法，那个是不正确的： A. 是体内唯一的直接供能物质 B 可作为间接供能物质 C 可将其高能键转给UDP生成UTP D 不稳定 6. 典型的呼吸链包括 和 两种，这是根据接受 代谢物脱下的氢的 不同而区别的。 7. 解释氧化磷酸化作用机制被公认的学说是 ，它 是英国生物化学家 P.Mitchell 于1961年首先提出的。,