生物氧化2013重点.ppt

生物氧化（ biological oxidation ） 姬晓南  j0512@163.com    生物氧化的概念 生物氧化的一般过程 二、生物氧化的特点 与非生物氧化相比，生物氧化的特点为： 是在一系列酶催化下进行的。常温、常压、中性pH及有水的环境中，氧化条件缓和。 能量的释放是逐步的：一部分是以ATP形式贮存起来，需要时再由ATP分子中释出；一部分是以热的形式放出。这样不会因温度迅速上升而损害机体，又可以使释放出来的能量得到最有效的利用。 呼吸链 (respiratory chain) 是指在生物氧化中，代谢物脱下的氢经过一系列传递体传递，最后与氧结合成水的电子传递系统，此系统又叫电子传递链。 整个氢(或电子)的传递过程称为呼吸链或电子传递链。 代谢物分子中的氢先经脱氢酶激活而脱下，脱下的氢再经一个或几个中间传递体按一定的顺序传递，最终与分子氧结合成水。 起递氢或电子作用的酶或辅酶称为电子传递体，它们按一定的顺序排列在线粒体内膜上组成递氢或递电子体系称为电子传递链，又称为呼吸链（respiratory chain).电子传递链由蛋白质复合体构成。电子传递酶复合体的辅基有：黄素类、铁硫中心、血红素和铜离子，这些辅基都是电子载体，电子传递通过这些辅基来完成。 存在部位:真核生物在线粒体,原核生物在细胞质膜. 2.呼吸链的种类 在具有线粒体的生物中，典型的呼吸链有两种，即NADH呼吸链和FAD2H呼吸链。 这两种呼吸链的区别，仅在于最初的受氢体不同。在NADH呼吸链中，最初的受氢体是NAD； 在FAD2H呼吸链中，最初的受氢体是FAD。 除此之外，其余组分基本一致。 黄素蛋白 (flavoprotein, FP) 黄素蛋白的辅基有两种：一种是黄素单核苷酸(FMN)，另一种是黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。 除呼吸链的FP之外，还有一类称为黄素氧化酶，属于需氧脱氢酶，这类氧化酶将底物脱下的氢直接递给分子氧，生成的产物是H2O2，而不是H2O。 铁硫蛋白 (iron-sulfur protein) 是存在于线粒体内膜上的一种与电子传递有关的铁蛋白，作用是借助铁的变价互变进行电子传递。 Fe3+ + e → Fe 2+ ，每次只传递一个电子，所以是一种单电子传递体。 已知的铁硫蛋白有多种： 最简单的是单个铁四面与蛋白质中半胱氨酸的硫络合； Fe2S2，含有两个Fe原子与两个无机S原子及四个Cys； Fe4S4，含有四个Fe原子与四个无机S原子及四个Cys。 还有FeS、Fe3S3、Fe5S5、Fe6S6、Fe7S7、Fe8S8。 泛醌 (ubiqinone，Q) 以往曾认为它是一种辅酶，所以称为辅酶Q (coenzymeQ)，但后来发现它是呼吸链中唯一不与蛋白质结合的电子载体，所以称为泛醌更为恰当。 在泛醌的结构中，6位碳上有若干个异戊二烯单位的侧链，不同生物来源的泛醌异戊二烯单位的数目是不同的。动物和高等植物一般为Q10，微生物为Q6~9。 细胞色素类 (cytochromes, Cyt) 是广泛分布于需氧生物细胞线粒体内膜上的一类色素蛋白，其辅基为含铁卟啉衍生物。 在呼吸链中，也是依靠Fe原子化合价的可逆变化而传递电子的。 Fe3+ + e → Fe 2+ 是呼吸链中将电子从CoQ传递到O2的专一酶类。 线粒体中的Cyt多数与膜紧密结合，只有Cytc结合得比较疏松，容易提纯。Cyta和Cyta3现在还不能分开，把a和a3合称为细胞色素氧化酶。 在Cytaa3分子中除铁卟啉外，还含有2个Cu原子，依靠其化合价的变化，把电子从a3传到O2： Cu2+ + e → Cu + 细胞色素C的辅基与酶蛋白的联接方式 呼吸链复合体 在功能上相关的传递体结合成四种脂溶性的复合体，称为呼吸链复合体。 复合体I称NADH-CoQ还原酶，又称NADH脱氢酶，含有FMN-黄素蛋白和铁硫蛋白，功能是催化NADH脱氢并将电子传递给CoQ 复合体II称琥珀酸-CoQ还原酶，又称琥珀酸脱氢酶，含有FAD-黄素蛋白和铁硫蛋白，功能是催化琥珀酸脱氢并将电子传递给CoQ 复合体III称Q-Cytc还原酶，又称Cytc还原酶，含有Cytb、铁硫蛋白和Cytc1，功能是催化电子由CoQ传递给Cytc 复合体IV称Cyt氧化酶，又称Cytc氧化酶，作用是将Cytc上的电子传递给O2。 高能化合物和高能磷酸化合物 1. 概念 (1)高能化合物 ??? 化合物水解时的标准自由能变化大于或等于ATP水解成ADP的标准自由能变化。ΔG0≥-30.5KJ/m