第8章能量代谢学案.ppt

第8章 生物氧化与氧化磷酸化 目录 第一节 自由能变化 生物氧化的特点和方式 生物氧化的特点 CO2的生成 H2O的生成 生物氧化的三个阶段 生物能学简介 自由能（free energy）的概念 化学反应自由能的计算 计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 例题：计算下反应式ΔG°′ 生物系统中的能流 四、高能化合物 高能化合物类型 ATP的特点 ATP的合成 1. 底物水平磷酸化：ADP从具有更高磷酸基团转移势的磷酸化合物中接受磷酸基团，生成ATP。 2. 氧化磷酸化：生物内的氧化作用能够产生跨线粒体膜的质子浓度梯度，储存在质子浓度梯度中的能量可以驱动ADP合成ATP。 3.光合磷酸化：光合作用可以产生跨叶绿体中类囊体膜的质子浓度梯度，从而驱动ATP生成。 4. 腺苷酸激酶催化的反应：腺苷酸激酶催化AMP转化成ADP。　 AMP＋ ATP 　 ２ADP　　 ATP的特殊作用 第二节 线粒体电子传递体系  线粒体呼吸链 电子载体 复合物 I （NADH-辅酶Q氧化还原酶） 复合物 II(琥珀酸-辅酶Q氧化还原酶) 复合物III（辅酶Q：细胞色素c　　　　　　　氧化还原酶） 呼吸链电子传递的Q循环 QH2+2Cyt C(氧化型)+2H+ → Q +2Cyt C(还原型) + 4H+ (外侧) 复合物IV（细胞色素c氧化酶） 　复合物IV是质子泵，一个电子从Cytc传递到O2就推动一个质子移到膜间隙 NADH呼吸链 NADH呼吸链和FADH2呼吸链 电子传递链中各中间体的顺序 呼吸链中电子传递时自由能的下降 NADH呼吸链电子传递过程中自由能变化 烟酰胺核苷酸类 黄素蛋白酶类 铁硫蛋白 铁硫蛋白的结构及递电子机理 CoQ的结构和递氢原理 细胞色素 细胞色素辅基的结构和递电子机理 线粒体结构 第三节 氧化磷酸化作用 氧化磷酸化 磷氧比（ P/O ） 氧化磷酸化的偶联机理 线粒体ATP合酶 化学渗透假说示意图 ATPase的旋转催化模型 2,4-二硝基苯酚的解偶联作用 化学渗透假说示意图 电子传递 抑制剂 第四节 线粒体外NADH的氧化磷酸化作用 甘油-3-磷酸穿梭 苹果酸-草酰乙酸穿梭 能 荷 非线粒体氧化系统 问答题 NADH FMN CoQ Fe-S Cyt c1 O2 Cyt b Cyt c Cyt aa3 Fe-S FMN Fe-S 琥珀酸等 复合物 II 复合物 IV 复合物 I 复合物 III NADH脱氢酶 辅酶Q-细胞色素还原酶 细胞色素C还原酶 琥珀酸-辅酶Q还原酶 FADH2 2e- NADH 总反应: NADH+H++1/2O2→NAD++H2O ΔG°′=-nFΔE°′ =-2×96.5×[0.82-(-0.32)] =-220.07千焦·mol-1 总反应：FADH2+1/2O2→FAD+H2O ΔG°′=-nFΔE°′ = -2×96.5×[0.82-(-0.18)] =-193.0千焦·mol-1 FADH2呼吸链电子传递过程中自由能变化 特点：以NAD+ 或NADP+为辅酶，存在于线粒体、基质或胞液中。 传递氢机理: NAD(P) + + 2H+ +2e NAD(P)H + H+ 特点： 以FAD或FMN为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白 类别：黄素脱氢酶类（如NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶） 需氧脱氢酶类（如L—氨基酸氧化酶） 加单氧酶（如赖氨酸羟化酶） 递氢机理：FAD(FMN)+2H FAD(FMN)H2 +e 传递电子机理：Fe3+ Fe2+ -e 特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成Fe—S中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残基的巯基与蛋白质相连结。 传递电子机理：Fe3+ 　　　　Fe2+ -e +e CoQ+2H CoQH2 CoQ是脂溶性的分子，可以在脂双层中扩散，是两个电子的载体. 传递电子机理：