氧化磷酸化包括.PPT

第七章 生物氧化 ◆第一节 生物氧化的方式和特点 ◆第二节 生物能及其存在形式 ◆第三节 线粒体呼吸链 ◆第四节 非线粒体氧化体系 ◆第五节 氧化磷酸化 ◆第六节 穿梭系统 第七章 生物氧化 维持生命活动的能量，主要有两个来源： 光能（太阳能）：植物和某些藻类，通过光合作用将光能转变成生物能。 化学能：动物和大多数的微生物，通过生物氧化作用将有机物质（主要是各种光合作用产物）存储的化学能释放出来，并转变成生物能。 有机物质在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。在整个生物氧化过程中，有机物质最终被氧化成CO2和水，并释放出能量。 生物氧化通常需要消耗氧，释放CO2所以又称为呼吸作用。 第一节、生物氧化的方式和特点 一、生物氧化的方式 生物氧化是在一系列氧化-还原酶催化下分步进行的。每一步反应，都由特定的酶催化。在生物氧化过程中，主要包括如下几种氧化方式。 1．脱氢氧化反应 （1）脱氢 在生物氧化中，脱氢反应占有重要地位。它是许多有机物质生物氧化的重要步骤。催化脱氢反应的是各种类型的脱氢酶。 A、烷基脂肪酸脱氢 琥珀酸脱氢 B、醛酮脱氢 乳酸脱氢酶 （2）加水脱氢 酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一类。 2．氧直接参加的氧化反应 这类反应包括：加氧酶催化的加氧反应和氧化酶催化的生成水的反应。 加氧酶能够催化氧分子直接加入到有机分子中。例如， 甲烷单加氧酶 CH4 + NADH + O2 ?? CH3-OH + NAD+ + H2O 氧化酶主要催化以氧分子为电子受体的氧化反应，反应产物为水。在各种脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化的。 3．生成二氧化碳的氧化反应 （1）直接脱羧作用 氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶的催化下，直接从分子中脱去羧基。例如丙酮酸的脱羧。 （2）氧化脱羧作用 氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化脱羧酶系的催化下，在脱羧的同时，也发生氧化（脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧生成丙酮酸。 二、生物氧化的特点 1、生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，反应条件温和（水溶液，pH?7和常温）。 2、氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的发生。 3、水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢作用直接参予了氧化反应。 4、在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。 5、生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件下释放能量，提高能量利用率。 6、生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。 第二节、生物能及其存在形式 一、生物能和ATP 1. ATP是生物能存在的主要形式 ATP是能够被生物细胞直接利用的能量形式。 2. 生物化学反应的自由能变化 生物化学反应与普通的化学反应一样,也服从热力学的规律。 二、高能化合物 磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过程中起者重要作用。许多磷酸酯类化合物在水解过程中都能够释放出自由能。 一般将水解时能够释放21 kJ /mol（5千卡/mol)以上自由能（?G?’ -21 kJ / mol）的化合物称为高能化合物。 ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物。 根据生物体内高能化合物键的特性可以把他们分成以下几种类型。 1、磷氧键型（-O-P) (1)酰基磷酸化合物 （2）、焦磷酸化合物 （3）、烯醇式磷酸化合物 2、氮磷键型 3、硫酯键型 4、甲硫键型 第三节、线粒体呼吸链 细胞内的线粒体是生物氧化的主要场所，主要功能是将代谢物脱下的氢通过多种酶及辅酶所组成的传递体系的传递，最终与氧结合生成水。 由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶催化系统组成的这种代谢途径一般称为生物氧化还原链，当受氢体是氧时，称为呼吸链。 （一）、呼吸链的组成 1、烟酰胺脱氢酶类（nicotinamide dehydrogenases)(或称吡啶脱氢酶类，pyridine dehydrogenases) 2、黄素酶类（flavoprotein, flavinlinked dehydrogenase, NADH dehydrogenase) 黄素单核苷酸（FMN) 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD) 3、辅酶Q(coenzyme Q, CoQ)(泛醌 ubiquinone) 4、铁硫蛋白类（Iron-sulfur protien) 4、细胞色素类（cytochromes) Cytb, Cytc1, Cytc, Cyta1a3 1、烟酰胺（吡啶）脱氢酶类