临床医学专业JXN生化第07章生物氧化6课件.pptVIP

生物氧化

BiologicalOxidation

第一节概述

Introduction

物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和H2O的过程。

CO2和H2O

O2

能量

ADP+Pi

ATP

热能

一、生物氧化的概念

*生物氧化与体外氧化之相同点

生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。

物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。

二、生物氧化的特点

是在细胞内温和的环境中（体温，pH接近中性），在一系列酶促反应逐步进行，能量逐步释放有利于有利于机体捕获能量，提高ATP生成的效率。

进行广泛的加水脱氢反应使物质能间接获得氧，并增加脱氢的机会；脱下的氢经呼吸链传递与氧结合产生H2O，有机酸脱羧产生CO2。

*生物氧化与体外氧化之不同点

生物氧化

体外氧化

能量是突然释放的。

产生的CO2、H2O由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。

乙酰CoA

TAC

2H

呼吸链

H2O

ADP+Pi

ATP

CO2

三、生物氧化的一般过程

四、参与生物氧化的酶类

受氢体

辅酶（辅基）

产物

氧化酶

O2

Cu、Fe

H2O

需氧脱氢酶

O2

FMN或FAD

H2O2

不需氧脱氢酶

辅酶

NADP、NAD、FMN、FAD

H2O

其他酶类

加双氧酶、加单氧酶、过氧化物酶等

（一）CO2的生成——有机酸脱羧

※单纯脱羧

α-单纯脱羧

β-单纯脱羧

※氧化脱羧

α-氧化脱羧

β-氧化脱羧

五、生物氧化中CO2的生成

第二节

呼吸链和氧化磷酸化

RespiratoryChainandOxidativePhosphorylation

定义

代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratorychain)又称电子传递链(electrontransferchain)。

组成

递氢体和电子传递体（2H2H++2e）

一、呼吸链

Ⅲ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅳ

Cytc

Q

胞液侧

基质侧

线粒体内膜

（一）呼吸链的组成

NAD+和NADP+的结构

R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变

氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。

FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN•。

铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+Fe3++e反应传递电子。

Ⓢ表示无机硫

泛醌（辅酶Q,CoQ,Q）由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。

细胞色素

细胞色素是一类以铁铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。

（二）呼吸链成分的排列顺序

NADH氧化呼吸链

FADH2氧化呼吸链

二、胞浆中NADH的氧化

胞浆中NADH必须经一定转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。

转运机制主要有

α-磷酸甘油穿梭

(α-glycerophosphateshuttle)

苹果酸-天冬氨酸穿梭

(malate-asparateshuttle)

1.α-磷酸甘油穿梭机制

NADH+H+

FADH2

NAD+

FAD

线粒体

内膜

线粒体

外膜

膜间隙

线粒体

基质

2.苹果酸-天冬氨酸穿梭机制

NADH

+H+

NAD+

谷氨酸-

天冬氨酸

转运体

苹果酸-α-酮

戊二酸转运体

胞液

线

粒

体

内

膜

基质

三、高能化合物

高能键

水解时产生能量大于21Kj/mol的化学键。

高能化合物

含有高能键的化合物

例如：ATP、UTP、GTP、磷酸肌酸等

ATP的生成

*氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。

*底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)是底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。

（一）氧化磷酸化偶联部位

氧化磷酸化偶联部位：

根据自由能变化和P/O比值

⊿Gº=-nF⊿Eº

四、氧化磷酸化

氧化磷酸化偶联部位

电子传递链自由能变化

（二）氧化磷酸化的偶联机理

1.化学渗透假说(chem