《生物氧化新书》PPT课件.ppt
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1、 (Biological oxidation)1 主主 要要 内内 容容概述概述线粒体氧化体系线粒体氧化体系生物氧化与能量代谢生物氧化与能量代谢非线粒体氧化体系非线粒体氧化体系2 第一节第一节 概述概述一、生物氧化概念一、生物氧化概念H2O+CO2+能量能量生物体内生物体内 营养物营养物 (糖、脂、蛋白质)(糖、脂、蛋白质)O 意义意义:提供各种生命活动所需能量提供各种生命活动所需能量,及及 维持体温。维持体温。3二、生物氧化的特点二、生物氧化的特点 生物氧化生物氧化 体外燃烧体外燃烧温和环境(温和环境(3737CC近近中性)中性)条件剧烈,高温、高压条件剧烈,高温、高压需需酶催化酶催化 不需
2、酶催化不需酶催化C CO O2 2是是有机酸脱羧生成有机酸脱羧生成的的 碳和氧直接化合生成碳和氧直接化合生成COCO2 2有机物脱下的氢有机物脱下的氢,经呼吸链生成经呼吸链生成H H2 2O O 氢和氧直接反应形成氢和氧直接反应形成H H2 2O O逐步释放能量逐步释放能量并形成并形成ATP ATP 能量以光和热形式骤然放出能量以光和热形式骤然放出4糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA TAC TAC 2H 2H 呼呼吸吸链链 H H2 2O O ADP+Pi ATP COCO2 2 *生物氧化的一般过程5三、三、生物氧化
3、的方式生物氧化的方式(一)(一)CO2的生成的生成 (体内体内CO2是有机酸在酶的催化下脱羧产生是有机酸在酶的催化下脱羧产生 的的)COOHR-CH-NH2R-CH2-NH2 +CO2氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶-氨基酸氨基酸胺胺1.-单纯脱羧单纯脱羧6H3C-C-COOH +HSCoAO=H3C-C-SCoA +CO2O=NAD+NADH+H+丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA2.2.氧化脱羧氧化脱羧7HOOCCH2-C-COOHO=H3C-C-COOH +CO2O=丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸3.单纯脱羧单纯脱羧84.氧化
4、脱羧氧化脱羧HOOCCH2-CH-COOHH3C-C-COOH +CO2O=OH苹果酸酶苹果酸酶NADP+NADPH+H+苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸9(二)(二)H20的生成的生成 代谢物(代谢物(AH2)2H 2H (酶与辅酶酶与辅酶)一系列中间传递体一系列中间传递体 O2H2O10第二节第二节 线粒体氧化体系线粒体氧化体系一、一、呼吸链呼吸链 是定位在线粒体是定位在线粒体内膜上内膜上的一组排列有的一组排列有序的递氢体和递电子序的递氢体和递电子体体(酶与辅酶酶与辅酶)构成的构成的链状传递体系链状传递体系,也称也称电子传递链电子传递链。(respiratory chain)11(一一)呼吸链主要
5、成员及其作用呼吸链主要成员及其作用 烟酰胺脱氢酶类烟酰胺脱氢酶类及其辅酶(及其辅酶(NAD+、NADP+)黄素蛋白类黄素蛋白类及其辅基及其辅基(FMN、FAD)铁硫蛋白(铁硫蛋白(Fe-S)泛醌(泛醌(Q,CoQ)细胞色素类(细胞色素类(Cyt.)121.烟酰胺脱氢酶类烟酰胺脱氢酶类2.NAD+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(1)辅酶辅酶(2)NADP+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(3)(不参与呼吸链)(不参与呼吸链)(2)作用作用:递氢体递氢体(3)13 呼吸链呼吸链 2H +NAD+NADH+H+传递给传递给 FMNNADPH+H+不直接与呼吸链偶联,参与物质
6、还原不直接与呼吸链偶联,参与物质还原 (3)递氢机理递氢机理 递氢部位递氢部位 吡啶环吡啶环142.黄素蛋白酶类黄素蛋白酶类(Flavoprotein,FP)3.FMN-黄素单核苷酸黄素单核苷酸 4.在呼吸链中在呼吸链中,FMN作为作为NADH脱氢酶脱氢酶的辅的辅基基;5.(1)辅基辅基 FAD-黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸 作为作为琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶的辅基的辅基;(2)作用作用:递氢体递氢体(FP1)(FP2)15(3)递氢机理)递氢机理 功能部位功能部位 异咯嗪环的异咯嗪环的N1和和N10 NADH+H+FMNH2 均可传递给均可传递给COQ 琥珀酸脱氢琥珀酸脱氢 FADH2
7、呼吸链呼吸链(Fe-S)1 101617S SS S无机硫无机硫半胱氨酸硫半胱氨酸硫3.3.铁硫蛋白类铁硫蛋白类18CH2-SFeSFeSFeSFeSCH2-SS-CH2S-CH2常见铁硫族常见铁硫族:Fe4-S4 或或 Fe2-S2铁硫中心:铁硫中心:19 FMN (Fe-S)(1)存在形式存在形式 FAD (Fe-S).b(2)作用作用:递电子体递电子体(3)递电子机理递电子机理(4)(5)Fe3+Fe2+and Cyt.b.C1 (Fe-S)等复合物形式等复合物形式e e在呼吸链中:在呼吸链中:204.泛醌(泛醌(CoQ10,Q10)(1)结构结构(2)醌类化合物,由多个异戊二烯连醌类化
8、合物,由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链(人接形成较长的疏水侧链(人CoQ10),),(2)作用作用:(3)递氢体递氢体 21(3)递氢机理递氢机理 FMNH2 CoQ2H2e2H+传递给其后的传递给其后的一系列一系列递电子体递电子体 在呼吸链中在呼吸链中(Fe-S)FADH2 (Fe-S)22 5.细胞色素类细胞色素类(Cytochromes,Cyt.)是位于线粒体内的一类电子传递体,是位于线粒体内的一类电子传递体,其辅基为铁卟啉,有特殊的吸收光谱,故其辅基为铁卟啉,有特殊的吸收光谱,故命名细胞色素。命名细胞色素。(1)基本结构基本结构(2)(以细胞色素(以细胞色素C为例)为例)(3)23
9、NNNNFe3+H3C-CH3-CH-CH3H3CCH2CH2COO-CH2CH2COO-细细胞胞色色素素 cH3C-Cys SH3C-CH Cys S 多肽链多肽链蛋白质部分蛋白质部分铁卟啉铁卟啉24 Cyt.主要类型主要类型 根据吸收光谱特征,根据吸收光谱特征,Cyt.类分为类分为a、b和和c三大类:三大类:*Cyt.b、c1、c、a和和a3 存在于存在于线粒体内膜线粒体内膜,作为作为呼吸链成员;呼吸链成员;Cyt.b5和和Cyt.p450 主要存在于肝细胞主要存在于肝细胞微粒体微粒体,参与参与生物转化生物转化。25(2)作用作用 递电子体递电子体 (3)递电子机理递电子机理 Fe3+Fe
10、2+ee(4)递电子顺序递电子顺序(E0值小值小大大)Cyt.b c1 c a a3 O226在呼吸链中细胞色素类递电子顺序在呼吸链中细胞色素类递电子顺序2Fe2+2Fe3+2Fe3+2Fe2+2Fe3+2Fe2+2Fe3+2Fe2+O2O2-H2O2e2e2e2e2ebc1 ca.a3CoQ2H 2H+-2e2H+27 Cyt b、c1、c 、a 、Cyt a3 不能与不能与O2、CO和和CN-等结合,等结合,可与可与O2 结合结合 也可与也可与CO和和CN结合结合 使呼吸链中断使呼吸链中断Cyt aa3:Cyt a与与a3不易分开,常写在一起不易分开,常写在一起Cyt aa3 :通过与通过
11、与氧结合氧结合,可,可将电子直接传递给氧,将电子直接传递给氧,Cyt a3 被称为被称为细胞色素氧化酶。细胞色素氧化酶。28 复合体复合体还原型还原型Cyt c O2CuAaa3CuB 其中其中Cyt a3 和和CuB形成的活性部位将电子交给形成的活性部位将电子交给O2。29 呼吸链各成分在线粒体内膜上的分布与定位呼吸链各成分在线粒体内膜上的分布与定位 复合体复合体 NADH脱氢酶脱氢酶 复合体复合体 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 复合体复合体泛醌泛醌CytC还原酶还原酶复合体复合体细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶FMN(Fe-S)a.a3Cyt.b.(Fe-S).c1FAD(Fe-S)CoQ游离存在
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