第十章 生物氧化1讲义.ppt

第 十 章 生 物 氧 化 第一节生物氧化的概念和特点P283 一、生物氧化的概念： 一切生物都靠能量维持生存，生物体所需的能量大都来自体内的糖、脂肪、蛋白质等有机物的氧化。 人们把有机分子糖、脂、蛋白质等在活细胞内氧化分解，产生CO2、H2O并释放能量形成ATP的过程称生物氧化（细胞氧化、细胞呼吸、组织呼吸）。 生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原作用。 代谢的概念 广义定义： 生物体与环境之间的物质和能量交换。 狭义定义： 细胞内一切化学变化的总称。 新陈代谢的概念及内涵  生物氧化与物质代谢的关系： 二者不完全相同，有交叉。 在物质分解代谢中常常见到脱氢反应， 脱出的氢如何与氧结合成水，以及如何释放能量等等即是生物氧化的问题。 生物氧化是生物新陈代谢的重要基本反应之一，生命活动的能量保障。 二、生物氧化的特点 P283 特点: 1.环境----细胞内、合适的pH、温度、含水环境； 2.形式----酶参加，系列连续反应，逐步氧化逐步放出能量； 3.能量转换----产生的能量先以高能化合物的形式储存（ATP），生命过程中再提供能量； 4.水的作用----提供氧化环境，而体外氧化中，水往往是灭火剂。 第二节 生物氧化的方式和酶类 一.生物氧化中CO2生成的方式 P284 1.直接脱羧基作用 ①α-直接脱羧 ②β-直接脱羧 2.氧化脱羧基作用 ①α-氧化脱羧 ②β-氧化脱羧 直接脱羧基作用(direct decarboxylation) 氧化脱羧基作用(oxidative decarboxylation) 二、生物氧化中物质氧化的方式 三种方式： 1.失电子：Fe 3+ → Fe 2+ + e- 2.脱氢 3.加氧：实际是加水脱氢 脱氢氧化反应 （1）直接脱氢 脱氢是生物氧化的主要方式。 琥珀酸脱氢 乳酸脱氢 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。 （3）耗氧(水的生成机制) 脱氢过程中脱下的氢经过一系列载体的传递，最终和氧结合，形成水。 2H + ? O2 → H2O 三、参与生物氧化的酶类 （一）.脱氢酶 1.以黄素核苷酸为辅基的脱氢酶 （1）需氧黄酶 （2）不需氧黄酶 2.以尼克酰胺核苷酸为辅基的脱氢酶 需氧脱氢酶能激活代谢物中的氢，将脱出的氢和一对电子传递给脱氢酶的辅酶； 在有氧条件下，还原态辅酶(FMNH2 和FADH2 )能将由氢放出的2个电子传给分子氧使之活化成过氧离子； 无氧条件下,还原态辅酶(FMNH2 和FADH2 )能将由氢放出的2个电子传给亚甲蓝或醌为受氢体而使反应进行。如醛氧化成酸，氨基酸氧化脱氨。 2.以尼克酰胺核苷酸为辅基的脱氢酶 氧化酶体系 氧化酶的作用为其分子中的金属离子(如Cu2+ ) 直接从代谢物中脱出氢取得电子，将电子传给分子氧使之活化，活化氧(O2- )与游离在溶液中的H+结合成水。由氧化酶催化的反应不能在无氧情况下进行，因为不能用其它受氢体代替氧。 如：多酚氧化酶和抗坏血酸酶（植物细胞中，后述） 。 （四）传递体：生物氧化过程中起中间传递氢或传递电子作用的物质。 第三节 线粒体氧化体系 一、呼吸链的概念 由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶系统所组成的代谢途径一般称为生物氧化还原链（电子传递链），如果受氢体是氧，则称为呼吸链。这里的受氢体是指最终受氢体，中间的只是传递体。 1、电子传递过程： 还原型辅酶或辅基通过电子传递再氧化，这个过程称电子传递过程。 2、电子传递链（呼吸链）： 电子从还原型辅酶或辅基通过一系列电子亲和力递增顺序排列的电子载体传递到分子氧所经历的途径。 线粒体呼吸链 呼吸链中共分为5类传递体和4类酶： 辅酶NAD或NADP； 辅酶FMN或FAD； 铁硫蛋白; 辅酶Q(CoQ) ； 细胞色素。 呼吸链的组成成分 生物体内有两条典型的电子传递链。 即 NADH 呼吸链和 FADH2 呼吸链。 1. NADH呼吸链 以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶 是由NAD-脱氢酶或NADP-脱氢酶、黄酶、辅酶Q ，细胞色素体系和一些铁硫蛋白组成的氧化还原体系。 （2）尼克酰胺的作用原理 2.FADH2呼吸链 以FMN或FAD为辅酶的脱氢酶（黄素酶） 与NADH呼吸链相比，底物脱下的氢不经NAD而直接交给黄素酶的辅基FAD，即少了NADH呼吸链中的前面的一个组分。 3.铁硫蛋白 线粒体内膜上的一种与传递电子有关的蛋白质，也称铁硫中心，分（2Fe-2S)、（ 4Fe-4S）等类型。 铁硫蛋白中的铁与其蛋白质部分的半胱氨酸残基的-SH的S结合。 Fe、S为敏感部分，往往受抑制剂的抑制。 4. 辅酶Q： 又称泛醌, 脂溶性辅酶, 可与膜结合或游离。 CoQ不但