第06章生物氧化1课件.ppt

第 六 章 生 物 氧 化 Biological Oxidation 第一节 生成ATP的氧化磷酸化体系第二节 其他不生成ATP的氧化体系 生物体把能量用在生命活动的各个方面 细胞做功形式 1.转运功 2.机械功 3.化学功 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。 生物氧化的一般过程 三、生物氧化中物质氧化的方式 氧化反应: 加氧、脱氢、失电子 还原反应: 脱氧、加氢、得电子 第一节 生成ATP的氧化磷酸化体系 一、呼吸链（respiratory chain） 1.复合体Ⅰ： NADH-泛醌还原酶 又称NADH脱氢酶复合体 亚基： 39条 辅酶/辅基： FMN、Fe2+ 2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶 亚基：4条 辅酶/辅基： FAD（黄素蛋白） Fe2+（铁硫蛋白） Fe2+（细胞色素b560） 3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶 功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c 细胞色素(cytochrome, Cyt) 4. 复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶 功能：将电子从细胞色素c传递给氧。 （二）呼吸链中电子传递体的排列顺序 标准氧化还原电位E0′的高低排列 e EO′（小） EO′（大） 电子传递体氧化还原态时的吸收光谱变化进行检测 利用阻断剂研究分析 四种复合物的电子传递再造实验 1 . 标准氧化还原电位E0′ 氧化还原电势——还原剂失掉电子或氧化剂得到电子的倾向称氧化还原电势。 标准电势——任何的氧化-还原物质都有其特定的电动势，称标准电势。用E0′或ε0表示 体外实验：美国格林(Green)等实验室检测各个复合物的功能发现：  CoQ在复合物Ⅰ与Ⅲ，Ⅱ与Ⅲ之间传递还原当量，Cyt c在复合物Ⅲ与Ⅳ之间传递还原当量。 将这四种复合物1：1：1：1的比例混合，加上CoQ和Cyt c重组，基本上恢复了线粒体原有的催化能力。  借助上述实验方法，呼吸链各组分的排列顺序已基本明确。 二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化生成ATP偶联 氧化磷酸化 （一）氧化磷酸化偶联部位在复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ内 2.自由能变化 标准自由能变化（ △G 0）——在标准条件下发生的化学反应的自由能变化。 标准条件指反应的温度位25℃（298K），大气压为101,325Pa (1atm)，pH=0.0且反应物和生成物的浓度均为1mol/L。 对于生物化学反应，标准条件还要求pH=7.0用△G 0′表示 。 ⊿G0′= -nF⊿E0′ 底物水平磷酸化 (substrate level phosphorylation) 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。 (二)氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度 要点： a. 电子传递链是质子泵（I、III、IV）； b. 在电子传递中，释放能量驱动质子泵。 c. 质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动 ADP和磷酸合成ATP。 化学渗透假说示意图 ATP合酶 ＡＴＰ合酶和质子的跨膜流动机制模式图 三、氧化磷酸化的内外源影响因素 （二）ADP 是调节正常人体氧化磷酸化速率的主要因素 呼吸控制——ATP/ADP之比对电子传递和氧化磷酸化起重要调控作用，其中ADP对氧化磷酸化的调控作用 称为呼吸控制。 呼吸控制率(respiratory control ratio, RCR)离体线粒体在过量底物（琥珀酸）条件下，加入ADP后的耗氧速率与仅有底物时的耗氧速率之比，称为呼吸控制率。 （三）甲状腺激素刺激机体耗氧量和产热同时增加 甲状腺激素激活细胞膜上的Na+-K+-ATP酶 　使ATP水解增加因而使ATP/ADP比值下降 　氧化磷酸化速度加快。 甲状腺激素（T3）可使解偶联蛋白基因表达增加。 引起物质氧化释能和产热比率均增加。 与线粒体DNA（mitochondrial DNA， mtDNA ）突变及衰老有关。 四、ATP在能量的生成、利用、转移和储存中起核心作用 高能磷酸键 水解时释放的能量大于21kJ/mol的磷酸酯键，常表示为?P。 高