食品生物化学-4生物氧化.ppt

生物氧化 biological oxidation 4.1 概述 生物氧化根据发生的部位不同，分为两类 线粒体内生成ATP的氧化体系：三大营养物质的氧化分解, 伴随大量ATP的生成。真核生物中，生物氧化主要是在细胞的线粒体内进行，在不含线粒体的原核细胞中，生物氧化在细胞膜上进行。 线粒体外其他氧化体系：涉及生物转化, 不伴随能量的产生。 4.1.1 线粒体的结构 4.1.2 生物氧化的特点 4.1.3 生物氧化的方式 4.1.1 线粒体的结构 功能：进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供能量。 组成：外膜、内膜、膜间隙、基质 基粒：由头部F1、柄部F0和基部OSCP组成，也称为三联体或ATP酶复合体或F0 F1-ATP合酶 线粒体内膜和嵴上有许多球状突出，就是ATP酶复合体或称FoF1ATP合酶，由三部分组成： ②基部? 即Fo，为疏水的内在蛋白质，镶嵌在线粒体内膜中，呼吸链围绕其周围，它由4种亚基组成，这些亚基在内膜中形成了跨膜的质子通道，质子从内膜外侧经柄部流向F1蛋白。Fo中的o表示对寡霉素敏感的部位。 功能：具有质子通道作用，他能传递质子通过膜到达F1的催化部位。 与非生物氧化相比，生物氧化的特点为： 在常温、常压、中性pH的环境中，氧化条件温和； 需酶催化； 底物通过一系列连续的化学反应被逐步氧化分解； 能量逐步释放并主要以ATP形式贮存起来（需要时再由ATP分子中释出；另一部分是以热的形式放出。这样不会因温度迅速上升而损害机体，又可以使释放出来的能量得到最有效的利用）。 4.1.3 生物氧化的方式 生物氧化中二氧化碳的生成方式： 有机物在酶的作用下经脱羧产生的，α-脱羧和β-脱羧。直接脱羧和氧化脱羧。 生物氧化中水的生成方式：底物氧化脱下的氢经一系列传递后与氧结合生成的。 生物氧化中物质的氧化方式： 加氧 脱氢 脱电子 生物氧化中被氧化的物质称为供氢体（供电子体），被还原的物质称为受氢体（受电子体）。 4.2 生物能及其存在形式 4.2.1 高能化合物及高能键 概念：是指含转移势能高的基团的化合物称高能化合物。连接这种高能基团的键称为高能键，～表示。一般将水解时每摩尔释放出自由能大于20.92kJ者称为高能化合物。 生物体通过生物氧化所产生的能量，除一部分用以维持体温外，大部分可以通过磷酸化作用转移至高能磷酸化合物ATP中。 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。 ATP是人体内各种生命活动的主要的直接供能者，分子中含有3个磷酸酯键。 ATP含有两个高能磷酸酯键(～P)，在细胞能量代谢中起能量载体的作用。但并不是所有含磷酸基团的化合物都属于高能磷酸化物，如6-磷酸葡萄糖等就属于低能磷酸化合物。 在生理环境下，ATP带有4个负电荷，与Mg2+形成复合物参与反应，“Mg ATP2-”是ATP的活化形式。 ATP是即时性能量供体。ATP-ADP循环式生物体系中能量交换的基本模式。 ATP在细胞的磷酸基团转移中起中转站（共同中间体）作用。 ATP只是能量的携带者或传递者，机体内真正贮存能量的物质是肌酸，他接受了能量生成磷酸肌酸(脊椎动物) 。当ATP浓度低时，磷酸肌酸又将高能磷酸基团转移给ADP生成ATP，因此，它是ATP高能磷酸基团的贮存库。 无脊椎动物：磷酸精氨酸 4.2.2 高能化合物的类型 1、磷氧键型 （1）酰基磷酸化合物 3-磷酸甘油酸磷酸，乙酰磷酸，氨甲酰磷酸，酰基腺苷酸，氨酰腺苷酸。 （2）焦磷酸化合物 无机焦磷酸，ATP，ADP （3）烯醇式磷酸化合物 磷酸烯醇式丙酮酸。 2、氮磷键型 磷酸肌酸，磷酸精氨酸。 3、硫酯键型 3’-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸， 乙酰辅酶A。 4、甲硫键型 S-腺苷甲硫氨酸 4.3 呼吸链及其组成成分 4.3.1 呼吸链 4.3.2 呼吸链的组成成分 4.3.3 生物体内重要的呼吸链 4.3.1 呼吸链 概念：一系列酶和辅酶按照一定的顺序排列在线粒体内膜上，可以将代谢物脱下的氢（H＋＋e）逐步传递给氧生成水同时释放能量，由于此过程与细胞摄取氧的呼吸过程有关，所以这一传递链称为呼吸链。 呼吸链中传递氢的酶和辅酶称为递氢体；传递电子的酶和辅酶称为递电子体。 存在部位:真核生物在线粒体,原核生物在细胞质膜. 4.3.2 呼吸链的组成成分 呼吸链由许多个组分组成，参加呼吸链的氧化还原酶有五类： 烟酰胺脱氢酶类 黄素酶类 铁硫蛋白类 辅酶Q类 细胞色素类 烟酰胺脱氢酶类 黄素酶类 FMN/FAD结构特点： 异咯嗪环的作用： 是存在于线粒体内膜上的一种与电子传递有关的铁蛋白。 作用机制：是借助铁的变价互变进行电子传递。 Fe3+ + e → Fe 2+ ，每次只传