生物氧化 6.pptVIP

维持生命活动的能量，主要有两个来源： 光能（太阳能）：植物和某些藻类，通过光合作用将光能转变成生物能。 化学能：动物和大多数微生物，通过生物氧化作用将有机物质（主要是各种光合作用产物）存储的化学能释放出来，并转变成生物能。 生物氧化的概念 有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O并释放出大量能量的过程称为生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用。 真核生物的生物氧化发生在线粒体中，而原核生物则在细胞膜上。 第一节 生物氧化的方式和特点 一、生物氧化的方式 生物氧化是在一系列氧化-还原酶催化下分步进行的。每一步反应，都由特定的酶催化。在生物氧化过程中，主要包括如下几种氧化方式。 1、脱电子 2、脱氢 3、加氧 1．脱氢氧化反应 （1）脱氢 在生物氧化中，脱氢反应占有重要地位。它是许多有机物质生物氧化的重要步骤。催化脱氢反应的是各种类型的脱氢酶。 琥珀酸脱氢 （2）加水脱氢 酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一类。 2．氧直接参加的氧化反应 这类反应包括：加氧酶催化的加氧反应和氧化酶催化生成水的反应。 加氧酶能够催化氧分子直接加入到有机分子中。例如： 【甲烷单加氧酶】 CH4 + NADH + O2 ?? CH3-OH + NAD+ + H2O 氧化酶主要催化以氧分子为电子受体的氧化反应，反应产物为水。在各种脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化的。 3．生成二氧化碳的氧化反应 （1）直接脱羧作用 氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶的催化下，直接从分子中脱去羧基。例如丙酮酸的脱羧。 （2）氧化脱羧作用 氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化脱羧酶系的催化下，在脱羧的同时，也发生氧化（脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧生成丙酮酸。 生物氧化的部位 （1）线粒体 （2）内质网、微粒体、过氧化酶体等 生理意义：供给机体能量，进行正常生理生化活动，转化有害废物。 第二节 生物能及其存在形式 一、生物能和ATP 1. 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。 2. 生物化学反应的自由能变化 生物化学反应与普通的化学反应一样,也服从热力学的规律。 二、高能化合物 磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过程中起者重要作用。许多磷酸酯类化合物在水解过程中都能够释放出自由能。 一般将水解时能够释放21 kJ /mol（5千卡/mol)以上自由能（?G?’ -21 kJ / mol）的化合物称为高能化合物。 ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物。 根据生物体内高能化合物键的特性可以把他们分成以下几种类型。 1、磷氧键型（-O～P) (1)酰基磷酸化合物 （2）焦磷酸化合物 （3）烯醇式磷酸化合物 2、氮磷键型（-N～P) 3、硫酯键型 4、甲硫键型 第三节 线粒体呼吸链和ATP合成 细胞内的线粒体是生物氧化的主要场所，主要功能是将代谢物脱下的氢通过多种酶及辅酶所组成的传递体系的传递，最终与氧结合生成水。 由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶催化系统组成的这种代谢途径一般称为生物氧化还原链，当受氢体是氧时，称为呼吸链。 由递氢体或递电子体在线粒体内膜上按一定顺序排列组成的连锁反应体系称为电子传递链。它与细胞摄取氧的呼吸过程相关，故又称呼吸链（electron transfer chain） 线粒体呼吸链（NADH与FADH2) 线粒体呼吸链 NADH：还原型辅酶 它是由NAD+接受多种代谢产物脱氢得到的产物。NADH所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。 铁硫蛋白 铁硫蛋白(简写为Fe-S)是一种与电子传递有关的蛋白质，它与NADH?Q还原酶的其它蛋白质组分结合成复合物形式存在。 铁硫蛋白 它主要以 (2Fe-2S) 或 (4Fe-4S) 形式存在。(2Fe-2S)含有两个活泼的无机硫和两个铁原子。铁硫蛋白通过Fe3+ ? Fe2+ 变化起传递电子的作用 ? NADH?泛醌还原酶 简写为NADH?Q还原酶, 即复合物I，它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是一种还原酶。 NADH?Q还原酶最少含有16个多肽亚基。它的活性部分含有辅基FMN和铁硫蛋白。 FMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质子，形成还原型FMNH2。还原型FMNH2可以进一步将电子转移给Q。 NADH?Q还原酶 NADH + Q + H+ ========= NAD+ + QH2 3、泛醌 （简写为Q）或辅酶-Q（CoQ）：它是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化合物。 辅酶-Q的功能 Q (