生物化学-生物氧化.pptVIP

5.1 Concept and history 生物氧化体系解决的是呼吸状态下有机物脱氢及氢的去路问题，即解决有机物是如何通过一系列特异性的酶催化反应脱氢、递氢和递电子，最终把氢和电子交给氧生成水，并产生ATP的问题。 电子传递（electron transfer): 底物脱下的氢和电子经过系列载体的序列氧化还原反应，最终把电子和氢质子传递给受体的过程，称之为电子传递。 电子传递链（electron transfer chain): 由一系列递氢体和递电子体组成的氧化还原反应链，称之为电子传递链。参与底物氧化的电子传递链也叫做呼吸链（respiration chain)。 递氢体：电子传递链中同时参与传递H＋与电子的辅酶或辅基 递电子体：电子传递链中参与传递电子的辅酶或辅基 5.2.1 吡啶核苷酸与吡啶核苷酸型脱氢酶 吡啶核苷酸型脱氢酶，属脱氢酶类，包括脱氢酶复合物，但它们的辅酶大多相同，主要有两种： NAD+（CoI ): Nicotinamide AdenineDinucleotide NADP+(CoII): Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate 分子中起递氢作用的是烟酰胺，能反复氧化和还原，起到接受氢和提供氢的作用而传递氢。 根据NAD(P)+的光谱变化进行测定 5.2.2 黄素脱氢酶类 是一类不需氧的含黄素的脱氢酶； 种类多，酶蛋白不同，辅基有两种： 黄素单核苷酸（Flavin Mononucleotide，FMN)； 黄素腺嘌呤二核苷酸（Flavin Adenine Dinucleotide, FAD) 此类酶催化由NADH分子上脱氢（NADH脱氢酶，酶蛋白称为FP1），生成FMNH2，或催化由琥珀酸分子上脱氢（琥珀酸脱氢酶，酶蛋白称为FP2）生成FADH2。 5.2.3 铁-硫中心（Iron-sulfur Centers, 铁硫蛋白) 铁硫中心（Fe-S）：铁硫蛋白中铁与无机硫原子(Fe与S等量)和/或蛋白质中Cys残基的硫原子相连所形成的活性基团。 铁硫中心的结构：最简单的是单铁原子与4个Cys的-SH相连；更复杂的是有2个或4个铁原子。Rieske铁硫蛋白则为1个铁原子与两个His残基相连。 蛋白含有的铁是非血红素铁,它借铁的价态变进行电子传递，氧化型与还原型的的颜色不同，Fe3+为红、绿，而Fe2+为无色. 脂溶性醌类化合物，有一个长的异戊二烯侧链，因广泛存在得名，又称泛醌(Ubiquinone) 。位于线粒体内膜。 辅酶Q为电子和质子载体。CoQ在呼吸链中接受黄素脱氢酶传递过来的H，本身被还原为氢醌，再把电子传递给Cyt体系而被氧化，接受1 e变为半醌自由基，接受2e变为氢醌(QH2)。 CoQ不仅接受NADH脱氢酶的H，还接受线粒体内其它脱氢酶的H，如琥珀酸脱氢酶，脂酰CoA脱氢酶及其它黄素脱氢酶脱下的H，在电子传递链中处于中心地位。 Cytochrome C 分子量为~13,000； 唯一水溶性的细胞色素； 位于线粒体内膜的外侧； 每次接受和传递一个电子 Cytochrome c oxidase: 含有血红素a , a3 (1)氧化还原电位的测定： 电子传递链每一个组分都有氧化型和还原型，构成一个半电池 (2)电子传递链复合体的分离 复合物在电子传递功能上顺序地联在一起. (3)光谱学测定 (实时原位测定) 在完全还原的电子传递链中，加入氧后测得各递体的氧化顺序发生。 (4)电子传递抑制剂试验 复合物Ⅰ催化两个同时发生的偶联过程： （1）NADH + H+ + Q ? NAD+ + QH2 （2）4个质子由基质转到内膜外 因此，复合物Ⅰ是由电子转移能所驱动的质子泵，结果内膜基质面变负，内膜外侧变正。 琥珀酸脱氢酶（琥珀酸到泛醌：复合物II） 根据复合物Ⅲ的结构和氧化还原反应详细的生物化学研究，提出了电子经复合物Ⅲ的Q循环： QH2 + 2cyt c1（氧化型）+ 2HN+ ? Q + 2cyt c1(还原型）+ 4Hp+ 转移的净效应：QH2被氧化成Q，2 Cyt C被还原，释放4 H+到内膜外空间 。这种通过辅酶Q氧化还原的循环变化进行的电子传递方式称为Q循环。 从NADH → O2的电子传递过程中 Eo’NAD+/NADH = -0.32 Eo’O2/H2O = 0.82 ∴ ΔEo’ = + 0.82 – (-0.32) = 1.14 (V) ∴ ΔGo’ = -nFΔEo’ = -2 × 23.062 ×1.14 = -52.7 (kcal/mol