代谢总论与生物氧化(七)

Home新陈代谢，是生物体内所有化学变化的总称。合成代谢（同化作用）代谢分解代谢（异化作用）释放能量能量代谢物质代谢物质合成需要能量物质分解第七章代谢总论与生物氧化一、代谢总论Home糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量(一)、生物氧化的概念生物氧化指糖、脂肪、蛋白质等有机物质在生物体内氧化分解并逐步释放能量，最终生成CO2和H2O的过程。二、生物氧化Home（二）、生物氧化的化学本质与特点本质：生物氧化是发生在生物体内的氧化还原反应Home（三）、生物氧化的方式1.失电子2.脱氢(最主要)3.加氧Fe2+Fe3++eCOOHC=O+2HCH3（2H++2e）COOHHO－CHCH3Cu+O2CuO12Home（四）、CO２生成的方式•基本方式：有机酸脱羧Home（五）生物氧化过程中水的生成代谢物上的氢要在脱氢酶的作用下才能脱下，吸入的O2要通过氧化酶的作用才能转化为高活性的氧。在此过程中，还需要有一系列传递体才能把氢传递给氧，生成水.代谢物M·2H氧化型H2O一个或多个传递体M脱氢酶还原型氧化酶1/2O2生物氧化过程中水的生成Home（六）生物氧化中能量的产生（线粒体氧化体系）线粒体呼吸链呼吸链氧化体系中的酶类、传递体按一定的规律分布、排列在线粒体内膜和基质中，将代谢脱下的氢传递给氧生成水，由于与细胞利用氧的呼吸过程有关，常将这一体系称为呼吸链，又称电子传递链。Home1、呼吸链的组分及其作用•（1）以NAD+、NADP+为辅酶的脱氢酶类尼克酰胺核苷酸类NAD+、NADP+递氢体•（2）黄素蛋白FMN、FAD递氢体•（3）铁硫蛋白单电子传递体•（4）泛醌（辅酶Q）递氢体•（5）细胞色素体系单电子传递体Home尼克酰胺核苷酸的作用原理RHCONH2N+CRHHCONH2N+H+e+H++H+NAD(P)+NAD(P)H+H++2H-2HHome黄素核苷酸的作用原理OOCH3CH3RNNNHN核黄素(黄色)FAD/FMNFADH2/FMNH2+2H-2H-2H+2HHNNOOCH3CH3NHNHH还原型核黄素(无色)Home（a）2Fe-2S（b）4Fe-4S铁硫蛋白的结构Fe2+Fe3+-e+eHome辅酶Q的结构及作用原理OCH3CH3H3COH3COO（CH2CH=CCH2）nHOOH3COH3COCH3RH3COH3COOHOHCH3R+2H-2H泛醌Home细胞色素体系（Cyt）①.Cyt的本质细胞色素=酶蛋白+血红素②.Cyt的分类30多种a组：a、a1、a2、a3…b组：b、b1～7、P450…c组：c、c1、c2、c3…细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类。Home线粒体（a、a3、b、c、c1）③.Cyt的存在部位Cytaa3（细胞色素氧化酶）：Cyta与Cyta3结合紧密，很难分开，故将Cyta和Cyta3合称Cytaa3。Cytaa3可以直接将电子传递给氧，使氧被激活为氧离子，故亦称为细胞色素氧化酶。HomeNADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链线粒体内的两条呼吸链复合体Ⅰ复合体Ⅱ复合体Ⅲ复合体ⅣHome氧化还原对Eº'(V)NAD+/NADH+H+-0.32FMN/FMNH2-0.30FAD/FADH2-0.06CytbFe3+/Fe2+0.04（或0.10）Q10/Q10H20.07Cytc1Fe3+/Fe2+0.22CytcFe3+/Fe2+0.25CytaFe3+/Fe2+0.29Cyta3Fe3+/Fe2+0.551/2O2/H2O0.82呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位Home呼吸链中传递体的顺序呼吸链中氢和电子的传递是有着严格的顺序和方向的。这些顺序和方向，是根据各种电子传递体标准氧化还原电位（E0’）的数值测定。各组分在链上的位置次序与其得失电子趋势的强度有关。电子总是从低氧化还原电位向高的电位上流动，氧化还原电位E0’的数值愈低，即供电子的倾向愈大，愈易成为还原剂，而处在呼吸链的前面。因此按呼吸链中各组分的E0’而决定其顺序与方向。Home（一）ATP生成方式1底物水平磷酸化概念：是指代谢物在氧化分解过程中产生的高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。HOHOOCCHCH2OPOOHOH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶ADPATPOHO-OCCHCH2OPOOHOH1,3-二磷酸甘油酸OPO32-三氧化磷酸化Home2氧化磷酸化概念：代谢物脱下的氢，经呼吸链氧化为水时释放的能量，在ATP合酶的催化下，使ADP磷酸化成ATP的过程，由于代谢物的氧化反应与ADP的磷酸化反应偶联进行，故称为氧化磷酸化。呼吸链AH22H(2H++2e)A能量ADP+PiATPO212氧化磷酸化偶联H2OHome（二）.氧化磷酸化的偶联部位氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ主要根据自由能⊿Gº'变化和P/O比值确定P/O值：是指氧化磷酸化过程中，无机磷原子消耗的摩尔数与氧原子消耗的摩尔数之比，即产生多少摩尔的ATP。可间接测ATP生成量：NADH呼吸链：P/O=2.5FADH2呼吸链：P/O=1.5Home（三）、线粒体外NADH的氧化磷酸化作用磷酸甘油穿梭系统苹果酸—天冬氨酸穿梭系统酵解（细胞质）氧化磷酸化（线粒体）HomeNAD+NADH+H+α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮FADH2FAD胞液线粒体基质①胞液中α-磷酸甘油脱氢酶(辅酶为NAD+)CoQbc1caa3O2①②②线粒体内α-磷酸甘油脱氢酶(辅酶为FAD)Home细胞液线粒体内膜体天冬氨酸-酮戊二酸苹果酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸苹果酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸NAD+线粒体基质苹果酸脱氢酶NADH+H+ⅣⅠⅡⅢ苹果酸脱氢酶谷草转氨酶谷草转氨酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为膜上的转运载体）呼吸链Homeα-磷酸甘油穿梭苹果酸-天冬氨酸穿梭穿梭物质α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮苹果酸、谷氨酸天冬aa、α-酮戊二酸进入线粒体后转变成的物质FADH2NADH+H+进入呼吸链琥珀酸氧化呼吸链NADH氧化呼吸链生成ATP数1.52.5存在组织脑、骨骼肌肝脏和心肌组织相同点将胞浆中NADH的还原当量转送到线粒体内