生物化学第10章、生物氧化与氧化磷酸化.ppt

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1、第十章、生物氧化与氧化磷酸化第一节、生物氧化概述一、生物氧化概念、特点1、生物氧化：有机分子在细胞内氧化分解为二氧化碳和水并释放能量形成ATP的过程。2、生物氧化的特点（1）在体温条件下进行，通过酶的催化作用，有机分子发生一系列的化学变化，在此过程中逐步氧化并释放能量。（2）在氧化过程中产生的能量一般都贮存在一些特殊的化合物中，主要是ATP。1、氧化还原反应——凡是反应中有电子从一种物质转移到另一种物质的化学反应称为氧化还原反应。即电子转移反应就是氧化还原反应。2、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。3、标准电势——任何的氧化-还原物质即氧还电对都有其特定

2、的电动势，称标准电势。用E0’或ε0表示。氧还电对的标准电势值越大，越倾向于获得电子。二、氧化-还原电势第二节、电子传递链一、电子传递过程1、还原型辅酶上的氢原子以质子形式脱下，和离子型氧结合成水；其电子沿着一系列的电子载体转移，最后到分子氧，在电子传递过程中释放出的大量自由能则使ADP磷酸化生成ATP。2、细胞对其燃料物质的彻底氧化是形成二氧化碳和水。二氧化碳主要是通过柠檬酸循环形成的，水则是在电子传递过程的最后阶段生成。3、电子传递链在原核细胞中存在于质膜上，在真核细胞中存在于线粒体的内膜上。二、电子传递链1、电子传递链：又称呼吸链（respiratorychain），由一系列可作为

3、电子载体的酶复合体和辅助因子构成，可将来自还原型辅酶或底物的电子传递给有氧代谢的最终电子受体-分子氧。由于参与这一系列催化作用的酶和辅酶一个接一个构成了链状反应，常形象的称为呼吸链（图）2、电子传递链组成复合体Ⅰ：NADH-Q还原酶复合体Ⅱ：琥珀酸-Q还原酶复合体Ⅲ：细胞色素还原酶复合体Ⅳ：细胞色素氧化酶（1）NADH-Q还原酶（NADH脱氢酶）辅基：为FMN和铁硫聚簇（Fe-S）。功能：催化电子从NADH传递给CoQ（2）琥珀酸-Q还原酶辅基：FAD和Fe-S聚簇。功能：将电子从琥珀酸传递给CoQ（3）细胞色素还原酶功能：催化电子从CoQ传递给Cytc组成：Cytb、Fe-S、Cytc

4、1细胞色素(Cyt)：分a、b、c三类，每类中又分几种亚类（4）细胞色素氧化酶（末端氧化酶）组成：Cyta、Cyta3、Cu功能：催化电子从Cytc最终传递到O2；3、呼吸链上各成员的排列顺序呼吸链的类型：NADH呼吸链和FADH2呼吸链4、电子传递链上产生ATP的部位当电子对连续地通过复合酶Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ时，其标准还原势的变化在这三个阶段都释放出足够的自由能提供给ATP的形成。5、在呼吸链中，各传递体的氧化还原电位E0`从左到右依次升高；在整个传递过程中，能量水平不断跌落。（图）四、电子传递的抑制剂1、电子传递抑制剂：能够阻断呼吸链中某部位电子传递的物质。2、常见的抑制剂：①、鱼藤酮（ro

5、tenone）、安密妥（amytal）、杀粉蝶菌素：阻断电子在NADH-Q还原酶内的传递。②、抗霉素A（antimycin）：干扰细胞色素还原酶中电子从细胞色素b的传递作用，从而抑制电子从还原型CoQ到cytc1的传递。③、氰化物、叠氮化物、一氧化碳、H2S：阻断电子在细胞色素氧化酶中的传递作用。第三节、氧化磷酸化一、线粒体的结构与功能1、主要功能：氧化营养物，生成ATP。2、结构（图）外膜：通透性较高内膜：对物质的通过有严格选择性内膜高度折叠形成嵴膜间腔基质线粒体的结构二、氧化磷酸化作用（oxidativephosphorylation）：1、氧化磷酸化：电子在呼吸链上传递的过程中释放

6、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。2、部位：线粒体内膜底物水平磷酸化（substratephosphorylation）：ADP或其他的核苷-5`-二磷酸的磷酸化是直接由一个代谢中间产物上的磷酸基团转移而来，这种磷酸化与电子传递链无关。三、氧化磷酸化作用机制㈠、磷氧比1、磷氧比（P/O比）：氧化磷酸化时每消耗1mol氧原子所需消耗无机磷的mol数；每消耗1mol氧原子所产生的ATP的mol数。2、NADH的P/O比=2.5一对电子流经NADH-Q还原酶所产生的质子动力足够形成1个ATP分子，流经

7、细胞色素还原酶形成0.5个ATP分子，流经细胞色素氧化酶形成1个ATP分子。3、FADH2的P/O比=1.5它通过CoQ进入电子传递链。㈡、ATP的合成部位ATP合酶（ATPsynthase）：在线粒体、叶绿体和细菌中起作用的质子易位性腺苷三磷酸酶；由两个寡聚成分组成，分别称为F0和F1；F0嵌入脂双层中作为质子通道，F1载有腺苷三磷酸酶活性部位。㈢、能量偶联假说至今，共存在3种假说：化学偶联假说、构象偶联假说和化学渗透假说。现在，