考研生化第24章生物氧化.ppt

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1、Biochemistry生物化学硕士研究生入学考试国家教育部指定考试科目教材：王镜岩主编（第三版）高教出版社主讲:杨卫民Chapter24生物氧化Biologicaloxidation生物能量转换示意图前言1、生命活动能量的来源●来自于体内糖、脂肪、蛋白质等有机物的氧化，生物体内的氧化和外界的燃烧在化学本质上相同，方式不同。2、什么是生物氧化？●有机分子在机体内氧化分解成CO2和H2O并释放出能量的过程，称为生物氧化（细胞氧化或细胞呼吸）。生物氧化在形式上虽有加氧、脱氢和失电子的不同形式，但从氧化的基本概念来看，生物氧化与体外的化学氧化，实质相同，即一种物质丢失电子是氧

2、化，得到电子是还原。●特点与意义：在近中性和约37°C的水溶液中逐步进行的一系列酶促反应；逐步释放的能量，一部分用于维持体温，另一部分用来合成ATP供机体利用。Chapter24生物氧化Chapter24生物氧化一、氧化—还原电势1、氧化—还原反应的概念●氧化—还原反应：凡在反应过程中有电子从一物质（还原剂）转移到另一物质（氧化剂）的化学反应。An++ne=====A2、氧化—还原电势的概念●电动势（ξ）：ξ=E（正极电极电势）–E（负极电极电势）3、生物体内重要的氧化—还原电势（117页）在生物氧化反应中，氧化与还原总是相互偶联的。一个化合物（还原剂）失去电子，必然伴随

3、另一个化合物(氧化剂）接受电子。在线粒体呼吸链中，推动电子从NADH传递到O2的力，是由于NAD+/NADH+H+和1/2O2/H2O两个半反应之间存在很大的电势差。(a)½O2+2H++2e-H2OE0’=+0.82V(b)NAD++H++2e-NADHE0’=-0.322V将(a)减去(b)，即得(c)式：(c)½O2+NADH+2H+H2O+NAD+E0’=+1.14V每形成1molATP需要约50kJ能量，每形成1molNADPH便有2mole-从0.82V(H2O/O2氧化还原电位)上升到－0.32V(NADPH电位)。这一过程的自由能变化为G’=-n

4、FE0’=-2965001.14=-220kJ/mol氧化-还原电势与自由能的变化二、电子传递过程和氧化呼吸链（一）生物氧化的方式●生物氧化中物质的氧化方式包括加氧、脱氢和失电子，与化学上氧化—还原的概念是一致的，但需递氢体和递电子体。（糖、脂肪、氨基酸等）脱氢脱氢酶的辅酶（氧化型）NAD+、FAD还原型辅酶（NADH、FADH2）氢以质子形式脱下，进入递氢体电子沿一系列的电子传递体转移，最后转移到分子氧，同时逐步释放大量的自由能，ADP磷酸化形成ATP。质子和离子氧结合生成水生物组织CO2的产生主要是有机酸在酶的催化下脱羧反应完成的。（二）电子传递过程●什么是电子

5、传递过程？——还原型辅酶通过电子传递再氧化，这个过程称为电子传递过程。电子传递和ATP形成的偶联机制称为氧化磷酸化作用，该全过程又称氧化呼吸链或呼吸代谢。（118页）●电子传递链的部位：原核细胞存在于质膜上，真核细胞存在于线粒体内膜上。（三）呼吸链（电子传递链）概念的建立它是指代谢物上脱下的氢经一系列递氢体或电子传递体的依次传递，最后传给分子氧从而生成水的全部体系。按照还原电势大小排列，即电子亲和力不断增加的顺序待氧化底物NAD+E-FMNFeSCoQCyt-bCyt-cCyt-aO2NADH2H+1/2O¯H2O呼吸链（电子传递链）各组成成分在线粒体内膜上的定位1、各组

6、分不对称分布；2、高能质子泵出，形成[H+]电化学梯度（四）呼吸链（电子传递链）各个成员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。（四）呼吸链（电子传递链）各个成员铁硫蛋白铁硫蛋白(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。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（四）呼吸链（电子传递链）各个成员NADH泛醌还原酶

7、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NADH泛醌还原酶（四）呼吸链（电子传递链）各个成员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