生物化学课件：06生物氧化.ppt

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1、第六章生物氧化北京大学医学部生化与分子生物系BiologicalOxidation糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能有机物质在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。由于生物氧化通常需要消耗氧，产生二氧化碳，故又称“细胞呼吸”。在整个生物氧化过程中，有机物质最终被氧化成CO2和水，并释放出能量。第一节概述生物氧化的特点生物氧化的方式生物氧化酶类能量代谢的特点Introduction一、生物氧化的特点1、细胞内条件温和(水溶液，pH7，恒温)，酶促反应生物氧化的部位：线粒体，内质网，微粒体等（1）α–单纯脱羧（2）β–单纯脱羧2、有机酸脱羧生成CO2O‖CH3CH

2、+CO2O‖CH3CCOOH丙酮酸乙醛COOHC=OCH2COOHαβCOOHC=O+CO2CH3草酰乙酸丙酮酸3、H2O的生成：H通过中间传递体间接与氧结合4、氧化与还原反应伴随发生，反应分步进行间接供氧更普遍：加水脱氢加水脱氢：水是许多生物氧化反应的氧供体，直接参予氧化反应生理意义：供能，清除有害物质5、逐步释放能量，并转换为生物体直接供能物质生物氧化体外氧化共性均有加氧、脱氢、失电子，遵循氧-还反应的一般规律消耗的氧量、最终产物(CO2，H2O)和释放能量均相同氧化条件细胞内温和条件燃烧，等氧化过程酶促反应，逐步进行非酶促，一步能量释放逐级释放，有利于机体捕获能量，提高A

3、TP生成的效率突然释放氧化方式间接供氧更普遍直接加氧H2O生成H间接与氧结合生成H2OH直接与氧结合CO2有机酸脱羧C直接与氧结合生物氧化与体外氧化的异同小结1、细胞内条件温和(水溶液，pH7，恒温)2、氧化与还原相伴进行3、碳的氧化和氢的氧化非同步进行。氧化脱下来的氢质子和电子由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水；有机酸脱羧生成CO24、间接供氧更普遍：水通过加水脱氢作用直接参予了氧化反应5、酶促反应分步进行。有利于温和条件下释放能量，提高能量利用率。6、逐步释放能量，并通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能。7、进行生物氧化反应的部位（1）线粒体（2）

4、内质网、微粒体等8、生理意义：供给机体能量，转化有害废物。1.脱电子2.脱氢(最主要)3.加氧Fe2+Fe3++eCOOHC=O+2HCH3（2H++2e）COOHHO－CHCH3Cu+O2CuO12二、生物氧化的方式（一）氧化酶类【举例】细胞色素氧化酶、酚氧化酶等【特点】催化底物脱氢后，以O2为直接受氢体,生成H2O。RH22Fe3+/2Cu2+O2－H2OR2Fe2+/2Cu+O22H++2e-2e+2e122e结合酶酶蛋白辅基：含Fe、Cu三、生物氧化的酶类【组成】结合酶(二)脱氢酶类1.需氧脱氢酶【特点】催化底物脱氢后，以O2为直接受氢体，生成H2O2RH2FMN/FA

5、DH2O2RFMNH2/FADH2O22H2H结合酶酶蛋白辅基：FMN、FAD【组成】结合酶【举例】氨基酸氧化酶、黄嘌呤氧化酶等2.不需氧脱氢酶（最重要）【特点】催化底物脱氢后，不能以O2为直接受氢体结合酶酶蛋白辅助因子辅酶：NAD+、NADP+辅基：FMN、FAD【组成】结合酶RH2NAD+(NADP+)XH2O2RNADH+H+XH2O(NADPH+H+)2H2H2H12RH2FMN/FADXH2O2RFMNH2/FADH2XH2O2H2H2H121、中间代谢中的高能化合物一般将水解时能够释放21kJ/mol（5千卡/mol)以上自由能（G’<-21kJ/mol）的化合

6、物称为高能化合物。高能化合物中，释放出大量自由能时水解断裂的活泼共价键称为高能键。用~表示四、生物氧化中的能量代谢能量释放并非集中在高能键上，而与分子结构和水解反应有关，生化上的“高能键”不同于普通化学的“键能”，“高能键”有别于“键能高”（1）磷氧键型（-O～P)①酰基磷酸化合物：混合磷酸酐乙酰磷酸10.1kcal/mol酰基磷酸化合物氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸②焦磷酸化合物：磷酸酐ATP焦磷酸7.3kcal/mol最重要的高能化合物ATPαβγ③烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔（2）氮磷键型磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩尔7.7千卡/摩尔这两种高

7、能化合物起储存能量的作用（3）硫酯键型3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸(PAPS)酰基辅酶A（4）甲硫键型S-腺苷蛋氨酸(SAM)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：动物和多数微生物，通过生物氧化释放有机物存储的化学能，并转变成生物能2、生物能及其利用：ATP的中心作用磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过程中起重要作用。许多磷酸酯类化合物在水解过程中都能够释放出自由能。ATP是细胞最重要的高能磷酸酯类化合物。ATP是磷酸基团转