生物氧化--2010.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,释能约占总能量的,1%,以下,以热能散发,释能约占总能量的,1/3,部分合成,ATP,释能约占总能量的,2/3,部分合成,ATP,第一节 生物氧化的特点及其酶类,一、生物氧化的特点,生物氧化与体外燃烧的不同,环境条件,37,pH,中性,有水 高温、干燥,反应方式,酶促反应逐步进行 无需催化，反应剧裂,底物脱下氢经呼吸链传递 氢直接与氧化合成,H,2,O,最后与氧生成水,CO,2,是有机酸脱羧生成,C,直接与,O,2,化合成,CO,2,能量释放,逐步释放，部分以化学能 全部以热能形式散发,形式贮存，部分以热能释放,氧化速率,受生理状况及环境变化调节 不需要,生物氧化,(,特点,),体外燃烧,二、生物氧化中,CO,2,的生成,（一）,-,脱羧,1.,-,单纯脱羧,R R,H,2,N C,COOH,H,2,NCH,H H,CO,2,2.,-,氧化脱羧,CH,3,C=O +HSCoA+NAD,+,COOH,CH,3,CO SCoA+NADH+H,+,CO,2,丙酮酸脱氢酶系,氨基酸脱羧酶,氨基酸 胺,丙酮酸 乙酰辅酶,A,(二）,-,脱羧,1.,-,单纯脱羧,C,H,2,-,COOH,C,=O,COOH,C,H,3,C,=O,COOH,草酰乙酸脱羧酶,2.,-,氧化脱羧,C,H,2,-,COOH,C,H,-COOH,O,H,+,NADP,+,C,H,3,C,-COOH,O,+,NADPH+H,+,CO,2,CO,2,苹果酸酶,草酰乙酸 丙酮酸,苹果酸 丙酮酸,色氨酸,N-,甲酰犬尿氨酸,H,色氨酸加双氧酶,2.,（四）氢过氧化物酶（主要在过氧化物酶体中）,2G-SH+H,2,O,2,G-S-S-G+H,2,O,谷胱甘肽过氧化物酶,第二节 生成,ATP,的生物氧化体系,一、线粒体内膜的转运作用,外膜,内膜,基质,嵴,膜间隙,(,一,),（,ATP-ADP,转位酶）,ATP,与,ADP,的转运,(,二,),线粒体外,NADH+H,+,转运进入线粒体,呼吸链,1.,要点：,1,.该穿梭作用主要存在于肝和心肌,2,.胞液中的,NADH,经此穿梭进入线粒体生成,2.5,分子,ATP,3,.无论胞液不是线粒体中的苹果酸脱氢酶以,NAD,+,为辅酶,2.-,磷酸甘油穿梭机制,磷酸甘油,脱氢酶,要点：,1.,该穿梭作用主要存在于脑和骨骼肌中,2.,胞液中的,NADH,经此穿梭进入线粒体生成,1.5,分子,ATP,3,.胞液中的,-,磷酸甘油脱氢酶以,NAD,+,为辅酶，而线粒,体内膜外层,-,磷酸甘油脱氢酶以,FAD,为辅基,二、氧化呼吸链,呼吸链各复合物在线粒体内膜中的位置,4H,+,4H+,2H+,4H+,4H+,2H+,(,一,),氧化呼吸链的组成,1.,复合体,I,竖臂：,含有,NADH,脱氢酶（,FMN,为辅基）,铁硫蛋白（2,Fe-2S,为辅基),卧臂,：铁硫蛋白（4,Fe-4S,为辅基）,（膜间隙）,（基质）,（内膜）,递氢,体,。,铁硫蛋白,Fe-S,2Fe-2S,4Fe-4S,FAD,3-磷酸甘油 磷酸二羟丙酮,延胡索酸,磷酸甘油脱氢酶,含有,三种细胞色素,:,Cyt b 562：,辅基为高还原电位血红素,b，,Cyt b 566:,辅基为低还原电位血红素,b,Cyt c1:,辅基为血红素,c1,铁硫蛋白,：辅基为2,Fe-2S,Q、QH,2,的结合位点,：,Q,0,位是,QH,2,结合位点；,Q1,位是,Q,结合位点,基质,膜间隙,铁硫蛋白,Cyt c,Cyt c,1,哺乳动物氧化呼吸链的组成及各酶复合体主要功能,酶复合体 相对分子量 组成亚基数 辅酶或辅基 主要功能,复合体,I,（,NADH-,泛醌还原酶）,1000 000,40,FMN,Fe-S,负责把,NADH+H,+,中的,电子传递到泛醌，从基,质向膜间隙泵出,4,个,H,+,复合体,II,（琥珀酸,-,泛醌还原酶）,140 000 4,FAD,Fe-S,负责把琥珀酸中的电子,传递到泛醌,复合体,III,（泛醌,-,细胞色素还原酶）,250 000 11,血红素,a,a3,Cu,A,2+,Cu,B,2+,负责把泛醌中的电子,传递到细胞色素,C,，从基,质向膜间隙泵出,4,个,H,+,血红素,b,H,b,L,C1,，,Fe-S,细胞色素,C,13 000 1,血红素,C,传递复合体,III,的,2,个电子,到复合物,IV,把,4,个,Cytc,传来的,4,个电子,给 氧，氧与质子化合成,2,分子水，同时把基质中,4,个,H,+,泵到膜间隙,复合体,IV,（细胞色素,c,氧化酶）,200 13,Cyt c,三、,根据,P/O,比值,NADH,氧化呼吸链2.5,molATP,琥珀酸氧化呼吸链1.5,molATP,1.氧化磷酸化的结构基础-,ATP,合酶,ATP,合酶结构模式,F,0,F,1,由亲水部分,F,1,(,3,3,),和疏水部分,F,0,(ab,2,c,9-12,),组成.,（二）氧化磷酸化的作用机制,胞浆半通道,基质半通道,2.化学渗透学说及结合变构机制,基质,膜间隙,四、氧化磷酸化的调节及影响因素,一,2.,(,二,),线粒体,DNA,突变的影响,(,一,),氧化磷酸化的调节,1.,2,4-二硝基酚,(,三,),某些化学试剂或药物对氧化磷酸化的影响,Cytc,寡霉素,五、,ATP,在能量代谢中的核心作用,几种重要的高能化合物,高能硫酯化合物有,:,乙酰辅酶,A,琥珀酰辅酶,A,脂酰辅酶,A,高能磷酸化合物有,:1,3,二磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸肌酸,NTP,NDP,ATP,是体内能量储存、转移和直接利用的最重要形式,其它,NTP,也参与供能,UTP,参与糖原合成,CTP,参与磷脂合成,GTP,参与蛋白质合成,ATP,循环,:,指体内,ATP,生成、储存、转移和利用所形成的循环,意义：不断产生,ATP,，供生命活动耗能之需,ATP,循环,第三节,非供能氧化体系,一、微粒体单加氧酶系,Fe,+3,2,NADPH-Cyt P450,还原酶,二、超氧阴离子自由基等活性氧的产生与消除,（一）几个概念：,1.自由基（,free radical）：,带未成对电子的任何原,子、分子或基团。如超氧阴离子自由基(,O,-,)、,羟自由基,(,HO)、,烷自由基（,RO）、,脂质过氧化自由基（,LOO）,、,半醌类自由基等。,2.活性氧（,reactive oxygen species,ROS）：,由氧不完,全还原反应所产生的含氧化合物。主要有,O,-,、HO,、,单线,态氧（,1,O,2,）、H,2,O,2,等。,（二）体内,O,2,.,-,等的产生：,1.微粒体（经细胞色素,P,450,循环）、线粒体（由半醌类,自由基的电子泄漏）产生,2.胞浆酶系（需氧脱氢酶）催化产生,3.细菌感染（刺激巨噬细胞、中性粒细胞等）产生,（三）,O,2,-,等对机体影响：,1.生理量：参与生物转化、需氧脱氢反应、杀菌作用等,2.过量：氧化破坏不饱和脂肪酸、含-,SH,基酶及蛋白,质，使,DNA,交联、变性、突变，加重炎症，促动脉粥样硬,化，形成脂褐素使细胞功能下降等,（三）机体对,O,.-,等的消除：,1.酶性消除：主要由超氧化物歧化酶（,superoxide,dismutase,SOD），,过氧化氢酶、过氧化物酶等催化消,除。,2.小分子抗氧化物（维生素,E、C，,泛醌，,-,胡萝卜素,）等可与,O,.-,等经化学反应而消除,二、,.,.,