生化氧化磷酸.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,*,第,5,章 代谢导论和生物氧化,新陈代谢,概念：生物体内化学反应的总和就是,。,细胞生物的主要代谢途径是相同的，少数代谢途径存在动、植物、微生物的差异。,生 物 体,营 养,废 物,3）铁硫蛋白类 Fe3+H Fe2+H+,1）烟酰胺脱氢酶类NAD+2H NADH+H+,（、为膜上的转运载体）,氧化磷酸化：上述电子传递和形成ATP相偶联的机制，称为。,定义式：能荷=,5）细胞色素类Fe3+H Fe2+H+,_ _ _ _ _ _ _ _ _ _,代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于合成ATP（即ADP+PiATP）,这种氧化放能和ATP生成（磷酸化）相偶联的过程称氧化磷酸化。,糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化，其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。,定义式：能荷=,2、氧化磷酸化的偶联部位和P/O比,+e +e,（、为膜上的转运载体）,生物氧化氧化磷酸化底物水平磷酸化呼吸链,-化学渗透假说,（2）电子传递水平磷酸化（氧化磷酸化）,线 粒 体 的 结 构,能荷对ATP的生成途径和ATP的利用途径相对速率的 影响,生 物 氧 化,糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成,CO,2,和,H,2,O,并释放出能量的过程称为生物氧化，其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。,脂肪,葡萄糖、其它单糖,三羧酸循环,电子传递（氧化）,蛋白质,脂肪酸、甘油,多糖,氨基酸,乙酰,CoA,e,-,磷酸化,+,Pi,小分子化合物分解成共同的中间产物（如,丙酮酸、乙酰,CoA,等）,共同中间产物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成,H,2,O,，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在,ATP,中。,大分子降解成基本结构单位,生物氧化的几个阶段,第二、三阶段产生大量还原性物质,(,FADH,2,和,DNDH,),，,CO,2,和少量,ATP.,电子传递和氧化磷酸化,电子传递：,糖代谢产生的还原型辅酶,NADH,、,FADH,2,，其中的,H,原子以,H,+,形式脱下,电子沿着一系列的电子载体转移，最后转移给,O,2,形成,H,2,O,。,氧化磷酸化：,上述电子传递和形成,ATP,相偶联的机制，称为,。真核生物在线粒体进行，原核生物在细胞膜上进行。,第二、三阶段产生大量还原性物质(FADH2,6、线粒体的穿梭系统,类别:根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含5种（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼吸链中的中为电子传递体，a和a3以复合物物存在，称细胞色素氧化酶，其分子中除含Fe外还含有Cu，可将电子传递给氧，因此亦称其为末端氧化酶。,和DNDH)，CO2和少量ATP.,5）细胞色素类Fe3+H Fe2+H+,第二、三阶段产生大量还原性物质(FADH2,+e +e,ATP+ADP+AMP,氧化磷酸化：上述电子传递和形成ATP相偶联的机制，称为。,苹果酸天冬氨酸穿梭系统,+e +e,氧化磷酸化：上述电子传递和形成ATP相偶联的机制，称为。,（2）电子传递水平磷酸化（氧化磷酸化）,（2）电子传递水平磷酸化（氧化磷酸化）,线 粒 体 的 结 构,外膜,内膜,膜间隙,嵴,基质,基质内含有与三羧酸循环所需的全部酶类,内膜上具有呼吸链酶系及,ATP,酶复合体。,起源、,DNA,、核糖体,电子传递在线粒体内膜发生,NADH,FMN,CoQ,Fe-S,Cyt c,1,O,2,Cyt b,Cyt c,Cyt aa,3,Fe-S,FAD,Fe-S,琥珀酸,等,复合物,II,复合物,IV,复合体,I,复合物,III,NADH,脱氢酶,细胞色素还原酶,细胞色素氧化酶,琥珀酸,-,辅酶,Q,还原酶,一、电子传递链,1,、电子传递链的组成,1,）烟酰胺脱氢酶类,NAD,+,+2H NADH+H,+,2,）黄素脱氢酶类,FMN+2H FMNH,2,FAD+2H FADH,2,3,）铁硫蛋白类,Fe,3+,+H Fe,2+,+H,+,4,）辅酶（,CoQ,）,CoQ+2H,CoQH,2,5,）细胞色素类,Fe,3+,+H Fe,2+,+H,+,辅酶,Q,，,CoQ,，又称泛醌，是脂溶性辅酶，处于线粒体内膜，能在膜脂中自由泳动，在酶的作用下可以特异性的接受,NADH,、,FADH2,中的电子和质子，传递电子给后续受体。,CoQ+2H CoQH,2,细胞色素：,是一类含有,血红素辅基,的电子传递蛋白质的总称。,类别,:,根据吸收光谱分成,a,、,b,、,c,三类，呼吸链中含,5,种（,b,、,c,、,c1,、,a,和,a3),，,cyt b,和,cytc1,、,cytc,在呼吸链中的中为电子传递体，,a,和,a3,以复合物物存在，称,细胞色素氧化酶,，其分子中除含,Fe,外还含有,Cu,，可将电子传递给氧，因此亦称其为,末端氧化酶,。,传递电子机理,：,+e +e,Fe,3+,Fe,2+,Cu,2+,Cu,+,e,e,细胞色素血红素的结构,NADH,起始的电子传递顺序,H,2,O,1,2,O,2,O,2-,MH,2,还原型代 谢底物,FMN,FMNH,2,CoQH,2,CoQ,NAD,+,NADH+H,+,2,Fe,2+,2,Fe,3+,细胞色素,b-c-c,1,-aa,3,Fe S,2H,+,M,氧化型代 谢底物,FADH,2,起始的电子传递顺序,2,e,H,2,O,FAD,FADH,2,琥珀酸,Fe S,2,Fe,2+,2,Fe,3+,细胞色素,b-c,1,-c-aa,3,CoQH,2,CoQ,1,2,O,2,O,2-,2H,+,延胡索酸,2,e,2,、电子传递顺序,二、氧化磷酸化,代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于合成,ATP,（即,ADP+P,i,ATP,）,这种氧化放能和,ATP,生成（磷酸化）相偶联的过程称氧化磷酸化,。,1,、类型：,（,1,）底物水平磷酸化,（,2,）电子传递水平磷酸化（氧化磷酸化）,ADP+P,i,ATP+H,2,O,生物氧化过程中释放出的自由能,2,、氧化磷酸化的偶联部位和,P/O,比,NADH,路径的电子传递链有,3,个偶联部位,导致形成,3,个,ATP,；,FADH2,路径的电子传递链有,2,个偶联部位，导致形成,2,个,ATP,。,磷氧比（,P/O,）,:,指每消耗,1mol,氧原子所消耗无机磷酸的摩尔数。,怎么理解？,4,、氧化磷酸化作用机制,-,化学渗透假说,电子传递的自由能驱动,H,+,从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙，从而形成,H,+,跨线粒体内膜的电化学梯度，这个梯度的电化学势,(,H,+,),驱动,ATP,的合成。,化学渗透假说原理示意图,4H,+,2H,+,2H,+,4H,+,NADH+H,+,2H,+,2H,+,2H,+,ADP+Pi,ATP,高质子浓度,H,2,O,2,e,-,+,_ _ _ _ _ _ _ _ _ _,质子流,线粒体内膜,磷酸化,氧化,ATP,合酶结构示意图,定子,旋转催化理论认为质子流通过,Fo,引起亚基,III,寡聚体和,及,亚基一起转动,这种旋转配置,/,亚基之间的不对称的相互作用,引起催化位点性质的转变。,OSCP,F,1,H,+,通道,F,O,柄,DCCD,结合蛋白,基质表面,外表面,5,、氧化磷酸化的解偶联和抑制,氧化磷酸化解偶联,，以及,解偶联剂,，,不抑制电子传递，只抑制,ATP,的形成，此时电子传递的自由能都变为热能。如：,2,4-,二硝基苯（,DNP,）,氧化磷酸化抑制剂，,抑制氧的利用又抑制,ATP,生成。如：寡霉素,离子载体抑制剂，,其它,1,价阳离子载体。如：缬氨霉素。,6,、线粒体的穿梭系统,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）,-,磷酸甘油穿梭,（线粒体基质）,磷酸二羟丙酮,3-,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,3-,磷酸甘油,FAD,FADH,2,NADH,FMN CoQ b c,1,c aa,3,O,2,NADH,NAD,+,线粒体内膜,（细胞液）,苹果酸,-,草酰乙酸穿梭作用,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,+,苹果酸脱氢酶,谷草转氨酶,谷草转氨酶,（,、,、,、,为膜上的转运载体）,呼吸链,五、能 荷,定义式：能荷,=,ATP+0.5ADP,ATP+ADP+AMP,意义,：能荷由,ATP,、,ADP,和,AMP,的相对数量决定，数值在,01,之间，反映细胞能量水平。,能荷对代谢的调节可通过,ATP,、,ADP,和,AMP,作为代谢中某些酶分子的别构效应物进行变构调节来实现。,能荷,相对速率,ATP,的利用途径,ATP,的生成途径,能荷对,ATP,的生成途径和,ATP,的利用途径相对速率的 影响,作 业,名词解释,生物氧化氧化磷酸化底物水平磷酸化呼吸链,磷氧比（,P/O,）能荷,辅酶,Q,细胞色素,