生物氧化(2)省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第六章第六章 生物氧化生物氧化(Biological Oxidation)物物物物质质质质在在在在生生生生物物物物体体体体内内内内进进进进行行行行氧氧氧氧化化化化称称称称生生生生物物物物氧氧氧氧化化化化，主主主主要要要要指指指指糖糖糖糖、脂脂脂脂肪肪肪肪、蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质等等等等在在在在体体体体内内内内分分分分解解解解时时时时逐逐逐逐步步步步释释释释放能量，最终生成放能量，最终生成放能量，最终生成放能量，最终生成COCO2 2 和和和和 HH2 2OO过程。过程。过程。过程。ADP+Pi热能热能糖糖 CO2和和H2O O2能量能量ATP脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 第第1页页第一节第一节 概概 述述(Outline)一、一、生物氧化方式与特点生物氧化方式与特点(一一)生物氧化方式生物氧化方式 生物氧化与物质在体外氧化方式在化学本质生物氧化与物质在体外氧化方式在化学本质上是相同，生物氧化方式有加氧、脱氢和失电上是相同，生物氧化方式有加氧、脱氢和失电子反应。子反应。第第2页页2.2.脱氢反应脱氢反应脱氢反应脱氢反应 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸CH3CH(OH)COOH CH3COCOOH+2H3.3.失电子反应失电子反应失电子反应失电子反应Fe2+Fe3+e1.1.加氧反应加氧反应加氧反应加氧反应RCHO+1/2O2 RCOOH 醛醛 酸酸第第3页页(二二)生物氧化特点生物氧化特点 为为为为细细细细胞胞胞胞内内内内恒恒恒恒定定定定条条条条件件件件下下下下酶酶酶酶促促促促反反反反应应应应逐逐逐逐步步步步进进进进行行行行，能能能能量量量量逐逐逐逐步步步步释释释释放放放放，生成生成生成生成ATPATP。加加加加水水水水脱脱脱脱氢氢氢氢反反反反应应应应使使使使物物物物质质质质间间间间接接接接取取取取得得得得氧氧氧氧，脱脱脱脱下下下下氢氢氢氢与与与与氧氧氧氧结结结结合合合合产产产产生生生生HH2 2OO，有机酸脱羧产生，有机酸脱羧产生，有机酸脱羧产生，有机酸脱羧产生COCO2 2。生物氧化生物氧化体外氧化体外氧化 为为为为不不不不恒恒恒恒定定定定条条条条件件件件下下下下非非非非酶酶酶酶促促促促反反反反应应应应，能能能能量量量量以以以以热热热热能能能能形形形形式突然释放。式突然释放。式突然释放。式突然释放。产产产产 生生生生 COCO2 2、HH2 2OO由由由由 物物物物质质质质中中中中碳碳碳碳和和和和氢氢氢氢直直直直接接接接与与与与氧氧氧氧结结结结合生成。合生成。合生成。合生成。氧化方式均为加氧、脱氢、失电子。氧化方式均为加氧、脱氢、失电子。氧化方式均为加氧、脱氢、失电子。氧化方式均为加氧、脱氢、失电子。耗氧、释放能量、终产物（耗氧、释放能量、终产物（CO2，H2O）均相同。）均相同。不不不不 同同同同 点点点点相相相相 同同同同 点点点点第第4页页二、二、生物氧化酶类生物氧化酶类(一一)氧化酶类氧化酶类 细胞色素氧化酶、抗坏血酸氧化酶等属于这细胞色素氧化酶、抗坏血酸氧化酶等属于这类酶，该类酶亚基常含有铁、铜等金属离子。类酶，该类酶亚基常含有铁、铜等金属离子。2H+H2OSH2+2e2Cu2+O2-S2Cu+1/2O2SH2:底物底物S:产物产物2H+H2OSH2+2Cu2+O2-S2Cu+1/2O22e第第5页页(二二)需氧脱氢酶类需氧脱氢酶类(三三)不需氧脱氢酶类不需氧脱氢酶类乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等 。L-氨基酸氧化酶、氨基酸氧化酶、黄嘌呤氧化酶等属于这黄嘌呤氧化酶等属于这类酶。类酶。2HH2O2SH2SO2FMN 或或FADFMNH2 或或FADH22HSH2SFMN(或或FAD)FMNH2(或或FADH2)SH2SNAD+(NADP+)NADH+H+(NADPH+H+)第第6页页三、生物氧化过程中三、生物氧化过程中CO2生成生成 人体内人体内人体内人体内COCO2 2生成起源于有机酸脱羧反应。生成起源于有机酸脱羧反应。生成起源于有机酸脱羧反应。生成起源于有机酸脱羧反应。依据脱去羧基在有机酸分子中位置不一样，分依据脱去羧基在有机酸分子中位置不一样，分依据脱去羧基在有机酸分子中位置不一样，分依据脱去羧基在有机酸分子中位置不一样，分为为为为-脱羧脱羧脱羧脱羧和和和和-脱羧脱羧脱羧脱羧两种；又依据脱羧是否伴有氧化，两种；又依据脱羧是否伴有氧化，两种；又依据脱羧是否伴有氧化，两种；又依据脱羧是否伴有氧化，可分为可分为可分为可分为单纯脱羧单纯脱羧单纯脱羧单纯脱羧和和和和氧化脱羧氧化脱羧氧化脱羧氧化脱羧两种类型。两种类型。两种类型。两种类型。(一一一一)-)-单纯脱羧单纯脱羧单纯脱羧单纯脱羧胺胺-氨基酸氨基酸2CO+2R-CH NH2氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶2NHR-CH-COOH第第7页页(二二)-氧化脱羧氧化脱羧(三三)-单纯脱羧单纯脱羧(四四)-氧化脱羧氧化脱羧 +CO2CHOH-COOHCH-COOHCH2-COOH异柠檬酸异柠檬酸CH2-COOHCH2CO-COOH-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶+NADH+H+NAD丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸CO2+CH3COCOOH丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶COCOOHHCH2-COO乙酰辅酶乙酰辅酶A+CO2SCoACH3COHSCoA+丙酮酸丙酮酸CH3COCOOH丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系+NADH+H+NAD第第8页页第二节 呼吸链与氧化磷酸化代代代代谢谢谢谢物物物物脱脱脱脱下下下下成成成成对对对对氢氢氢氢原原原原子子子子（2H2H）经经经经过过过过各各各各种种种种酶酶酶酶和和和和辅辅辅辅酶酶酶酶所所所所催催催催化化化化连连连连锁锁锁锁反反反反应应应应逐逐逐逐步步步步传传传传递递递递，最最最最终终终终与与与与氧氧氧氧结结结结合合合合生生生生成成成成水水水水，这这这这一一一一系系系系列列列列酶酶酶酶和和和和辅辅辅辅酶酶酶酶称称称称为为为为呼呼呼呼吸吸吸吸链链链链(respiratory(respiratory chain)chain)又又又又 称称称称 电电电电 子子子子 传传传传 递递递递 链链链链(electron(electron transfer chain)transfer chain)。一、什么是呼吸链一、什么是呼吸链(respiratory chain and oxidative phosphorylation )第第9页页 四种含有传递氢和电子功效酶复合体。四种含有传递氢和电子功效酶复合体。泛醌泛醌 和和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。均不包含在上述四种复合体中。人线粒体呼吸链复合体人线粒体呼吸链复合体复合体复合体酶名称酶名称复合体复合体 复合体复合体 复合体复合体 复合体复合体 琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶泛醌泛醌-细胞色素细胞色素c还原酶还原酶细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶辅基辅基FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，铁卟啉，Cu 多肽链数多肽链数394 1113 复合体复合体 复合体复合体 复合体复合体 复合体复合体 NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶泛醌泛醌-细胞色素细胞色素还原酶还原酶FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，铁卟啉，Cu 第第10页页呼吸链各复合体在线粒体内膜中位置呼吸链各复合体在线粒体内膜中位置呼吸链各复合体在线粒体内膜中位置呼吸链各复合体在线粒体内膜中位置e e-e e-e e-e e-e e-OO2 2FADHFADH2 2NADHNADH细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素C C线粒体内膜线粒体内膜线粒体内膜线粒体内膜胞液侧胞液侧胞液侧胞液侧基质侧基质侧基质侧基质侧QQ第第11页页氧化还原反应时改变发生在五价氮和三价氮之间。氧化还原反应时改变发生在五价氮和三价氮之间。2H2HH HH He eH H+H HRHCONH2N+Ce e+RHHCONH2N+H+H+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+2H-2H(一一)复合体复合体:NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶(1)NAD+和和NADP+1.1.复合体复合体复合体复合体 组成组成组成组成NADH CoQ FMN;Fe-SN-1a,b;Fe-SN-4;Fe-SN-3;Fe-SN-2 第第12页页FMNFMN结结结结构构构构中中中中含含含含核核核核黄黄黄黄素素素素，发发发发挥挥挥挥功功功功效效效效部部部部位位位位是是是是异异异异咯咯咯咯嗪嗪嗪嗪环环环环，氧氧氧氧化化化化还还还还原原原原反反反反应应应应时时时时不不不不稳稳稳稳定定定定中中中中间间间间产产产产物物物物是是是是FMN FMN。(2)FMN(FAD)OOCH3CH3RNNNHNOOCH3CH3RNNNHN+H-H+H-HH HOOCH3CH3RNNNHNH HH HFMN(FMN(或或或或FAD)FAD)FMNH(FMNH(或或或或FADH),FADH),即即即即FMN FMNHFMNH2 2(或或或或FADHFADH2 2)氧化型或醌型氧化型或醌型氧化型或醌型氧化型或醌型半醌型半醌型半醌型半醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型第第13页页铁铁铁铁硫硫硫硫蛋蛋蛋蛋白白白白铁铁铁铁硫硫硫硫蛋蛋蛋蛋白白白白中中中中辅辅辅辅基基基基铁铁铁铁硫硫硫硫簇簇簇簇(Fe-S)(Fe-S)含含含含有有有有等等等等量量量量铁铁铁铁原原原原子子子子和和和和硫硫硫硫原原原原子子子子，其其其其中中中中铁铁铁铁原原原原子子子子可可可可进进进进行行行行FeFe2+2+FeFe3+3+e+e 反反反反应应应应传传传传递电子。递电子。递电子。递电子。表示无机硫表示无机硫 (3)铁硫蛋白铁硫蛋白FeFeFeFeFeFeFeFeS SCHCH2 2S SCHCH2 2S SCHCH2 2S SCHCH2 2第第14页页泛醌（辅酶泛醌（辅酶泛醌（辅酶泛醌（辅酶Q,CoQ,QQ,CoQ,Q）由多个异戊二烯连接形成较）由多个异戊二烯连接形成较）由多个异戊二烯连接形成较）由多个异戊二烯连接形成较长疏水侧链（人长疏水侧链（人长疏水侧链（人长疏水侧链（人CoQCoQ1010），氧化还原反应时可生成中间产），氧化还原反应时可生成中间产），氧化还原反应时可生成中间产），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。物半醌型泛醌。物半醌型泛醌。物半醌型泛醌。(4)辅酶辅酶Qo oH H3 3COCOH H3 3COCOCHCH3 3o o R RR Ro oH HOOH H3 3COCOH H3 3COCOCHCH3 3HH+e+eHH+e+eH H3 3COCOR Ro oH H OH OHH H3 3COCOCHCH3 3泛醌泛醌泛醌泛醌泛醌泛醌泛醌泛醌HH 二氢泛醌二氢泛醌二氢泛醌二氢泛醌氧化型或醌型氧化型或醌型氧化型或醌型氧化型或醌型半醌型半醌型半醌型半醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型还原型或氢醌型第第15页页NADH+H+NAD+FMN FMNH2还原型还原型Fe-S 氧化型氧化型Fe-S QQH22.复合体复合体功效功效 第第16页页(二二)复合体复合体:琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶功效功效:将电子从琥珀酸传递给泛醌。将电子从琥珀酸传递给泛醌。琥珀酸琥珀酸 CoQFe-S1;b560;FAD;Fe-S2;Fe-S3 第第17页页(三三)复合体复合体:泛醌泛醌-细胞色素细胞色素c还原酶还原酶 功效：功效：功效：功效：将电子从泛醌传递给细胞色素将电子从泛醌传递给细胞色素将电子从泛醌传递给细胞色素将电子从泛醌传递给细胞色素c c。QH2 Cyt c b562;b566;Fe-S;c1第第18页页细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素c c结构结构结构结构CHCH3 3蛋蛋蛋蛋 白白白白 质质质质H H3 3C CH H3 3C CN NN NN NN NFeFe3+3+CHCH3 3CH-CHCH-CH3 3CH-CHCH-CH3 3S SCysCysS SCysCysCOOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素是一类以铁卟是一类以铁卟是一类以铁卟是一类以铁卟啉为辅基催化啉为辅基催化啉为辅基催化啉为辅基催化电子传递酶类，电子传递酶类，电子传递酶类，电子传递酶类，依据它们吸收依据它们吸收依据它们吸收依据它们吸收光谱不一样而光谱不一样而光谱不一样而光谱不一样而分类。分类。分类。分类。1.1.细胞色素结构细胞色素结构细胞色素结构细胞色素结构第第19页页(四四)复合体复合体:细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶 功效：功效：功效：功效：将电子从细胞色素将电子从细胞色素将电子从细胞色素将电子从细胞色素c c传递给氧，传递给氧，传递给氧，传递给氧，其中其中其中其中Cyt aCyt a3 3 和和和和Cu Cu B B形成活性部位将电子交给形成活性部位将电子交给形成活性部位将电子交给形成活性部位将电子交给OO2 2。还原型还原型Cyt c O2CuAaa3CuB 第第20页页细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素a a结构结构结构结构CH=CHCH=CH2 2CHCH3 3HO-CHHO-CHOOHCHCH H3 3C CN NN NN NN NFeFe3+3+CHCH3 3COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3CHCH2 2 (CHCH2 2-CH=C-CH-CH=C-CH2 2 )H H3 3第第21页页 标准氧化还原电位标准氧化还原电位 拆开和重组拆开和重组 特异抑制剂阻断特异抑制剂阻断 还原状态呼吸链迟缓给氧还原状态呼吸链迟缓给氧2.NADH氧化呼吸链氧化呼吸链NADH NADH 复合体复合体复合体复合体Q Q 复合体复合体复合体复合体Cyt c Cyt c 复合体复合体复合体复合体OO2 23.琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸 复合体复合体复合体复合体 Q Q 复合体复合体复合体复合体Cyt c Cyt c 复合体复合体复合体复合体OO2 2 1.排列次序确排列次序确定试验依据定试验依据(五五)呼吸链成份排列次序呼吸链成份排列次序第第22页页4.两条呼吸链排列次序两条呼吸链排列次序NADH氧化呼吸链氧化呼吸链 FADH2氧化呼吸链氧化呼吸链FMNFMN(Fe(FeS)S)NADHNADH琥珀酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸FADFAD(Fe(FeS)S)CoQCyt bCyt bCyt cCyt c1 1Cyt cCyt cCyt aaCyt aa3 3OO2 2第第23页页 二、氧化磷酸化二、氧化磷酸化 (一一一一)氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)(oxidative phosphorylation)是指在呼吸链电子传递过程中偶联是指在呼吸链电子传递过程中偶联是指在呼吸链电子传递过程中偶联是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADPADP磷酸化，磷酸化，磷酸化，磷酸化，生成生成生成生成ATPATP，又称为，又称为，又称为，又称为偶联磷酸化偶联磷酸化偶联磷酸化偶联磷酸化。是是是是底底底底物物物物分分分分子子子子内内内内部部部部能能能能量量量量重重重重新新新新分分分分布布布布，生生生生成成成成高高高高能能能能键键键键，使使使使ADPADP磷酸化生成磷酸化生成磷酸化生成磷酸化生成ATPATP过程。过程。过程。过程。(三三)底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)(二二二二)P/O)P/O 比值比值比值比值氧化磷酸化过程中，每消耗氧化磷酸化过程中，每消耗氧化磷酸化过程中，每消耗氧化磷酸化过程中，每消耗1 1摩尔无机磷原子数摩尔无机磷原子数摩尔无机磷原子数摩尔无机磷原子数与所消耗氧原子摩尔数之比即与所消耗氧原子摩尔数之比即与所消耗氧原子摩尔数之比即与所消耗氧原子摩尔数之比即P/OP/O比值比值比值比值。第第24页页(四四)氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位1.1.氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位 复合体复合体复合体复合体、。2.偶联部位确定偶联部位确定 根据根据P/O比值和自由能变比值和自由能变 化（化（G=-nFE）。）。线线粒粒体体离离体体实实验验测测得得一一些些底底物物P/O比比值值底底 物物呼呼吸吸链链 组组成成P/O比比值值可可能能生生成成ATP数数 羟羟丁丁酸酸NAD+复复合合体体CoQ复复合合体体2.42.8 2.5Cytc复复合合体体O2琥琥珀珀酸酸复复合合体体CoQ复复合合体体1.7 1.5Cytc复复合合体体O2抗抗坏坏血血酸酸Cytc复复合合体体O20.88 1细细胞胞色色素素 c(Fe2+)复复合合体体O20.610.68 1-第第25页页电电子子传递链传递链自由能改自由能改变变 区段区段电位改变电位改变(E)自由能改变自由能改变G=-nFE能否生成能否生成ATP(G是否大于是否大于30.5KJ)Cyt aa3O2 0.53V 102.3KJ/mol 能能NAD+CoQ0.36V 69.5KJ/mol 能能CoQCyt c 0.21V 40.5KJ/mol 能能ATP氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位FMNFMN(Fe(FeS)S)NADHNADH琥珀酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸FADFAD(Fe(FeS)S)CoQCyt bCyt bCyt cCyt c1 1Cyt cCyt cCyt aaCyt aa3 3OO2 2ATPATP第第26页页线粒体基质线粒体基质 线粒体膜线粒体膜+-H+O2 H2O H+e-ADP+Pi ATP 化学渗透假说简单示意图化学渗透假说简单示意图1.1.化学渗透假说化学渗透假说化学渗透假说化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis)(chemiosmotic hypothesis)电电电电子子子子经经经经呼呼呼呼吸吸吸吸链链链链传传传传递递递递时时时时，可可可可将将将将质质质质子子子子（HH+）从从从从线线线线粒粒粒粒体体体体内内内内膜膜膜膜基基基基质质质质侧侧侧侧泵泵泵泵到到到到内内内内膜膜膜膜胞胞胞胞浆浆浆浆侧侧侧侧，产产产产生生生生膜膜膜膜内内内内外外外外质质质质子子子子电电电电化化化化学学学学梯梯梯梯度度度度储储储储存存存存能能能能量量量量。当当当当质质质质子子子子顺顺顺顺浓浓浓浓度度度度梯梯梯梯度度度度回回回回流流流流时时时时驱驱驱驱动动动动ADPADP与与与与PiPi生成生成生成生成ATPATP。(五五)氧化磷酸化偶联机理氧化磷酸化偶联机理第第27页页 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 1/2O2+2H+H2O ADP+Pi ATP 胞液侧胞液侧 基质侧基质侧+-化学渗透假说详细示意图化学渗透假说详细示意图4H+4H+4H+4H+2H+2H+H+H+第第28页页2.ATP合酶合酶由由由由亲亲亲亲水水水水部部部部分分分分 F F1 1(3 3 3 3亚亚亚亚 基基基基)和和和和疏疏疏疏水水水水部部部部分分分分 F F0 0(a(a1 1b b2 2c c9 9 1212亚亚亚亚基基基基)组成。组成。组成。组成。ATP合酶结构模式图合酶结构模式图基质侧基质侧胞液侧胞液侧线粒体线粒体内膜内膜F F1 1F F0 0当当当当HH+回回回回流流流流时时时时，亚亚亚亚基基基基发发发发生生生生旋旋旋旋转转转转，3 3个个个个 亚亚亚亚基基基基构构构构象象象象改改改改变变变变，释释释释放放放放能能能能量量量量，使使使使ADPADP生成生成生成生成ATPATP。第第29页页(一一)胞胞浆中浆中NADH氧化氧化 胞浆胞浆胞浆胞浆中中中中NADHNADH必必必必须经一定须经一定须经一定须经一定转运机制转运机制转运机制转运机制进入线粒进入线粒进入线粒进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。-磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭 (-glycerophosphate shuttle)苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle)转运机制转运机制三、线粒体内膜物质转运三、线粒体内膜物质转运第第30页页1.-磷酸甘油穿梭机制磷酸甘油穿梭机制 FADHFADH2 2NADH+HNADH+H+NADNAD+CHCH2 2OHOHC=OC=OCHCH2 2OOP PCHCH2 2OHOHCH-OHCH-OHCHCH2 2OOP PCHCH2 2OHOHC=OC=OCHCH2 2OOP PCHCH2 2OHOHCH-OHCH-OHCHCH2 2OOP PFADFAD胞胞胞胞 浆浆浆浆线粒体线粒体线粒体线粒体外膜外膜外膜外膜线粒体线粒体线粒体线粒体内膜内膜内膜内膜线粒体线粒体线粒体线粒体基质基质基质基质膜间隙膜间隙膜间隙膜间隙磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘油磷酸甘油电子传递链电子传递链第第31页页2.苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭机制天冬氨酸穿梭机制谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸NADH+HNADH+H+NADNAD+COCOOHCOCOOH(CH(CH2 2)2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOH苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸CHOHCOOHCHOHCOOHCHNHCHNH2 2COOHCOOH(CH(CH2 2)2 2COOHCOOH谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸CHNHCHNH2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOH天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸COCOOHCOCOOHCHCH2 2COOHCOOH草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸CHCH2 2COOHCOOH苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸CHOHCOOHCHOHCOOHCOCOOHCOCOOHCHCH2 2COOHCOOH草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸NADH+HNADH+H+NADNAD+COCOOHCOCOOH(CH(CH2 2)2 2COOHCOOH-酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸CHNHCHNH2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOH天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸CHNHCHNH2 2COOHCOOH(CH(CH2 2)2 2COOHCOOH胞浆侧胞浆侧胞浆侧胞浆侧线粒体线粒体线粒体线粒体内膜内膜内膜内膜基质侧基质侧基质侧基质侧苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶谷草转氨酶谷草转氨酶-酮戊二酸转运蛋白酮戊二酸转运蛋白 酸性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白第第32页页(二二)ADP进入与进入与ATP移出移出腺苷酸转运蛋白腺苷酸转运蛋白参加参加ADP与与ATP反向转运。反向转运。H H+H H2 2POPO4 4-ADPADP3 3-H H2 2OOATPATP4 4-基质侧基质侧胞液侧胞液侧线粒体线粒体内膜内膜磷酸盐磷酸盐载体载体腺苷酸腺苷酸载体载体H H2 2POPO4 4-H H+ADPADP3 3-ATPATP4 4-ATPATP、ADPADP、PiPi转运转运转运转运第第33页页四、影响氧化磷酸化原因四、影响氧化磷酸化原因1.1.呼吸链抑制剂呼吸链抑制剂呼吸链抑制剂呼吸链抑制剂 阻断呼吸链中一些部位电子传阻断呼吸链中一些部位电子传阻断呼吸链中一些部位电子传阻断呼吸链中一些部位电子传递。如鱼藤酮、氰化物、递。如鱼藤酮、氰化物、递。如鱼藤酮、氰化物、递。如鱼藤酮、氰化物、COCO等。等。等。等。2.2.解偶联剂解偶联剂解偶联剂解偶联剂 使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如解偶联蛋白、解偶联蛋白、解偶联蛋白、解偶联蛋白、2 2，4-4-二硝基酚。二硝基酚。二硝基酚。二硝基酚。3.ATP3.ATP合酶抑制剂合酶抑制剂合酶抑制剂合酶抑制剂 对电子传递及对电子传递及对电子传递及对电子传递及ATPATP合酶都有合酶都有合酶都有合酶都有抑制作用。如寡霉素。抑制作用。如寡霉素。抑制作用。如寡霉素。抑制作用。如寡霉素。(一一)抑制剂抑制剂第第34页页氧化磷酸化系统及抑制剂影响氧化磷酸化系统及抑制剂影响 第第35页页(二二)甲状腺激素甲状腺激素 使使使使ATPATP分分分分解解解解加加加加速速速速，NaNa+,K,K+ATPATP酶酶酶酶和和和和解解解解偶偶偶偶联联联联蛋蛋蛋蛋白基因表示均增加。白基因表示均增加。白基因表示均增加。白基因表示均增加。(三三)ADP/ATP比值调整比值调整 1.1.比比比比值值值值增增增增大大大大，氧氧氧氧化化化化加加加加紧紧紧紧，ATPATP生生生生成成成成增增增增加加加加；比比比比值值值值减小氧化减慢，减小氧化减慢，减小氧化减慢，减小氧化减慢，ATPATP生成降低。生成降低。生成降低。生成降低。2.2.呼呼呼呼吸吸吸吸控控控控制制制制率率率率(respiratory(respiratory control control ratio,ratio,RCR)RCR)指指指指离离离离体体体体线线线线粒粒粒粒体体体体试试试试验验验验中中中中，底底底底物物物物量量量量很很很很大大大大时时时时，加加加加入入入入ADPADP后后后后耗氧速率与加入前耗氧速率之比。耗氧速率与加入前耗氧速率之比。耗氧速率与加入前耗氧速率之比。耗氧速率与加入前耗氧速率之比。第第36页页五、高能化合物储存和利用五、高能化合物储存和利用2.2.高能化合物：高能化合物：高能化合物：高能化合物：含有高能键化合物，如含有高能键化合物，如含有高能键化合物，如含有高能键化合物，如ATPATP、辅、辅、辅、辅酶酶酶酶A A、磷酸肌酸等。、磷酸肌酸等。、磷酸肌酸等。、磷酸肌酸等。(一一)高能化合物高能化合物1.1.高能键高能键高能键高能键 能释放大于能释放大于能释放大于能释放大于 21 KJ/mol 21 KJ/mol 能量化学键，能量化学键，能量化学键，能量化学键，如如如如高能硫酯键高能硫酯键和和高能磷酸键高能磷酸键，以以“”表示表示。磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量一个储存形式。磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量一个储存形式。肌酸激酶肌酸激酶肌酸肌酸NHNH2NHNHN NCOOHCOOHC CH H3C CCHCH2磷酸肌酸磷酸肌酸N NNHNHN NCOOHCOOHC CH H3C CCHCH2H HPP+ATP+ATP+ADP+ADP第第37页页几个常见高能化合物几个常见高能化合物几个常见高能化合物几个常见高能化合物通通通通 式式式式举举举举 例例例例释放能量释放能量释放能量释放能量 pH7.0pH7.0，25 25 KJ/mol(kcal/mol)KJ/mol(kcal/mol)NHNHR RC CN NH HPOPO3 3H H2 2CHCH2 2R RC COOPOPO3 3H H2 2OOR RC COOPOPO3 3H H2 2OOR RC CSCoASCoAPPOOOHOHP POOOHOHOOOHOH磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸乙酰磷酸乙酰磷酸乙酰磷酸乙酰磷酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoAATP,GTP,UTP,CTPATP,GTP,UTP,CTP-43.9(-10.5)-43.9(-10.5)-61.9(-14.8)-61.9(-14.8)-41.8(-10.1)-41.8(-10.1)-31.4(-7.5)-31.4(-7.5)-30.5(-7.3)-30.5(-7.3)第第38页页 (二二)ATP生成和利用生成和利用ATP ADP 肌酸肌酸 磷酸磷酸肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 P P PP 机械能机械能(肌肉收缩肌肉收缩)渗透能渗透能(物质主动转运物质主动转运)化学能化学能(合成代谢合成代谢)电能电能(生物电生物电)热能热能(维持体温维持体温)生物体内能量储存和利用生物体内能量储存和利用生物体内能量储存和利用生物体内能量储存和利用都以都以都以都以ATPATP为中心。为中心。为中心。为中心。第第39页页(一一)加单氧酶加单氧酶(monoxygenase)又称混合功效氧化酶又称混合功效氧化酶(mixed-function oxidase)或羟化酶或羟化酶(hydroxylase)。催化反应：催化反应：RH+NADPH+H+O2 ROH+NADP+H2O 上述反应需要上述反应需要细胞色素细胞色素P450(Cyt P450)参加。参加。一、微粒体中氧化酶类一、微粒体中氧化酶类第三节 其它氧化酶系(The Others Oxidation Enzyme Systems)(The Others Oxidation Enzyme Systems)除生成除生成除生成除生成ATPATP线粒体氧化体系外，还有微线粒体氧化体系外，还有微线粒体氧化体系外，还有微线粒体氧化体系外，还有微粒体、过氧化物酶体等氧化体系。粒体、过氧化物酶体等氧化体系。粒体、过氧化物酶体等氧化体系。粒体、过氧化物酶体等氧化体系。第第40页页(二二)加双氧酶加双氧酶 此酶催化氧分子中此酶催化氧分子中此酶催化氧分子中此酶催化氧分子中2 2个氧原子加到底物个氧原子加到底物个氧原子加到底物个氧原子加到底物中带双键中带双键中带双键中带双键2 2个碳原子上。比如：个碳原子上。比如：个碳原子上。比如：个碳原子上。比如：(O2)色氨酸吡咯酶色氨酸吡咯酶色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸甲酰犬尿酸原甲酰犬尿酸原甲酰犬尿酸原甲酰犬尿酸原ONH2NHNHOCOOHNH2CHOOH第第41页页(一一)反应活性氧类反应活性氧类(reactive oxygen species,ROS)包含包含包含包含氧自由基氧自由基氧自由基氧自由基及其活性衍生及其活性衍生及其活性衍生及其活性衍生物。物。物。物。1.1.氧自由基氧自由基氧自由基氧自由基主要有超氧阴离子（主要有超氧阴离子（主要有超氧阴离子（主要有超氧阴离子（OO2 2）、羟自由基）、羟自由基）、羟自由基）、羟自由基（HO HO）、烷自由基（脂质自由基，）、烷自由基（脂质自由基，）、烷自由基（脂质自由基，）、烷自由基（脂质自由基，L L ）、烷氧自由）、烷氧自由）、烷氧自由）、烷氧自由基（脂氧自由基，基（脂氧自由基，基（脂氧自由基，基（脂氧自由基，LOLO ）和烷过氧自由基（脂过氧自）和烷过氧自由基（脂过氧自）和烷过氧自由基（脂过氧自）和烷过氧自由基（脂过氧自由基，由基，由基，由基，LOOLOO ）等。）等。）等。）等。2.2.氧自由基衍生物，如过氧化氢（氧自由基衍生物，如过氧化氢（氧自由基衍生物，如过氧化氢（氧自由基衍生物，如过氧化氢（HH2 2OO2 2）、单线）、单线）、单线）、单线态氧（态氧（态氧（态氧（1 1OO2 2）、脂质过氧化物（）、脂质过氧化物（）、脂质过氧化物（）、脂质过氧化物（LOOHLOOH）等。）等。）等。）等。3.3.ROSROS可使脂肪酸氧化成过氧化脂质，损伤生物可使脂肪酸氧化成过氧化脂质，损伤生物可使脂肪酸氧化成过氧化脂质，损伤生物可使脂肪酸氧化成过氧化脂质，损伤生物膜，形成脂褐素即老年斑。膜，形成脂褐素即老年斑。膜，形成脂褐素即老年斑。膜，形成脂褐素即老年斑。二、抗氧化酶体系与反应活性氧类去除二、抗氧化酶体系与反应活性氧类去除第第42页页1.1.过氧化物过氧化物过氧化物过氧化物酶体中酶类酶体中酶类酶体中酶类酶体中酶类 (1)(1)过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶(catalase)(catalase)又又又又称触酶，其辅基含称触酶，其辅基含称触酶，其辅基含称触酶，其辅基含4 4个血红素。个血红素。个血红素。个血红素。2H2O2 2H2O+O2 过氧化氢酶过氧化氢酶 (2)(2)过氧化物酶过氧化物酶过氧化物酶过氧化物酶(perioxidase)(perioxidase)以血红素为辅基，催化以血红素为辅基，催化以血红素为辅基，催化以血红素为辅基，催化HH2 2OO2 2直直直直接氧化接氧化接氧化接氧化酚类或胺类化合物酚类或胺类化合物酚类或胺类化合物酚类或胺类化合物。R+H2O2 RO+H2O RH2+H2O2 R+2H2O 过氧化物酶过氧化物酶 过氧化物酶过氧化物酶 (二二)反应活性氧类去除反应活性氧类去除第第43页页2.超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)2O2+2H+SODH2O2+O2 H2O+O2 过氧化氢酶过氧化氢酶(1)SOD(1)SOD是一组金属酶，在体内催化自由基歧化反应，是一组金属酶，在体内催化自由基歧化反应，是一组金属酶，在体内催化自由基歧化反应，是一组金属酶，在体内催化自由基歧化反应，生成生成生成生成HH2 2OO2 2和和和和OO2 2。以。以。以。以CuCu2+2+、ZnZn2+2+为辅基，称为为辅基，称为为辅基，称为为辅基，称为CuZn-CuZn-SODSOD；以；以；以；以MnMn2+2+为辅基，称为为辅基，称为为辅基，称为为辅基，称为Mn-SODMn-SOD。(2)SOD(2)SOD是人体防御各种超氧离子损伤主要酶类，对是人体防御各种超氧离子损伤主要酶类，对是人体防御各种超氧离子损伤主要酶类，对是人体防御各种超氧离子损伤主要酶类，对OO2 2 去除有利于预防其它活性氧生成。去除有利于预防其它活性氧生成。去除有利于预防其它活性氧生成。去除有利于预防其它活性氧生成。第第44页页