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生物氧化PPT课件

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(推荐)《生物氧化》PPT

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代谢物分子的能量直接转移给ADP（GDP）使之磷酸化为 ATP （GTP）的过程。
例1 O CH
NA+DNAD+HO +H CO
OADPATP来自PO 3H2C
OH
HCOH +H3PO4
HCOH
HC OH
C2 H OP3H O 2 3-磷 酸 甘 油 醛
C2 H OP3H O 2 1， 3-二 磷 酸 甘 油 酸
（3）体外将呼吸链拆开和重组可鉴定呼吸链四种复合 体的组成和排列顺序
3, oxidative phosphrylation (氧化磷酸化)
体内ATP的生成方式： ★底物水平磷酸化：胞液或线粒体内 ★氧化磷酸化（电子传递磷酸化）：线粒体内进行 ★光合磷酸化：植物产能方式
3.1 底物水平磷酸化P320-321
伴随着电子从NADH或FADH2到氧的传递，ADP被磷酸 化为ATP，这一酶促过程称为氧化磷酸化（又叫电子传递体 系磷酸化/偶联磷酸化）。
*生物体内95%的ATP来自氧化磷酸化作用。氧化磷酸化是需氧细 胞生命活动的主要能量来源，是生物产生ATP的主要途径。
3.2.1 氧化磷酸化偶联部位
确定偶联部位的方法：
2.2 电子传递链组分排列顺序的依据
NADH FMN CoQ b c1 c (a+a3) 1/2O2
FADH2
（1）根据递氢体、递电子体的标准氧化还原电位（E0′）的大小 电子从电负性较大的成员通过链向电正性较大的氧流动
E0 ′越小，越倾向于失去电子； E0 ′越大，越倾向于接受电子。
根据E0′值可判断电子流动的方向：E0′值小的氧还电对
3.2.2氧化磷酸化的机制
能量偶联假说(Energy coupling hypothesis): ATP synthesis a.化学偶联假说 (Chemical coupling hypothesis)

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ADP+Pi ATP
热能
第一节 概 述
Introduction
➢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
刘新文，生物氧化
一、生物氧化的特点
刘新文，生物氧化
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
2 、有机酸脱羧生成 CO2 （1）α –单纯脱羧
H
H
OH OH
最重要的高能化合物 ATP
③烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸
14.8千卡/摩尔
刘新文，生物氧化
刘新文，生物氧化
（2）氮磷键型
O
NH P O
C NH O
N CH3 CH2COOH
磷酸肌酸
10.3千卡/摩尔
O
NH
PO
C NH O
N CH3 NH2
CH2CH2CH2CHCOOH
刘新文，生物氧化
ATP是磷酸基团转移反应的中间载体：服从热力学 ➢磷酸基团往往从势能高的物质向势能低的物质转移
磷酸基团转移势能 /4.18kJ.mol-1
16 磷酸烯醇式丙酮酸
14 1,3-二磷酸 12 甘油酸
10 8 6
4 2
高能~P供体
~P ~P
磷酸肌酸(高能磷酸基团贮备物)
~P
ATP ~P ~P
➢线粒体呼吸链 ➢能量积累与转换 ➢氧化偶联ATP的合成 ➢胞液中NADH的氧化 ➢影响氧化磷酸化的因素
一、线粒体呼吸链
刘新文，生物氧化
❖ 线粒体是生物氧化的主要场所
❖ 由递氢体或递电子体在线粒体内膜上按一定 顺序排列组成的连锁反应体系称为电子传递 链(electron transfer chain)。它与细胞摄取氧 的呼吸过程相关，故又称呼吸链(respiratory

第八章生物氧化--精品PPT课件

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2020/12/5
27
二、体内重要呼吸链的排列顺序
体内的两条呼吸链： 1. NADH氧化呼吸链 2. 琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链）
2020/12/5
28
体内两条重要的呼吸链
2020/12/5
29
1、NADH氧化呼吸链
2H
2H+
H2O
O2-
↑→ 2e
↑
NADH→FMN→CCooQQ→→CCyyttbb→→CCyyttcc11→→CCyyttcc→→CCyyttaaaa33→→11//22OO2
22
Cyt C的结构
递电子体： Fe2+
2020/12/5
Fe3+ + e-
23
CoQ CoQH 2
2F e2+
C ytb 2F e3+
2F e3+ Fe-S 2F e2+
2F e2+
C ytc1 2F e3+
C o Q -C ytc还 原 酶
2F e3+
C ytc 2F e2+
2020/12/5
24
复合体Ⅳ：细胞色素氧化酶
• 功 能 ： 将 电 子 从 C ytc最 终 传 递 到 O 2 • 组 成 ： C yta、 C yta 3、 C u
2F e3+ Cytc 2F e2+
2F e2+ C yta
2F e3+
2C u2+ 2C u+
2F e2+
C yta 3 2F e3+
细胞色素氧化酶
概念： 定位于线粒体内膜上的一组排列有序的递氢体

生物化学生物氧化ppt课件

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第五章 生物氧化
一.生物氧化
第一节 生物氧化概述
(一)生物氧化(biological oxidation)：糖、脂、蛋白质等有机
物质在活细胞内氧化分解，产生CO O并放出能量的
作用称生物氧化。
22
特点：一系列酶引起的,在活细胞内发生氧化还原反应。
反应部位：真核线粒体、原核细胞膜
(二)生物氧化的方式 1.CO2的生成 脱羧作用：α脱羧和β脱羧两种类型 脱羧过程：氧化脱羧 直接脱羧 (1) α直接脱羧 丙酮酸脱羧反应 (2) β直接脱羧 草酰乙酸脱羧反应 (3) α氧化脱羧 丙酮酸氧化脱羧反应 (4) β氧化脱羧 苹果酸氧化脱羧反应
第三节 其他生物氧化体系
非线粒体氧化体系，与ATP的生成无关
一、需氧脱氢酶
氧、亚甲蓝（或其他适当物质）作为受氢体，以FMN 或FAD为辅酶。儿茶酚氧化酶，含铜的末端氧化酶。 马铃薯块茎、苹果果实、茶叶等。制红茶、绿茶。
图5-36 多酚氧化酶系统
图5-1几种物质脱羧反应
? 2.水的生成 ? H 脱氢酶 传递体和氧化酶
O2 生成H2O
图5-2 生物氧化体系
二.能量守恒与转化
(一)自由能的概念 自由能(free energy)：在一个体系中，能够用来做有用功的
那部份能量，又称Gibbs自由能，用符号G来表示。 (二)氧化还原电位
通常用氧化还原电极电位(氧化还原电势)来相对表示各化合 物对电子亲和力的大小。
电极电位大小及各种因素的影响用奈斯特方程来表示，其方 程为:
E′=Eo′+
RT nF
In
C氧化态 C还原态
(三)氧化还原电位与自由能的关系 △Go'=-nF △Eo'
三. 高能磷酸化合物

《生物氧化》PPT课件

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葡（萄G-糖6-P-6）-磷形酸成高较能低磷能酸量化的-合磷1物酸3.8有脂2p转。pt课移AT件其P是磷磷酰酰基基的的倾传向递，体。
7
α-磷酸甘油
-9.21
2.3 ATP以偶联反应的方式推动非自发的反应
例如，细胞中合成脂肪酸时有以下反应：
乙酰CoA + CO2
丙二酸单酰CoA
ΔG = 剧烈燃烧，伴随着大量 热能的释放，生物氧化在温和的条件下进行，能量缓 慢的释放。
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3
动物机体能量的产生与转移与利用
营养物质经过生物氧化生成二氧化碳和水，在此过程中 释放能量。其中一部分以热的形式释放，另一部分被“截获” 并储存到ATP分子中（使ADP+Pi ATP, 即磷酸化），可 以作为有用功在各种生理活动，如肌肉收缩（机械能）、神 经传导（电能）、生物合成（化学能）、分泌吸收（渗透能） 中利用。
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14
Fe-S 复合物
含硫的非血红素铁蛋白，也称铁硫中心，借助Fe化学价的 变化（Fe++/Fe+++）传递电子。
Fe与4个Cys 的S相连
2FeS，2Fe分别与2S 和4个 Cys 的S相连
4FeS，4Fe分别与4S 和4个 Cys 的S相连
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15
复合物 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
呼吸链含有4种复合体
第9章 生物氧化
Biological Oxidation
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1
本章主要内容
生物氧化概述 ATP 氧化磷酸化 其他生物氧化系统
ppt课件
2
1 生物氧化( Biological oxidation)
营养物质在动物机体内氧化，生成二氧化碳和水， 并有能量释放。这个过程在细胞中进行，宏观上表现 为呼吸作用，因此也将生物氧化称为组织氧化或细胞 氧化、组织呼吸或细胞呼吸。

第五章生物氧化优秀课件

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铁硫蛋白（铁硫中心）
铁硫蛋白在电子传递链中，虽然起到传电子的作 用，但不是传递链中一个单独的组分，往往是与 其它组分结合在一起共同起传递电子的作用。
辅酶Q（Coenzyme Q，CoQ）
• 脂溶性醌类化合物，有一个长的异戊二烯侧链， 因广泛存在得名，又称泛醌(Ubiquinone) 。位于 线粒体内膜。
[功能] 为生命活动提供能源与碳源。 生物氧化主要在线粒体中完成。
5.1 生物氧化的特点和方式 5.2 线粒体生物氧化体系 5.3 生物氧化过程中能量的转变 5.4 非线粒体生物氧化体系
5.1 生物氧化的特点和方式
生物氧化的特点 二氧化碳的生成方式 生物氧化过程中水的生成 参与生物氧化的酶类 同化作用与异化作用
返回
线粒体呼吸链的主要功能
线粒体的主要功能是将代谢物脱下的氢通过多种酶及辅酶 所组成的传递体系的传递，最后与氧结合生成水。包括代 谢物的脱氢、氢及电子的传递以及受氢体的激活。 由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶系统所组成的这 种代谢途径一般称为生物氧化还原链。如果受氢体是氧， 则称为呼吸链（respiratatory chain） 。
同化作用
生物体从环境中获取相对小分子的物质，转化为体内的各种 生物高分子，是耗能过程。
异化作用
由生物高分子降解为低分子化合物，从而使营养物质被代谢， 这一过程产生能量。
返回
放能和吸能反应偶联的两种形式：
A.氢载体循环
B.磷酸循环
节首
章首
5.2 线粒体生物氧化体系
线粒体的膜相结构
线粒体的结构 线粒体的功能
直接脱羧基作用（oxidative decarboxylation） α-直接脱羧：氨基酸的脱羧 β-直接脱羧：草酰乙酸脱羧

生物化学 第十章 生物氧化PPT课件


多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
生物体内能量产生的三 个阶段
大分子降解 成基本结构 单位
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
CoA等）
共同中间物进 入三羧酸循环, 氧化脱下的氢由 电子传递链传递 生成H2O，释放 出大量能量，其 中一部分通过磷 酸化储存在ATP 中。
30
（四）电子传递链的组成成分 3、琥珀酸—Q还原酶（复合体Ⅱ）
嵌在线粒体内膜（包括琥珀酸脱氢酶） 电子传递：FADH2 Fe-S CoQ
31
Ubiquinone (Q) accepts electrons from both NADH and FADH2 in the respiratory chain
一、氧化—还原电势
e
提供电子 （还原剂）
负极
锌片溶解 Zn2+进入溶液
铜沉积 Cu2+得电子
得到电子 （氧化剂）
正极
9
ε0 =E0正极 — E0负极 电动势=正负极电极势之差
10
标准氢电极的电极势
为0，25℃、1大气压 氢压力、 H+活度为1M、pH=0
11
• 标准电动势ε0：反应中各种物质的活
ΔG°′=－nFΔE°′ ΔE°′= E0正极 — E0负极
16
NADH+H++1/2O2====NAD++H2O
正极反应：1/2O2+2H++2e H2O E+°′ 0.82
负极反应：NAD++H++2e NADH E-°′ -0.3

生物化学—生物氧化课件ppt


烷基脂肪酸脱氢
琥珀酸脱氢
COOH CH2 CH2 COOH
COOH
CH
+
CH
COOH
2H+ + 2e-
醛酮脱氢
乳酸脱氢酶
OH
CH3CHCOOH NAD+
O CH3CCOOH NADH
（2）加水脱氢
酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一 类。
H
H
H 2O
酶
RCO
R C OH
OH
O R C O H + 2H + + 2e -
(1)酰基磷酸化合物
O
O
RC O P O A O-
O
O
H3N+ C O P OO-
氨甲酰磷酸
酰基腺苷酸
O
O
RCH C O P O A
N+H3
O-
氨酰基腺苷酸
（2）焦磷酸化合物
OO
O- P O P O-
O-
O-
焦磷酸
O O- P
O-
ATP（三磷酸腺苷）
7.3千卡/摩尔
O O- P
O-
O O- P
O-
光c所合携作带用的的电总子反传生应递式给可氧O表2。示化如下（： 脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧
生成丙酮酸。
二、生物氧化的特点
1，生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化 过 程 ， 反 应 条 件 温 和 （ 水 溶 液 ， pH7 和 常 温）。
2，氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应 的发生。
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

生物化学：生物氧化 ppt课件

➢ 复合体Ⅳ 抑制剂：CN－、N3－紧密结合氧化型 Cyt a3，阻断电子由Cyt a到CuB- Cyt a3间传递。 CO与还原型Cyt a3结合，阻断电子传递给O2。
化学渗透示意图及各种抑制剂对电子传递链的影响
各种呼吸链抑制剂的阻断位点
抗霉素A 二巯基丙醇
CO、CN-、 N3-及H2S
×
×
×
化学渗透假说
要点： 1、线粒体内膜上电子传递链中的递电子体和递
氢体间隔排列，形成三个回路，回路有质子泵 的作用，可将质子（ H+ ）泵出线粒体基质。
2、递氢体从基质接受底物的氢原子，将电子交
给下一个递电子体，而将H+留在基质外胞液中。
化学渗透假说
要点： 3、整个过程中，仅有2个电子传递，并排出6个
H+，H+不能自由出入内膜，导致了内膜两侧的 H+浓度梯度和跨膜电位差，储存了一定的电化 学势能。
4、当内膜外侧的H+通过ATP合酶,顺电化学梯度
回流时，由ATP合酶底部进入线粒体基质时，将 储存的势能释放出来，推动ATP合酶的F1亚基利 用势能将ADP合成 ATP。
三、影响氧化磷酸化的因素
（一）有3类氧化磷酸化抑制剂
ATP
3-磷酸甘油酸 胞液
ATP
丙酮酸
GDP+Pi
（3）琥珀酸单酰COA GTP + ADP
GTP
线
琥珀酸 + HSCOA 粒
GDP + ATP 体
（一）确定氧化磷酸化偶联部位的实验依据
氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
➢ 根据P/O比值 ➢ 自由能变化: ⊿Gº'=-nF⊿Eº'
1、P/O 比值 指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2摩尔O2所生
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乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+
NADH+H+
NAD+
2e
电子传递链
2H+
1\2 O2 O= H2O
几个概念
• 供氢体 • 受氢体 • 递氢体
脂肪
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
生物氧化的三个阶段
大分子降解 成基本结构 单位
类别：黄素脱氢酶类（如NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶）
需氧脱氢酶类（如L—氨基酸氧化酶） 加单氧酶（如赖氨酸羟化酶）
铁硫蛋白
特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和
S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成 Fe—S中心
+e
传递电子机理：Fe3+
Fe2+
-e
CoQ
细胞色素
b- c- c1 -aa3
2Fe3+
2H+
FADH2呼吸链
FAD
Fe
CoQH2
S
2Fe3+
细胞色素
b- c1 - c-aa3
FADH2
CoQ
2Fe2+
O2-
1 2
O2
1
2 O2 O2H2O H2O
2H+
NADH呼吸链和FADH2呼吸链
FADH2呼吸链 FADH2
↓ FeS ↓ NADH→FMN→FeS→CoQ→Cytb→FeS→Cytc1→Cytc→Cytaa3→O2
定义式： 体系中能对环境作功的能量 自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即： ΔG<0，反应能自发进行 ΔG>0，反应不能自发进行 ΔG=0，反应处于平衡状态。
生物系统中的能流
四、高能化合物
生化反应中，在水解时或基团转移反应中可 释放出大量自由能（>21千焦/摩尔）的化合物称 为高能化合物。
1、生物氧化的特点
2、生物氧化过程中CO2的生成和H2O的生成
3、有机物在体内氧化释能的三个阶段
生物氧化的特点
需要条件温和 氧化过程中能量逐步释放，其中一部分由一些高能 化合物（如ATP）截获，再供给机体所需。在此过 程中既不会因氧化过程中能量骤然释放而伤害机体 ，又能使释放的能量尽可得到有效的利用。
铁硫蛋白 （Fe-S）
NADH
黄素蛋白 （FMN）
铁硫蛋白 （Fe-S）
辅酶Q （CoQ）
Cyt b
Fe-S 细胞色素类 Cyt c1
Cyt c
Cyt aa3
O2
NADH呼吸链
还M原H型2代
谢底物
M
氧化型代 谢底物
琥珀酸
延胡索酸
NAD+ NADH+H+
FMNH2
CoQ
Fe
FMN
S
CoQH2
2Fe2+
线粒体呼吸链
线粒体基质是呼吸底物氧
化的场所
底物上的氢被脱氢酶激活
脱落后，经过一系列氢载
体和电子载体的传递，最
后传递给 被激活的 O2 生 成H2O的整个体系。这种 由载体组成的电子传递系
统称电子传递链（
eclctron
Hale Waihona Puke transferchain), 因 为 其 功 能 和 呼
吸作用直接相关，亦称为
类型：α-脱羧和β-脱羧
氧化脱羧和单纯脱羧
例： R
H2N-CH-COOH O
氨基酸脱羧酶
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
R CH2-NH2 +CO2
CH3COSCoA+CO2
CoASH NAD+
NADH+H+
H2O的生成
• 底物脱氢 • 氢和电子的传递 • 氧的激活
H2O的生成
代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体 （NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再 通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 。 例：
呼吸链。
呼吸链的组成
1. 黄素蛋白酶类 （flavoproteins, FP） 2. 铁-硫蛋白类 （iron—sulfur proteins) 3. 辅酶Ｑ： （ubiquinone,亦写作CoQ） 4. 细胞色素类 （cytochromes） 5 NADH脱氢酶类
琥珀酸等
黄素蛋白 （F AD）
第24章 生物氧化—— 电子传递体系与氧化磷酸化
主要内容和要求：重点讨论线 粒体电子传递体系的组成、电子传 递机理和氧化磷酸化机理。
思考
目录
生物氧化概述 线粒体电子传递体系 氧化磷酸化作用
生物氧化概述
一、生物氧化的概念和特点 二、生物能学简介 三、 高能化合物
生物氧化的特点和方式
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（biological oxidation），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。
NADH FADH2
2e-
烟酰胺脱氢酶类
特点：以NAD+ 或NADP+为辅酶，存在
于线粒体、基质或胞液中。
传递氢机理:
NAD(P) + + 2H+ +2e H+
NAD(P)H +
黄素蛋白酶类
特点： 以FAD或FMN为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白
递氢机理：FAD(FMN)+2H
FAD(FMN)H2
氧化——还原反应
• 定义：电子从一种物质转移到另外一种 物质的化学反应。
• 供电子体（还原剂） • 受电子体（氧化剂）
氧化的方式
• 失电子（氧化的本质）
Fe2+
Fe3+
• 加氧
CH3C HO+0.5O2 • 脱氢
CH3COOH
琥珀酸
延胡索酸
CO2的生成
方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧 基的中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成 CO2。
1、高能化合物的类型
2、ATP的特点及其特殊作用
高 能 化 合 物 类 型
ATP的结构特点
O
O
O
腺嘌呤—核糖—
O
—
P
+ —
O
—
+ P—
O
—
P
—+
O-
O-
O-
O-
Mg2+
线粒体电子传递体系
一、线粒体结构特点 二、电子传递呼吸链的概念 三、呼吸链的组成 四、机体内两条主要的呼吸链及其能量变化 五、电子传递抑制剂
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
CoA等）
共同中间物进 入三羧酸循环, 氧化脱下的氢由 电子传递链传递 生成H2O，释放 出大量能量，其 中一部分通过磷 酸化储存在ATP 中。
三、生物能学简介 1、生物能的转换及生物系统中的能流 2、自由能的概念
自由能（free energy）的概念
NADH呼吸链
电
子
传
递
琥珀酸等
FAD
Fe-S
链
中
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q
各
还原酶
中
间
体
的
顺
序
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合物 I
NADH 脱氢酶
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
辅酶Q-细胞色素 还原酶
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3 细胞色素C 还原酶
O2
呼吸链中电子传递时自由能的下降