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关于生物氧化 (9)课件

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生物化学生物氧化PPT课件

生物化学生物氧化PPT课件
目录
(2) 传递电子的机理
2Fe-2S 4Fe-4S
经FMN、2Fe-2S、Q、4Fe-4S传递NADH+H+的 两个电子到Q，使之摄取基质2个H+转变为QH2。
目录
2、复合体Ⅱ功能（琥珀酸-泛醌还原酶） ----将电子从琥珀酸传递到泛醌
➢ 琥珀酸脱氢→FAD→几种Fe-S →CoQ → QH2 ➢ 经α-磷酸甘油穿梭生成的FADH2，也在此 递氢给Q生成QH2。
质子泵（proton pump） 氧化呼吸链中在传递电子的同时能
把质子从基质泵出到膜间隙的电子传递 复合体，有复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ。
目录
哺乳动物氧化呼吸链的组成及功能
酶复合体
复合体Ⅰ (NADH-泛醌氧
化还原酶)
复合体Ⅱ (琥珀酸-泛醌氧
化还原酶)
复合体Ⅲ (泛醌-细胞色素
氧化还原酶)
分子(kD) 亚基
↓
氧化磷酸化减慢
呼吸控制
呼吸控制（respiratory control）： 由于ATP/ADP比值变化对氧化磷酸化的调节效应 ，
称呼吸控制 ，调控的关键物质是ADP。
目录
1000
>40
140
4
250
11
辅酶/辅基
主要功能
FMN、Fe-S 传递NADH+H+中2个e到Q，并 由基质向膜间隙泵出4个H+
FAD、Fe-S
传递琥珀酸中2个电子、2个质子 到Q
血红素bH、 bL、c1 Fe-S
通过Q循环传递QH2中2个e到细 胞色素C，并把4H+ 由基质 泵出到膜间隙
细胞色素C* 13
A
B
H+ H+

生物氧化(共50张PPT)

生物氧化(共50张PPT)

（可逆）
2 -磷 酸 甘 油 酸
H 20
磷酸
2
烯醇式丙酮酸
ADP
ATP 2丙酮酸
⑨烯醇化酶
⑩丙酮酸激酶 ⑩产能 2
Δ G = -4 .0 k c a l/m o l (不 可 逆 )
4.2 电子传递体系氧化磷酸化
与电子传递链相伴的有氧ATP形成机制。
氧化磷酸化：在细胞内有机分子经氧化分解形成 CO2和H2O，并释放出能量使ＡＤＰ和Ｐi生 成ＡＴＰ的过程。
？
提问：原电池反应中电子传递的方向是由什么
H2
决定的？1 Q
2C
3
答案：电极反应的氧化
还原电位E0。
H2O
（电子流动终点）正极反
应Eo ? 负极反应Eo
（电子流动起点）
O
>
呼吸链--电池组
3.3 呼吸链中传递体的顺序确定
生物进化出如此复杂的脱氢氧化的意义何在呢？ 2 电子传递体系氧化磷酸化 毒鱼藤的根皮或种子中含有的杀虫有效成分是鱼藤酮和拟鱼藤酮。 传递反应能量将H+泵出内膜；
机制——化学渗透（2 偶联）学说 3
1
4
唯一与大部分实验现象相符的假说，被普遍接受
要点： 传递反应能量将H+泵出内膜；
H+自由进入，形成膜内外电位差(△E)；
3.△E推动ATP合成酶为ADP磷酸化提供能量。
通过X射 线衍射技 术分析其 结构
FADH2链“4”复合体不能向膜外传递氢离子，故该处能量
生物进化出如此复杂的脱氢氧化的意义何在呢？
尽可能高效率的固定产水反应释放的化学能！ 途径——电子传递体系氧化磷酸化。
第四节 氧化磷酸化作用（生命动力之源）

《生物氧化》PPT课件

《生物氧化》PPT课件

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。
ppt课件
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
ppt课件
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
ppt课件
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。

动物生物化学课件9 生物氧化

动物生物化学课件9 生物氧化

2.3 其它氧化酶
微粒体、过氧化物酶体也是生物氧化 的场所 氧化过程中不伴有偶联磷酸化,不能生 成ATP
2.3.1 过氧化物酶体中的氧化酶类 （一）过氧化氢酶（catalase）
又称触酶，辅基为血红素，催化反应如下：
2H2O2
2H2O + O2
（二）过氧化物酶（perioxidase）
辅基为血红素，催化反应如下：
（1）鱼藤酮、异戊巴比妥、杀粉蝶霉素A （2）抗霉素A（antimycin A)、二巯基丙醇
（3）氰化物、硫化氢、叠氮化物(NaN3)和CO
鱼藤酮 异戊巴比妥 杀粉蝶霉素A
FAD.H2 (Fe-S)
抗霉素A 二巯基丙醇
氰化物 硫化氢 叠氮化 CO
NADH FMN (Fe-S)
Cytb Cytc1 Cytc
1.生物氧化概述
1.2 生物氧化的特点 ﹡生物体活细胞中进行；
﹡温和环境（37℃, 中性）； ﹡在一系列酶、辅因子及中间递体的参与下逐 步进行；
﹡产生的能量一部分以热的形式散失 ,大部分 储存在ATP中，逐步释放。
生物氧化中物质的氧化方式：
脱氢(乳酸 丙酮酸)
失电子(Fe2+
加氧
Fe3+)
生物氧化的一般过程：
FADH呼吸链（琥珀酸呼吸链）的组成
a) 复 合 物 II （ 琥 珀 酸 -Q 脱 氢 酶 ， 含 FAD 、 Fe-S Cytb560）
b) CoQ c) 复合物III（同 NADH 呼吸链）
d) Cytc
e) 复合物IV （同 NADH 呼吸链）
5. 胞液NADH进入线粒体的穿梭机制 A、α-磷酸甘油穿梭作用
c、铁硫蛋白
辅基：铁硫簇（iron-sulfer cluster, Fe-S）

浙大生物化学课件9：生物氧化

浙大生物化学课件9：生物氧化

2Fe2+ Cyta 2Fe3+
2Cu2+ 2Cu+
2Fe2+
Cyta3 2Fe3+
细胞色素氧化酶
1 2 O2 H2O
NADH呼吸链
AH2
NAD+
FMNH 2
CoQNADH来自A+H+
Fe-S
FMN
CoQH 2
2Fe2+
b-c1-c-aa3 2Fe3+
2H+ 1 2 O2
O2-
H2O
FADH2呼吸链
琥珀酸 延胡索酸
R
还原型
NAD+、NADP+
NADH、NADPH
FMN
R
H3C
N NO
H3C
NH N
O
FMN (醌型或氧化型)
H H3C H3C
CH2 O H C OH H C OH H C OH
O PO O-
N
O PO O-
CH2 H
N O
H
H OH
H OH
NH2 N
N
CH2
H3C
N
N
O
H3C
NH N
O
FMN
FAD
S Fe
组成复合体，参与电子传 递，而且两个Fe离子中只
Fe S Fe S
有一个参与，所以是单电 子传递。
S Fe S
铁硫簇(Fe4S4) C
泛醌（CoQ）
O
H3CO
CH 3
H3CO O
(CH2 CH
CH 3 C CH 2)nH
是脂溶性醌类化合物，由于在生物中广泛存在，所 以也称泛醌。它处于呼吸链的中心枢纽，也是中间 传递体。

基础生物化学第九章生物氧化 ppt课件

基础生物化学第九章生物氧化 ppt课件

e
（2）苹果酸一天冬氨酸穿梭系统
1 NADH
3 ATP
NADH
NADH
e
在电子传递的过程中，会产生大量的能量， 形成ATP。
电子传递体：一系列氧化还原酶体系
呼吸链的位置：
原核细胞：细胞膜 真核细胞：线粒体的内膜
生物体两条典型的呼吸链
NADH呼吸链：生物体中应用最广，氧化还原 反应脱下的H通过NADH进入呼吸链。 FADH2呼吸链：琥珀酸脱H通过FADH2进入呼吸链。
2. 黄酶（黄素蛋白）
电子传递部位：FMN、FAD
3．铁硫蛋白类
Fe3+ + e
Fe2+
4. CoQ（泛醌） 与蛋白质的结合不牢固
5．细胞色素类（cytochromes）
Cyt是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质
Fe3+ + e
Fe2+
Fe-S
Cytb
Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→O2
I：NADH脱氢酶（NADH-Q还原酶） III: CoQ-细胞色素还原酶 Ⅳ :细胞色素氧化酶
II：琥珀酸脱氢酶（琥珀酸-Q还原酶）
氧化磷酸化
电子传递过程释放的能量以ATP的形式得以贮存， 即ATP的形成与电子传递相偶联。
氧化磷酸化的偶联机制：化学渗透学说。
（1）电子传递过程中，线粒体内膜内外产生
呼吸链的组成
呼吸链的组成：膜结合的蛋白质复合体
氧化还原酶、铁－硫蛋白、细胞色素c、 FMN、FAD、辅酶Q
呼吸链在线粒体内形成4个复合物： ComplexⅠ、 Complex Ⅱ、 Complex III和 Complex Ⅳ。
电子传递的过程
各传递体的位置专一，不可逆

生物化学第九章生物氧化学习PPT教案

ATP
肌酸
磷酸 肌酸
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
生物体内能量的储存和利 用都以ATP为中心。
~P
机械能(肌肉收缩) 渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢) 电能(生物电) 热能(维持体温)
核苷二磷酸激酶的作用
ATP + UDP ATP + CDP ATP + GDP
ADP + UTP ADP + CTP ADP + GTP
③ 细胞色素c氧化酶
• 简写为cyt. c 氧化酶，它是位于 线粒体呼吸链末端的蛋白复合物， 由12个多肽亚基组成。活性部分 主要包括cyt a和a3。
• cyt a和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外，还含有铜原子。cyt aa3 可以直接以O2为电子受体。
• 在电子传递过程中，分子中的铜离子可以发生Cu+ Cu2+ 的互变，将 cyt.c所携带的电子传递给O2。
质子的流向
电子的流向
化学渗透假说简单示意图
线粒体膜
线粒体基质
ADP
H2O
ATP
+
e-
Pi
O2
----
++++
H+
H+
化 学 渗 透
假 说
化学渗透假说详细示意图
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
Q
F
Ⅰ
Ⅱ
-
-
Ⅳ
0
- Ⅲ---
--

动生--9章 生物氧化wyq幻灯片

NADH-Q还原酶 QH2 – 细胞色素c 细胞色素c氧化酶
NADH Co Q
cyt b cyt c141.87
-100.48
这三个反应分别与ADP的磷酰化反应偶联，产生
ATP。这些反应称为呼吸链的偶联部位。
NADH O2 只产生 2.5 个ATP. 从FADH2 O2 只产生1.5 个ATP.
1 FADH 生成 1.5 ATP
2.苹果酸－天冬氨酸穿梭途径 (malate-aspartate shuttle system )：主要存在于心脏和肝细胞中。
1 NADH 生成 2.5 ATP
磷酸甘油穿梭途径
3-磷酸甘油
磷酸二羟丙酮
苹果酸－天冬氨酸穿梭途径 部位：肝、心肌
苹果酸
苹果酸
天冬氨酸
天冬氨酸
Ⅰ. NADH-Q还原酶 Ⅱ. 琥珀酸－Q还原酶 Ⅲ. QH2 – 细胞色素c还原酶 Ⅳ. 细胞色素c氧化酶
线粒体呼吸链
电子传递链各组分的排列顺序
线粒体末端氧化呼吸链有两条： 1. NADH氧化呼吸链 2. 琥珀酸氧化呼吸链
电子从低电位流向高电位： FADH2
NADH FMN CoQ cyt b cyt c1 cyt c cyt aa3 O2
能荷
能荷表示细胞的腺苷酸库中充满高能 磷酸根的程度。
❖ 当能荷=0时,细胞内的腺苷酸全是 AMP;
❖ 当能荷=0.5时,细胞内的腺苷酸全是 ADP;
❖ 当能荷=1时,细胞内的腺苷酸全是 ATP.
根据氧化-还原电势与自由能变化关系式，计算 出在NADH氧化过程中，有三个反应的G’ < -30.5 kJ / mol。
抑制电子从NADH CoQ （2）抗霉素A(antimycin A): 抑制电子CoQ cyt c1 （3）N3,CO,CN-: 抑制电子cyt aa3 O2
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E为电极势，E0为标准电极势， R为气体常数，T为绝对温度（K)， n为电极价数变化，F为法拉第常数。
标准状态：1 大气压，25℃，各物质活度为1 标准氢电极：P =1, T= 298K，[H+] = 1 （规定：E0 H+/H2 = 0)
标准氧化还原电势 参加氧化还原反应的每种物质都有氧化型和还
一、氧化－还原电势
（物质得失电子的能力）
原电池
物质氧化/还 原态组成电 极；两个电 极组成回 路——原电 池。
-
e e e
Zn
Zn++
电流方向(规定从正极流向负极） e
+
e Ceeu Cu++
阳极：Zn++/Zn（氧-还对） Zn Zn++ + e （氧化）
电池负极：氧化-还原电势低
阴极：Cu++ /Cu（氧-还对） Cu++ + e Cu （还原）
⊿G0’ = -181.58 kJ/mol
复合物II（琥珀酸-Q 还原酶，含FAD、Fe-S， Cytb560）
CoQ
复合物III（同 NADH 呼吸链）
Cytc
复合物IV （同 NADH 呼吸链）
细胞内离子梯度——电势差——反应推动力
二、电子传递和氧化呼吸链
2.1 呼吸链的组成 2.2 呼吸链的类型 2.3 各种组分的排列 2.4 呼吸链各个成员
线粒体——细胞的动力站
真核细胞生物氧化过程主要在线粒体的内膜上进行，内膜上 分布着许多的酶和电子传递体，构成两种类型的呼吸链。内 膜上结合的颗粒（内膜粒子，或称基粒、三分体等）具有 ATP合酶的活性，称FoF1ATPase 。原核细胞则在质膜上。
原型两种形式：AH2 + B A + BH2 A/AH2或B/BH2构成各自的氧-还对, 其供出电 子趋势的大小，用标准氧化还原电势E0(电极与 标准氢电极构成原电池的电池电动势)来表示 E0越小，氧还对越倾向失去电子； E0越大，氧还对越倾向得到电子。
电子流动方向总是由电负性较强(低）的氧还对 p117 流向具有更强电正性（高）的氧还对。
与氧结合成水。
2）生物体内二氧化碳的生成。
3）能量的释放、储存、利用（ATP的代谢）。
生物氧化的特点
在温和条件下经一系列酶催化下完成； 能量逐步释放，部分储存于ATP分子中； 广泛以加水脱氢方式使物质间接获氧； CO2由有机酸脱羧方式产生； 脱下的氢通过递氢体传递再与氧结合生成水。
一、氧化－还原电势（复习） 二、电子传递和氧化呼吸链 三、氧化磷酸化作用
生物体 中某些
电 子
氧还对
流
的标准 氧化还
动 方 向
原电势
(表24-1)
分子之间的电子传递的四种形式 ① 电子直接转移（金属离子） ② H原子（一个电子加一个质子） ③ 氢负离子（两个电子） ④ 与氧共价结合(碳氢化合物)
1.3 电势与自由能及Keq的关系
- Wmax = ΔG0’ = -nFΔE0’ = -2.303RT lgKeq ΔE0 = 2.303RT/nF ·lgKeq
关于生物氧化 (9)
生物氧化: 有机分子在细胞内彻底氧化成CO2和 H2O，并释放能量的过程（体内氧化）。
——又称细胞呼吸、组织呼吸。
生物氧化释放的能量：
主要（40％以上）用于ADP的磷酸化生成ATP， 供生命活动之需;
其余以热能形式散发用于维持体温。
生物氧化内容 1）生物体内代谢物的氧化作用、代谢物脱下的氢
呼吸链（respiratory chain）：
代谢物脱下的氢原子由高能递氢体携带，通过多 种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与 氧结合生成水并伴随大量ATP产生。这一电子/质 子传递链及过程称为呼吸链, 又叫电子传递链。
伴随着电子/质子传递的氧化还原反应过程而发生 的ATP产生, 称为氧化磷酸化作用。
细胞色素c
复合物IV （细胞色素c氧化酶，Cyta,a3，含CuA、 CuB）
复合物I
复合物III
e FMN Fe-S CoQ Fe-S cyt c1cyt c cytb566cytb562
复合物IV
CuA cyt a cyt a3 CuB O2
2.2.2 FADH2氧化呼吸链： FDAH2 + ½ O2 = FAD + H2O
复
合 复合体Ⅳ：细胞色素氧化酶 铜离子 13
高
体 复合体V： ATP合酶（氧-磷）
8
辅酶Q（泛醌，CoQ）
细胞色素c（cyt c）
P 120 表 24-2 , 在线粒体内膜上交错排列
2.2 呼吸链的排列与种类
线粒体膜间隙
(P)
琥珀酸脱氢酶
FDAH2
线粒体基质 (N)
呼吸链化学变化起始物：NADH或FADH2；ADP；O2；Pi 呼吸链化学变化终止物：NAD，FAD；ATP；H2O
呼吸链由按一定顺序排列在线粒体内膜上的递氢 体和递电子体组成。
特征：由头至尾电极电势 低 高依次排列
2.1 呼吸链的酶复合体与小分子成分组成
名称
酶功能 辅因子 亚基
E0’
大 复合体Ⅰ：NADH-Q还原酶 黄素类 43
低
型
蛋 复合体Ⅱ：琥珀酸-Q还原酶 铁硫簇 4
白 复合体Ⅲ：细胞色素还原酶 卟啉类 11X2
2.2.1 NADH氧化呼吸链： NADH + H+ + ½ O2 NAD + H2O （反应经呼吸链而完成）
⊿G0’ = -220.07 kJ/mol
复合物I （NADH-CoQ 还原酶，含FMN，Fe-S）
CoQ（泛醌）
复合物III（CoQ-细胞色素c还原酶，含Cytb562、 Cytb566，Fe-S，Cytc1）
A + e A- ,
A/A- 即构成氧-还对（电极）
氧化-还原电势: 还原剂失掉电子/氧化剂得到电 子的倾向. 电池正极、负极：电极电势高正极，易得电子
电极电势低负极，易失电子
电子从负极流向正极，而电流则相反。
1.2 氧化-还原反应的电极电动势
Nernst equation: E = E0 + RT/nF ·ln[还原态·电子受体]a/[氧化态·电子供体]b
电池正极：氧化-还原电势高
1.1 氧化-还原反应的基本概念
氧化-还原反应: 电子从一种物质传递到另一种 物质的化学反应. 还原剂: 电子供体; 物质失电子即变为氧化型.
(还原剂自身被氧化)
氧化剂: 电子受体; 物质得电子即变为还原型.
(氧化剂自原剂偶联.