《基础生物化学》PPT课件

维持生命活动的能量有两个来源： 光能：光合作用（自养生物） 化学能：生物氧化（异养生物）
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第五章
生物氧化
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本章要求：
生物氧化 电子传递链（呼吸链） 氧化磷酸化 生物氧化与能量代谢
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第一节 生物氧化概述
一、生物氧化的概念 二、生物氧化的特点 三、氧化还原电位与自由能 四、高能化合物
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一、生物氧化的概念与意义 P167
17
四、高能化合物 1、高能化合物的概念
在标准条件下发生水解时，能够释放 21kJ/mol以上自由能的化合物。
高能键：在高能化合物分子中，水解断裂 释放出大量自由能的活泼共价键。 用 ～ 表示。
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磷酸化合物 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP） 氨基甲酰磷酸 乙酰基磷酸 磷酸肌酸（CP） 焦磷酸（PPi） ATP（→ADP + Pi） 葡萄糖-1-磷酸（G-1-P） 葡萄糖-6-磷酸（G-6-P） α-磷酸甘油
C O P O-
CH OH O
CH2 O P OO-
1,3-二磷酸甘油酸
O
O
CH3 C O P OO-
乙酰磷酸
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O
O
RC O P O A
O
O
O-
H3N+ C O P OO-
酰基腺苷酸
O
O
氨甲酰磷酸 RCH C O P O A
N+H3
O-Biblioteka 氨酰基腺苷酸22焦磷酸化合物
O O- P
O-
O O P O-
吸链生成H2O 逐步释放能量
体外燃烧
条件剧烈 非酶促反应 碳和氧直接化合生成CO2 氢和氧直接化合
生成H2O 骤然放出能量
热，ATP
光，热
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三、自由能与氧化还原电位
1. 自由能（G） A
P169 B
ΔG= GB - GA
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标准自由能变化(ΔG0)
pH0，25℃， 0.1Mpa，1mol/L
水解自由能 ΔG（kJ/moL）
-61.69
-50.50
-43.12
-43.12
-33.49
-30.56
-20.93
-13.82
-9.21
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2、高能化合物的类型 按其分子结构特点及所含高能键的特点：
磷氧键型 磷氮键型 硫酯键型 甲硫键型
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（1）磷氧键型（—O ～ P） 酰基磷酸化合物
O
O O-
E0小
E0大
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二、电子传递链的组成
烟酰胺脱氢酶类 黄素蛋白类 铁硫蛋白（Fe-S） 泛醌（CoQ） 细胞色素类（Cyt）
N CH3 NH2
C H2C H2C H2C HC O O H
磷酸精氨酸
这两种在生物体内起储存能量的作用
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(3) 硫酯键型
O R C SCoA
酰基辅酶A
NH2
N
N
O
OS O-
O
OP O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸
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(4) 甲硫键型 S-腺苷甲硫氨酸
COO-
E0愈小，失电子的倾向愈强 与电子的亲和力愈小
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自由能与氧化还原电位的关系：
ΔG0 = － nFΔE0
N:转移的电子数 F:为法拉第常数（96.403KJ/V/mol） ΔE0: 生 化 标 准 氧 化 还 原 电 位 的 变 化
ΔE0 = E0受体 - E0供体
ΔG0:生化标准自由能的变化
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生物氧化的一般过程
TCA
第一阶段 第二阶段 第三阶段
参与生物氧化的酶类：
脱氢酶类 NADH 脱氢酶类 需氧脱氢酶类 细胞色素酶类 加氧酶类
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相同
二、生物氧化的特点
点
生物氧化
体外燃烧
（1）物质氧化方式：加氧、脱氢、 失电子
（2）本质：耗氧、产物和能量相同
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生物氧化
温和环境 酶促反应 有机酸脱羧生成CO2 底物脱下的氢经呼
CH
N
H
+ 3
CH2
CH2 H 3C S + A
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3.最重要的高能化合物ATP (三磷酸腺苷)
负电荷集中 共振杂化
NH2
N
N
～ ～ γO
O- P O-
Oβ
O- P O-
Oα
O- P O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH AM三P 磷酸腺苷 (ATP)
ADP
ATP
ATP的特殊作用
❖磷酸基团转移的共同中间体 ❖ATP是生物体通用的能量货币 ❖ATP是能量的携带者和转运者
能量贮存者
磷酸精氨酸 磷酸肌酸
磷酸原
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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
磷酸肌酸(高能磷酸基团贮备物)
~P
~P
AT P ~P ~P
6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油
0
ATP作为磷酸基团共同中间传递体示意图 31
燃料分子
O2
（糖、脂、蛋白质） 生物体
CO2 + H2O + 能量
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1、CO2的生成
脱羧酶
6
2、水的生成
电子传 递体
底物
NADH或 FADH2
脱氢酶，电子传递体，氧化酶
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3、释放能量
热能（少） 底物水平磷酸化
储存到ATP （多） 氧化磷酸化 （呼吸链）
生理意义：供给机体能量， 保证正常生命活动的进行。
生化标准自由能变化(ΔG0)
单位为J/mol、KJ/mol
pH7，25℃， 0.1Mpa，1mol/L
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2. 氧化还原电位 单位为伏特(v)
氧化还原电位：还原剂失去电子的倾向 （或氧化剂得到电子的倾向）的大小。
标准氧还原电位用E0 表示 生化标准氧还原电位用E0 表示
E0愈大，得电子的倾向愈强 与电子的亲和力愈大
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一、电子传递链的概念
1.概念 （组成+定位+顺序）
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(又称呼吸链)。
典型的呼吸链
FADH2呼吸链 NADH呼吸链
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2、分布 原核细胞存在于质膜上 真核细胞存在于线粒体内膜上
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3、顺序 按照氧化还原电位大小的顺序排列
O-
焦磷酸
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
ATP
（三磷酸腺苷） 23
烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸
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(2) 氮磷键型
O
NH
PO
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
磷酸肌酸
O
NH
PO
C NH O
ADP+Pi ATP
其它形式的高能磷酸化合物
UTP用于糖原的合成 CTP用于磷脂的合成 GTP用于蛋白质的合成
核苷单磷酸激酶
NMP + ATP
NDP + ADP
核苷二磷酸激酶
NDP + ATP
NTP + ADP
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第二节 电子传递链
一、电子传递链的概念 二、电子传递链的组成 三、主要的电子传递链 四、电子传递抑制剂