21生物氧化-72h教学课件

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,*,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,第二篇 物质代谢及其调节,Part 2 Metabolism and Its Regulation,卜友泉,生物化学与分子生物学教研室,重庆医科大学,代谢是生命的基本特征之一，藉此实现生物体与外界环境的物质交换、自我更新及,机体内环境的相对稳定,。,特点：动态、有序、逐步进行、高度适应和灵敏调节。,代谢引论,物质代谢,能量代谢,新陈代谢,合成代谢,（同化作用）,分解代谢,（异化作用）,新的物质合成,旧的物质分解,需要能量,释放能量,机体内环境稳定,第一章 生物氧化,第二章,糖代谢,第三章,脂类代谢,第四章,氨基酸代谢,第五章 核苷酸代谢,第六章 物质代谢的联系与调节,本篇主要内容,重点掌握各代谢途径的,基本流程,、,关键步骤,/,酶,与,生理意义,及,相互联系,，,系统掌握、学以致用,。,不能简单地死记硬背代谢反应。,学习侧重点,生物氧化Biological Oxidation,卜友泉,生物化学与分子生物学教研室,重庆医科大学,本章主要内容,第一节 生物氧化概述,第二节,生成,ATP,的氧化体系,第三节 其它不生成,ATP,的氧化体系,第一节,生物氧化概述,重点：掌握生物氧化的概念,了解生物氧化与燃烧的不同与意义,一、,生物氧化的概念,Biological Oxidation,即,物质在生物体内的氧化,，,主要,是,指糖、脂肪、蛋白质等供能,物质,在体内,氧化分解,，生成,CO2,和,H2O,并释放,能量,的过程。,思考：,吸入,O2,，呼出,CO2,？,CO,2,二、生物氧化的,特点,生物氧化,体外氧化,相,同,遵循氧化还原反应的一般规律。,耗氧量、最终的产物、释放的能量均相同。,不,同,点,反应在有水、体温、pH近中性的细胞内进行。,在,酶,的催化下,逐步,进行,能量逐步释放,，部分以化学能方式贮存、部分以热能释放。,加水脱氢使物质间接获得氧，脱下的氢与氧结合生成水，CO,2,由有机酸脱羧产生。,反应在高温、干燥条件下进行。,无需催化,能量瞬间大量释放,，转换为光和热。,产生的CO,2,和H,2,O是由物质中的C和H直接与氧结合生成。,三、,生物氧化的意义,生成,ATP,的氧化体系：,主要位于线粒体,营养物质通过该体系实现氧化供能。,不生成,ATP,的氧化体系,主要位于微粒体,和非营养物质的,生物转化,等密切相关。,第二节 生成ATP的氧化体系,（线粒体中）,掌握呼吸链的概念，两条呼吸链的组成和排列顺序。,掌握氧化磷酸化的概念,，熟悉偶联部位、,P/O,比值的概念,。了解化学渗透假说。熟悉影响氧化磷酸化的因素。,掌握高能磷酸键的概念,，熟悉常见的高能磷酸化合物。,掌握,ATP,的生成方式,。,了解胞液中,NADH,氧化的两种穿梭机制。,一、呼吸链（Respiratory Chain）,1.呼吸链的概念,也称电子传递链：,electron transfer chain,由多种酶和辅酶构成的,递氢体,和,递电子体,按一定顺序排列在,线粒体内膜,上形成一条能使,氢氧化成水并释放能量,的,链锁式反应体系,。,营养物质,代谢脱下的,氢,（体内存在形式为,NADH,和,FADH2,），通过该体系的传递，最后与,氧,结合生成,水,，同时驱动,ATP,生成。,两条：,NADH,呼吸链,和,FADH2,呼吸链,线粒体的结构,2.呼吸链的组成及排列顺序,（1）呼吸链中常见的几种蛋白质或酶,黄素蛋白,铁硫蛋白,泛醌（CoQ）,细胞色素,含有,核黄素衍生物,FMN,或,FAD,的蛋白质和酶类。,辅基,为,FMN,或,FAD,，可,传递氢和电子,。,黄素蛋白简介,（氧化型）,（还原型）,含铁的蛋白质，在植物、动物、微生物中广泛存在。,辅基,为,铁硫中心或称铁硫簇,(Fe-S),，含等量铁和硫原子。,所含的铁原子可通过,Fe,2+,Fe,3+,+e,反应,传递电子,。,铁硫蛋白简介,Fe,2,-S,2,Fe,4,-S,4,也称,辅酶Q,CoQ,为一类脂溶性醌类化合物，含有多个异戊二烯单位组成（,610,）的侧链。,其苯醌母核结构能,可逆地加氢还原,成对苯二酚化合物。是呼吸链中的,氢传递体,。,辅酶,Q10,胶囊：,用于心血管等疾病的治疗；但,有争议,。,泛醌简介,Cytochrome,Cyt,是一类,以铁卟啉为辅基,的催化电子传递的酶类。,根据其吸收光谱不同而分为,Cyt a b c,三类及不同亚类。,所含的铁原子可通过,Fe,2+,Fe,3+,+e,反应,传递电子,。,细胞色素简介,呼吸链中常见的几种蛋白质或酶,名称,特点,主要功能,黄素蛋白,以FAD 或FMN 为辅基,传递,H,和电子,铁硫蛋白,辅基为铁硫中心(Fe-S),传递单个电子,泛醌（,CoQ）,脂溶性，能在内膜中自由扩散,传递,H,和电子,细胞色素,以血红素为辅基,传递单个电子,要点回顾,（2）呼吸链的组成,由上述蛋白,组装成,4,个独立的,能够传递氢和电子的大分子复合体：,另有,2,个游离分子：,CoQ,和,Cyt C,复合体,酶名称,亚基,主要成分,辅基,NADH-CoQ还原酶,39,黄素蛋白、铁硫蛋白,FMN,Fe-S,琥珀酸-CoQ还原酶,4,黄素蛋白、铁硫蛋白,FAD,Fe-S,CoQ-Cyt c还原酶,10,Cyt b、Cyt c1和铁硫蛋白,血红素,Fe-S,Cyt c氧化酶,13,Cyt a和a3,血红素,Cu,呼吸链的4个大分子复合体,（3）呼吸链的排列顺序,NADH呼吸链,FADH2呼吸链,二、氧化磷酸化(Oxidative phosphorylation),1.氧化磷酸化的概念,在,生物氧化,过程中，代谢物脱下的,氢和电子,沿,呼吸链,传递过程中逐步释放能量，,偶联,驱动,ADP,磷酸化生成,ATP,。这种氧化与磷酸化紧密偶联的过程,即,。,氧化磷酸化是,体内,ATP,生成的主要方式,。,2.氧化磷酸化的,偶联部位,NADH,呼吸链,3,个、,FADH2,呼吸链,2,个,3.,P/O,比值,即在氧化磷酸化过程中，每,消耗,1mol,氧原子,所,生成,ATP,的,摩尔数,。,NADH,呼吸链为,2.5,、,FADH2,呼吸链,1.5,4.氧化磷酸化偶联机制（了解）,化学渗透假说：,电子经呼吸链传递时，将质子,(H+),从线粒体内膜的基质侧泵到胞浆侧，产生,跨膜质子电化学梯度差,；当质子顺浓度梯度回流时驱动,ATP,合酶,催化生成,ATP,。,ATP合酶,（1）氧化磷酸化抑制剂,呼吸链抑制剂,直接阻断电子传递。,复合体,：鱼藤酮、阿米妥（,异戊巴比妥,）,复合体,：萎锈灵,复合体,：抗霉素,A,复合体,：,CN,-,CO,（人体中毒）,解偶联剂,则破坏电子传递建立的跨膜质子电化学梯度，使氧化与磷酸化解偶联。,外源性：,二硝基苯酚,内源性：,解偶联蛋白,ATP,合酶抑制剂,同时抑制电子传递和,ATP,生成。,寡霉素,（抗菌、抗肿瘤等）,5.影响氧化磷酸化的因素,不同的氧化磷酸化抑制剂,（2）,ADP的调节作用,ADP,是调节人体氧化磷酸化速率的主要因素。,ATP,/ADP,氧化磷酸化,（,3,）,甲状腺激素,促进氧化磷酸化、使基础代谢率增高。,（,4,）,线粒体,DNA,突变,线粒体,DNA,基因编码一些呼吸链蛋白。,电子传递过程中伴随有大量氧,自由基,产生，可造成,线粒体,DNA,的突变,进而影响氧化磷酸化功能。,三、ATP等高能化合物,：,1.高能键与高能化合物,高能键：,水解时,释放,较多能量（,20.92KJ/mol,）的,活泼共价键,称为高能键，用,“,”,表示。,常见的为高能磷酸键“,P”,。,高能化合物：,含有高能键的化合物。,常见的高能化合物有：,ATP,、磷酸肌酸、乙酰,CoA,、,1,3-,二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸等。,ATP,2.ATP,（1）体内ATP的生成方式,氧化磷酸化：,是体内,ATP,生成的,主要方式,。,底物水平磷酸化：,在物质氧化分解释放能量的代谢过程中，一些中间代谢物将其含有的高能磷酸键直接转移给,ADP,生成,ATP,。,是体内生成,ATP,的,次要方式,。,（2）ATP的作用,生物体内能量的,转移、储存和利用,均以,ATP,为中心，,ATP,被喻为,能量的通用货币,。,3.磷酸肌酸,存在于需能较多的,骨骼肌,、,心肌,和,脑,组织中,。,能量的转移、储存和利用,生物氧化放能,四、胞液中NADH氧化磷酸化的方式,线粒体内的NADH可直接参加氧化磷酸化，但,胞浆中的NADH不能自由通过线粒体内膜,，,必须,通过,两种穿梭机制,进入线粒体,以,氧化磷酸化。,名称,存在部位,进入的呼吸链及ATP生成量,-磷酸甘油穿梭,脑、神经、肌肉,等,经FADH,2,进入,FADH2呼吸链,，生成,1.5,分子ATP。,苹果酸-天冬氨酸穿梭,心、肝,等,经NADH进入,NADH呼吸链,，生成,2.5,分子ATP。,-磷酸甘油穿梭系统,苹果酸-天冬氨酸穿梭系统,第三节,其它不生成ATP的氧化体系,了解其基本特点、类型和作用,一、微粒体氧化体系,二、过氧化物酶体氧化体系,微粒体氧化体系,过氧化物酶体氧化体系,除线粒体的氧化体系外，在,微粒体、过氧化物酶体,等部位还存在其他氧化体系，参与呼吸链以外的氧化过程，其,特点是不伴磷酸化，不能生成,ATP,，,主要参与体内代谢物、药物和毒物的生物转化,。,一、,微粒体氧化体系,RH+NADPH+H,+,+,O,2,R,O,H+NADP,+,+H2,O,主要含有,细胞色素,P450,单加氧酶系,，该酶催化氧分子中的一个氧原子加到底物分子上（使底物分子羟化）；另一个氧原子被氢（来自,NADPH+H+,）还原生成水，故又称,混合功能氧化酶,或,羟化酶,。,二、过氧化物酶体中的氧化体系,过氧化氢酶、过氧化物酶,三、,抗氧化酶系,（1）,反应活性氧类(reactive oxygen species,ROS),来源：,内源性：主要为细胞内呼吸链电子传递泄露引起。,外源性：感染、药物等,。,种类：,O,2,-.,H,2,O,2,.,OH,危害：导致蛋白质、,DNA,等大分子损伤，进而破坏正常细胞的结构与功能，引发各种疾病。,（2）体内主要抗氧化酶系有：,谷胱甘肽过氧化物酶（,GPx,）：,可消除,H,2,O,2,和过氧化物（,R-OOH,）。,过氧化氢酶：,消除细胞内的,H,2,O,2,和过氧化物。,超氧化物歧化酶（,SOD,）：,能清除自由基,O,2,-.,。,小 结,掌握生物氧化的概念。,掌握呼吸链的概念，两条呼吸链的组成成分和排列顺序。掌握氧化磷酸化的概念,，熟悉偶联部位、,P/O,比值的概念,。了解化学渗透假说。熟悉影响氧化磷酸化的因素。,掌握高能磷酸键的概念,，熟悉常见的高能磷酸化合物。,掌握,ATP,的生成方式,。,了解胞液中,NADH,氧化的两种穿梭机制。,了解线粒体外其它氧化体系。,测试题,下列关于线粒体氧化磷酸化解偶联的叙述，正确的是,A,ADP,磷酸化作用加速氧的利用,B,ADP,磷酸化作用继续，但氧利用停止,C,ADP,磷酸化停止，但氧利用继续,D,ADP,磷酸化无变化，但氧利用停止,氰化物中毒是由于抑制了下列哪种细胞色素,(,Cyt,)?,A,Cyt,a B,Cyt,aa3 C,Cyt,b,D,Cyt,c E,Cyt,c,下列代谢物经相应特异脱氢酶催化脱下的,2H,，不能经过,NADH,呼吸链氧化的是,A异柠檬酸,B苹果酸,C,-,酮戊二酸,D琥珀酸,E丙酮酸,下列哪种化合物中不合高能磷酸键,?,A,1,6-,双磷酸果糖,B,二磷酸腺苷,C,1,3-,二磷酸甘油酸,D,磷酸烯醇式丙酮酸,E,磷酸肌酸,胞浆,NADH,经,-,磷酸甘油穿梭后氧化磷酸化产生的,ATP,数是,A1 B2 C3 D4,Thanks for your attention!,卜友泉,下次内容：糖代谢,鱼藤酮,安密妥,抗霉素A,CN,-,C