动物生物化学9生物氧化.pptx

第9章 生物氧化Biological Oxidation第1页，共34页。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 第2页，共34页。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。 不同于有机物质在体外的剧烈燃烧，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。第3页，共34页。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。 因此，ATP（三磷酸腺苷）被称为机体中通用的能量货币。 第4页，共34页。线粒体——细胞的动力站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，构成两条呼吸链。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 。第5页，共34页。 2 ATP （三磷酸腺苷） 2.1 ATP的分子结构和高能磷酸键 ATP等的分子中的焦磷酸键在水解时或在转移时，可释放很高的能量，大于30.56kJ/moL，称高能磷酸键。第6页，共34页。2.2 ATP具有较高的磷酸基团转移势 表 9?3 各种磷酸化合物的水解自由能 磷酸化合物 水解自由能 ΔG（kJ/moL）磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）-61.69氨基甲酰磷酸-50.50乙酰基磷酸-43.12磷酸肌酸（CP）-43.12焦磷酸（PPi）-33.49ATP（→ADP + Pi）-30.56葡萄糖-1-磷酸（G-1-P）-20.93葡萄糖-6-磷酸（G-6-P）-13.82α-磷酸甘油-9.21 高能磷酸化合物有转移其磷酰基的倾向，形成较低能量的磷酸脂。ATP是磷酰基的传递体。第7页，共34页。 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 = +18.84kj/moL，不能自发进行。 乙酰CoA羧化酶（生物素为辅酶）催化以下反应： 1．E-生物素 + CO2 + ATP +H2O E-生物素- CO2 + ADP + Pi ΔG = - 17.58 kj/moL 2. E-生物素- CO2 + 乙酰CoA E-生物素 + 丙二酸单酰CoA ΔG = -1.00 kj/moL 总反应为：乙酰CoA + CO2+ ATP +H2O 丙二酸单酰CoA + ADP + Pi ΔG = -18.59kj/moL第8页，共34页。2.4 ATP的生成方式 1. 底物水平的磷酸化（回忆糖的分解代谢） 2. 氧化磷酸化 (oxydative phosphorylation ) 底物脱下的氢（2H 2H+ + 2e）经过呼吸链( respiratory chain) 或电子传递系统( electronic transport system )的传递最后交给氧，并与之结合生成水。在此过程中,氧化释放的部分能量以高能磷酸键的形式储存在ATP分子中 （ADP+Pi ATP），这种氧化过程与磷酸化过程的偶联称为氧化磷酸化 。这是需氧生物合成ATP的主要方式。第9页，共34页。3 呼吸链( respiratory chain)3.1 呼吸链的组成成分不需氧脱氢酶辅酶Q（CoQ，泛醌）细胞色素（Cyt）铁硫复合物（FeS，铁硫中心）细胞色素a,a3，即细胞色素c氧化酶 这些成分在呼吸链上以一定的顺序排列传递电子和氢，构成电子传递系统（Electronic Transport System）第10页，共34页。不需氧脱氢酶 底物脱下的氢交给氢或电子的传递体，而氧并不是氢的直接受体。 举例: 3-磷酸甘油醛脱氢酶（NAD） 异柠檬酸脱氢酶（NAD） NADH-CoQ还原酶（FMN） 琥珀酸-CoQ还原酶（FAD） CoQ-细胞色素c还原酶（铁卟啉辅基）第11页，共34页。辅酶Q （泛醌，CoQ） 脂溶性的小分子，通过氧化/还原（醌/酚）两种形式传递氢，因此是递氢体。第12页，共34页。细胞色素（Cytochrome, Cyt ） 细胞色素是一类含血红素的电子传递蛋白，Fe原子处于血红素环中央，借助化