南開(kāi)生化課件.ppt

南開(kāi)生化課件.ppt

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1、第五章生物氧化(BiologicalOxidation)本章重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn):掌握什么是生物氧化,高能磷酸化合物的概念及ATP的作用;掌握呼吸鏈電子傳遞體的組成及排列方式,以及受抑制的部位;掌握氧化磷酸化的部位,氧化磷酸化的作用機(jī)理,了解其他末端氧化酶系統(tǒng)。難點(diǎn):與能量代謝有關(guān)的一些概念;呼吸鏈的組成成分、排列順序;氧化磷酸化的機(jī)理。第一節(jié)概述第二節(jié)線(xiàn)粒體氧化體系第三節(jié)非線(xiàn)粒體氧化體系第一節(jié)概述1、生物氧化的概念生物氧化(BiologicalOxidation)物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解的過(guò)程稱(chēng)為生物氧化,主要是指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物在生物體內(nèi)分解時(shí)逐步釋

2、放能量,最終生成CO2和H2O的過(guò)程。生物氧化的主要生理意義是為生物體提供能量。2、生物氧化的過(guò)程多糖脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖甘油+脂肪酸氨基酸HCO2TCA乙酰CoAO2H2O能量乳酸脫氫酶3、生物氧化的特點(diǎn)體內(nèi)氧化體外氧化(1)物質(zhì)氧化方式:加氧、脫氫、失電子(2)物質(zhì)氧化時(shí)消耗的氧量、得到的產(chǎn)物和能量相同。相同點(diǎn):不同點(diǎn):體內(nèi)氧化體外氧化(1)反應(yīng)條件:溫和劇烈(2)反應(yīng)過(guò)程:分步反應(yīng)一步反應(yīng)能量逐步釋放能量突然釋放氧化的同時(shí)有還原水是供氧體碳和氫的氧化不同步(3)產(chǎn)物生成:間接生成直接生成(4)能量形式:熱能、ATP熱能、光能4、生物氧化的方式1.氧化反

3、應(yīng)加氧、脫氫、失電子反應(yīng)2.還原反應(yīng)脫氧、加氫、得電子反應(yīng)生物氧化與一般有機(jī)化學(xué)上的氧化還原反應(yīng)完全相同。⑴ 脫氫反應(yīng):(生物氧化以脫氫為主)①直接脫氫.例如:丙酮酸C=OCH3COOH乳酸CHOHCH3COOHNADH+H+乳酸脫氫酶②加水脫氫.例如:NAD+NADH+H+蘋(píng)果酸脫氫酶延胡索酸CH-COOHCH-COOH蘋(píng)果酸CH2-COOHCH(OH)-COOH延胡索酸酶+H2O草酰乙酸CO-COOHCH2-COOHNAD+⑵加氧反應(yīng):⑶失電子(e)反應(yīng)例如:例如:細(xì)胞色素中鐵的氧化OHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOH+?O2苯丙氨酸

4、羥化酶苯丙氨酸從底物分子上脫去電子。Fe2+Fe3++e-e+e5、生物氧化中CO2的生成方式CO2的生成并不是有機(jī)物的碳原子與吸入的氧直接化合的結(jié)果;糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)的代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多不同的有機(jī)酸,有機(jī)酸中的羧基(-COOH)的形成不是碳與分子氧的直接結(jié)合;-COOH中的氧來(lái)自水分子中,通過(guò)加氫、加水、脫氫進(jìn)入有機(jī)物分子形成有機(jī)酸。有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生CO2;它是所有生物組織中產(chǎn)生CO2的最根本方式。在有機(jī)酸脫羧反應(yīng)中,根據(jù)脫去的羧基在有機(jī)酸中的位置不同,分為α-脫羧和β-脫羧兩種類(lèi)型。每種類(lèi)型又根據(jù)脫羧反應(yīng)的同時(shí)是否伴有氧化反應(yīng),又分為單純脫羧

5、和氧化脫羧。脫羧反應(yīng)α-脫羧單純脫羧氧化脫羧β-脫羧單純脫羧氧化脫羧1.α-單純脫羧2.α-氧化脫羧(一)α-脫羧反應(yīng)RCH2NH2+CO2氨基酸脫羧酶磷酸吡哆醛R-CαH-COOHNH3α-氨基酸CH3CO~SCoA+CO2CH3CαOCOOH+HSCoA丙酮酸NADH+H+NAD+丙酮酸脫氫酶系6、H2O的生成代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應(yīng)的氫載體(NAD+、NADP+、FAD、FMN等)所接受,再通過(guò)一系列遞氫體或遞電子體傳遞給氧而生成H2O。CH3CH2OHCH3CHONAD+NADH+H+乙醇脫氫酶例:12O2NAD+電子傳遞鏈H2O2e

6、O-2H+(1)生物能和ATPATP是生物能存在的主要形式;ATP是能夠被生物細(xì)胞直接利用的能量形式;生物化學(xué)反應(yīng)與普通的化學(xué)反應(yīng)一樣,也服從熱力學(xué)的規(guī)律。7、生物能及其存在形式ATP(三磷酸腺苷)焦磷酸ATP的作用在生命活動(dòng)中,直接用來(lái)做功(化學(xué)功、滲透功-物質(zhì)跨膜的主動(dòng)運(yùn)輸、機(jī)械功);ATP是生物系統(tǒng)能量交換中心和橋梁;生物體內(nèi)能量的儲(chǔ)存和利用都以ATP為中心;ATP是能量的流通貨幣。機(jī)械能--運(yùn)動(dòng)化學(xué)能--合成滲透能--分泌吸收電能--生物電熱能--體溫光能--生物發(fā)光熒火蟲(chóng)體內(nèi)有些合成反應(yīng)不直接利用ATP供能,而是由ATP將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)給UDP、

7、CDP和GDP,生成UTP、CTP、GTP,作為能量的直接來(lái)源參與合成反應(yīng)。如UTP用于糖原的合成,CTP用于磷脂合成,GTP用于蛋白質(zhì)合成等。核苷二磷酸激酶的作用ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP腺苷酸激酶的作用ADP+ADPATP+AMP高能鍵:含有容易斷裂的“活潑鍵”,水解時(shí)可釋放大于21KJ/mol的能量,常用符號(hào)?表示。(2)高能化合物定義:指含有高能鍵,在標(biāo)準(zhǔn)條件下(pH=7,25℃,1mol/L)發(fā)生水解時(shí)可釋放大量自由能的化合物。類(lèi)型:根據(jù)分子中是否含有磷酸可分為磷酸類(lèi)高能化合物和非磷酸類(lèi)

8、高能化合物。必須注意:并非所有的磷酸化合物都是高能化合物,也并非不含磷酸基團(tuán)的就

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