八生物氧化中医课件.pptx
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- 关 键 词:
- 生物 氧化 中医 课件
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1、生生 物物 氧氧 化化Biological Oxidation1 1生物氧化生物氧化2 2呼吸链呼吸链3 3氧化磷酸化氧化磷酸化4 4底物水平磷酸化底物水平磷酸化1 1甲亢患者发热多汗,基础代谢率高,为什么?甲亢患者发热多汗,基础代谢率高,为什么?2 2何为氧化磷酸化何为氧化磷酸化,并说明感冒发烧的机理。并说明感冒发烧的机理。3 3氰化物为什么能引起细胞窒息死亡?氰化物为什么能引起细胞窒息死亡?本本 章章 重重 点点物质在生物体内进行氧化分解称物质在生物体内进行氧化分解称生物氧化生物氧化,主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量,最终生成释放能量
2、,最终生成COCO2 2 和和 H H2 2O O的过程。的过程。糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 COCO2 2和和H H2 2O O O O2 2能量能量ADP+PiADP+PiATPATP热能热能*生物氧化的概念 第一节 概述(一)生物氧化的方式(一)生物氧化的方式一、生物氧化的方式与特点一、生物氧化的方式与特点1.1.加氧反应加氧反应2.2.脱氢反应脱氢反应3.3.脱电子反应脱电子反应*生物氧化与体外氧化之相同点 生物氧化中物质的氧化方式有加氧、生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子,遵循氧化还原反应的脱氢、失电子,遵循氧化还原反应的一般规律。一般规律。物质在体内外氧化时所消耗的氧量
3、、物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物(最终产物(COCO2 2,H H2 2O O)和释放能量均)和释放能量均相同。相同。(二)(二)生物氧化的特点生物氧化的特点w是在细胞内温和的环境中(体是在细胞内温和的环境中(体温,温,pHpH接近中性),在一系列接近中性),在一系列酶促反应逐步进行,能量逐步酶促反应逐步进行,能量逐步释放有利于有利于机体捕获能释放有利于有利于机体捕获能量,提高量,提高ATPATP生成的效率。生成的效率。w进行广泛的加水脱氢反应使物进行广泛的加水脱氢反应使物质能间接获得氧,并增加脱氢质能间接获得氧,并增加脱氢的机会;脱下的氢与氧结合产的机会;脱下的氢与氧结合产生生H
4、H2 2O O,有机酸脱羧产生,有机酸脱羧产生COCO2 2。速。速率可调。率可调。*生物氧化与体外氧化之不同点生物氧化生物氧化体外氧化体外氧化w能量是突然释放的。能量是突然释放的。w产生的产生的COCO2 2、H H2 2O O由物质中由物质中的碳和氢直接与氧结合的碳和氢直接与氧结合生成。生成。糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA CoA 呼吸链呼吸链 ADP+Pi ADP+Pi ATP ATP *生物氧化的一般过程二、参与生物氧化的酶类 (一)氧化酶类(一)氧化酶类 (二)需氧脱氢酶类(二)需氧脱氢酶类 (三)不需氧脱
5、氢酶类(三)不需氧脱氢酶类 (四)其它酶类(四)其它酶类三、生物氧化过程中CO2的生成定义定义代谢物脱下的成对氢原子(代谢物脱下的成对氢原子(2H2H)通过多种)通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递,最终与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,这一系列酶和辅酶称为氧结合生成水,这一系列酶和辅酶称为呼吸链呼吸链(respiratory chain)(respiratory chain)又称又称电子传递链电子传递链(electron transfer chain)(electron transfer chain)。组成组成递氢体和电子传递体(递氢体和电子传递体(2H 2H 2H
6、 2H+2e+2e)一、呼吸链第二节呼吸链与氧化磷酸化第二节呼吸链与氧化磷酸化(一)呼吸链的组成四种具有传递电子功能的酶复合体四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)(complex)*泛醌泛醌 和和 Cyt c Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。均不包含在上述四种复合体中。人线粒体呼吸链复合体人线粒体呼吸链复合体复合体复合体酶名称酶名称复合体复合体复合体复合体复合体复合体复合体复合体NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶泛醌泛醌-细胞色素细胞色素C还原酶还原酶细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶辅基辅基FMN,Fe-S FAD,Fe-S 铁卟啉,铁卟啉,Fe
7、-S 铁卟啉,铁卟啉,Cu 多肽链数多肽链数394 1013 复合体复合体酶名称酶名称复合体复合体复合体复合体复合体复合体复合体复合体NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶泛醌泛醌-细胞色素细胞色素C还原酶还原酶细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶辅基辅基FMN,Fe-S FAD,Fe-S 铁卟啉,铁卟啉,Fe-S 铁卟啉,铁卟啉,Cu 多肽链数多肽链数394 1013 由以下实验确定由以下实验确定 标准氧化还原电位标准氧化还原电位 拆开和重组拆开和重组 特异抑制剂阻断特异抑制剂阻断 还原状态呼吸链缓慢给氧还原状态呼吸链缓慢给氧二、呼吸链成分的排列顺序1.NADH1.NAD
8、H氧化呼吸链氧化呼吸链NADH NADH 复合体复合体Q Q 复合体复合体Cyt c Cyt c 复合体复合体OO2 22.2.琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸琥珀酸 复合体复合体 Q Q 复合体复合体Cyt c Cyt c 复合体复合体OO2 2氧氧化化还还原原对对E(V)NAD+/NADH+H+-0.32FMN/FMNH2-0.30FAD/FADH2-0.06Cyt b Fe3+/Fe2+0.04(或或0.10)Q10/Q10H20.07Cyt c1 Fe3+/Fe2+0.22Cyt c Fe3+/Fe2+0.25Cyt a Fe3+/Fe2+0.29Cyt a3 Fe3+/Fe2
9、+0.551/2 O2/H2O 0.82呼呼吸吸链链中中各各种种氧氧化化还还原原对对的的标标准准氧氧化化还还原原电电位位NADHNADH氧化呼吸链氧化呼吸链 FADHFADH2 2氧化呼吸链氧化呼吸链(二)氧化磷酸化 氧化磷酸化氧化磷酸化 (oxidative(oxidative phosphorylation)phosphorylation)是指在呼吸链电子传递过程是指在呼吸链电子传递过程中偶联中偶联ADPADP磷酸化,生成磷酸化,生成ATPATP,又称为,又称为偶联磷酸偶联磷酸化化。底物水平磷酸化底物水平磷酸化 (substrate level(substrate level phosph
10、orylation)phosphorylation)是底物分子内部能量重新是底物分子内部能量重新分布,生成高能键,使分布,生成高能键,使ADPADP磷酸化生成磷酸化生成ATPATP的的过程。过程。二、二、ATPATP的生成的生成(一)底物水平磷酸化氧化磷酸化偶联部位区段区段电位变化电位变化(E)自由能变化自由能变化G=-nFE能否生成能否生成ATP(G是否大于是否大于30.5KJ)Cyt aa3O2 0.53V 102.3KJ/mol 能能NAD+CoQ0.36V 69.5KJ/mol 能能CoQCyt c 0.21V 40.5KJ/mol 能能电子传递链自由能变化电子传递链自由能变化ATP氧
11、化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位ATP ATP 氧化磷酸化的偶联机理化学渗透假说化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis)(chemiosmotic hypothesis)电子经呼吸链传递时,可将质子(电子经呼吸链传递时,可将质子(H H+)从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧,产从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧,产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动顺浓度梯度回流时驱动ADPADP与与PiPi生成生成ATPATP。F0 F1 Cyt c Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 H+1/2O2+
12、2H+H2O ADP+Pi ATP H+H+H+胞液侧胞液侧 基质侧基质侧 +-化学渗透假说详细示意图化学渗透假说详细示意图线粒体基质线粒体基质 线粒体膜线粒体膜+-H+O2 H2O H+e-ADP+Pi ATP 化学渗透假说简单示意图化学渗透假说简单示意图(2)ATP(2)ATP合酶合酶由亲水部分由亲水部分 F F1 1(3 33 3亚基亚基 )和疏水)和疏水部分部分 F F0 0(a a1 1b b2 2c c9 91212亚亚基)组成。基)组成。ATPATP合酶结构模式图合酶结构模式图呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置 Cytc Cytc Q Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸
13、琥珀酸琥珀酸 1/2O2+2H+H2O 胞液侧胞液侧 基质侧基质侧 线粒体内膜线粒体内膜 e-e-e-e-e-NADNAD+和和NADPNADP+的结构的结构R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+(一)以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶类NADNAD+(NADPNADP+)和)和NADHNADH(NADPHNADPH)相互转变)相互转变氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。FMNFMN结构中含核黄素,发挥功能的部位是结构中含核黄素,发挥功能的部位是异咯嗪环,氧化还原反应时不稳定中间产物是异咯嗪环,氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN FMN
14、。(二)黄素蛋白铁硫蛋白中辅基铁硫簇铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)(Fe-S)含有等量铁含有等量铁原子和硫原子,其中铁原子可进行原子和硫原子,其中铁原子可进行FeFe2+2+FeFe3+3+e+e 反应传递电子。反应传递电子。表示无机硫表示无机硫 (三)铁硫蛋白 铁硫蛋白铁硫蛋白 无机硫无机硫半胱氨酸硫半胱氨酸硫泛醌(辅酶泛醌(辅酶Q,CoQ,QQ,CoQ,Q)由多个异戊二烯连接)由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链(人形成较长的疏水侧链(人CoQCoQ1010),氧化还原反应),氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。时可生成中间产物半醌型泛醌。(四)泛醌复合体复合体的功能的功能 NADH
15、+H+NAD+FMN FMNH2还原型还原型Fe-S 氧化型氧化型Fe-S QQH2细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类,根据它们吸收光谱不同而分类。传递的酶类,根据它们吸收光谱不同而分类。(五)细胞色素(一)以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶类u 功能功能:将氢从将氢从NADHNADH传递给泛醌传递给泛醌 (ubiquinone)(ubiquinone)u 功能功能将氢从琥珀酸传递给泛醌将氢从琥珀酸传递给泛醌 (二)黄素蛋白(三)铁硫蛋白u 功能:将氢从泛醌传递给细胞色素功能:将氢从泛醌传递给细胞色素c c 功能:将电子从细胞色素功能:将电子从
16、细胞色素c c传递给氧传递给氧(四)泛醌u 功能功能电子传递体电子传递体 (五)细胞色素THANK YOUSUCCESS2022-10-1537可编辑电子传递链电子传递链三、胞浆中NADH的氧化胞浆中胞浆中NADHNADH必须经一定必须经一定转运机制转运机制进入线进入线粒体,再经呼吸链进行氧化磷酸化。粒体,再经呼吸链进行氧化磷酸化。转运机制转运机制主要有主要有-磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭(-glycerophosphate shuttle)(-glycerophosphate shuttle)苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle)(malate
17、-asparate shuttle)1.1.-磷酸甘油穿梭机制磷酸甘油穿梭机制 NADH+HNADH+H+FADFADH H2 2 NADNAD+FAD FAD 线粒体线粒体 内膜内膜 线粒体线粒体 外膜外膜膜间隙膜间隙 线粒体线粒体 基质基质-磷酸甘油磷酸甘油 脱氢酶脱氢酶 呼吸链呼吸链 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 PiCH2O-CH2OH C=OPiCH2O-CH2OH C=O-磷酸甘油磷酸甘油 PiCH2O-CH2OH CHOHPiCH2O-CH2OH CHOH2.2.苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭机制天冬氨酸穿梭机制NADH NADH+H+H+NADNAD+-OOC-CH2-C-COO-O-
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