考研生化第24章生物氧化

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1、Biochemistry生物化學(xué)碩士研究生入學(xué)考試國(guó)家教育部指定考試科目教材：王鏡巖主編（第三版）高教出版社主講:楊衛(wèi)民Chapter24生物氧化Biologicaloxidation生物能量轉(zhuǎn)換示意圖前言1、生命活動(dòng)能量的來(lái)源●來(lái)自于體內(nèi)糖、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物的氧化，生物體內(nèi)的氧化和外界的燃燒在化學(xué)本質(zhì)上相同，方式不同。2、什么是生物氧化？●有機(jī)分子在機(jī)體內(nèi)氧化分解成CO2和H2O并釋放出能量的過(guò)程，稱(chēng)為生物氧化（細(xì)胞氧化或細(xì)胞呼吸）。生物氧化在形式上雖有加氧、脫氫和失電子的不同形式，但從氧化的基本概念來(lái)看，生物氧化與體外的化學(xué)氧化，實(shí)質(zhì)相同，即一種物質(zhì)丟失電子是氧化，得到電子是還原?！?/p>

2、特點(diǎn)與意義：在近中性和約37°C的水溶液中逐步進(jìn)行的一系列酶促反應(yīng)；逐步釋放的能量，一部分用于維持體溫，另一部分用來(lái)合成ATP供機(jī)體利用。Chapter24生物氧化Chapter24生物氧化一、氧化—還原電勢(shì)1、氧化—還原反應(yīng)的概念●氧化—還原反應(yīng)：凡在反應(yīng)過(guò)程中有電子從一物質(zhì)（還原劑）轉(zhuǎn)移到另一物質(zhì)（氧化劑）的化學(xué)反應(yīng)。An++ne=====A2、氧化—還原電勢(shì)的概念●電動(dòng)勢(shì)（ξ）：ξ=E（正極電極電勢(shì)）–E（負(fù)極電極電勢(shì)）3、生物體內(nèi)重要的氧化—還原電勢(shì)（117頁(yè)）在生物氧化反應(yīng)中，氧化與還原總是相互偶聯(lián)的。一個(gè)化合物（還原劑）失去電子，必然伴隨另一個(gè)化合物(氧化劑）接受電子。在線(xiàn)粒體呼吸

3、鏈中，推動(dòng)電子從NADH傳遞到O2的力，是由于NAD+/NADH+H+和1/2O2/H2O兩個(gè)半反應(yīng)之間存在很大的電勢(shì)差。(a)?O2+2H++2e-?H2OE0’=+0.82V(b)NAD++H++2e-?NADHE0’=-0.322V將(a)減去(b)，即得(c)式：(c)?O2+NADH+2H+?H2O+NAD+E0’=+1.14V每形成1molATP需要約50kJ能量，每形成1molNADPH便有2mole-從0.82V(H2O/O2氧化還原電位)上升到－0.32V(NADPH電位)。這一過(guò)程的自由能變化為?G?’=-nF?E0’=-2?96500?1.14=-220kJ/mol氧化-

4、還原電勢(shì)與自由能的變化二、電子傳遞過(guò)程和氧化呼吸鏈（一）生物氧化的方式●生物氧化中物質(zhì)的氧化方式包括加氧、脫氫和失電子，與化學(xué)上氧化—還原的概念是一致的，但需遞氫體和遞電子體。（糖、脂肪、氨基酸等）脫氫脫氫酶的輔酶（氧化型）NAD+、FAD還原型輔酶（NADH、FADH2）氫以質(zhì)子形式脫下，進(jìn)入遞氫體電子沿一系列的電子傳遞體轉(zhuǎn)移，最后轉(zhuǎn)移到分子氧，同時(shí)逐步釋放大量的自由能，ADP磷酸化形成ATP。質(zhì)子和離子氧結(jié)合生成水生物組織CO2的產(chǎn)生主要是有機(jī)酸在酶的催化下脫羧反應(yīng)完成的。（二）電子傳遞過(guò)程●什么是電子傳遞過(guò)程？——還原型輔酶通過(guò)電子傳遞再氧化，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為電子傳遞過(guò)程。電子傳遞和ATP形

5、成的偶聯(lián)機(jī)制稱(chēng)為氧化磷酸化作用，該全過(guò)程又稱(chēng)氧化呼吸鏈或呼吸代謝。（118頁(yè)）●電子傳遞鏈的部位：原核細(xì)胞存在于質(zhì)膜上，真核細(xì)胞存在于線(xiàn)粒體內(nèi)膜上。（三）呼吸鏈（電子傳遞鏈）概念的建立它是指代謝物上脫下的氫經(jīng)一系列遞氫體或電子傳遞體的依次傳遞，最后傳給分子氧從而生成水的全部體系。按照還原電勢(shì)大小排列，即電子親和力不斷增加的順序待氧化底物NAD+E-FMNFeSCoQCyt-bCyt-cCyt-aO2NADH2H+1/2OˉH2O呼吸鏈（電子傳遞鏈）各組成成分在線(xiàn)粒體內(nèi)膜上的定位1、各組分不對(duì)稱(chēng)分布；2、高能質(zhì)子泵出，形成[H+]電化學(xué)梯度（四）呼吸鏈（電子傳遞鏈）各個(gè)成員?NADH：還原型輔酶

6、它是由NAD+接受多種代謝產(chǎn)物脫氫得到的產(chǎn)物。NADH所攜帶的高能電子是線(xiàn)粒體呼吸鏈主要電子供體之一。（四）呼吸鏈（電子傳遞鏈）各個(gè)成員鐵硫蛋白鐵硫蛋白(簡(jiǎn)寫(xiě)為Fe-S)是一種與電子傳遞有關(guān)的蛋白質(zhì)，它與NADH?Q還原酶的其它蛋白質(zhì)組分結(jié)合成復(fù)合物形式存在。它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。(2Fe-2S)含有兩個(gè)活潑的無(wú)機(jī)硫和兩個(gè)鐵原子。鐵硫蛋白通過(guò)Fe3+?Fe2+變化起傳遞電子的作用（四）呼吸鏈（電子傳遞鏈）各個(gè)成員?NADH?泛醌還原酶簡(jiǎn)寫(xiě)為NADH?Q還原酶,即復(fù)合物I，它的作用是催化NADH的氧化脫氫以及Q的還原。所以它既是一種脫氫酶，也是一種還原酶。NADH?

7、Q還原酶最少含有16個(gè)多肽亞基。它的活性部分含有輔基FMN和鐵硫蛋白。FMN的作用是接受脫氫酶脫下來(lái)的電子和質(zhì)子，形成還原型FMNH2。還原型FMNH2可以進(jìn)一步將電子轉(zhuǎn)移給Q。NADH?Q還原酶NADH+Q+H+=========NAD++QH2?NADH?泛醌還原酶（四）呼吸鏈（電子傳遞鏈）各個(gè)成員?泛醌（簡(jiǎn)寫(xiě)為Q）或輔酶-Q（CoQ）：它是電子傳遞鏈中唯一的非蛋白電子載體。為一種脂溶性醌類(lèi)化