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1、PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT20 五月 2023第七章新陈代谢总论与第七章新陈代谢总论与生物氧化生物氧化PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 一一.新陈代谢总论新陈代谢总论（一）（一）新陈代谢的概念新陈代谢的概念:营养物质在生物体内所经历的营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为新陈代谢一切化学变化总称为新陈代谢,简称为代谢简称为代谢(metabolism)。生物体
2、内酶催化的化学反应是连续的,前一种酶的作用产物往往成为后一种酶的作用底物。这种在代谢过程中连续转变的酶促产物统称为代谢中间产物(metabolic intermediates),或简称代谢物(metabolites)。代谢通过一系列连续的反应,无论是外界引入的或是体内形成的有机分子,最后都转变成代谢的最终产物。新陈代谢途径中的个别环节,个别步骤称为中间代谢(intermediary metabolism)。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT新陈代谢的功能新陈代谢的功能1.从周围环境中
3、获得营养物质从周围环境中获得营养物质;2.将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件(building blocks),即大分子的组成前体即大分子的组成前体;3.将结构元件装配成自身的大分子将结构元件装配成自身的大分子,例如蛋白质、核酸、例如蛋白质、核酸、脂类以及其它组分脂类以及其它组分;4.形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子;5.提供生命活动所需的一切能量提供生命活动所需的一切能量。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office P
4、PTPPTPPTPPT分解代谢分解代谢(catabolism)(catabolism):有机营养物质(外界环境获得或自身储存),通过一系列反应步骤转变较小的较简单的物质的过程称为分解代谢与分解代谢相伴随的是将蕴藏在有机大分子中的能量逐步释放出来。分解代谢所经过的反应途径称之为分解代谢途径(catabolic pathways)。合成代谢合成代谢(anabolism):(anabolism):又称生物合成又称生物合成(biosynthesis),(biosynthesis),是生物体利用小分子或大分子的结构元件建造成自身大分子的过程。由小分子建造成大分子是使分子结构变得更为复杂,这个过程都是需要
5、提供能量的。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT新陈代谢新陈代谢 合成代谢合成代谢（同化作用（同化作用）分解代谢分解代谢（异化作用）（异化作用）生物小分子合成为生物小分子合成为生物大分子生物大分子需要能量需要能量释放能量释放能量生物大分子分解为生物大分子分解为生物小分子生物小分子能能量代量代谢谢物质代谢物质代谢PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 新陈代谢的共同特点：新陈代谢的
6、共同特点：1.由酶催化，反应条件温和。由酶催化，反应条件温和。2.诸多反应有严格的顺序，彼此协调。诸多反应有严格的顺序，彼此协调。3.对周围环境高度适应。对周围环境高度适应。（二）（二）新陈代谢的研究方法新陈代谢的研究方法 1.活体内活体内(in vivo)与活体外实验与活体外实验(in vitro)2.同位素示踪同位素示踪 3.代谢途径阻断代谢途径阻断 4.核磁共振波谱法核磁共振波谱法 5.利用遗传缺欠症研究代谢途径利用遗传缺欠症研究代谢途径 6.气体测量法气体测量法PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PP
7、TPPTPPTPPT（三）（三）生物体内能量代谢的基本规律生物体内能量代谢的基本规律自由能：自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。有作功条件时，自由能转变为热能丧失。熵：熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。混乱度或无序性，是一种无用的能。G(自由能变化自由能变化)=)=H(总热能变化总热能变化)TS(总体熵的改变总体熵的改变)G0时,体系的反应能自发进行(为放能反应);G0时,反应不能自发进行,当给体系补充自由能时,才能推动反应进行(为吸能反应);G=0时,表明体系处于平衡状态。PPTPPTPPTPPT文档演
8、模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT对于任何一个化学反应对于任何一个化学反应:A+B C+DA+B C+D其自由能变化其自由能变化G 遵循下式:G=G+RTlnCD/ABG表示标准自由能表示标准自由能(25、一个大气压一个大气压、底物浓度底物浓度1mol/L)R:R:为气体常数为气体常数(8.315J/mol(8.315J/mol一度一度)T:T:绝对温度绝对温度(摄氏温度摄氏温度+273.15)+273.15)G 表示生物体内标准自由能表示生物体内标准自由能(25、一个大气压、底物、一个大气压、底物浓度浓度1mo
9、l/L、pH接近接近7)PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT当反应处于平衡当反应处于平衡,即即G=0 0时时G=-RTln CD/AB 其中其中 K=CD/ABG=-RTlnK=-2.303RTlgK在生物体内在生物体内G=-RTlnK=-2.303RTlgK对于生物化学反应对于生物化学反应 A B当当K1K1时时,G(G)1 1反应趋向于生成反应趋向于生成B的方向的方向当当K1K1 1反应趋向于生成反应趋向于生成A的方向的方向一个反应系统的一个反应系统的G只取决于产物与反应物的自由能
10、只取决于产物与反应物的自由能之差之差,而与反应过程无关而与反应过程无关。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（四）（四）高能化合物与高能化合物与ATP的作用的作用 1.概念概念 高能化合物高能化合物:在化学反应中,某些化合物含较多的自由能持,水解反应或基团转移反应时,可放出大量的自由能,这类化合物称为高能化合物。高能化合物一般对酸、碱和热不稳定。高能磷酸化合物高能磷酸化合物:机体内存在着各种磷酸化合物,它们所含的自由能多少不等,含自由能持多的磷酸化合物称为高能磷酸化合物。高能磷酸化合物
11、常用高能磷酸化合物常用P或或来表示。PPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 2.高能化合物的类型高能化合物的类型:高能化合物高能化合物磷酸化合物磷酸化合物非磷酸化合物非磷酸化合物磷氧型磷氧型磷氮型磷氮型硫酯键化合物硫酯键化合物甲硫键化合物甲硫键化合物烯醇磷酸化合物烯醇磷酸化合物酰基磷酸化合物酰基磷酸化合物焦磷酸化合物焦磷酸化合物PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT3.机体内能量
12、的存在形式及机体内能量的存在形式及ATP的作用的作用(1)ATP的作用的作用:见教材见教材 P145 图图7-1 ATP的生理功能的生理功能(2)ATP是生物是生物 细胞内能量代谢的偶联剂细胞内能量代谢的偶联剂(3)ATP +H2O ADP +Pi(4)ADP +Pi ATP(2)机体内能量的存在形式机体内能量的存在形式:(3)ADP+Pi ATP(4)ATP+NDP(UDP、CDP、GDP)NTP+ADP ATP+肌酸肌酸 磷酸肌酸磷酸肌酸(机体能量储存形式机体能量储存形式)+)+ADP 肌酸磷酸激肌酸磷酸激酶酶 G=-30.51KJ/mol30.51KJ/mol G=30.51KJ/mol
13、PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 二、二、生物氧化生物氧化生物氧化生物氧化:生物体内一切代谢物进行的氧化作用。(有机物在有机物在生物体细胞内的氧化称为生物氧化生物体细胞内的氧化称为生物氧化)（一）（一）生物氧化的特点生物氧化的特点1.在体温、近于中性的含水环境中由酶催化。在体温、近于中性的含水环境中由酶催化。2.能量逐步释放，部分存于能量逐步释放，部分存于ATP。3.分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。4.氧化还原反应的本质是电子转移。失电子
14、者为还原剂氧化还原反应的本质是电子转移。失电子者为还原剂,得电子者为氧化剂。在生物体内得电子者为氧化剂。在生物体内,电子转移主要有以下电子转移主要有以下形式形式:5.直接进行电子转移直接进行电子转移 Fe2+Cu2+Fe3+Cu+6.氢原子的转移氢原子的转移 AH2+B A +BH27.有机还原剂直接加氧有机还原剂直接加氧 RH+O2+2H+2e ROH+H2OPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT （二）（二）生物氧化过程中生物氧化过程中 CO2的生成的生成 生物体内生物体内CO2的生
15、成来源于有机物转变为的生成来源于有机物转变为含羧基化合物的脱羧作用。含羧基化合物的脱羧作用。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT直接脱羧直接脱羧CH3CCOOHOCH3CHO+CO2丙酮酸脱羧酶（-脱羧）HOOCC H2C COOH 丙酮酸羧化酶CH3CCOOH+CO2OO（-脱羧）氧化脱羧氧化脱羧：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。HOOCCH2CHOHCOOHCH3CCOOH+CO2NADP+NADPH+H+OPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Offi
16、ce Office Office Office PPTPPTPPTPPT （三）（三）生物氧化过程中生物氧化过程中 H2O的生成的生成代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合生成水。生物体主要以脱氢酶脱氢酶、传递体传递体及氧化酶氧化酶组成生物氧化体系，以促进水的生成。MH2M递氢体递氢体递氢体递氢体H2 NAD+、NADP+、FMN、FAD、COQ还原型还原型氧化型氧化型Cyt递电子体递电子体 b,c1,c,aa32H+2e O2O2-H2O脱氢脱氢酶酶氧化氧化酶酶PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPT
17、PPTPPTPPT1.呼吸链（电子传递链）呼吸链（电子传递链）:代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后,经过一系列的传递体,最后传递给被激活的氧分子,而生成水的全部体系称呼吸链呼吸链。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT体内主要呼吸链体内主要呼吸链:根据接受氢的初受体不同，体内典型的呼吸链有两种：NADH呼吸链呼吸链和FADH呼吸链呼吸链。1 1、NADHNADH氧化呼吸链氧化呼吸链 【组成与作用】脱氢酶（【组成与作用】脱氢酶（CoICoI）、黄素蛋白、铁硫蛋白、）、黄素蛋白、铁硫蛋白、C
18、oQCoQ和细胞色素。和细胞色素。2 2、FADHFADH氧化呼吸链（琥珀酸氧化呼吸链）氧化呼吸链（琥珀酸氧化呼吸链）【组成和作用】脱氢酶（【组成和作用】脱氢酶（FADFAD）、）、CoQCoQ、细胞色素、细胞色素【两种【两种呼吸链的呼吸链的差异】脱下的差异】脱下的2H2H不经过不经过NADNAD+传递传递,其余其余过程与过程与NADHNADH呼吸链相同呼吸链相同(见教材见教材P148P148图图7-2)7-2)PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTNADHFP(FMN)UQCyt bC
19、yt C1Cyt cCyt aa3O2 (Fe-S)FP(FAD-Fe-S)PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT2 呼吸链的组成呼吸链的组成、PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT线粒体呼吸链线粒体呼吸链PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT3.3.呼吸链的主要成分呼吸链的
20、主要成分(1).(1).烟酰胺脱氢酶类烟酰胺脱氢酶类(NAD+(NAD+和和NADPNADP+为辅酶的脱氢为辅酶的脱氢酶组成成分酶组成成分:酶蛋白、尼克酰胺（酶蛋白、尼克酰胺（VppVpp）、核糖、核糖、磷酸与磷酸与AMPAMP。作用作用:辅酶接受代谢物脱下的辅酶接受代谢物脱下的2H2H，传递给黄素蛋，传递给黄素蛋白。白。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTNADHNADH：还原型辅酶：还原型辅酶 它是由它是由NADNAD+接受多种代谢产物脱氢得到的产物。接受多种代谢产物脱氢得到的产物
21、。NADHNADH所所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT(2).(2).黄素酶黄素酶-黄素蛋白（黄素蛋白（FlavoproteinFlavoprotein）组成成分组成成分:酶蛋白、黄素单核苷酸（酶蛋白、黄素单核苷酸（FMNFMN）黄）黄素腺嘌呤二核
22、苷酸（素腺嘌呤二核苷酸（FADFAD），它们由核黄素），它们由核黄素（Vit BVit B2 2）、磷酸、）、磷酸、AMPAMP组成。组成。作用作用:进行可逆的脱氢加氢反应。进行可逆的脱氢加氢反应。传递机制传递机制:异咯嗪的第异咯嗪的第1 1、1010位位N N上可加氢上可加氢主要形式主要形式:琥珀酸脱氢酶以琥珀酸脱氢酶以FADFAD为辅酶，将代为辅酶，将代谢物脱下的谢物脱下的H H传入呼吸链。传入呼吸链。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT异咯嗪结构异咯嗪结构11010核糖核糖醇醇H
23、HPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 铁硫蛋白与黄素蛋白形成复合物存在。铁硫蛋白与黄素蛋白形成复合物存在。组成成分组成成分:含等量的铁原子和硫原子（含等量的铁原子和硫原子（FeFe、FeFe2 2S S2 2、FeFe4 4S S4 4）铁原子与铁硫蛋白的半胱）铁原子与铁硫蛋白的半胱氨酸相连氨酸相连。作用作用:将将FMNFMN或或FADFAD中的电子传递给泛醌。中的电子传递给泛醌。传递机制传递机制:单电子传递单电子传递。(3).(3).铁硫蛋白（铁硫蛋白（iron-sulfur pr
24、otein,Fe-Siron-sulfur protein,Fe-S）PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT铁硫蛋白铁硫蛋白 铁硫蛋白铁硫蛋白(简写简写为为Fe-S)Fe-S)是一种是一种与电子传递有关与电子传递有关的蛋白质，它与的蛋白质，它与NADHNADH Q Q还原酶还原酶的其它蛋白质组的其它蛋白质组分结合成复合物分结合成复合物形式存在。形式存在。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTP
25、PTPPT铁硫蛋白铁硫蛋白 它主要以它主要以(2Fe-2S)(2Fe-2S)或或(4Fe-4S)(4Fe-4S)形式存在。形式存在。(2Fe-(2Fe-2S)2S)含有两个活泼的无机硫和两个铁原子。铁硫蛋白通含有两个活泼的无机硫和两个铁原子。铁硫蛋白通过过FeFe3+3+Fe Fe2+2+变化起传递电子的作用变化起传递电子的作用。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT(4).(4).泛醌泛醌 （简简写写为为Q Q）或或辅辅酶酶-Q-Q（CoQCoQ）:它它是是电电子子传传递递链链中中唯唯
26、一一的的非非蛋蛋白白电电子子载载体体。为为一一种种脂脂溶溶性性醌类化合物。醌类化合物。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT泛醌泛醌(辅酶辅酶-Q)-Q)的功能的功能:Q Q(醌醌型型结结构构)很很容容易易接接受受电电子子和和质质子子，还还原原成成QHQH2 2（还还原原型型）；QHQH2 2也也容容易易给给出出电电子子和和质质子子，重重新新氧氧化化成成Q Q。因因此此，它它在在线线粒粒体体呼呼吸吸链链中中作作为为电电子子和和质质子子的的传传递体。递体。PPTPPTPPTPPT文档演模板
27、文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT(5).(5).NADHNADH 泛醌还原酶泛醌还原酶 简写为简写为NADHNADH Q Q还原酶还原酶,即即复合物复合物I I，它的作用，它的作用是催化是催化NADHNADH的氧化脱氢以及的氧化脱氢以及Q Q的还原。所以它既是的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是一种还原酶。一种脱氢酶，也是一种还原酶。NADH NADH Q Q还原酶最还原酶最少含有少含有1616个多肽亚基。它的活性部分含有辅基个多肽亚基。它的活性部分含有辅基FMNFMN和铁硫蛋白。和铁硫蛋白。FMN FMN的作用是接
28、受脱氢酶脱下来的电子和质的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质子，形成还原型子，形成还原型FMNHFMNH2 2。还原型。还原型FMNHFMNH2 2可以进可以进一步将电子转移给一步将电子转移给Q Q。NADHNADH Q Q还原酶还原酶 NADH+Q+HNADH+Q+H+NAD NAD+QH+QH2 2PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT NADHNADH 泛醌还原酶泛醌还原酶PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Of
29、fice PPTPPTPPTPPTPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT(6).(6).泛醌泛醌 细胞色素细胞色素c c还原酶还原酶(QH(QH2 2-cyt.c)-cyt.c)简简写写为为QHQH2 2-cyt.c-cyt.c还还原原酶酶,即即复复合合物物IIIIII,它它是是线线粒粒体体内内膜膜上上的的一一种种跨跨膜膜蛋蛋白白复复合合物物，其其作作用用是是催催化化还还原原型型QHQH2 2的氧化和细胞色素的氧化和细胞色素c c（cyt.ccyt.c）的还原。）的还原。QHQH2 2-
30、cyt.c-cyt.c 还原酶还原酶 QH QH2 2+2cyt.c(Fe+2cyt.c(Fe3+3+)Q+2 cyt.c(Fe)Q+2 cyt.c(Fe2+2+)+2H)+2H+QHQH2 2-cyt.c-cyt.c还还原原酶酶由由9 9个个多多肽肽亚亚基基组组成成。活活性性部部分分主主要要包包括括细细胞胞色色素素b b（b b562562、b b566566）和和c c1 1，以以及及铁铁硫硫蛋蛋白白（2Fe-2S2Fe-2S）。）。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 由于由于Q
31、HQH2 2是一个双电子载体，而参与上述是一个双电子载体，而参与上述反应过程的其它组分反应过程的其它组分(如如cyt.c)cyt.c)都是单电都是单电子传递体，所以，实际反应情况比较复杂子传递体，所以，实际反应情况比较复杂。QHQH2 2所携带的一个高能电子通过铁硫蛋白，所携带的一个高能电子通过铁硫蛋白，传递给传递给cyt.ccyt.c，本身形成半醌自由基，本身形成半醌自由基（QHQH）；另一个电子则传递给）；另一个电子则传递给cyt.bcyt.b。还。还原型原型cyt.bcyt.b可以将可以将QHQH 还原成还原成QHQH2 2。其结果其结果是通过一个循环，是通过一个循环，QHQH2 2将其
32、中的一个电子传将其中的一个电子传递给递给cyt.ccyt.c。具体传递过如下。具体传递过如下:PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTQH2 2Fe-2S2Fe-2S C C1 1 C C(还原型还原型)第一个分子第一个分子 e e-Q(氧化型氧化型)QQ(b(bL L)b)b566566(b(bH H)b)b562562 QQQ e e-e e-e e-QH2 e e-2Fe-2S2Fe-2S e e-e e-C C1 1 e e-C C e e-(还原型还原型)第二个分第二个分子子Q(
33、氧化型氧化型)QQ(b(bL L)b)b566566(b(bH H)b)b562562QQH2 e e-e e-e e-第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT2QH22 Q 2Q2Qe-e-e-CCQ Qbe-b-e-Q QHQH2 2e-总反应总反应QH2Q2C-e-反应反应(Q(Q循环循环)的结果的结果PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTPPT
34、PPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT(7).(7).细胞色素细胞色素 （简简写写为为cyt.cyt.）是是含含铁铁的的电电子子传传递递体体，辅辅基基为为铁铁卟卟啉啉的的衍衍生生物物，铁铁原原子子处处于于卟卟啉啉环环的的中中心心，构构成成血血红红素素。各各种种细细胞胞色色素素的的辅辅基基结结构构略略有有不不同同。线线粒粒体体呼呼吸吸链链中中主主要要含含有有细细胞胞色色素素a a、a a3 3 b b、c c 和和c c1 1等等，组组成成它它们们的的辅辅基基分分别别为为血血红红素素A A、B
35、B和和C C。细细胞胞色色素素a,a,b,cb,c可以通过它们的紫外可以通过它们的紫外-可见吸收光谱来鉴别。可见吸收光谱来鉴别。细胞色素主要是通过细胞色素主要是通过FeFe3+3+Fe Fe2+2+的互变起传递电的互变起传递电子的作用的。子的作用的。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT细胞色素细胞色素c c（cyt.ccyt.c）的结构）的结构 它它是是电电子子传传递递链链中中一一个个独独立立的的蛋蛋白白质质电电子子载载体体，位位于于线线粒粒体体内内膜膜外外表表，属属于于膜膜周周蛋蛋白
36、白，易易溶溶于于水水。它它与与细细胞胞色色素素c c1 1含含有有相相同同的的辅辅基基，但但是是蛋蛋白白组组成成则则有有所所不不同同。在在电电子子传传递递过过程程中中，cyt.cyt.c c通通过过FeFe3+3+FeFe2+2+的的互互变变起起电电子子传传递递中中间间体体作用。作用。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT细胞色素细胞色素c c氧化酶氧化酶 简写为简写为cyt.c cyt.c 氧化酶，氧化酶，即即复合物复合物IVIV，它是位于线它是位于线粒体呼吸链粒体呼吸链末端的蛋白末端
37、的蛋白复合物，由复合物，由1212个多肽亚个多肽亚基组成。活基组成。活性部分主要性部分主要包括包括cytacyta和和a a3 3。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT cytacyta和和a a3 3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外，还含有铜原组成一个复合体，除了含有铁卟啉外，还含有铜原子。子。cyt aacyt aa3 3可以直接以可以直接以O O2 2为电子受体。为电子受体。在电子传递过程中，分子中的铜离子可以发生在电子传递过程中，分子中的铜离子可以发生CuCu+Cu Cu2+2
38、+的的互变，将互变，将cyt.ccyt.c所携带的电子传递给所携带的电子传递给O O2 2。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT细胞色素细胞色素c c氧化酶氧化酶PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT(8)(8)琥珀酸琥珀酸-Q-Q还原酶还原酶 琥琥珀珀酸酸是是生生物物代代谢谢过过程程（三三羧羧酸酸循循环环）中中产产生生的的中中间间产产物物，它它在在琥琥珀珀酸酸-Q-Q还还原原酶
39、酶（复复合合物物IIII）催催化化下下，将将两两个个高高能能电电子子传传递递给给Q Q。再再通通过过QHQH2 2-cyt,-cyt,c c还还原原酶、酶、cyt.ccyt.c和和cyt.ccyt.c氧化酶将电子传递到氧化酶将电子传递到O O2 2。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 琥琥珀珀酸酸-Q-Q还还原原酶酶也也是是存存在在于于线线粒粒体体内内膜膜上上的的蛋蛋白白复复合合物物,它它比比NADH-QNADH-Q还还原原酶酶的的结结构构简简单单，由由4 4个个不不同同的的多多肽肽
40、亚亚基基组组成成。其其活活性性部部分分含含有有辅辅基基FADFAD、Cyt Cyt b560和和铁铁硫蛋白。硫蛋白。琥琥珀珀酸酸-Q-Q还还原原酶酶的的作作用用是是催催化化琥琥珀珀酸酸的的脱氢氧化和脱氢氧化和Q Q的还原的还原。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 3.3.呼吸链中传递体的顺序呼吸链中传递体的顺序MH2NADH-0.32FMN-0.30CoQ+0.10b+0.07c1+0.22c+0.25aa3+0.29O2+0.816FAD-0.18鱼藤酮鱼藤酮安密妥安密妥抑制剂：抑
41、制剂：抗霉素抗霉素A氰化物，氰化物，CO，叠氮化合物叠氮化合物PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（四）（四）氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。ADP+Pi+能量 ATPAMP+PPi+能量 ATP1.ATP的生成的生成（1）底物水平磷酸化）底物水平磷酸化：在被氧化的底物上发生磷酸化作用。X +ADP ATP+XPPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPP
42、T（2）电子传递体系磷酸化）电子传递体系磷酸化:电子从NADH或FADH2经过电子传递体系传递给氧形成水，同时伴有ADP磷酸化为ATP的过程。NADHFMNCoQbc1caa3O2PPP3ADP3ATPP/O比值：比值：在电子传递体系磷酸化中，在一定时间内所消耗的氧（以克原子计）与所产生的ATP数目的比值。NADH的的P/O=3FADH2的的P/O=2PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT在实验的基础上,总结出电位差不同和自由能的关系可由以下公式计算:能量能量(电池所做的功电池所做的功)
43、=)=电位差电位差电量电量 G=nFE，G=nFE0 G代表标准自由能,n为电子转移数,F为Farady常数96.49kJ/V(或23.062kcal/Vmol,1kcal=4.184kJ),E0 为电位差值。G 以KJ/mol计。细胞色素 a o2 G=223.062(0.8160.29)=223.0620.52=99.9kJ/mol 在标准情况下,ATP ADP +Pi从从G 的计算也可推断氧化磷酸化的耦联部位的计算也可推断氧化磷酸化的耦联部位。O O o o 2 2 1 1o ATP水解释放标准自由能30.54KJ/mol ATP合成吸收标准自由能30.54KJ/mol o oPPTPP
44、TPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT2.2.胞液中胞液中NADHNADH的氧化磷酸化的氧化磷酸化呼吸链、生物氧化与氧化磷酸化都是在线粒体内进行的。线粒体的主要功能是氧化供能氧化供能。线粒体具有双层膜的结构，外膜的通透性较大外膜的通透性较大，内膜有较严格内膜有较严格的透过选择性的透过选择性，通常通过外膜与细胞浆进行物质交换。已知道糖酵解作用是在胞浆中进行的，在真核生物胞液中的NADH不能通过正常的线粒体内膜，要使糖酵解产生的NADH进入呼吸链氧化生成ATP，必须通过较复杂的过程，据现在了解，线粒体
45、外的NADH可将其所带的转交给某种能透过线粒体膜的化合物，进入线粒体内后再氧化。能完成这种穿梭任务的化合物有甘油甘油磷酸与苹果酸磷酸与苹果酸等。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTNADH+H+NAD+二羟磷酸丙酮甘油-磷酸线粒体内膜线粒体内膜甘油甘油-磷酸穿梭作用磷酸穿梭作用甘油-磷酸FAD二羟磷酸丙酮FADH2NADHFMNCoQbc1c
46、aa3O2甘油磷酸脱氢酶(胞液)甘油磷酸脱氢酶(线粒体)胞液或线粒体膜间隙胞液或线粒体膜间隙糖酵解产生糖酵解产生在肌肉和神经组织中发生下反应在肌肉和神经组织中发生下反应PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT酵解NADH草酰乙酸天冬氨酸NAD+苹果酸苹果酸NAD+草酰乙酸NADH天冬氨酸NADH呼吸链呼吸链苹果酸苹果酸-天冬氨酸转运天冬氨酸转运NADH系统系统苹果酸脱氢酶(胞质中)苹果酸脱氢酶(线粒体中)肝、肾、心等组织发生下列反肝、肾、心等组织发生下列反应应线粒体内线粒体内膜膜胞液或线粒
47、体胞液或线粒体膜间隙膜间隙PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT.线粒线粒体的结构体的结构PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT线粒体横切结构模式图线粒体横切结构模式图PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Of
48、fice Office Office Office PPTPPTPPTPPTPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTF F1 1(头部）头部）线粒体内膜线粒体内膜线粒体内膜内侧线粒体内膜内侧线粒体内膜外
49、线粒体内膜外侧侧 F0（基部）（基部）颈部颈部合成酶合成酶ATPPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT.氧化磷酸化作用机理氧化磷酸化作用机理线粒体内膜的功能概括为三个方面（每种反应都限制在线粒体内膜的一定部位）：(1)第一方面是丙酮酸以及脂肪酸氧化为CO2,同时使DNA+和FAD+还原为DNAH和FADH2,上述过程发生在上述过程发生在线粒体基质线粒体基质或面向基质的内膜蛋白质上或面向基质的内膜蛋白质上。(2)第二方面是电子从DNAH和FADH2传至线粒体内膜上，并同时形成跨膜质子泵（膜
50、内外H+浓度差）。(3)第三方面是将贮存于电化学质子梯度的能量由内膜上的ATP合成酶（F0F1 ATPase)复合体合成ATP。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT氧化磷酸化作用机理氧化磷酸化作用机理化学渗透学说化学渗透学说 氧化磷酸化作用的关键因素是质子（H+）梯度和完整的线粒体内膜。化学耦联学说化学耦联学说形成高能中间产物，促使ATP生成。结构耦联学说结构耦联学说Ared+Box 2eA*ox+BredA*ox+ADP+Pi Aox+ATPPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模