生物能学原理和生物氧化公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

第十一章物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最后身成CO2和H2O过程。此过程需耗氧、排出CO2，又在活细胞内进行，故又称细胞呼吸(cellularrespiration)。糖营养物质分解氧化三阶段
物质代谢
代谢生物氧化
能量代谢

体内代谢体外燃烧
物质——能量体内代谢与体外燃烧区别：氧化第一节

生物能学基本原理
PrinciplesofBioenergetics一、生物系统遵循热力学定律熵（entropy）表示一个系统无序或随机程度。
惯用∆G(自由能改变)衡量一个生物化学过程是否能够自发进行：∆Gº:当反应物浓度为1mol/L，反应温度为25℃，压力为1大气压时，用∆Gº表示原则自由能改变。
∆Gº：生物化学反应时，将pH定为7.0，这种状态下原则自由能改变用∆Gº表示。（一）代谢物转变时释放自由能提供另一个代谢物转变（二）一个热力学上不利反应可被热力学有利反应驱动（三）放能反应时生成高能化合物提供吸能反应所需自由能三、ATP在能量捕获、转移、储存和利用过程中起关键作用一些生物学主要有机磷酸化合物水解时释放原则自由能（二）ATP将热力学上不利过程和有利反应相偶联（三）腺苷酸激酶（adenylatekinase）催化腺嘌呤核苷酸之间互相转变

ATP+AMP2ADP（四）核苷二磷酸激酶催化UTP、CTP、GTP生成（五）磷酸肌酸作为肌和脑中能量一个储存形式ATP第二节氧化磷酸化OxidativePhosphorylation定义
代谢物脱下成对氢原子(2H)通过各种酶和辅酶所催化连锁反应逐步传递，最后与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratorychain)又称电子传递链(electrontransferchain)。
构成
递氢体和电子传递体（2H2H++2e）（一）氧化呼吸链由4种复合体所构成呼吸链各复合体在线粒体内膜中位置1.复合体Ⅰ将NADH+H+中两个电子传递给泛醌（ubiquinone）NAD+和NADP+结构NAD+（NADP+）加氢和脱氢反应铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+Fe3++e反应传递电子。铁硫蛋白(iron-sulfurprotein)泛醌（CoenzymeQ,CoQ,Q）由多个异戊二烯连接形成较长疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。NADH→FMN→N1a→（N3,N1b,N4）→N2→QP-N→Q2.复合体Ⅱ将电子从琥珀酸传递给泛醌细胞色素（Cytochrome，Cyt）血红素中铁原子可进行Fe2+Fe3++e反应传递电子,属单电子传递体。3.复合体Ⅲ将电子从泛醌传递给细胞色素c复合体Ⅲ
QH2→→Cytc复合体Ⅲ传递电子过程通过Q循环(Qcycle)来实现:4.复合体Ⅳ将电子从细胞色素C传递给氧细胞色素C氧化酶CuA中心由下列试验拟定:
①原则氧化还原电位
②特异克制剂阻断
③还原状态呼吸链缓慢给氧
④拆开和重组1.NADH氧化呼吸链
NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2
2.琥珀酸氧化呼吸链
琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2NADH氧化呼吸链电子传递链氧化呼吸链电子传递概貌呼吸链特点苹果酸脱氢酶二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化反应偶联（一）复合体Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ是氧化磷酸化偶联部位2.依据电子传递时自由能改变拟定也许偶联部位氧化磷酸化偶联部位ATP（二）氧化磷酸化偶联机制是跨线粒体内膜质子电化学梯度氧化呼吸链质子跨膜转移机制F1:亲水部分(α3β3γδε亚基,OSCP,IF1亚基)
F0:疏水部分(a,b2,c9~12亚基)2.质子通过ATP合酶Fo顺浓度梯度回流使F1γ亚基旋转当H+顺浓度递度经Fo中a亚基和c亚基之间回流时，γ亚基发生旋转，3个β亚基构象发生改变。ATP合成机制ATP合成机制三、一些原因影响氧化磷酸化进行鱼藤酮
粉蝶霉素A
异戊巴比妥解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）寡霉素(oligomycin)
可制止质子从F0质子通道回流，克制ATP生成。不同底物和克制剂对线粒体氧耗影响（二）正常机体氧化磷酸化速率主要受ADP调整（三）甲状腺激素使机体耗氧和产热均增长（四）线粒体DNA突变使氧化磷酸化功效减少电子传递链及氧化磷酸化系统概貌四、线粒体内膜对物质转运含有选择性线粒体内膜中一些转运蛋白对代谢物转运（一）胞浆中NADH通过穿梭进入线粒体参与氧化磷酸化1.α-磷酸甘油穿梭主要存在于骨骼肌和脑中2.苹果酸-天冬氨酸穿梭主要存在于心肌和肝中（二）腺苷酸移位酶使ATP和ADP反向转运（三）Ca2+通过线粒体内膜中两种转运蛋白进出线粒体（四）线粒体内膜转运蛋白中均存在3