生物化学教案 第七章 生物氧化
生物化学第七章生物氧化课件
生物化学第七章生物氧化课件一、教学内容1. 生物氧化的定义和意义；2. 生物氧化的类型和过程；3. 生物氧化中的一些重要酶和蛋白质；4. 生物氧化在能量代谢和物质代谢中的作用；5. 生物氧化与人体健康的关系。
二、教学目标1. 学生能够理解生物氧化的定义和意义，知道生物氧化在生命活动中的重要性；2. 学生能够了解生物氧化的类型和过程，掌握生物氧化中的一些重要酶和蛋白质的作用；3. 学生能够理解生物氧化在能量代谢和物质代谢中的作用，并能够运用这些知识解释一些生物学现象。
三、教学难点与重点重点：生物氧化的定义和意义，生物氧化在生命活动中的重要性。
难点：生物氧化的类型和过程，生物氧化中的一些重要酶和蛋白质的作用。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：笔记本、笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过介绍一些与生物氧化相关的生物学现象，如呼吸作用、发酵等，引起学生对生物氧化的兴趣。
2. 概念讲解：通过多媒体课件或板书，详细讲解生物氧化的定义和意义。
3. 类型和过程介绍：通过多媒体课件或板书，介绍生物氧化的类型和过程，同时结合一些实例进行讲解。
4. 重要酶和蛋白质的作用：通过多媒体课件或板书，讲解生物氧化中的一些重要酶和蛋白质的作用，同时结合一些实例进行讲解。
5. 随堂练习：通过一些选择题或简答题，检查学生对生物氧化的理解和掌握程度。
6. 能量代谢和物质代谢的作用：通过多媒体课件或板书，讲解生物氧化在能量代谢和物质代谢中的作用，同时结合一些实例进行讲解。
7. 作业布置：布置一些相关的阅读材料和练习题，加深学生对生物氧化的理解和掌握程度。
六、板书设计板书设计如下：生物氧化1. 定义和意义2. 类型和过程3. 重要酶和蛋白质4. 在能量代谢和物质代谢中的作用七、作业设计文章：生物氧化与人体健康的关系问题：（1）生物氧化在人体健康中的作用是什么？（2）为什么说生物氧化与人体健康密切相关？2. 练习题：一、选择题：1. 生物氧化的定义是（）。
呼吸链生物化学
第七章生物氧化1、生物氧化（biological oxidation）：物质在体内进行氧化称生物氧化。
主要指营养物质在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和水的过程。
生物氧化又称组织呼吸或细胞呼吸。
生物氧化释放的能量：主要（40%以上）用于ADP的磷酸化生成A TP，供生命活动之需。
其余以热能形式散发用于维持体温。
2、生物氧化内容（1）生物体内代谢物的氧化作用、代谢物脱下的氢与氧结合成水的过程。
（2）生物体内二氧化碳的生成。
（3）能量的释放、储存、利用（ATP的代谢——A TP的生成与利用）。
3、生物氧化的方式——遵循一般氧化还原规律。
（1）失电子：代谢物的原子或离子在代谢中失去电子，其原子正价升高、负价降低都是氧化。
（2）脱氢：代谢物脱氢原子（H=H++e）的同时失去电子。
（3）加氧：向底物分子直接加入氧原子或氧分子的反应使代谢物价位升高，属于氧化反应。
向底物分子加水、脱氢反应的结果是向底物分子加入氧原子，也属于氧化反应。
4、生物氧化的特点（1）在温和条件下进行（37℃，中性pH等）；（2）在一系列酶催化下完成；（3）能量逐步释放，部分储存在A TP分子中；（4）广泛以加水脱氢方式使物质间接获得氧；（5）水的生成由脱下的氢与氧结合产生；（6）反应在有水环境进行；（7）CO2由有机酸脱羧方式产生。
5、物质体外氧化（燃烧）与生物氧化的比较（1）物质体内、体外氧化的相同点：物质在体内外氧化所消耗的氧量、最终产物、和释放的能量均相同。
（2）物质体内、体外氧化的区别：体外氧化（燃烧）产生的二氧化碳、水由物质中的碳和氢直接与氧结合生成；能量的释放是瞬间突然释放。
5、营养物氧化的共同规律糖类、脂类和蛋白质这三大营养物的氧化分解都经历三阶段：分解成各自的构件分子（组成单位）、降解为乙酰CoA、三羧酸循环。
第一节 ATP生成的体系一、呼吸链（respiratory chain）：代谢物脱下的氢原子（2H）通过多种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。
生物化学第七章生物氧化课件
生物化学第七章生物氧化课件一、教学内容本节课我们将学习生物化学第七章的内容——生物氧化。
具体涉及教材的第七章第一节，详细内容包括氧化磷酸化、电子传递链、ATP合成酶的活性和调控等。
二、教学目标1. 了解生物氧化的基本概念、过程及意义；2. 掌握氧化磷酸化、电子传递链的组成和功能；3. 学会分析ATP合成酶活性调控的机制。
三、教学难点与重点教学难点：氧化磷酸化过程中电子传递链的组成与功能，ATP合成酶活性调控机制。
教学重点：生物氧化的基本过程，氧化磷酸化与ATP合成的关联。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔；2. 学具：笔记本、教材、生物化学实验用具。
五、教学过程1. 导入：通过介绍生物氧化在日常生活中的实例，引发学生对生物氧化的兴趣。
2. 理论讲解：（1）讲解生物氧化的基本概念、过程及意义；（2）详细阐述氧化磷酸化、电子传递链的组成与功能；（3）分析ATP合成酶活性调控的机制。
3. 例题讲解：通过讲解典型例题，帮助学生巩固所学知识。
4. 随堂练习：布置相关习题，让学生在课堂上进行练习，及时巩固所学内容。
5. 实践情景引入：结合生物化学实验，让学生亲身感受生物氧化过程。
六、板书设计1. 生物氧化概念、过程及意义；2. 氧化磷酸化、电子传递链组成与功能；3. ATP合成酶活性调控机制；4. 典型例题及解答。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述生物氧化的基本过程；（2）阐述氧化磷酸化过程中电子传递链的作用；（3）分析ATP合成酶活性调控的机制。
2. 答案：（1）生物氧化是指生物体内有机物氧化分解的过程，主要涉及糖类、脂肪和蛋白质的氧化；（2）电子传递链在氧化磷酸化过程中起到传递电子、产生ATP 的作用；（3）ATP合成酶活性调控涉及多种因素，如pH、温度、离子浓度等。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：（1）引导学生了解生物氧化在生物体内的实际应用，如细胞呼吸、光合作用等；（2）推荐相关学术文章，让学生深入了解生物氧化领域的研究动态。
生物化学(王镜岩版)第七章 生物氧化
FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 NADH→ →CoQ
NAD+和NADP+的结构
R=H: NAD+;
R=H2PO3:NADP+
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）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。
NADH
NADH-Q 还原酶
琥珀酸-Q 还原酶
FADH2
FMN、Fe-S
辅酶Q
FAD、Fe-S
细胞色素 b-562
细胞色素还原酶 细胞色素c 血红素a 血红素a3 CuA和 CuB 细胞色素氧化酶 O2
细胞色素b-566 细胞色素c1 Fe-S
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶 复合体Ⅰ NADH功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone) 功能 将电子从 传递给泛醌
二、氧化还原电势 氧化还原反应——凡是反应中有电子从一种 物质转移到另一种物质的化学反应称为氧化 还原反应。即电子转移反应就是氧化还原反 应。 如： Fe 3＋ ＋ e
氧化型 电子受体
Fe 2＋
还原型 电子供体
氧化还原电势——还原剂失掉电子或氧化剂 得到电子的倾向称氧化还原电势。
标准电势——任何的氧化-还原物质即氧还电对都 有其特定的电动势，称标准电势。用E0或ε0表示。 氧还电对的标准电势值越大，越倾向于获得电子。 例如，异柠檬酸/α-酮戊二酸 + CO2电对在浓度均 为1.0mol/L时，其标准电势为-0.38V， 这个氧化电对倾向于将电子传递给氧还电对 NADH/NAD+，因为其标准电势为-0.32V。
生物化学第七章生物氧化.ppt课件
四、线粒体呼吸链的组成
(一)呼吸链的组成成分
NADH
NADH-Q 还原酶
琥珀酸-Q 还原酶
FADH2
FMN、Fe-S
血红素a 血红素a3 CuA和 CuB
辅酶Q
细胞色素还原酶 细胞色素c
细胞色素氧化酶 O2
FAD、Fe-S
细胞色素 b-562 细胞色素b-566 细胞色素c1
Fe-S
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶
功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
复合体Ⅰ
FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2
NADH→
→CoQ
NAD+和NADP+的结构 R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）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。
FMN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 FMN• 。
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。
Ⓢ 表示无机硫
泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接 形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应 时可生成中间产物半醌型泛醌。
（二）呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
1. NADH氧化呼吸链
NADH →复合体Ⅰ→Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体Ⅳ→O2
2. 琥珀酸氧化呼吸链
生物化学之生物氧化反应
OO== O=
O= O=
二、生物氧化中物质的氧化方式
• 加氧
RCHO + 1/2O2
RCOOH
• 脱氢
RCH2OH -2H RCHO
• 加水脱氢 • 失电子
+H2O
OH
CH3CHO
CH3CH
OH
Fe2+ -e Fe3+
-2H CH3COOH
第三节 线粒体氧化体系
(mitochondrion)
呼吸链偶联部位: NADH→Q、Q→Cytc、Cytaa3→O2
氧化磷酸化产生ATP的偶联部位
底物
底物（琥珀酸）
FAD （Fe-S）
NAD FMN Q （Fe-S）
b c1 c aa3 O2
~P
ADP ATP
~P
~P
ADP ATP ADP ATP
三、氧化磷酸化作用机理
（一）线粒体(mitochondrion)结构
线粒体内膜和脊上有许多球状小体突出: ATP合成酶系
Ⅰ
Ⅲ
Ⅳ
四、影响氧化磷酸化的因素
• 抑制剂（inhibitor） • ADP的调节 • 甲状腺素（thyroxine）的调节 • 线粒体（mitochondrial）DNA突变（mutation）
（一）抑制剂——呼吸链抑制
机理: 阻断氢与电子的传递
组成呼吸链的细胞色素: Cytb、 Cytc1. Cytc、 Cytaa3
递电子体
Fe2+
细胞色素氧化酶 Fe3+ + e-
蛋白质
Cys
细
S
胞 色
H3C-CH
Cys
CH3
S
生物化学生物氧化课件
生物化学生物氧化课件一、教学内容二、教学目标1. 让学生掌握生物氧化的基本过程，理解氧化磷酸化的作用机理。
2. 使学生了解细胞色素氧化酶系统和电子传递链在生物氧化过程中的作用。
3. 培养学生的实践操作能力，能运用所学知识解决实际问题。
三、教学难点与重点重点：氧化磷酸化过程、细胞色素氧化酶系统、电子传递链。
难点：氧化酶的作用机制及其在生物氧化过程中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、黑板、粉笔。
五、教学过程1. 导入：通过展示生活中常见的生物氧化现象，引起学生的兴趣，从而导入新课。
2. 新课讲解：（1）氧化磷酸化过程：介绍氧化磷酸化的基本过程，结合PPT进行讲解。
（2）细胞色素氧化酶系统：通过动画演示，让学生了解细胞色素氧化酶系统的作用。
（3）电子传递链：讲解电子传递链的组成及其在生物氧化过程中的作用。
（4）氧化酶的作用机制：通过具体实例，讲解氧化酶在生物氧化过程中的作用。
3. 实践情景引入：让学生结合生活实际，讨论生物氧化在生活中的应用。
4. 例题讲解：针对本节课的重点内容，进行例题讲解，帮助学生巩固所学知识。
5. 随堂练习：布置相关练习题，让学生当堂完成，并及时给予反馈。
六、板书设计1. 氧化磷酸化过程2. 细胞色素氧化酶系统3. 电子传递链4. 氧化酶的作用机制七、作业设计1. 作业题目：（1）简述氧化磷酸化过程及其作用机理。
（2）说明细胞色素氧化酶系统和电子传递链在生物氧化过程中的作用。
（3）举例说明氧化酶在生物氧化中的应用。
2. 答案：（1）氧化磷酸化过程：ADP+Pi+能量→ ATP。
作用机理：通过氧化还原反应，将电子传递给氧分子，水，同时释放能量。
（2）细胞色素氧化酶系统：负责将电子从NADH和FADH2传递给氧分子。
电子传递链：传递电子，形成质子梯度，驱动ATP的合成。
（3）氧化酶在生物氧化中的应用：例如，细胞色素C氧化酶参与呼吸链的组成，促进电子传递。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解生物氧化的基本过程，使学生掌握了氧化磷酸化、细胞色素氧化酶系统和电子传递链等知识点。
生物化学 第07章 生物氧化
糖酵解反应全过程
ATP ADP
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
ATP ADP 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖
2×乳酸
磷酸二羟丙酮 2×丙酮酸 2×NADH+ 2H+ 2×NAD+
3-磷酸甘油醛 2×Pi
2×烯醇式丙酮酸 2×ATP
2×ADP
2×磷酸烯醇式丙酮酸
2× 2-磷酸甘油酸
2×H2O
2×1,3-二磷酸甘油酸 2×ADP
物质在体内外氧化时所消耗的氧量、 最终产物（CO2，H2O）和释放能量均 相同。
生物氧化与体外氧化的不同点
生物氧化
体外氧化
反应条件
温和
反应过程 逐步进行的酶促反应
能量释放 逐步进行
CO2生成方式 有机酸脱羧
H2O
需要
速率
受体内多种因素调节
剧烈 一步完成 瞬间释放 碳和氧结合
不需要
(二)需氧脱氢酶
脑、骨骼肌
苹果酸-天冬氨酸穿梭
苹果酸、 谷氨酸 天冬aa、α-酮戊二酸
NADH+ H+
NADH 氧化呼吸链
2.5
肝脏和心肌组织
相同点 将胞浆中NADH的还原当量转送到线粒体内
高能化合物
含高能磷酸键或高能硫 酸键的化合物称为高能 化合物
概念：水解时释放的能量 大于21kJ/mol的化学键称 为高能键，常用符号“~” 表示。
细胞色素的传递方向
笔洗一洗AA散 b、c1、c、aa3
洗一洗
4. Cyt在呼吸链中的作用
2Cyt-Fe3++2e
2Cyt-Fe2+
2Cytaa3-Fe2+ +1/2O2 2Cytaa3-Fe3+ +O2-
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授课题目
第七章生物氧化
Chapter7BiologicalOxidation
授课日期
2008年4月4、8日
授课班级
七年制
授课时数
4
授课方式
多媒体
授
课
内
容
与
时
间
分
配
关于生物氧化的概述(Overview)（0.1学时）
一、生物氧化的概念(biological oxidation)
（三）呼吸链组分的Байду номын сангаас列顺序
授
课
内
容
与
时
间
分
配
体内存在两种氧化呼吸链：NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链。
三、氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)
（一）氧化磷酸化的概念，与底物水平磷酸化的区别。
（二）氧化磷酸化的偶联部位。氧化磷酸化的研究方法。P/O比的概念和自由能变化
（三）氧化磷酸化的偶联机制，有关化学渗透学说(chemiosmotic hypothesis)的基本要点以及ATP合酶的组成与工作机制。
四、氧化磷酸化的调节及影响
（一）调节因素
1.抑制剂：呼吸链抑制剂、解偶联剂、氧化磷酸化抑制剂的作用
2.ADP的调节作用
3.甲状腺激素
（二）线粒体DNA突变
五、ATP在能量代谢中的核心作用
（一）高能磷酸键的含义及几种常见的高能化合物，其中以ATP末端的磷酸键最为重要。
（二）为糖原、磷脂、蛋白质合成时提供能量的UTP、CTP、GTP一般不能从物质氧化过程中直接生成，只能在核苷二磷酸激酶的催化下，从ATP中获得～P。
二、产能的细胞内部位
三、三大营养物分解代谢产能的总况
第一节生物氧化的特点及其酶类
(Characteristics and Enzymes ofBiologicalOxidation)（1.0学时）
一、生物氧化的特点
（一）氧化环境
（二）CO2和H2O的生成
（三）能量的释放
（四）调控
二、CO2的生成方式
4．线粒体蛋白质的跨膜转运
二、氧化呼吸链
（一）呼吸链的概念(oxidative respiratory chain)
（二）呼吸链的组成：复合体Ⅰ—NADH-泛醌还原酶、复合体Ⅱ—琥珀酸-泛醌还原酶、复合体Ⅲ—泛醌-细胞色素C还原酶、复合体Ⅳ—细胞色素C氧化酶。NAD+、FMN、FAD，铁硫蛋白、泛醌、细胞色素a、b，c的组成，传递H和递电子的机理
三、生物氧化的酶类
（一）氧化酶(oxidase)
（二）需氧脱氢酶(aerobic dehydrogenase)
（三）不需氧脱氢酶(anaerobic dehydrogenase)
（四）加氧酶(oxygenase)
（五）氢过氧化物酶(hydroperoxidase)
第二节生成高能化合物的生物氧化体系(BiologicalOxidationSystems for Production of HighEnergyCompound)（2.5学时）
一、线粒体内膜的转运作用
（一）线粒体内膜主要转运载体
（二）胞浆中NADH的氧化
1．磷酸甘油穿梭系统(phosphoglycerol shuttle)：组成及催化的酶，生成的ATP数。
2．苹果酸、天冬氨酸穿梭系统(malate-aspartate shuttle)：组成及催化的酶，生成的ATP数。
3．腺苷酸载体
（二）过氧化物酶(peroxidase)催化的反应
要
求
学
生
掌
握
的
英
文
内
容
In biologic systems, as in chemical systems, oxidation (loss of electron) is always accompanied by reduction of an electron acceptor. All energy released from the oxidation of carbohydrate, fat, and protein is made available in mitochondria as reducingequivalents(-H or e-).These are funneled into the respiratory chain, where they are passed down a redox gradient of carriers to their final reaction with oxygen to form water.The electron carriers are grouped into respiratory chain complexes in the inner mitochondrial membrane.They use the energy released in the redox gradient to pump protons to the outside of the membrane, creating an electrochemical potential across the membrane. ATP synthase use the potential energy of the proton gradient to synthesize ATP from ADP and Pi.In this way, oxidation is closely coupled to phosphorylation to meet the energy needs of the cell.The inner mitochondrial membrane is impermeable to NADH and NAD+, but NADHequivalents are moved from the cytosol to the matrix by either malate-aspartate shuttleorglycerol 3-phosphate shuttle.Tissues are protected from oxygen toxicity caused by the superoxide free radical by the specific free radical scavenging enzymes.
（三）磷酸肌酸是ATP的贮存形式。
第三节非供能氧化体系（Other Oxidation Systems）（0.4学时）
一、微粒体中的氧化酶类
二、超氧物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)催化的反应以及对机体的作用
三、过氧化物酶体中的氧化酶类
（一）过氧化氢酶(catalase,CAT)催化的反应；H2O2对机体的作用。