动物生物化学课件-生物氧化
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生物化学生物氧化PPT课件
目录
(2) 传递电子的机理
2Fe-2S 4Fe-4S
经FMN、2Fe-2S、Q、4Fe-4S传递NADH+H+的 两个电子到Q，使之摄取基质2个H+转变为QH2。
目录
2、复合体Ⅱ功能（琥珀酸-泛醌还原酶） ----将电子从琥珀酸传递到泛醌
➢ 琥珀酸脱氢→FAD→几种Fe-S →CoQ → QH2 ➢ 经α-磷酸甘油穿梭生成的FADH2，也在此 递氢给Q生成QH2。
质子泵（proton pump） 氧化呼吸链中在传递电子的同时能
把质子从基质泵出到膜间隙的电子传递 复合体，有复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ。
目录
哺乳动物氧化呼吸链的组成及功能
酶复合体
复合体Ⅰ (NADH-泛醌氧
化还原酶)
复合体Ⅱ (琥珀酸-泛醌氧
化还原酶)
复合体Ⅲ (泛醌-细胞色素
氧化还原酶)
分子(kD) 亚基
↓
氧化磷酸化减慢
呼吸控制
呼吸控制（respiratory control）： 由于ATP/ADP比值变化对氧化磷酸化的调节效应 ，
称呼吸控制 ，调控的关键物质是ADP。
目录
1000
>40
140
4
250
11
辅酶/辅基
主要功能
FMN、Fe-S 传递NADH+H+中2个e到Q，并 由基质向膜间隙泵出4个H+
FAD、Fe-S
传递琥珀酸中2个电子、2个质子 到Q
血红素bH、 bL、c1 Fe-S
通过Q循环传递QH2中2个e到细 胞色素C，并把4H+ 由基质 泵出到膜间隙
细胞色素C* 13
A
B
H+ H+
(2) 传递电子的机理
2Fe-2S 4Fe-4S
经FMN、2Fe-2S、Q、4Fe-4S传递NADH+H+的 两个电子到Q，使之摄取基质2个H+转变为QH2。
目录
2、复合体Ⅱ功能（琥珀酸-泛醌还原酶） ----将电子从琥珀酸传递到泛醌
➢ 琥珀酸脱氢→FAD→几种Fe-S →CoQ → QH2 ➢ 经α-磷酸甘油穿梭生成的FADH2，也在此 递氢给Q生成QH2。
质子泵（proton pump） 氧化呼吸链中在传递电子的同时能
把质子从基质泵出到膜间隙的电子传递 复合体，有复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ。
目录
哺乳动物氧化呼吸链的组成及功能
酶复合体
复合体Ⅰ (NADH-泛醌氧
化还原酶)
复合体Ⅱ (琥珀酸-泛醌氧
化还原酶)
复合体Ⅲ (泛醌-细胞色素
氧化还原酶)
分子(kD) 亚基
↓
氧化磷酸化减慢
呼吸控制
呼吸控制（respiratory control）： 由于ATP/ADP比值变化对氧化磷酸化的调节效应 ，
称呼吸控制 ，调控的关键物质是ADP。
目录
1000
>40
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辅酶/辅基
主要功能
FMN、Fe-S 传递NADH+H+中2个e到Q，并 由基质向膜间隙泵出4个H+
FAD、Fe-S
传递琥珀酸中2个电子、2个质子 到Q
血红素bH、 bL、c1 Fe-S
通过Q循环传递QH2中2个e到细 胞色素C，并把4H+ 由基质 泵出到膜间隙
细胞色素C* 13
A
B
H+ H+
动物生物化学-9-生物氧化PPT课件
--- 结果在线粒体内膜的两侧形成了质子的电化学梯度，积蓄 了很大的自由能。
--- 当质子顺着电化学梯度通过基粒返回到基质时，有自由能 的释放。释放的能量在内膜粒子的ATP合酶（FoF1ATPase）的 作用下，通过ADP 的磷酸化生成ATP分子。
-
23
化学渗透假说详细示意图
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
-
12
细胞色素（Cytochrome, Cyt ）
细胞色素是一类含血红素的电子传递蛋白，Fe原子处于血 红素环中央，借助化学价的变化（Fe++/Fe+++）传递电子。
有十几种细胞色素，不同的细胞色素对特定波长的可见光 有不同的吸收。
Cyt c和c1的血红素与蛋白部分共价结合。 Cyta,a3又称细胞色素c氧化酶,处于呼吸链的末端,既含Fe原 子，又有Cu原子，通过铜原子的化合价变化（在+1和+2之间） 最终将电子传递给氧。Cyta,a3可以被CN-和CO抑制。
2.1 ATP的分子结构和高能磷酸键
NH 2
C NC
O
O
O
HC C N
-O
Pγ
-O
O Pβ
-O
O
Pα
-O
OCH
2
H
O H
H
N CH
N
H
ATP ADP AMP
HO OH -
ATP等的分子中的焦 磷酸键在水解时或在 转移时，可释放很高 的能量，大于 30.56kJ/moL，称高 能磷酸键。
6
2.2 ATP具有较高的磷酸基团转移势
举例:
3-磷酸甘油醛脱氢酶（NAD） 异柠檬酸脱氢酶（NAD） NADH-CoQ还原酶（FMN） 琥珀酸-CoQ还原酶（FAD） CoQ-细胞色素c还原酶（铁卟啉辅基）
《生物氧化》PPT课件
葡（萄G-糖6-P-6）-磷形酸成高较能低磷能酸量化的-合磷1物酸3.8有脂2p转。pt课移AT件其P是磷磷酰酰基基的的倾传向递，体。
7
α-磷酸甘油
-9.21
2.3 ATP以偶联反应的方式推动非自发的反应
例如，细胞中合成脂肪酸时有以下反应：
乙酰CoA + CO2
丙二酸单酰CoA
ΔG = 剧烈燃烧，伴随着大量 热能的释放，生物氧化在温和的条件下进行，能量缓 慢的释放。
ppt课件
3
动物机体能量的产生与转移与利用
营养物质经过生物氧化生成二氧化碳和水，在此过程中 释放能量。其中一部分以热的形式释放，另一部分被“截获” 并储存到ATP分子中（使ADP+Pi ATP, 即磷酸化），可 以作为有用功在各种生理活动，如肌肉收缩（机械能）、神 经传导（电能）、生物合成（化学能）、分泌吸收（渗透能） 中利用。
ppt课件
14
Fe-S 复合物
含硫的非血红素铁蛋白，也称铁硫中心，借助Fe化学价的 变化（Fe++/Fe+++）传递电子。
Fe与4个Cys 的S相连
2FeS，2Fe分别与2S 和4个 Cys 的S相连
4FeS，4Fe分别与4S 和4个 Cys 的S相连
ppt课件
15
复合物 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
呼吸链含有4种复合体
第9章 生物氧化
Biological Oxidation
ppt课件
1
本章主要内容
生物氧化概述 ATP 氧化磷酸化 其他生物氧化系统
ppt课件
2
1 生物氧化( Biological oxidation)
营养物质在动物机体内氧化，生成二氧化碳和水， 并有能量释放。这个过程在细胞中进行，宏观上表现 为呼吸作用，因此也将生物氧化称为组织氧化或细胞 氧化、组织呼吸或细胞呼吸。
动物生物化学课件9 生物氧化
2.3 其它氧化酶
微粒体、过氧化物酶体也是生物氧化 的场所 氧化过程中不伴有偶联磷酸化,不能生 成ATP
2.3.1 过氧化物酶体中的氧化酶类 （一）过氧化氢酶（catalase）
又称触酶，辅基为血红素，催化反应如下：
2H2O2
2H2O + O2
（二）过氧化物酶（perioxidase）
辅基为血红素，催化反应如下：
（1）鱼藤酮、异戊巴比妥、杀粉蝶霉素A （2）抗霉素A（antimycin A)、二巯基丙醇
（3）氰化物、硫化氢、叠氮化物(NaN3)和CO
鱼藤酮 异戊巴比妥 杀粉蝶霉素A
FAD.H2 (Fe-S)
抗霉素A 二巯基丙醇
氰化物 硫化氢 叠氮化 CO
NADH FMN (Fe-S)
Cytb Cytc1 Cytc
1.生物氧化概述
1.2 生物氧化的特点 ﹡生物体活细胞中进行；
﹡温和环境（37℃, 中性）； ﹡在一系列酶、辅因子及中间递体的参与下逐 步进行；
﹡产生的能量一部分以热的形式散失 ,大部分 储存在ATP中，逐步释放。
生物氧化中物质的氧化方式：
脱氢(乳酸 丙酮酸)
失电子(Fe2+
加氧
Fe3+)
生物氧化的一般过程：
FADH呼吸链（琥珀酸呼吸链）的组成
a) 复 合 物 II （ 琥 珀 酸 -Q 脱 氢 酶 ， 含 FAD 、 Fe-S Cytb560）
b) CoQ c) 复合物III（同 NADH 呼吸链）
d) Cytc
e) 复合物IV （同 NADH 呼吸链）
5. 胞液NADH进入线粒体的穿梭机制 A、α-磷酸甘油穿梭作用
c、铁硫蛋白
辅基：铁硫簇（iron-sulfer cluster, Fe-S）
《动物生物化学》课件
细胞信号的类型
细胞信号包括化学信号和物理信号等类型。
细胞信号转导的途径
细胞信号转导涉及多种途径，如受体介导的信号转导和G蛋白介导 的信号转导等。
细胞信号转导的意义
细胞信号转导对于维持细胞正常生理功能具有重要意义，能够调节 细胞的生长、发育和分化等过程。
PART 03
动物生物化学的应用
动物营养与饲料科学
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• 动物生物化学简介 • 动物生物化学基础知识 • 动物生物化学的应用 • 动物生物化学的未来发展
纳米技术可以用于设计和制造新 型药物和疫苗，提高药物的靶向
性和疗效。
纳米技术还可以用于动物疾病的 诊断和监测，提高诊断的准确性
和及时性。
纳米技术还可以用于改善动物饲 养环境和生活质量，提高动物的
健康和生产效率。
酶的分类
酶可以根据其催化的反应 类型和化学本质进行分类 。
酶的特性
酶具有高效性、专一性和 作用条件温和等特性。
酶的作用
酶在生物体内发挥着催化 作用，促进化学反应的进 行。
生物氧化与能量代谢
生物氧化的类型
生物氧化包括有氧氧化和无氧氧 化两种类型。
能量代谢的过程
能量代谢涉及能量的产生、储存和 利用等过程。
合成生物学在动物生物化学领域的应用
合成生物学通过设计和构建人 工基因组和细胞系统，实现动 物生物化学领域的创新。
第十二章生物氧化PPT课件
-
36
呼吸链的电子传递抑制剂图示
NADH
NADH-Q还原酶
鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素
CoQ
琥珀酸-Q还原酶
FADH2
cytb cytc1
抗霉素A
cytc
cytaa3
氰化物、一氧化碳、硫化氢、叠氮化合物
O2
-
37
第三节 氧化磷酸化
一、概念 二、氧化磷酸化偶联部位及P/O比 三、氧化磷酸化机理 四、氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂
例：
苹果酸脱氢酶
NAD+
NADH+H+ NAD+
草酰乙酸
2e-
电子传递链
2H+
1\2 O2 O= H2O
（3）当有机物被氧化成CO2和H2O时， 释放的能量怎样转化成ATP—能量如何 产生？
氧化磷酸化 底物水平磷酸化
生物氧化的过程
生物氧化的三个阶段
多糖 葡萄糖
脂肪
蛋白质
甘油＋脂肪酸
氨基酸
大分子降解 成基本结构 单位
▪ 这是需氧生物合成ATP的主要途径。 ▪ 真核生物的电子传递和氧化磷酸化均在线粒体内
膜上进行。原核生物则在质膜上进行。
-
41
二、氧化磷酸化偶联部位及P/O比
1、P/O比：
1940年，S Ochoa测定了在呼吸链中O2的消耗与ATP 生成的关系，为此提出P/O比的概念。（同位素实验）
❖一对电子经呼吸链传给O2的过程中所产生的ATP分子 数。实质是指每消耗1 mol原子氧所产生的ATP的物质量
NADH 氧化呼吸 链
-
18
1、 NADH-Q还原酶(NADH脱氢酶、复合体
Ⅰ、
动生--9章 生物氧化wyq幻灯片
NADH-Q还原酶 QH2 – 细胞色素c 细胞色素c氧化酶
NADH Co Q
cyt b cyt c141.87
-100.48
这三个反应分别与ADP的磷酰化反应偶联，产生
ATP。这些反应称为呼吸链的偶联部位。
NADH O2 只产生 2.5 个ATP. 从FADH2 O2 只产生1.5 个ATP.
1 FADH 生成 1.5 ATP
2.苹果酸－天冬氨酸穿梭途径 (malate-aspartate shuttle system )：主要存在于心脏和肝细胞中。
1 NADH 生成 2.5 ATP
磷酸甘油穿梭途径
3-磷酸甘油
磷酸二羟丙酮
苹果酸－天冬氨酸穿梭途径 部位：肝、心肌
苹果酸
苹果酸
天冬氨酸
天冬氨酸
Ⅰ. NADH-Q还原酶 Ⅱ. 琥珀酸－Q还原酶 Ⅲ. QH2 – 细胞色素c还原酶 Ⅳ. 细胞色素c氧化酶
线粒体呼吸链
电子传递链各组分的排列顺序
线粒体末端氧化呼吸链有两条： 1. NADH氧化呼吸链 2. 琥珀酸氧化呼吸链
电子从低电位流向高电位： FADH2
NADH FMN CoQ cyt b cyt c1 cyt c cyt aa3 O2
能荷
能荷表示细胞的腺苷酸库中充满高能 磷酸根的程度。
❖ 当能荷=0时,细胞内的腺苷酸全是 AMP;
❖ 当能荷=0.5时,细胞内的腺苷酸全是 ADP;
❖ 当能荷=1时,细胞内的腺苷酸全是 ATP.
根据氧化-还原电势与自由能变化关系式，计算 出在NADH氧化过程中，有三个反应的G’ < -30.5 kJ / mol。
抑制电子从NADH CoQ （2）抗霉素A(antimycin A): 抑制电子CoQ cyt c1 （3）N3,CO,CN-: 抑制电子cyt aa3 O2
NADH Co Q
cyt b cyt c141.87
-100.48
这三个反应分别与ADP的磷酰化反应偶联，产生
ATP。这些反应称为呼吸链的偶联部位。
NADH O2 只产生 2.5 个ATP. 从FADH2 O2 只产生1.5 个ATP.
1 FADH 生成 1.5 ATP
2.苹果酸－天冬氨酸穿梭途径 (malate-aspartate shuttle system )：主要存在于心脏和肝细胞中。
1 NADH 生成 2.5 ATP
磷酸甘油穿梭途径
3-磷酸甘油
磷酸二羟丙酮
苹果酸－天冬氨酸穿梭途径 部位：肝、心肌
苹果酸
苹果酸
天冬氨酸
天冬氨酸
Ⅰ. NADH-Q还原酶 Ⅱ. 琥珀酸－Q还原酶 Ⅲ. QH2 – 细胞色素c还原酶 Ⅳ. 细胞色素c氧化酶
线粒体呼吸链
电子传递链各组分的排列顺序
线粒体末端氧化呼吸链有两条： 1. NADH氧化呼吸链 2. 琥珀酸氧化呼吸链
电子从低电位流向高电位： FADH2
NADH FMN CoQ cyt b cyt c1 cyt c cyt aa3 O2
能荷
能荷表示细胞的腺苷酸库中充满高能 磷酸根的程度。
❖ 当能荷=0时,细胞内的腺苷酸全是 AMP;
❖ 当能荷=0.5时,细胞内的腺苷酸全是 ADP;
❖ 当能荷=1时,细胞内的腺苷酸全是 ATP.
根据氧化-还原电势与自由能变化关系式，计算 出在NADH氧化过程中，有三个反应的G’ < -30.5 kJ / mol。
抑制电子从NADH CoQ （2）抗霉素A(antimycin A): 抑制电子CoQ cyt c1 （3）N3,CO,CN-: 抑制电子cyt aa3 O2
第20章-生物氧化PPT优秀课件
4H+
泛醌（COQ）的结构 不包含在上述复合体中
➢泛醌由多个异戊烯连接形成较长的疏水侧链脂溶性, 能在 线粒体内膜中自由扩散。 ➢是内膜中可移动电子载体，在各复合体间募集并穿梭传递 还原当量和电子。在电子传递和质子移动的偶联中起着核心 作用。
NADH +H+ + CoQ（氧化型） 复合体 I NAD+ + QH2（ 还原型）
呼
吸 链
1/2O2
AH2
2H(2H++2e)
H2O 氧化
A
能量
偶
联
ADP+Pi
ATP 磷酸化
（一）氧化磷酸化偶联机制
1. 化学渗透假说（Chemiosmotic hypothesis）
电子经呼吸链传递时，可将质子（H+）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。当质子顺浓度梯度回流时驱动 ADP与Pi生成ATP。
第二章 生物氧化
Biological Oxidation
生物氧化概念
生物氧化(biological oxidation) ，主要指糖、脂肪、 蛋白质等在生物体经分解代谢，最终生成CO2 和 H2O， 同时逐步释放能量，供生命活动所需的过程。这类进 行反应过程中细胞需摄取O2、释放CO2，故又形象地 称之为细胞呼吸(cellular respiration)。
呼吸链四个复合物的 电子和质子流动总图
β-羟丁酸脱氢酶 β-羟脂酰CoA脱氢酶
(二) 呼吸链中电子传递体的排列顺序的确定
➢ 根据标准氧化还原电位的高低排列 ➢ 四种复合体的拆分和重组 ➢ 利用阻断剂研究分析 ➢ 还原状态呼吸链缓慢给氧
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生物氧化
生物氧化的概念
真核生物的生物氧化发生在线粒体一次性释放的，而是逐步释放的，释放出的能 量也不是直接去用于做功，而是转变为一种特殊的载体，三磷酸腺 苷（ATP）
ATP是机体内直接用于作功的形式。它的磷酸酯键在水解或者转移 时有很大的自由能释放出来，为高能磷酸键。ATP，GTP，CTP，UTP 等含有高能磷酸键的化合物，称为高能磷酸化合物
和（4Fe-4S），通过Fe3+/Fe2+传递电子 （四）细胞色素
一类含有血红素的传递电子蛋白，有细胞色素b、c等十多种，借助 铁原子化学价的互变传递电子。 细胞色素aa3，也称为细胞色素c氧化酶，处于呼吸链的末端，将氢 原子直接传递给氧生成水。它容易被CO，CN-抑制。
NADH呼吸链和FADH呼吸链
NADH呼吸链 以NADH为首的传递链 以琥珀酸为首的传递链，称FADH呼吸链或琥珀酸呼吸链
ATP是自由能的直接供体，而不是贮存形式，它的作用犹如货币一 样在体内使用和流通，因此人们将它形象地称为“通用能量货币”。
呼吸链--水的生成
是指排列在线粒体内膜上的一个有多种脱氢酶以及氢和电子传递体 组成的电子传递系统。
呼吸链的组成
（一）不需氧脱氢酶 （二）辅酶Q（CoQ）又称泛醌。递氢体 （三）铁硫中心 为非血红素铁蛋白。铁硫中心有（Fe-S），（2Fe-2S）
生物氧化的概念
真核生物的生物氧化发生在线粒体一次性释放的，而是逐步释放的，释放出的能 量也不是直接去用于做功，而是转变为一种特殊的载体，三磷酸腺 苷（ATP）
ATP是机体内直接用于作功的形式。它的磷酸酯键在水解或者转移 时有很大的自由能释放出来，为高能磷酸键。ATP，GTP，CTP，UTP 等含有高能磷酸键的化合物，称为高能磷酸化合物
和（4Fe-4S），通过Fe3+/Fe2+传递电子 （四）细胞色素
一类含有血红素的传递电子蛋白，有细胞色素b、c等十多种，借助 铁原子化学价的互变传递电子。 细胞色素aa3，也称为细胞色素c氧化酶，处于呼吸链的末端，将氢 原子直接传递给氧生成水。它容易被CO，CN-抑制。
NADH呼吸链和FADH呼吸链
NADH呼吸链 以NADH为首的传递链 以琥珀酸为首的传递链，称FADH呼吸链或琥珀酸呼吸链
ATP是自由能的直接供体，而不是贮存形式，它的作用犹如货币一 样在体内使用和流通，因此人们将它形象地称为“通用能量货币”。
呼吸链--水的生成
是指排列在线粒体内膜上的一个有多种脱氢酶以及氢和电子传递体 组成的电子传递系统。
呼吸链的组成
（一）不需氧脱氢酶 （二）辅酶Q（CoQ）又称泛醌。递氢体 （三）铁硫中心 为非血红素铁蛋白。铁硫中心有（Fe-S），（2Fe-2S）