维生素与辅酶重点课件.ppt

1、酶蛋白酶蛋白 ( (apoenzyme) ：多肽多肽辅助因子辅助因子(cofactor) 金属离子金属离子辅酶辅酶辅基辅基全酶全酶(holoenzyme)结合酶的分子组成n辅酶辅酶/辅基大多数是由辅基大多数是由维生素维生素参与形成的小分子化合参与形成的小分子化合物物一、维生素一、维生素：维生素（维生素（F.G.HopkinsF.G.Hopkins）是机体（）是机体（动物、植动物、植物和微生物物和微生物）维持正常生命活动所必不可少的一）维持正常生命活动所必不可少的一类小分子有机化合物。类小分子有机化合物。：习惯分为：习惯分为脂溶性脂溶性和和水溶性水溶性两大类。两大类。l脂溶性维生素在体内可直接参

2、与代谢的调节，脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节，而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。节作用。二、水溶性维生素：B族、维生素C和硫辛酸嘧啶环噻唑环1、硫胺素、硫胺素(维生素维生素B1)在体内以焦磷酸硫胺素在体内以焦磷酸硫胺素(TPP)形式存在。形式存在。TPP 催化丙酮酸或催化丙酮酸或酮戊二酸的氧化脱羧反应，酮戊二酸的氧化脱羧反应，所以又称为脱羧辅酶。所以又称为脱羧辅酶。TPP缺乏时表现出多发性神经炎、皮肤麻木、心力缺乏时表现出多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。衰竭、四肢无力、下肢水肿。ATPFMN(黄素单核苷酸黄素单

3、核苷酸) 和和FAD(黄素腺嘌呤二核黄素腺嘌呤二核苷酸苷酸)是核黄素是核黄素(维生素维生素B2)的衍生物。的衍生物。缺乏时主要症状为缺乏时主要症状为口腔发炎，舌炎、口腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。角膜炎、皮炎等。3 3、辅酶、辅酶A A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它是含泛酸的复合核苷酸。它的重要生理功能是传它是含泛酸的复合核苷酸。它的重要生理功能是传递递酰基酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。，是形成代谢中间产物的重要辅酶。巯基乙胺泛酸NCOOHNCONH24 、缺乏时表现出神经营养障碍，缺乏时表现出神经营养障碍，出现皮炎。出现皮炎。l5 5、维生素

4、、维生素B B6 6抗皮炎维生素抗皮炎维生素包括吡哆醇、吡哆醛和包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。吡哆胺。l维生素维生素B B6 6在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂，参加代在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂，参加代谢的主要的是谢的主要的是磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛和和磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺。磷酸吡哆醛是转氨。磷酸吡哆醛是转氨酶、脱羧酶和消旋酶的辅酶。酶、脱羧酶和消旋酶的辅酶。NH3CHOCH2NH2CH2OHNH3CHOCHOCH2OHNH3CHOCHOCH2OPOHOOHNH3CHOCH2NH2CH2OPOHOOH磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺l6、生物素生物素是维生素是维生素B B7 7，它是多种羧化酶的

5、辅酶。，它是多种羧化酶的辅酶。l生物素的功能是作为生物素的功能是作为COCO2 2的递体，在生物合成中起的递体，在生物合成中起传递和固定传递和固定COCO2 2的作用。的作用。HNNHCOCHH2CS(CH2)4COOHl7、维生素维生素B B1111又称叶酸又称叶酸，作为辅酶的是叶酸加，作为辅酶的是叶酸加氢的还原产物四氢叶酸氢的还原产物四氢叶酸(FH(FH4 4或或THF)THF) 。l四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH-CH3 3, -, -CHCH2 2-, -CHO-, -CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。等的载体，参与多种生物合成过程

6、。NNH2NOHNNHHCH2HHHNHCONHCHCOOHCH2CH2COOH8、维生素、维生素B12的主要功能是作为变位酶的辅酶，催化底的主要功能是作为变位酶的辅酶，催化底物分子内基团物分子内基团(主要为甲基主要为甲基)的变位反应。的变位反应。9 9、维生素、维生素C Cl在体内参与在体内参与氧化还原反氧化还原反应、羟化反应、羟化反应，是一种应，是一种很好的还原很好的还原剂。人体不剂。人体不能合成能合成。l1010、硫辛酸、硫辛酸l有两种形式：氧化型和还原型有两种形式：氧化型和还原型, ,是丙酮酸脱氢酶和是丙酮酸脱氢酶和酮酮戊二酸脱氢酶的辅基，在转酰基中起作用。戊二酸脱氢酶的辅基，在转酰基

7、中起作用。氧化型硫辛酸氧化型硫辛酸还原型硫辛酸还原型硫辛酸1、维生素、维生素A分分A1, A2两种，是不饱和一元醇类。两种，是不饱和一元醇类。CH2OHCH2OHA1A2动物不能合成，绿色蔬菜如胡萝卜和动物肝动物不能合成，绿色蔬菜如胡萝卜和动物肝脏、奶制品、鱼肝油）脏、奶制品、鱼肝油）视黄醇视黄醇脱氢视黄醇脱氢视黄醇l2、维生素、维生素D是固醇类化合物，主要有是固醇类化合物，主要有D2，D3，D4， D5。其中。其中D2，D3活性最高。活性最高。麦角固醇7-脱氢胆固醇22-双氢麦角固醇7-脱氢谷固醇维生素D2维生素D3维生素D4维生素D5维生素维生素D D原原羟化后参与羟化后参与CaCa2+2

8、+的运输和吸收的运输和吸收4、Vitamin K凝血维生素l3、Vitamin E又叫生育酚，目前发现的有6种，其中，四种有生理活性。VEVE为强抗氧化剂为强抗氧化剂与血液凝固有关与血液凝固有关问答题问答题1、影响酶促反应的因素有哪些？它们是如何影响的？、影响酶促反应的因素有哪些？它们是如何影响的？2、试比较酶的竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用的异同。、试比较酶的竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用的异同。3、什么是米氏方程，米氏常数、什么是米氏方程，米氏常数Km的意义是什么？试求酶反应速度达到最的意义是什么？试求酶反应速度达到最大反应速度的大反应速度的99时，所需求的底物浓度（用时，所需求的底物

9、浓度（用Km表示）表示）4、什麽是同工酶？为什麽可以用电泳法对同工酶进行分离？同工酶在科学、什麽是同工酶？为什麽可以用电泳法对同工酶进行分离？同工酶在科学研究和实践中有何应用？研究和实践中有何应用？5、称取、称取25毫克某蛋白酶制剂配成毫克某蛋白酶制剂配成25毫升溶液，取出毫升溶液，取出1毫升该酶液以酪蛋白毫升该酶液以酪蛋白为底物为底物,用用Folin-酚比色法测定酶活力酚比色法测定酶活力,得知每小时产生得知每小时产生1500微克酪氨酸。另微克酪氨酸。另取取2毫升酶液，用凯式定氮法测得蛋白氮为毫升酶液，用凯式定氮法测得蛋白氮为0.2毫克。若以每分钟产生毫克。若以每分钟产生1微克微克酪氨酸的酶量

10、为一个活力单位计算，根据以上数据，求出（酪氨酸的酶量为一个活力单位计算，根据以上数据，求出（1）1毫升酶液毫升酶液中含有的蛋白质和酶活力单位数；（中含有的蛋白质和酶活力单位数；（2）该酶制剂的比活力；（）该酶制剂的比活力；（3）1克酶制克酶制剂的总蛋白含量和酶活力单位数。剂的总蛋白含量和酶活力单位数。名词解释名词解释活性中心活性中心 全酶全酶 酶原酶原 活力单位活力单位 比活力比活力 米氏方程米氏方程 Km 诱导契合变构效应诱导契合变构效应 ribozyme 辅酶和辅基辅酶和辅基第一节第一节 生物氧化概述生物氧化概述第二节第二节 电子传递链电子传递链( (呼吸链）呼吸链）第三节第三节 氧化磷酸

11、化氧化磷酸化第四节第四节 其他末端其他末端氧化酶系统氧化酶系统( (自学自学) )（一）糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中（一）糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成进行氧化分解生成COCO2 2和和H H2 2O O并释放出能量的过并释放出能量的过程称为生物氧化（程称为生物氧化（biological oxidationbiological oxidation）。）。l又称又称“细胞氧化细胞氧化”或或“细胞呼吸细胞呼吸”。摄氧摄氧产生产生H H2 2O+ COO+ CO2 2产能（产能（ATP+热能）热能）（二）、生物氧化的特点（二）、生物氧化的特点1 1、氧化进行过程中，必然

12、伴随生物还原反应的发生。、氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的发生。2 2、生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，、生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，反应条件温和（水溶液，反应条件温和（水溶液，pHpH 7 7和常温）。和常温）。3 3、水水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢作用直接参予了氧化反应。作用直接参予了氧化反应。4 4、在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进、在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常由各种载体，如由各种载体，如NADHN

13、ADH等传递到氧并生成水。等传递到氧并生成水。5 5、生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由、生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由 特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件下释放能量，提高能量利用率。的条件下释放能量，提高能量利用率。6 6、生物氧化释放的能量，通过与、生物氧化释放的能量，通过与ATPATP合成相偶联，合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能转换成生物体能够直接利用的生物能ATPATP。7 7、进行生物氧化反应的、进行生物氧化反应的部位部位 （

14、1 1）线粒体）线粒体 （2 2）内质网、微粒体、过氧化氢体等）内质网、微粒体、过氧化氢体等（三）、生物氧化中（三）、生物氧化中COCO2 2和和H H2 2O O 的产生的产生方式方式：糖、脂、蛋白质等有机物经一系列脱氢、：糖、脂、蛋白质等有机物经一系列脱氢、加水反应，转变成含羧基的中间化合物，然后在加水反应，转变成含羧基的中间化合物，然后在酶催化下酶催化下脱羧脱羧而生成而生成COCO2 2。类型类型：直接脱羧和氧化脱羧：直接脱羧和氧化脱羧CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOH O丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系NAD+ NADH+H+CoASH例：例：+CO2H2N-CH-COOHR氨

15、基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶CH2-NH2Rl在各种脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后都是以在各种脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化的。这种形式进行氧化的。 代谢物在代谢物在脱氢酶脱氢酶催化催化下脱下的氢由相应的氢载体（下脱下的氢由相应的氢载体（NADNAD+ +、NADPNADP+ +、FADFAD、FMNFMN等）所接受，再通过一系列等）所接受，再通过一系列递氢体或递递氢体或递电子体电子体传递给传递给氧氧而生成而生成H H2 2O O 。CH3CH2OHCH3CHONAD+ NADH+H+ 乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶12 O2NAD+电子传递链电子传递链 H2O2eO=2H+1

16、1、 定义式：定义式：=H-TS=H-TS 物理意义：物理意义：* * ( (恒温恒压下，体系中能对环恒温恒压下，体系中能对环境作功的那部分能量称为自由能，又称境作功的那部分能量称为自由能，又称GibbsGibbs自由能，用自由能，用G G表表示示) )。自由能的变化预示某一过程能否自发进行，即：。自由能的变化预示某一过程能否自发进行，即： G0G0G0，吸能，反应不能自发进行，吸能，反应不能自发进行 G=0G=0，反应处于平衡状态。，反应处于平衡状态。2 2、化学反应自由能的计算、化学反应自由能的计算 a. a.利用化学反应平衡常数计算利用化学反应平衡常数计算 基本公式：基本公式：G =GG

17、 =G+ RTlnQc+ RTlnQc (Qc-(Qc-浓度商浓度商) ) 达到平衡时，达到平衡时， G=0 ： GG= - RT lnK= - RT lnK G= - 2.303RT lgK 计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化达平衡时达平衡时 =K=19解：解：GG= - RTlnK= - RTlnK =-2.303 =-2.303 8.314 8.314 （29829838-25)38-25) lg19 lg19 =-7.6KJ/molG =GG =G+ RTlnQc+ RTlnQc ( (Qc-Qc-浓度商浓度商) ) =-7.6+ 2.303 =-

18、7.6+ 2.303 8.314 8.314 （29838-25) lg0.1 lg0.1 =-13.6KJ/mol =-13.6KJ/mol未达平衡时未达平衡时 =Qc=0.1反应反应G-1-PG-6-P在在380C达到平衡时，达到平衡时， G-1-P占占5%，G-6-P占占95%，求，求G0 。如果反应未达到平衡。如果反应未达到平衡，设，设G-1- P=0.01mol/L， G-6-P=0.001mol/L，反，反应向哪个方向进行应向哪个方向进行？例题：例题： b. b.利用标准氧化还原电位（利用标准氧化还原电位（E E ）计算）计算（限于氧化还原反应）（限于氧化还原反应） 基本公式：基本

19、公式：EE= = E+ - - E- c. c. 氧化还原电位与自由能之间的关系氧化还原电位与自由能之间的关系 G=-nFE F=96.5 KJ/VmolNADH+HNADH+H+ +1/2O+1/2O2 2=NAD=NAD+ +H+H2 2O O正极反应：正极反应：1/2O1/2O2 2+2H+2H+ +2e +2e H H2 2O O， E E+ + 0.82V0.82V负极反应：负极反应：NADNAD+ +H+H+ +2e +2e NADHNADH， E E- - -0.32V -0.32V 解：解：GG -nFE-nFE -2-296.596.50.82-(-0.32)0.82-(-0

20、.32) -220 KJ -220 KJmol-1mol-1 因此，反应能自发进行因此，反应能自发进行三、高能磷酸化合物三、高能磷酸化合物l磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过程磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过程中起者重要作用。许多磷酸酯类化合物在中起者重要作用。许多磷酸酯类化合物在水解过程中都能够释放出自由能。水解过程中都能够释放出自由能。l一般将水解或基团转移时能够释放一般将水解或基团转移时能够释放21 kJ 21 kJ /mol/mol（5 5千卡千卡/mol)/mol)以上自由能（以上自由能（ G G - -21 kJ / mol21 kJ / mol）的化合物称为）的化合物称为高能化

21、合物高能化合物。l根据生物体内高能化合物键的特性分成以根据生物体内高能化合物键的特性分成以下几种类型。下几种类型。 1 1、磷氧键型（、磷氧键型（-O-OP)P)(1)酰基磷酸化合物CH3COOPOO-O-乙酰磷酸乙酰磷酸-42.3KJ/mol（2 2）焦磷酸化合物）焦磷酸化合物O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-ATP（三磷酸腺苷）（三磷酸腺苷）O-POO-O POO-O-焦磷酸焦磷酸30.5KJ/mol（3 3）烯醇式磷酸化合物）烯醇式磷酸化合物OPOOCOOHC OCH2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸61.9 KJ/mol2 2、磷氮键型、磷氮键

22、型OPOONHC NHN CH3CH2COOH磷酸肌酸磷酸肌酸-43.1 KJ/mol3 3、硫酯键型、硫酯键型RCOSCoA酰基辅酶A-31.4 KJ/mol4 4、甲硫键型、甲硫键型COO-CHNH3+CH2CH2S+H3CAS-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸 (SAM)-41.8 KJ/mol（二）、（二）、ATPATP是生物细胞中最重要的高能磷酸化合物是生物细胞中最重要的高能磷酸化合物 在在pH=7pH=7环境中，环境中，ATPATP分子中的三个磷酸基团完分子中的三个磷酸基团完全解离成带全解离成带4 4个负电荷的离子形式（个负电荷的离子形式（ATPATP4-4-），具有），具有较大势能，加之

23、水解产物稳定，因而水解自由能很较大势能，加之水解产物稳定，因而水解自由能很大（大（GG=-30.5=-30.5千焦千焦/ /摩尔）。摩尔）。腺嘌呤腺嘌呤核糖核糖 O P O P O P O-OOOO-O-O- + + +ATP4- + H2O ADP3- + Pi2- + H+ G -30.5kJmol-1ADP3- + H2O ADP2- + Pi3- + H+ G -33.1kJmol-1ATPATP的特殊作用的特殊作用 ATPATP是细胞内的是细胞内的“能量通货能量通货” ATPATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体是细胞内磷酸基团转移的中间载体PPPPATPP02108641214磷磷酸

24、酸基基团团转转移移能能磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘磷酸甘油酸磷酸油酸磷酸磷酸肌酸磷酸肌酸 （磷酸基团储备物）（磷酸基团储备物） 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖3-磷酸甘油磷酸甘油细胞内的线粒体是生物氧化和氧化磷酸化的主要场所，细胞内的线粒体是生物氧化和氧化磷酸化的主要场所，l电子传递链是电子传递链是由递氢体或递电子体按对电子的亲由递氢体或递电子体按对电子的亲和力逐渐升高的顺序排列组成的电子传递体系。和力逐渐升高的顺序排列组成的电子传递体系。l由递氢体或递电子体在线粒体内膜上按对电子的由递氢体或递电子体在线粒体内膜上按对电子的亲和力逐渐升高的顺序排列组成的电子传递体系，亲和力逐渐升高的顺

25、序排列组成的电子传递体系，由于它与细胞摄取氧的呼吸过程相关，称为由于它与细胞摄取氧的呼吸过程相关，称为呼吸呼吸链链（electron transfer chain，ETC）。）。（一）、呼吸链的组成（一）、呼吸链的组成1. 1. 黄素蛋白酶类黄素蛋白酶类（flavoproteinflavoprotein, FP, FP）2. 2. 铁铁- -硫蛋白类硫蛋白类（ironironsulfur protein)sulfur protein)3.3.泛醌或泛醌或辅酶辅酶（ubiquinoneubiquinone, ,亦写作亦写作CoQCoQ）4. 4. 细胞色素类细胞色素类（cytochromes）

26、特点特点： 以以FAD或或FMN为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白类别类别：NADH脱氢酶脱氢酶 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶递氢机理：递氢机理：FAD(FMN)+2H FAD(FMN)H24Fe4S2-4Cys传递电子机理传递电子机理：Fe3+ Fe2+-e+e 特点特点：含有含有Fe和对酸不稳定的和对酸不稳定的S原子，原子，Fe和和S常以等摩尔存在，构成常以等摩尔存在，构成FeS中心中心（Fe2S2, Fe4S4 )，Fe与蛋白质中的与蛋白质中的4个个Cys残基的巯基残基的巯基相连结。相连结。2Fe2S2-4CysCoQ+2H CoQH2 特点：带有聚异戊二烯侧链的带

27、有聚异戊二烯侧链的苯醌苯醌，脂溶性，脂溶性，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由泳动，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由泳动。 传递氢的机理：传递氢的机理： 传递电子机理传递电子机理： +e +e Fe3+ Fe2+ Cu2+ Cu+ e e 特点特点：以血红素（主要成份为以血红素（主要成份为铁卟啉）为辅基铁卟啉）为辅基类别类别: 根据吸收光谱分成根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含三类，呼吸链中含5种（种（b、c、c1、a和和a3)，a和和a3以复合物存在以复合物存在，称，称细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶，其分子中，其分子中除含除含Fe外还含有外还含有Cu ，可将电子，可将电子传递给氧，因此亦称其

28、为传递给氧，因此亦称其为末端氧末端氧化酶化酶。线粒体呼吸链线粒体呼吸链l NADH辅辅 酶酶 Q（CoQ）Fe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3琥珀酸等琥珀酸等黄素蛋白黄素蛋白（FAD）黄素蛋白黄素蛋白（FMN）细胞色素类细胞色素类铁硫蛋白铁硫蛋白（Fe-S）铁硫蛋白铁硫蛋白（Fe-S）E E0 0的高低的高低1 1、NADHNADH氧化呼吸链氧化呼吸链2 2、FADHFADH氧化呼吸链（氧化呼吸链（琥珀酸琥珀酸氧化呼吸链）氧化呼吸链）NADHNADH呼吸链呼吸链H2O12O2O2-MH2还原型代还原型代 谢底物谢底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2

29、Fe2+2Fe3+ 细胞色素细胞色素b- c- c1 -aa3 Fe S2H+M氧化型代氧化型代 谢底物谢底物FADFADH2琥珀酸琥珀酸 Fe S2Fe2+2Fe3+ 细胞色素细胞色素b- c1 - c-aa3CoQH2CoQ12O2O2-2H+H2O延胡索酸延胡索酸电子传递抑制剂电子传递抑制剂: :能阻断呼吸链中能阻断呼吸链中某些部位的电子传递的物质某些部位的电子传递的物质NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸琥珀酸复合物复合物 II复合物复合物 IV复合物复合物 I复合物复合物 III抗霉素抗霉素A氰化物氰化物CO鱼藤酮

30、鱼藤酮安密妥安密妥杀粉蝶霉素杀粉蝶霉素AH2S、 N3生物氧化的释能反应与生物氧化的释能反应与ADP的磷酸化反应偶的磷酸化反应偶联合成联合成ATP的过程，称为氧化磷酸化的过程，称为氧化磷酸化(Oxidative phosphorylation ）。类别类别： 底物水平磷酸化底物水平磷酸化: 电子传递磷酸化电子传递磷酸化(氧化磷酸化氧化磷酸化)，FMNHFMNH2 2 Q Q Cyt Cyt b b Cyt Cyt c c1 1 CytCyt aa aa3 3 O O2 2 G G -55.6kJ/mol -34.7kJ/mol - -55.6kJ/mol -34.7kJ/mol -102.1k

31、J/moL102.1kJ/moL 这三个反应分别与这三个反应分别与ADPADP的磷酸化反应偶联，产的磷酸化反应偶联，产生生3 3个个ATPATP。这些反应称为。这些反应称为呼吸链的偶联部位呼吸链的偶联部位。FADH22e-NADHNADH呼吸链电子传递过程中自由能变化呼吸链电子传递过程中自由能变化总反应总反应: NADH+HNADH+H+ +3ADP+3ADP3Pi3Pi1/2O1/2O2 2NADNAD+ +4H+4H2 2O O3ATP3ATP放能反应：放能反应： NADH+H1/2O2NAD+H2O GG=-nFE=-nFE =-296.50.82-(-0.32) =-220.07 KJ

32、mol-1合成合成ATPATP的吸能反应：的吸能反应： 3ADP3Pi3H2O3ATP G=3X30.5 KJ/mol =91.5 KJ/mol 贮能效率贮能效率91.5/220.07X 100%=41.6%总反应总反应: FADH2+2ADP+2Pi +1/2O2FAD+3H2O+2ATP 放能：放能：G=-nFE = -296.50.82-(-0.18) =-193.0 KJmol-1吸能：吸能：2X30.5 KJmol-1 61 KJmol-1贮能效率贮能效率61/193X100%=33.7%呼吸链电子传递过程中自由能变化呼吸链电子传递过程中自由能变化磷氧比磷氧比呼吸过程中每消耗一个氧原

33、子所生成的呼吸过程中每消耗一个氧原子所生成的ATPATP分子分子数。每传递一对电子消耗一个氧原子，因此数。每传递一对电子消耗一个氧原子，因此P/O比相当于比相当于一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的ATPATP分子数。分子数。NADHNADHFADHFADH2 2H H2 2O OH H2 2O O例例 实测得实测得NADHNADH呼吸链：呼吸链： P/O 3ADP+ADP+PiPi ATP ATP实测得实测得FADHFADH2 2呼吸链：呼吸链： P/O 2O O2 2122e-2e-ADP+ADP+PiPi ATP ATPADP+ADP+PiPi ATP

34、 ATPADP+ADP+PiPi ATP ATPADP+ADP+PiPi ATP ATPO O2 2122.51.5（一）（一）ATPATP合酶合酶lF F1 1含有含有5 5种不同的亚基种不同的亚基（ 3 3 3 3）lF F0 0为一个疏水蛋白，为一个疏水蛋白，含有质子通道含有质子通道lOSCPOSCP为一个蛋白，调为一个蛋白，调控控F F1 1F F0 0。（二）、化学渗透学说（二）、化学渗透学说l化学渗透假说的要点：化学渗透假说的要点：a. a. 线粒体内膜的电子传递链是一线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵；个质子泵；b. b. 在电子传递链中，电子由高能在电子传递链中，电子由高能状态

35、传递到低能状态时释放出状态传递到低能状态时释放出来的能量，用于驱动膜内侧的来的能量，用于驱动膜内侧的H H+ +迁移到膜外侧，线粒体内膜对迁移到膜外侧，线粒体内膜对H H+ +是不通透的，这样，在膜的内是不通透的，这样，在膜的内侧与外侧就产生了跨膜质子梯侧与外侧就产生了跨膜质子梯度度 ( ( pH) pH) 和电位梯度（和电位梯度（）；）；c. c. 在膜内外势能差（在膜内外势能差（ pH pH 和和）的驱动下，膜外高）的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（能质子沿着一个特殊通道（ATPATP酶的组成部分），跨酶的组成部分），跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接膜回到膜内侧。质子跨

36、膜过程中释放的能量，直接驱动驱动ADPADP和磷酸合成和磷酸合成ATPATP。化学渗透假说示意图化学渗透假说示意图2H+2H+2H+2H+NADH+H+2H+2H+2H+ ADP+PiATP高高质质子子浓浓度度H2O2e-2e-2e-+ + + + + + + + +_ _ _ _ _ _ _ _ _ _质子流质子流线粒体内膜线粒体内膜F0-F1寡霉素寡霉素ATPaseATPase的旋转催化模型的旋转催化模型解偶联剂（解偶联剂（uncoupler)氧化磷酸化抑制剂氧化磷酸化抑制剂离子载体抑制剂离子载体抑制剂(ionophore)使电子传递与使电子传递与ADPADP磷酸化分离，只抑制磷酸化分离，

37、只抑制ATPATP的形成，的形成，而不抑制电子传递而不抑制电子传递 例例12,4-12,4-二硝基苯酚二硝基苯酚（dinitrophenoldinitrophenol, ,DNPDNP）: :酸酸性条件下为脂溶性物质，自由通过线粒体膜，将性条件下为脂溶性物质，自由通过线粒体膜，将膜内膜内H H+ +带进基质带进基质, ,破坏了破坏了H H+ + 梯度梯度. . NO2NO2O-NO2NO2OHNO2NO2O-NO2NO2OHH+H+线粒体内膜线粒体内膜内内外外【作用】对电子传递和【作用】对电子传递和ADPADP的磷酸化均有抑制。的磷酸化均有抑制。 例例 寡霉素寡霉素: :与与ATPATP合酶的

38、合酶的F F0 0部位结合，破坏部位结合，破坏H H+ +回流，回流，影响呼吸链质子泵的功能，抑制电子传递。影响呼吸链质子泵的功能，抑制电子传递。【作用】脂溶性物质，对【作用】脂溶性物质，对ADPADP的磷酸化有抑制。的磷酸化有抑制。 例例 缬氨霉素结合缬氨霉素结合K K 短杆菌肽结合短杆菌肽结合K K 、NaNa 破坏了膜两侧的电位梯度破坏了膜两侧的电位梯度 胞液中生成的胞液中生成的NADHNADH不能自由通过不能自由通过线粒体线粒体内膜内膜转运胞液转运胞液NADHNADH的机制主要有：的机制主要有：甘油甘油3 3- -磷酸磷酸穿梭和穿梭和苹果酸苹果酸- -天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭 细胞液细

39、胞液线粒体内膜体线粒体内膜体天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸谷氨酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸草酰乙酸NAD+线粒体基质线粒体基质苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶NADH+H+苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶（、 、 、 为膜上的转运载体）为膜上的转运载体）呼吸链呼吸链定义式：能荷定义式：能荷= ATP+0.5ADPATP+ADP+AMP 意义意义： 能荷由能荷由ATP 、 ADP和和AMP的相对数量决的相对数量决定，数值在定，数值在01之间，反之间，反映细胞能量水平。映

40、细胞能量水平。 能荷对代谢的调节可能荷对代谢的调节可通过通过ATP 、 ADP和和AMP作为代谢中某些酶分子的作为代谢中某些酶分子的别构效应物进行变构调节别构效应物进行变构调节来实现。来实现。能荷能荷相相对对速速率率ATP的利用途径的利用途径 ATP的的生成途径生成途径能荷对能荷对ATP的生成途径和的生成途径和ATP的利用途径相对速率的的利用途径相对速率的 影响影响第一节第一节 生物氧化概述生物氧化概述第二节第二节 电子传递链电子传递链( (呼吸链）呼吸链）第三节第三节 氧化磷酸化氧化磷酸化第四节第四节 其他末端其他末端氧化酶系统氧化酶系统( (自学自学) )问答题问答题1、生物氧化有何特点？、生物氧化有何特点？2、何谓高能化合物？体内、何谓高能化合物？体内ATP 有那些生理功能？有那些生理功能？3、氰化物和一氧化碳为什麽能引起窒息死亡？原理何在？、氰化物和一氧化碳为什麽能引起窒息死亡？原理何在？名词解释名词解释生物氧化氧化磷酸化底物水平磷酸化呼吸链生物氧化氧化磷酸化底物水平磷酸化呼吸链 磷氧比（磷氧比（PO）能荷）能荷