第五章生物氧化第一節生物氧化概述一.生物氧化(一)生物氧化(biologicaloxidation)：糖、脂、蛋白質等有機物質在活細胞內氧化分解，產生CO2和H2O并放出能量作用稱生物氧化。

特點：一系列酶引發,在活細胞內發生氧化還原反應。(二)生物氧化方式1.CO2生成脫羧作用：α脫羧和β脫羧兩種類型脫羧過程：氧化脫羧直接脫羧(1)α直接脫羧丙酮酸脫羧反應(2)β直接脫羧草酰乙酸脫羧反應(3)α氧化脫羧丙酮酸氧化脫羧反應(4)β氧化脫羧蘋果酸氧化脫羧反應圖5-1幾個物質脫羧反應反應部位：真核線粒體、原核細胞膜1/662.水生成H脫氫酶傳遞體和氧化酶O2生成H2O圖5-2生物氧化體系2/66二.能量守恒與轉化(一)自由能概念自由能(freeenergy)：在一個體系中，能夠用來做有用功那部份能量，又稱Gibbs自由能，用符號G來表示。(二)氧化還原電位通慣用氧化還原電極電位(氧化還原電勢)來相對表示各化合物對電子親和力大小。電極電位大小及各種原因影響用奈斯特方程來表示，其方程為:E′=Eo′+RTnFInC氧化態C還原態3/66(三)氧化還原電位與自由能關系△Go’=-nF△Eo’三.高能磷酸化合物(一)高能磷酸化合物概念高能磷酸化合物：普通將水解時釋放20.9KJ/mol以上自由能化合物稱之，含有高能量鍵稱為高能鍵，慣用”～”符號表示，經典代表是三磷酸腺苷(ATP)含有兩個高能鍵。圖5-7三磷酸腺苷結構4/66圖5-7三磷酸腺苷結構5/66(二)高能化合物類型1.磷氧鍵型(-O-P)(1)?；姿峄衔?2)焦磷酸化合物(3)烯醇式磷酸化合物2.氮磷鍵型(-N-P)胍基磷酸化合物3.硫酯鍵型3′-磷酸腺苷-5′-磷酰硫酸4.甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸(三)ATP特殊作用1.作為中間傳遞體ATP→ADP循環是生物系統能量交換中樞。2.作為中間載體作為磷酸基團轉移反應中間載體。6/66第二節呼吸鏈與氧化磷酸化一.呼吸鏈(一)線粒體外膜內膜基質線粒體基質酶類包含三羧酸循環酶類,脂肪酸β一氧化酶類和氨基酸分解代謝酶類等.圖5-16線粒體結構

(二)呼吸鏈呼吸鏈(respiratorychain,電子傳遞鏈ETC):指代謝物上脫下氫(質子和電子)經一系列遞氫體或電子傳遞體按對電子親和力漸漸升高次序依次傳遞，最終傳給分子氧而生成水全部體系。7/66呼吸鏈NADH呼吸鏈FADH2呼吸鏈圖5-17NADH呼吸鏈（A）和FADH2呼吸鏈（B）8/66（三）呼吸鏈組成1、黃素蛋白（flavoprotein）兩種2、鐵硫蛋白（Iron-sulfurprotein）Fe2S2或Fe4S43、細胞色素（cytochrome）5種細胞色素b（Cytb）、細胞色素c1（Cytc1）、細胞色素c（Cytc）、細胞色素a（Cyta)和細胞色素a3(Cyta3)。4、泛醌（ubiquinone）又稱輔酶Q（CoQ）（四）內膜復合物1、復合物Ⅰ（NADH脫氫酶）2、復合物Ⅱ（琥珀酸脫氫酶）3、復合物Ⅲ（細胞色素b、細胞色素c1和細胞色素c復合體）4、復合物Ⅳ（細胞色素氧化酶）（五）電子傳遞鏈排列次序9/66圖5-23電子傳遞體在呼吸鏈中排列次序10/66（六）電子傳遞抑制劑1、魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素NADH→CoQ2、抗霉素ACytb→Cytc13、氰化物、疊氮化物、COCytaa3→O2圖5-25電子傳遞鏈抑制部位11/66二、氧化磷酸化（一）氧化磷酸化概念氧化磷酸化：指是與生物氧化作用相伴而生磷酸化作用，是將生物氧化過程中釋放自由能，用于ADP和無機磷酸生成高能ATP作用。1、底物水平磷酸化X~P＋ADP→XH+ATP2、氧化磷酸化NADH或FADH2→O2產生ATP（二）氧化磷酸化作用機理12/663種假說化學偶聯假說構像偶聯假說化學滲透假說1961年，英國Mitchell化學滲透假說1、遞氫體和遞電子體交替排列、有序定位、定向反應2、電子傳遞鏈有著H+泵作用，能定向地將H+從基質泵到內膜外

NADH往返3次，FADH2往返2次3、完整線粒體內膜有選擇透性，形成跨膜pH梯度和跨膜電位梯度4、內膜上嵌有F0F1-ATP酶復合體圖5-27化學滲透假說高能共價中間物能量膜蛋白、ATP酶構象改變13/66（三）氧化磷酸化解偶聯和抑制1、特殊試劑解偶聯作用（1）解偶聯劑2,4-二硝基苯酚（DNP）（2）氧化磷酸化抑制劑寡霉素（3）離子載體抑制劑纈氨霉素2、激素控制解偶聯機制褐色脂肪組織線粒體產熱素使氧化磷酸化解偶聯，產生熱量。（四）線粒體外NADH氧化磷酸化作用了解1、α－磷酸甘油穿梭路徑2、蘋果酸－天冬氨酸穿梭路徑（五）能荷能荷＝[ATP]+0.5[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]能荷數值能夠從0（AMP）～1.0（ATP），大多數細胞能荷狀態維持在0.8～0.95。質子載體14/66一、需氧脫氫酶氧、亞甲藍（或其它適當物質）作為受氫體，以FMN或FAD為輔酶。表5-4需氧脫氫酶

二、氧化酶（一）多酚氧化系統又稱兒茶酚氧化酶，含銅末端氧化酶。馬鈴薯塊莖、蘋果果實、茶葉等。制紅茶、綠茶。非線粒體氧化體系，與ATP生成無關第三節其它生物氧化體系15/66圖5-36多酚氧化酶系統16/66抗壞血酸＋1/2O2抗壞血酸氧化酶脫氧抗壞血酸＋H2O（三）抗氰氧化酶系統一個非血紅素鐵蛋白，它不受氰或氰化物抑制，尤其容易受氧肟酸抑制?？骨韬粑鼒D5-38抗氰氧化酶系統NADH→FMN→CoQ→Cytb→Cytc1→Cytc→Cytaa3→O2抗氰氧化酶(Fe)（二）抗壞血酸氧化酶系統抗壞血酸氧化酶是一個含銅氧化酶，廣泛分布植物中（尤其是黃瓜、南瓜）保護巰基、延緩衰老17/66三、超氧化物歧化酶和過氧化物氧化體系（一）超氧化物歧化酶（SODsuperoxidedismatase）使超氧陰離子解毒主要方式是由超氧化物歧化酶將其轉變為H2O2。++2H+→H2O2+O2O2+H+→HO2-HO2+HO2自發地H2O+O2（二）過氧化氫消除和利用H2O2是一個有害物質1、過氧化氫酶2H2O2過氧化氫酶2H2O+O22、過氧化物酶RH2＋H2O2過氧化物酶R+2H2O18/66第六章糖代謝分解代謝合成代謝1、大分子分解為G、脂肪酸、甘油、aa2、G、脂肪酸、甘油、aa降解為乙酰CoA+少許ATP3、乙酰CoA氧化成CO2和H2O+大量ATP反應代謝路徑反應網絡代謝糖消化和吸收多糖寡糖單糖淀粉糖元蔗糖、麥芽糖異麥芽糖、乳糖葡萄糖果糖半乳糖－ATP供氫體為NADPH19/66第六章糖代謝糖主要生理功效糖分布糖生理意義結合糖糖蛋白氨基多糖蛋白多糖糖脂20/66第一節糖酵解一、糖酵解反應過程

糖酵解（glycolysis）：在無氧氣條件下，G降解為乙醇或乳酸并伴伴隨少許ATP生成一系列反應，稱之為糖酵解又稱EMP路徑（Embden-Meyerhof-Parnas）。

（一）糖酵解生化過程

1、第一階段生成三碳糖5步反應。

（1）葡萄糖磷酸化圖6-1葡萄糖磷酸化21/66（2）6-磷酸葡萄糖異構化為6-磷酸果糖圖6-26-磷酸葡萄糖異構化（3）6-磷酸果糖磷酸化圖6-46-磷酸果糖磷酸化22/66（4）1，6-二磷酸果糖裂解圖6-51，6-二磷酸果糖裂解23/66（5）磷酸三碳糖互變圖6-6磷酸三碳糖互變24/662、第二階段生成乳酸（乙醇）6步反應

（1）3-磷酸甘油醛氧化為1，3－二磷酸甘油酸

圖6-73-磷酸甘油醛氧化為1，3－二磷酸甘油酸

25/66（2）從1，3－二磷酸甘油酸形成ATP圖6-8從1，3－二磷酸甘油酸形成ATP26/66（3）、3－磷酸甘油酸異構化圖6-93－磷酸甘油酸異構化27/66（4）2－磷酸甘油酸脫水形成磷酸烯醇式丙酮酸圖6-102－磷酸甘油酸脫水形成磷酸烯醇式丙酮酸28/66（5）磷酸烯醇式丙酮酸轉移磷酸基團產生ATP

圖6-11從磷酸烯醇式丙酮酸形成ATP

圖6-12烯醇式丙酮酸重排成丙酮酸（6）丙酮酸深入轉變為乳酸（乙醇）

乳酸發酵和乙醇發酵

圖6-13丙酮酸變成乳酸

圖6-14丙酮酸變成乙醇總反應式：葡萄糖＋2Pi＋2ADP→2乳酸＋2ATP＋2H2O葡萄糖＋2Pi＋2ADP＋2H+→2乙醇＋2CO2＋2ATP＋2H2O29/66（二）糖酵解調整

調整位點：3個限速酶，己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。（三）糖酵解生理意義

1、提供能量一些情況（猛烈運動乳酸↑）

2、病理情況下獲取能量嚴重貧血、大量失血、呼吸障礙等。

3、合成其它物質原料中間產物（磷酸二羥基丙酮、丙酮酸等）30/66第二節有氧呼吸有氧呼吸：G在有氧氣條件下，氧化分解成CO2和H2O過程。兩個階段1、胞液階段葡萄糖→丙酮酸2、線粒體階段丙酮酸→乙酰CoA→檸檬酸循環三羧酸循環（TCA循環，Krebs循環）31/66一、三羧酸循環生化過程

1、丙酮酸氧化為乙酰CoA5步反應、3種酶

圖6-16丙酮酸轉變為乙酰CoA總反應圖6-17丙酮酸脫氫酶復合體催化反應32/662、三羧酸循環6個步驟(9個反應)（1）草酰乙酸與乙酰CoA縮合形成檸檬酸圖6-19草酰乙酸與乙酰CoA催合形成檸檬酸33/66（2）檸檬酸異構化形成異檸檬酸圖6-20檸檬酸異構化形異檸檬酸（3）異檸檬酸氧化脫羧生成α－酮戍二酸圖6-21異檸檬酸氧化脫羧生成α－酮戍二酸（4）α－酮戍二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoAα－酮戍二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA34/66（5）琥珀酰CoA產生琥珀酸和GTP

圖6-23由琥珀酰CoA產生琥珀和GTP

35/66（6）琥珀酸重新氧化使草酰乙酸再生3步反應

圖6-24琥珀酸重新氧化使草酰乙酸再生36/66二、三羧酸循環生成ATP乙酰CoA＋3NAD+＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O→CO2＋3NADH＋FADH2＋GTP＋2H+＋CoASH每個分子G徹底氧化為H2O和CO2，共能產生：5（或7）＋12.5×2＝30（或32）分子ATP三、三羧酸循環回補反應草酰乙酸回補反應1、丙酮酸羧化圖6-25丙酮酸羧化2、磷酸烯醇式丙酮酸羧化圖6-26磷酸烯醇式丙酮酸羧化37/663、氨基酸形成草酰乙酸圖6-27由氨基酸形成草酰乙酸

四、三羧酸循環調整1、檸檬酸本身制約系統調整3種限速酶：檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶和α－酮戍二酸脫氫酶復合體。最關鍵底物乙酰CoA、草酰乙酸和產物NADH。2、ATP、ADP、和Ca2+對三羧酸循環調整ATP濃度↑異檸檬酸脫氫酶活性↓ADP濃度↑異檸檬酸脫氫酶活性↑Ca2+濃度↑丙酮酸脫氫酶復合體、α－酮戍二酸脫氫酶復合體↑

圖6-28乙酰CoA……………調整部位38/66五、巴斯德效應

巴斯德效應（Pasteureffect）：氧氣抑制酒精發酵現象稱之原因：供氧充分→ATP/ADP升高→抑制磷酸果糖激酶活性→F－6－P和G－6－P↑－已糖激酶↓→抑制糖酵解第三節磷酸戍糖路徑植物碰到逆境或遭受病蟲害時，磷酸戍糖路徑（Pentoseaphosphatepathway,PPP路徑）一、磷酸戍糖路徑生化過程兩個階段氧化階段非氧化階段39/661、氧化階段六碳糖脫羧形成五碳糖3步反應（1）生成6－磷酸葡萄糖酸－σ－內酯（2）生成6－磷酸葡萄糖酸（3）生成5－磷酸核酮糖圖6-29磷酸戍糖路徑氧化階反應2、非氧化階段5步反應（1）5－磷酸核酮糖異構化為5－磷酸核糖圖6-305－磷酸核酮糖異構化為5－磷酸核糖40/66（2）5－磷酸核酮糖轉變為5－磷酸木酮糖圖6-31

5－磷酸核酮糖轉變為5－磷酸木酮糖

（3）5－磷酸木酮糖與5－磷酸核糖作用形成7磷酸景天庚酮糖和3－磷酸甘油醛圖6-325－磷酸木酮糖與5－磷酸核糖作用形成7磷酸景無庚酮糖和3－磷酸甘油醛

41/66（4）形成6－磷酸果糖和4－磷酸赤蘚糖

圖6-337－磷酸天庚酮糖和…6－磷酸果糖