第六章 生物氧化（教学设计）-《生物化学》同步教学（人卫版）

授课章节 第六章 生物氧化 授课对象 学时 4 时 间 授课地点 5-315、5-506、2-301 教 材 见首页 教学 目的 要求 1、 掌握：生物氧化的概念及生物学意义；呼吸链的概念、两条主要呼吸链的顺序组成及各成分的作用；氧化磷酸化偶联部位及主要电子传递抑制剂的作用部位；底物水平磷酸化、氧化磷酸化、P/O比值的概念；ATP的生成和利用。 2、 熟悉：物质体内氧化与体外氧化的异同；氧化磷酸化偶联机制；影响氧化磷酸化的因素；通过线粒体内膜的物质转运。 3、 了解：呼吸链各成份的结构；其它氧化体系。 教学 重点 难点 教学重点： 生物氧化的概念及生物学意义；呼吸链的概念、两条主要呼吸链的顺序组成及各成分的作用；氧化磷酸化偶联部位及主要电子传递抑制剂的作用部位；底物水平磷酸化、氧化磷酸化、P/O比值的概念；ATP的生成和利用。 教学难点： 氧化磷酸化偶联机制。 教学 方法 大课系统讲授 教具 多媒体辅以板书 授课 提纲 第一节 生成ATP的氧化磷酸化体系 一、氧化呼吸链是一系列有电子传递功能的氧化还原组分 二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化生成ATP偶联 三、氧化磷酸化作用可受某些内外源因素影响 四、ATP在能量的生成、利用、转移和储存中起核心作用 五、线粒体内膜对各种物质进行选择性转运 第二节 其他不生成ATP的氧化体系 一、抗氧化酶体系有清除反应活性氧类的功能 二、微粒体细胞色素P450单加氧酶催化底物分子羟基化 教 学 主 要 内 容 备 注 一、生物氧化 概念：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，最终生成CO2 和 H2O的过程。 物质体内氧化与体外氧化的异同 相同点：1、生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。 2、物质在体内、体外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。 不同点： 生物氧化 体外氧化 是在细胞内温和的环境中（体温，pH接近中性），在 一系列酶促反应逐步进行，能量逐步释放有利于机体捕获能量，提高ATP生成的效率 能量是突然一次性释放的 通过加水脱氢反应使物质能间接获得氧，并增加脱氢的机会；脱下的氢与氧结合产生H2O，有机酸脱羧产生CO2。 物质中的碳和氢直接氧结合生成CO2和H2O 。 二、生成ATP的氧化磷酸化体系 1、呼吸链 概念：指线粒体内膜中按一定顺序排列的一系列具有电子传递功能的酶复合体，可通过链锁的氧化还原将代谢物脱下的电子最终传递给氧生成水。这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)又称电子传递链(electron transfer chain)。 氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成 酶复合体是线粒体内膜氧化呼吸链的天然存在形式，所含各组分具体完成电子传递过程。电子传递过程释放的能量驱动H+移出线粒体内膜，转变为跨内膜H+梯度的能量，再用于ATP的生物合成。 复合体 酶名称 质量(kD) 多肽链数 功能辅基 含结合位点 复合体Ⅰ NADH-泛醌还原酶 850 39 FMN，Fe-S NADH（基质侧） CoQ（脂质核心） 复合体Ⅱ 琥珀酸-泛醌还原酶 140 4 FAD，Fe-S 琥珀酸（基质侧） CoQ（脂质核心） 复合体Ⅲ 泛醌-细胞色素C还原酶 250 11 血红素bL, bH, c1, Fe-S Cyt c（膜间隙侧） 细胞色素c   13 1 血红素c Cyt c1， Cyt a 复合体Ⅳ 细胞色素C氧化酶 162 13 血红素a，a3， CuA, CuB Cyt c（膜间隙侧） 排列顺序：（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 琥珀酸 →复合体Ⅱ →Q →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2 氧化呼吸链组分按氧化还原电位由低到高的顺序排列 由以下实验确定: · 标准氧化还原电位 · 拆开和重组 · 特异抑制剂阻断 · 还原状态呼吸链缓慢给氧 2、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化生成ATP偶联 概念：是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。 底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)与脱氢反应偶联，生成底物分子的高能键，使ADP(GDP)磷酸化生成ATP(GTP)的过程。不经电子传递。 氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ 确定依据（1）P/O比值 （2）自由能变化⊿Gº'=-nF⊿Eº' 氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度 偶联机制：化学渗透假说 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。 质子顺梯度回流释放能量被ATP合酶利用催化ATP合成 3、影响氧化磷酸化的因素 抑制剂 （1） 呼吸链抑制剂 阻断呼吸链中某些部位电子传递。 （2）解偶联剂 使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：解偶联蛋白 （3）氧化磷酸化抑制剂 对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素 ADP的调节作用 甲状腺素 线粒体DNA突变。 4、ATP在能量的生成、利用、转移和储存中起核心作用 高能磷酸键：水解时释放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯键，常表示为 (P 高能磷酸化合物即含有高能磷酸键的化合物 5、线粒体内膜对各种物质进行选择性转运 线粒体外膜通透性高，线粒体对物质通过的选择性主要依赖于内膜中不同转运蛋白(transporter)对各种物质的转运。 胞液中NADH的氧化 转运机制主要有： α-磷酸甘油穿梭(glycerophosphate shuttle)存在于脑和骨骼肌 苹果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparate shuttle)存在于肝和心肌 腺苷酸载体 三、其他不生成ATP的氧化体系 1、抗氧化酶体系有清除反应活性氧类的功能 2、微粒体细胞色素P450单加氧酶催化底物分子羟基化 【复习思考题】 1. 名词解释：氧化磷酸化、作用物水平磷酸化、呼吸链。 2. 说明体内能量的储存形式，如何区分能源物质的储备和高能化合物的储备？ 3. 举例说明体内ATP的生成方式。 4. 呼吸链中四种复合体各有何作用？ 5. 写出二种呼吸链的简单组成及排列顺序，说明磷酸化的偶联部位。 6. 在生物氧化过程中，CO2是通过什么方式生成的？ 7. 什么是P/O比值？影响氧化磷酸化的因素有哪些？ 15mins 25 mins 15mins 25mins 25 mins 15 mins 25 mins 15mins 学科网（北京）股份有限公司 $$