生物氧化中醫(yī)課件

1、生物氧化中醫(yī)生物氧化中醫(yī)1生物氧化2呼吸鏈3氧化磷酸化4底物水平磷酸化1甲亢患者發(fā)熱多汗，基礎(chǔ)代謝率高，為什么？2何為氧化磷酸化,并說明感冒發(fā)燒的機(jī)理。3氰化物為什么能引起細(xì)胞窒息死亡？本 章 重 點(diǎn)1生物氧化1甲亢患者發(fā)熱多汗，基礎(chǔ)代謝率高，為什么？本 3氰化物為什么能引起細(xì)胞窒息死亡？甲亢按其病因不同可分為多種類型，其中最常見的是彌漫性甲狀腺腫伴甲亢，約占全部甲亢病的90%，男女均可發(fā)病，但以中青年女性多見。-磷酸甘油穿梭機(jī)制* 生物氧化與體外氧化之不同點(diǎn)解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）2何為氧化磷酸化,并說明感冒發(fā)燒的機(jī)理。A物質(zhì)在氧化時伴有ADP磷酸化生成ATP的過程泛醌（輔酶

2、Q, CoQ, Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏水側(cè)鏈（人CoQ10），氧化還原反應(yīng)時可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。滲透能(物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運(yùn))（三）不需氧脫氫酶類H+ 跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度；甲狀腺腫大呈對稱性，也有的患者是非對稱性腫大，甲狀腺腫或腫大會隨著吞咽上下移動，也有一部分甲亢患者有甲狀腺結(jié)節(jié)。NADH+H+G（kJ/mol）物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化分解稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時逐步釋放能量，最終生成CO2 和 H2O的過程。D氧化磷酸化過程存在于線粒體內(nèi)氧化磷酸化抑制劑物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化分解稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時逐步釋放能量，最終生成CO2 和

3、 H2O的過程。糖 脂肪 蛋白質(zhì) CO2和H2O O2能量ADP+PiATP熱能* 生物氧化的概念 3氰化物為什么能引起細(xì)胞窒息死亡？物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化分第一節(jié) 概述（一）生物氧化的方式一、生物氧化的方式與特點(diǎn)1.加氧反應(yīng)2.脫氫反應(yīng)3.脫電子反應(yīng)第一節(jié) 概述（一）生物氧化的方式一、生物氧化的方式與特點(diǎn)1* 生物氧化與體外氧化之相同點(diǎn)生物氧化中物質(zhì)的氧化方式有加氧、脫氫、失電子，遵循氧化還原反應(yīng)的一般規(guī)律。物質(zhì)在體內(nèi)外氧化時所消耗的氧量、最終產(chǎn)物（CO2，H2O）和釋放能量均相同。（二） 生物氧化的特點(diǎn)* 生物氧化與體外氧化之相同點(diǎn)生物氧化中物質(zhì)的氧化方式有加氧是在細(xì)胞內(nèi)溫和的環(huán)境中（體溫

4、，pH接近中性），在一系列酶促反應(yīng)逐步進(jìn)行，能量逐步釋放有利于有利于機(jī)體捕獲能量，提高ATP生成的效率。進(jìn)行廣泛的加水脫氫反應(yīng)使物質(zhì)能間接獲得氧，并增加脫氫的機(jī)會；脫下的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生H2O，有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生CO2。速率可調(diào)。* 生物氧化與體外氧化之不同點(diǎn)生物氧化體外氧化能量是突然釋放的。 產(chǎn)生的CO2、H2O由物質(zhì)中的碳和氫直接與氧結(jié)合生成。是在細(xì)胞內(nèi)溫和的環(huán)境中（體溫，pH接近中性），在一系列酶促反糖原 三酯酰甘油 蛋白質(zhì) 葡萄糖 脂酸+甘油 氨基酸 乙酰CoA TAC 2H 呼吸鏈 H2O ADP+Pi ATP CO2 * 生物氧化的一般過程糖原 三酯酰甘油 蛋白質(zhì) 葡萄糖 脂酸+甘油 氨

5、基二、參與生物氧化的酶類 （一）氧化酶類 （二）需氧脫氫酶類 （三）不需氧脫氫酶類 （四）其它酶類三、生物氧化過程中CO2的生成二、參與生物氧化的酶類 （一）氧化酶類 （二）需氧脫氫酶類 定義代謝物脫下的成對氫原子（2H）通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈(respiratory chain)又稱電子傳遞鏈(electron transfer chain)。組成遞氫體和電子傳遞體（2H 2H+ + 2e） 一、呼吸鏈第二節(jié)呼吸鏈與氧化磷酸化定義一、呼吸鏈第二節(jié)呼吸鏈與氧化磷酸化（一）呼吸鏈的組成四種具有傳遞電子功能的酶復(fù)合體(complex

6、) * 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四種復(fù)合體中。人線粒體呼吸鏈復(fù)合體（一）呼吸鏈的組成四種具有傳遞電子功能的酶復(fù)合體(compl 由以下實(shí)驗(yàn)確定 標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位 拆開和重組 特異抑制劑阻斷 還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧二、呼吸鏈成分的排列順序 由以下實(shí)驗(yàn)確定二、呼吸鏈成分的排列順序1. NADH氧化呼吸鏈NADH 復(fù)合體Q 復(fù)合體Cyt c 復(fù)合體O22. 琥珀酸氧化呼吸鏈 琥珀酸 復(fù)合體 Q 復(fù)合體Cyt c 復(fù)合體O21. NADH氧化呼吸鏈生物氧化中醫(yī)課件NADH氧化呼吸鏈 FADH2氧化呼吸鏈NADH氧化呼吸鏈 FADH2氧化呼吸鏈 (二)氧化磷酸化 氧化磷酸化 (oxidati

7、ve phosphorylation)是指在呼吸鏈電子傳遞過程中偶聯(lián)ADP磷酸化，生成ATP，又稱為偶聯(lián)磷酸化。 底物水平磷酸化 (substrate level phosphorylation) 是底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程。二、ATP的生成 (一)底物水平磷酸化 (二)氧化磷酸化 氧化磷酸化 (oxidat氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞鏈自由能變化 氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞鏈自由能變化 ATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位ATP ATP ATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位ATP ATP 氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理化學(xué)滲透假說(chemiosmotic hypothesis) 電

8、子經(jīng)呼吸鏈傳遞時，可將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時驅(qū)動ADP與Pi生成ATP。 氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理化學(xué)滲透假說(chemiosmotic F0 F1 Cyt c Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 H+ 1/2O2+2H+ H2O ADP+Pi ATP H+ H+ H+ 胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè) + + + + + + + + + + - - - - - - - - - 化學(xué)滲透假說詳細(xì)示意圖 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+ 線粒體基質(zhì) 線粒體膜 + + + + - - - - H+ O2 H2O H+

9、e- ADP+Pi ATP 化學(xué)滲透假說簡單示意圖線粒體基質(zhì) 線粒體膜 + + + + - - - (2) ATP合酶由親水部分 F1（33亞基 ）和疏水部分 F0（a1b2c912亞基）組成。ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖(2) ATP合酶由親水部分 F1（33亞基 ）呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置 Cytc Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 1/2O2+2H+ H2O 胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè) 線粒體內(nèi)膜 e-e-e-e-e- Cytc Q NADH+H+ NAD+ 延胡NAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+ （一）以NA

10、D或NADP為輔酶的脫氫酶類NAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H: NAD+; RNAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還原反應(yīng)時變化發(fā)生在五價氮和三價氮之間。NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應(yīng)時不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是FMN 。（二）黃素蛋白FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應(yīng)鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵原子可進(jìn)行Fe2+ Fe3+e 反應(yīng)傳遞電子。 表示無機(jī)硫 （三）鐵硫蛋白鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中功能:

11、 將氫從NADH傳遞給泛醌 (ubiquinone)代謝物脫下的成對氫原子（2H）通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈(respiratory chain)又稱電子傳遞鏈(electron transfer chain)。物質(zhì)在體內(nèi)外氧化時所消耗的氧量、最終產(chǎn)物（CO2，H2O）和釋放能量均相同。男女比例為：1:4-6。是在細(xì)胞內(nèi)溫和的環(huán)境中（體溫，pH接近中性），在一系列酶促反應(yīng)逐步進(jìn)行，能量逐步釋放有利于有利于機(jī)體捕獲能量，提高ATP生成的效率。3氰化物為什么能引起細(xì)胞窒息死亡？CN可結(jié)合復(fù)合體中氧化型Cytaa3，阻斷電子傳遞給O2，導(dǎo)

12、致呼吸鏈中斷，ATP生成受阻，細(xì)胞的能量供應(yīng)受阻，引起細(xì)胞代謝障礙，功能紊亂甚至喪失。CP/O可以確定ATP的生成數(shù)A物質(zhì)在氧化時伴有ADP磷酸化生成ATP的過程H+m內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)H+；產(chǎn)生的CO2、H2O由物質(zhì)中的碳和氫直接與氧結(jié)合生成。ATP（ADP+Pi） 鐵硫蛋白 SS無機(jī)硫半胱氨酸硫功能: 將氫從NADH傳遞給泛醌 (ubiquinone) 泛醌（輔酶Q, CoQ, Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏水側(cè)鏈（人CoQ10），氧化還原反應(yīng)時可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。（四）泛醌泛醌（輔酶Q, CoQ, Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏復(fù)合體的功能 NADH+H+ NAD+ FMN FMN

13、H2還原型Fe-S 氧化型Fe-S QQH2復(fù)合體的功能 NADH+H+ NAD+ FMN FMNH細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。（五）細(xì)胞色素細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據(jù)它們吸生物氧化中醫(yī)課件生物氧化中醫(yī)課件生物氧化中醫(yī)課件生物氧化中醫(yī)課件（一）以NAD或NADP為輔酶的脫氫酶類 功能: 將氫從NADH傳遞給泛醌 (ubiquinone) 功能: 將氫從琥珀酸傳遞給泛醌 （二）黃素蛋白（三）鐵硫蛋白 功能：將氫從泛醌傳遞給細(xì)胞色素c 功能：將電子從細(xì)胞色素c傳遞給氧（四）泛醌 功能: 電子傳遞體 （五）細(xì)胞色素（一）以

14、NAD或NADP為輔酶的脫氫酶類 功能: 將氫從NA電子傳遞鏈電子傳遞鏈三、 胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)入線粒體，再經(jīng)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制主要有-磷酸甘油穿梭(-glycerophosphate shuttle)蘋果酸-天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle)三、 胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)1. -磷酸甘油穿梭機(jī)制 1. -磷酸甘油穿梭機(jī)制 NADH+H+ FADH2 NAD+ FAD 線粒體 內(nèi)膜 線粒體 外膜膜間隙 線粒體 基質(zhì)-磷酸甘油 脫氫酶 呼吸鏈 磷酸二羥丙酮 -磷酸甘油 NADH+H+ FA

15、DH2 NAD+ FAD 2. 蘋果酸-天冬氨酸穿梭機(jī)制2. 蘋果酸-天冬氨酸穿梭機(jī)制NADH +H+ NAD+ NADH +H+ NAD+ 谷氨酸-天冬氨酸 轉(zhuǎn)運(yùn)體蘋果酸-酮 戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體 蘋果酸 草酰乙酸 -酮戊二酸 谷氨酸 蘋果酸 脫氫酶 谷草轉(zhuǎn) 氨酶 胞液 線粒體內(nèi)膜 基質(zhì) 呼吸鏈 天冬氨酸 NADH NAD+ NADH NAD+ 谷氨酸-蘋果四.影響氧化磷酸化的因素（1）ADP的調(diào)節(jié)作用ATP/ADP的比（2）激素的調(diào)節(jié) 主要激素:甲狀腺素 甲亢按其病因不同可分為多種類型，其中最常見的是彌漫性甲狀腺腫伴甲亢，約占全部甲亢病的90%，男女均可發(fā)病，但以中青年女性多見。男女比例為：1:4

16、-6。四.影響氧化磷酸化的因素（1）ADP的調(diào)節(jié)作用ATP/A 甲亢是甲狀腺功能亢進(jìn)的簡稱，是由多種原因引起的甲狀腺激素分泌過多所至的一組常見內(nèi)分泌疾病。主要臨床表現(xiàn)為多食、消瘦、畏熱、多汗、心悸、激動等高代謝癥候群，神經(jīng)和血管興奮增強(qiáng)，以及不同程度的甲狀腺腫大和眼突、手顫、脛部血管雜音等為特征，嚴(yán)重的可出現(xiàn)甲亢危相、昏迷甚至危及生命。 心慌、心動過速、怕熱、多汗、食欲亢進(jìn)、消瘦、體重下降、疲乏無力及情緒易激動、性情急躁、失眠、思想不集中、眼球突出、手舌顫抖、甲狀腺腫或腫大、女性可有月經(jīng)失調(diào)甚至閉經(jīng)，男性可有陽痿或乳房發(fā)育等。甲狀腺腫大呈對稱性，也有的患者是非對稱性腫大，甲狀腺腫或腫大會隨著吞

17、咽上下移動，也有一部分甲亢患者有甲狀腺結(jié)節(jié)。 甲亢是甲狀腺功能亢進(jìn)的簡稱，是由多種原因引起的甲狀A(yù). 呼吸鏈抑制劑 阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。B. 解偶聯(lián)劑使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。如：解偶聯(lián)蛋白 C. 氧化磷酸化抑制劑 對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素 （3）抑制劑的作用A. 呼吸鏈抑制劑 （3）抑制劑的作用魚藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥 抗霉素A二巰基丙醇 CO、CN-、N3-及H2S各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)阿的平魚藤酮抗霉素ACO、CN-、各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn) CN可結(jié)合復(fù)合體中氧化型Cytaa3，阻斷電子傳遞給O2，導(dǎo)致呼吸鏈中斷，ATP生成受阻，細(xì)胞的能量供

18、應(yīng)受阻，引起細(xì)胞代謝障礙，功能紊亂甚至喪失。 CN可結(jié)合復(fù)合體中氧化型Cytaa3，阻斷電 寡霉素(oligomycin) 可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖 寡霉素(oligomycin) 寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體） F0 F1 Cyt cQ胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè) 解偶聯(lián) 蛋白熱能 H+ H+ ADP+Pi ATP 解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體） F0 F電子傳遞鏈及氧化 磷酸化系統(tǒng)概貌H+ 跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度；H+m內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)H+；H+c 內(nèi)膜胞液側(cè)H+電子傳遞鏈及氧化 磷酸化系統(tǒng)概貌H+ 跨膜質(zhì)子一、高能化合物

19、五、高能化合物的儲存與利用一、高能化合物五、高能化合物的儲存與利用ATP高能磷酸鍵與高能磷酸化合物 高能磷酸鍵水解時釋放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯鍵，常表示為 P。高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物ATP高能磷酸鍵與高能磷酸化合物 高能磷酸鍵化合物G（kJ/mol）磷酸烯醇式丙酮酸61.91,3-二磷酸甘油酸49.4磷酸肌酸43.1乙酰磷酸42.3磷酸精氨酸32.2ATP（ADP+Pi）30.5ADP27.21-磷酸葡萄糖20.96-磷酸果糖15.96-磷酸葡萄糖13.81-磷酸甘油9.2表6-2 一些磷酸化合物水解的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化 化合物G（kJ/mol）磷酸烯醇式丙酮酸61.91

20、,3 核苷二磷酸激酶的作用ATP + UDP ADP + UTPATP + CDP ADP + CTPATP + GDP ADP + GTP腺苷酸激酶的作用 ADP + ADP ATP + AMP三、高能化合物的儲存和利用 核苷二磷酸激酶的作用腺苷酸激酶的作用 三、高能肌酸激酶的作用磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。肌酸激酶的作用磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。 ATP的生成和利用ATP ADP 肌酸 磷酸肌酸 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 P P 機(jī)械能(肌肉收縮)滲透能(物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運(yùn)) 化學(xué)能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫)生物體內(nèi)能量的儲存和利用都以AT

21、P為中心。 ATP的生成和利用ATP ADP 肌酸 磷酸 第四節(jié) 其他氧化酶系The Others Oxidation Enzyme Systems第四節(jié) 其他氧化酶系一、微粒體中的酶類 （一）加單氧酶(monoxygenase)* 催化的反應(yīng)：RH + NADPH + H+ + O2 ROH + NADP+ + H2O 故又稱混合功能氧化酶(mixed-function oxidase)或羥化酶(hydroxylase)。上述反應(yīng)需要細(xì)胞色素P450 (Cyt P450)參與。一、微粒體中的酶類 （一）加單氧酶(monoxygena生物氧化中醫(yī)課件（二）加雙氧酶 此酶催化氧分子中的2個氧原子加到底物中帶雙鍵的2個碳原子上。例 如： (O2) 色氨酸吡咯酶（二）加雙氧酶 此酶催化氧分子中的2個氧原子加到底物中帶雙鍵二、過氧化物酶體中的酶類 （一）過氧化氫酶(catalase)又稱觸酶，其輔基含4個血紅素2H2O2 2H2O + O2 過氧化氫酶 二、過氧化物酶體中的酶類 （一）過氧化氫酶(catalase（二）過氧化物酶(perioxidase)以血紅素為輔基，催化H2O2直接氧化酚類或胺類化合物 R + H2O2 RO + H2O RH2+ H2O2 R + 2