生化第章生物氧化

重點線粒體內(nèi)2條呼吸鏈的組成，電子傳遞順序及能量生成線粒體外的還原當量進入線粒體的2條穿梭途徑及能量生成當前1頁，總共74頁。一、生物氧化biologicaloxidation物質(zhì)在體內(nèi)的氧化分解過程，主要是糖、脂、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時逐步釋放能量、最終生成二氧化碳和水的過程。

攝氧產(chǎn)能（ATP+熱能）產(chǎn)生H2O+CO2第一節(jié)概述當前2頁，總共74頁。生物氧化特點需O2釋放能量產(chǎn)生H2O+CO2當前3頁，總共74頁。線粒體內(nèi)的生物氧化當前4頁，總共74頁。第一階段：多聚物分解為基本組成單位

糖原葡萄糖；脂肪脂肪酸、甘油；蛋白質(zhì)氨基酸放能<1%，熱能形式第二階段：基本單位生成乙酰CoA

放能：總量的1/3第三階段：乙酰CoA氧化分解

放能:總量的2/3三羧酸循環(huán)CO2H2O+能量乙酰CoA氧化磷酸化線粒體內(nèi)的生物氧化當前5頁，總共74頁。氧化還原反應(yīng)氧化反應(yīng)：失電子、脫氫、加氧；多見于分解代謝還原反應(yīng)：得電子、加氫、脫氧；多見于合成代謝實質(zhì)：電子或氫原子的移換遞氫體/遞電子體：氧化還原酶的輔酶或輔基Fe2+Fe3+-e+e當前6頁，總共74頁。第二節(jié)線粒體氧化體系-呼吸鏈概念：代謝物脫下來的氫經(jīng)線粒體內(nèi)膜上多種酶和輔基的傳遞，最后與激活的氧結(jié)合生成水并產(chǎn)生能量。這一系列的酶和輔基按照一定順序排列，稱為電子傳遞鏈（electrontransportchain)，又稱呼吸鏈(respiratorychain)組成：復合物I—IV

輔酶Q

cytC當前7頁，總共74頁。呼吸鏈的組成當前8頁，總共74頁。（1）復合物Ⅰ——NADH-輔酶Q還原酶蛋白黃素蛋白鐵硫蛋白輔酶/輔基FMNFe2+/Fe3+當前9頁，總共74頁。NAD+

——煙酰胺腺嘌呤二核苷酸

CoINADP+——煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

CoII當前10頁，總共74頁。當前11頁，總共74頁。FMN黃素單核苷酸FAD黃素腺嘌呤二核苷酸異咯嗪D-核糖醇110當前12頁，總共74頁。FAD在此加入一分子腺嘌呤核苷酸當前13頁，總共74頁。鐵硫蛋白(簡寫為Fe-S)是一種與電子傳遞有關(guān)的蛋白質(zhì)，它與NADHQ還原酶的其它蛋白質(zhì)組分結(jié)合成復合物形式存在。它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。鐵硫蛋白Fe2S2Fe4S4當前14頁，總共74頁。Fe-S作用：Fe2+Fe3++e

單電子傳遞當前15頁，總共74頁。泛醌（ubiquinone,Q）亦稱輔酶Q（CoenzymeQ,CoQ）

A、結(jié)構(gòu)

1.脂溶性的醌類化合物2.含有很多異戊二烯側(cè)鏈3.是電子傳遞體中唯一可游離存在的電子載體（無蛋白）人體中：CoQ10當前16頁，總共74頁。B、作用：遞氫體C、遞氫機制：

當前17頁，總共74頁。當前18頁，總共74頁。NADHFMN，F(xiàn)e-SQ

復合體Ⅰ的電子傳遞當前19頁，總共74頁。蛋白黃素蛋白鐵硫蛋白細胞色素b560輔酶/輔基FADFe2+/Fe3+Fe2+/Fe3+（2）復合物Ⅱ琥珀酸-泛醌還原酶當前20頁，總共74頁。細胞色素cytochrome,CytA、結(jié)構(gòu)：一類含鐵卜啉輔基的色素蛋白B、分類:Cyta:Cyta、Cyta3

Cytb:Cytb562

、Cytb566、Cytb560Cytc:Cytc、c1細胞色素當前21頁，總共74頁。C、區(qū)別：①鐵卜啉輔基側(cè)鏈不同②鐵卜啉輔基與酶蛋白連接方式不同當前22頁，總共74頁。當前23頁，總共74頁。Fe3++eFe2+細胞色素：單電子傳遞體當前24頁，總共74頁。琥珀酸FAD，F(xiàn)e-S

CoQ

復合體Ⅱ的電子傳遞當前25頁，總共74頁。酶/蛋白細胞色素b562/b566細胞色素c1鐵硫蛋白輔酶/輔基Fe2+/Fe3+Fe2+/Fe3+Fe2+/Fe3+（3）復合物Ⅲ輔酶Q-cytc還原酶當前26頁，總共74頁。（3）復合物ⅢQ-cytc還原酶QH2

Cytb562Cytb566，F(xiàn)e-S，Cytc1Cytc

復合體Ⅲ的電子傳遞當前27頁，總共74頁。當前28頁，總共74頁。Cytc呈水溶性與線粒體內(nèi)膜外表面結(jié)合不緊密易與線粒體內(nèi)膜分離當前29頁，總共74頁。蛋白(13條多肽)1條含Cu多肽——CuA細胞色素aa3另1條含Cu多肽——CuB輔酶/輔基Cu+/Cu2+Fe2+/Fe3+Cu+/Cu2+（4）復合物Ⅳ細胞色素氧化酶當前30頁，總共74頁。（4）復合物Ⅳ細胞色素氧化酶還原型Cytc

CuACytaa3CuBO2

復合體Ⅳ的電子傳遞功能:將電子傳遞給氧，生成水當前31頁，總共74頁。當前32頁，總共74頁。NADH氧化呼吸鏈琥珀酸氧化呼吸鏈當前33頁，總共74頁。2條呼吸鏈的電子傳遞NADH呼吸鏈琥珀酸呼吸鏈當前34頁，總共74頁。呼吸鏈中電子傳遞體排列順序的確定測定各電子傳遞體的氧化還原電位電子流向：低電位至高電位特殊吸收光譜的測定電子傳遞鏈阻斷劑的應(yīng)用復合物的推導當前35頁，總共74頁。當前36頁，總共74頁。當前37頁，總共74頁。

用抑制劑方法抑制劑阻斷呼吸鏈后

前為還原態(tài)，后為氧化態(tài)當前38頁，總共74頁。復合物推導當前39頁，總共74頁。第三節(jié)ATP的生成、儲存與利用

高能磷酸鍵：水解釋能>21KJ/mol的磷酸鍵

高能磷酸化合物：含有高能磷酸鍵的化合物ATP是能量的載體，是能量的攜帶者和傳遞者能量載體—ATP當前40頁，總共74頁。類型通式舉例△Go酸酐類（焦磷酸化合物）R—O—P～P～PR—O—P～PATP、GTP等

ADP、GDP等-30.5烯醇磷酸

CH2││R—C—O～P磷酸烯醇式丙酮酸-60.9混合酐（?；姿幔?/p>

O

││R—C—O～P1,3—二磷酸甘油酸-61.9磷酸胍類NH

││R—C—NH～P磷酸肌酸-43.9高能硫酯類RCO～SCoA乙酰輔酶A-34.3高能化合物及其種類

當前41頁，總共74頁。ATP的生成方式1.氧化磷酸化：主要方式2.底物水平磷酸化（substratelevelphosphorylation）：由于脫氫或脫水引起代謝物分子內(nèi)部能量重新分布，形成高能磷酸鍵（或硫脂鍵)轉(zhuǎn)移給ADP(GDP)生成ATP(GTP)的反應(yīng).共3個

1,3-二磷酸甘油酸+ADP3-磷酸甘油酸+ATP

磷酸烯醇式丙酮酸+ADP烯醇式丙酮酸+ATP

琥珀酸單酰CoA+Pi+GDP琥珀酸+CoASH+GTP當前42頁，總共74頁。氧化磷酸化概念：代謝物氧化脫氫經(jīng)電子傳遞鏈傳遞給氧生成水的同時，釋放能量使ADP生成ATP.由于代謝物的氧化反應(yīng)與ADP的磷酸化反應(yīng)藕聯(lián)發(fā)生，故稱氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）當前43頁，總共74頁。氧化與磷酸化藕聯(lián)部位

的確定1.自由能測定：30.5KJ/mol

當前44頁，總共74頁。2.P/O比值測定磷氧比值，指每消耗1摩爾氧原子時，ADP磷酸化所攝取的磷酸的摩爾數(shù)，即每消耗1摩爾氧時生成的ATP摩爾數(shù)根據(jù)不同底物的P/O比值，可以大致推算出氧化磷酸化的藕聯(lián)部位當前45頁，總共74頁。氧化磷酸化部位當前46頁，總共74頁。氧化磷酸化作用機制

化學滲透假說：

1961年由英國生物化學家Mitchell提出，認為電子傳遞釋放出的自由能和ATP合成是與一種跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度相偶聯(lián)的。獲得1978年的諾貝爾化學獎主要內(nèi)容：電子傳遞的自由能驅(qū)動H+從線粒體基質(zhì)跨過內(nèi)膜進入到膜間隙，從而形成跨線粒體內(nèi)膜的H+電化學梯度，這個梯度的電化學電勢驅(qū)動ATP的合成。當前47頁，總共74頁。當前48頁，總共74頁。線粒體的結(jié)構(gòu)dtdfhy線粒體顆粒:ATP合酶F1:催化ATP生成F0:H+離子通道當前49頁，總共74頁。OSCP：寡霉素敏感相關(guān)蛋白當前50頁，總共74頁。當H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時，γ亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)，3個β亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。ATP合酶的工作機制當前51頁，總共74頁。影響氧化磷酸化的因素NADH/NAD+:ADP/ATP:最重要呼吸控制（respiratorycontrol）抑制劑：1）解藕聯(lián)劑：如2,4-二硝基苯酚

2）ATP合酶抑制劑：寡霉素

3）電子傳遞抑制劑：魚藤酮當前52頁，總共74頁。當前53頁，總共74頁。4.甲狀腺激素

促進Mit的氧化磷酸化，ATP生成

甲狀腺激素誘導Na+,K+–ATP酶

使ATPADP+Pi總效應(yīng)：ATP合成，ATP分解也解偶聯(lián)蛋白基因表達均增加，表現(xiàn)為氧耗，產(chǎn)熱甲亢：易熱，易喘，情緒激動當前54頁，總共74頁。線粒體DNA(mitochondialDNA)

氧自由基氧化磷酸化突變

ATP呼吸鏈及線粒體蛋白質(zhì)合成mtDNA病線粒體DNA病與衰老有關(guān)。–5.線粒體DNA突變當前55頁，總共74頁。ATP和ADP的流動

以腺苷酸為載體，反向交換。受胞漿內(nèi)和線粒體內(nèi)

ATP/ADP水平影響當前56頁，總共74頁。三、ATP的儲存和利用

核苷二磷酸激酶的作用腺苷酸激酶的作用

ADP+ADPATP+AMP1.生成其他核苷三磷酸當前57頁，總共74頁。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。2.生成磷酸肌酸當前58頁，總共74頁。生物體內(nèi)能量的儲存和利用：以ATP為中心ADPATP氧化磷酸化底物水平磷酸化～P機械能（肌肉收縮等）滲透能（物質(zhì)運輸）化學能（合成代謝）電能（生物電）熱能（維持體溫）～P肌酸磷酸肌酸當前59頁，總共74頁。線粒體外的NADH的

氧化磷酸化借助于兩條穿梭途徑

1.α-磷酸甘油穿梭系統(tǒng)

2.蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)當前60頁，總共74頁。1.α-磷酸甘油穿梭：主要存在于腦和骨骼肌中當前61頁，總共74頁。α-磷酸甘油穿梭特點：線粒體內(nèi)外的α-磷酸甘油脫氫酶的輔酶不同胞液-----NAD+

線粒體---FADFADH2經(jīng)琥珀酸氧化呼吸鏈1.5ATP主要存在于骨骼肌、神經(jīng)細胞

當前62頁，總共74頁。2.蘋果酸-天冬氨酸穿梭：主要存在于肝和心肌中2.5ATP當前63頁，總共74頁。蘋果酸穿梭系統(tǒng)特點：蘋果酸脫氫酶的輔酶是NAD+線粒體內(nèi)的草酰乙酸生成天冬氨酸再穿過線粒體膜。通過NADH氧化呼吸鏈2.5ATP主要存在于肝、心肌組織中。

當前64頁，總共74頁。磷酸甘油穿梭線粒體內(nèi)生成FADH2生成2分子ATP存在部位：骨骼肌、神經(jīng)組織兩條穿梭途徑比較蘋果酸—天冬氨酸穿梭線粒體內(nèi)生成NADH生成3分子ATP存在部位：心肌、肝臟當前65頁，總共74頁。幾種重要代謝物的氧化磷酸化cxghhhhhh當前66頁，總共74頁。一、微粒體中的氧化酶類

1、加單氧酶（monooxygenase）反應(yīng)體系（1）概念：催化一個氧原子加到底物分子上,另一個氧原子被氫還原成水，又稱混合功能氧化酶(mixed-functionoxidase)或羥化酶(Hydroxylase)。RH+NADPH+H++O2ROH+NADP++H2O第四節(jié)非線粒體氧化體系（自學）當前67頁，總共74頁。（2）組成蛋白/酶黃素蛋白鐵硫蛋白