第十章生物氧化

1、 高能磷酸化合物高能磷酸化合物的類型，atp的特殊作用，磷酸肌酸和磷酸精氨酸的貯能作用 呼吸鏈呼吸鏈的概念，呼吸鏈電子傳遞的順序，電子傳遞抑制劑，呼吸鏈的多型性 氧化磷酸化作用磷酸化的部位，解偶聯(lián)作用，氧化磷酸化作用的機(jī)理高能磷酸化合物的類型atp的特殊作用磷酸肌酸和磷酸精氨酸的貯能作用在生物體內(nèi)具有高能鍵的化合物是很多的。根據(jù)鍵的特性可以分為以下幾種類型： 磷氧鍵型 氮磷鍵型 硫酯鍵型 甲硫鍵型1、磷氧鍵型(op)磷氧鍵型又可分為以下三種：(1) 酰基磷酸化合物c ochohoh2copooopoooh3ccoopoooh3ncoopooorcoopooo腺苷ccoopooo腺苷hnh3r3

2、-磷酸甘油酸磷酸乙酰磷酸氨甲酰磷酸?；佘账岚滨Ｏ佘账醕coohopoooch2磷酸烯醇式丙酮酸opooopooohopoopooo腺苷poooo123amp腺一磷adp腺二磷atp腺三磷無(wú)機(jī)焦磷酸(2) 焦磷酸化合物(3) 烯醇式磷酸化合物2、氮磷鍵型ch2nch3cnhnhpooo(ch2)3nhcnhnhpooochhooc磷酸肌酸磷酸精氨酸hooch2n3、硫酯鍵型nnnhnnh2ooohhhhhch2pooopoooosoo36o-磷酸腺苷-（活性硫酸基）-磷酰硫酸35croscoa?；o酶a4、甲硫鍵型h3csch2ch2chnh2cooh腺苷s-腺苷蛋氨酸（活性蛋氨酸）atp在細(xì)

3、胞的酶促磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移中是一個(gè)“共同中間體”。atp可以接受在它以上的化合物的磷酸基團(tuán)，所形成的atp又可將磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給其他的受體，形成在atp以下的磷酸化合物。 atp釋放自由能影響因素：1. atp三個(gè)磷酸基團(tuán)空間作用；2. atp水解產(chǎn)物adp3-和hpo42+具有能量最小構(gòu)象；3. 低濃度的h+推動(dòng)atp4-向分解方向進(jìn)行。 脊椎動(dòng)物是磷酸肌酸作為磷酸原 無(wú)脊椎動(dòng)物則以磷酸精氨酸作為磷酸原呼吸鏈的概念呼吸鏈電子傳遞的順序電子傳遞抑制劑呼吸鏈的多型性 在生物氧化過(guò)程中，代謝物脫下的氫經(jīng)過(guò)一系列的傳遞體(如nadh和fadh2 )的傳遞，最終交給分子氧生成水，同時(shí)將釋放的能量偶聯(lián)形成atp

4、，這一電子傳遞體系稱為呼吸鏈。-酮戊二酸丙酮酸蘋果酸異檸檬酸谷氨酸3-羥酰-coa脂酰-coa磷酸甘油琥珀酸fp6fp5nadqfp2fp3fp4atp部位fp1(4fe s)(2fe s)cytb(fe s)cytc1cytccytaa3o2atp部位atp部位魚藤酮安密妥抑制位點(diǎn)抑制位點(diǎn)抗霉素a氰化物抑制位點(diǎn)圖14-2 哺乳動(dòng)物的呼吸鏈21sh2nad+2hsnadhfmnh2coqfe2+cytfe3+cyto22ecytfe2+cytfe3+cytfe3+o2+(a-a3)fe2+cyt2ecoqh2fmnh2o2hh+2e2h+2e圖14-3 呼吸鏈氧化-還原反應(yīng)示意圖(1)(2)(

5、3)(4)(bc1)c2h能夠切斷呼吸鏈中某一部位電子流的物質(zhì)，稱為電子傳遞抑制劑。經(jīng)典的抑制劑有以下幾種： (1) 魚藤酮、安密妥以及殺粉蝶菌素 (2) 抗霉素a是由鏈霉菌分離出的抗菌素 (3) 氰化物、硫化物、疊氮化物和一氧化碳等 呼吸鏈在不同生物種類之間存在中間傳遞成員的不同；在同一生物體、同一細(xì)胞內(nèi)還存在末端氧化酶體系的多樣性。生物界中末端氧化酶體系有五種類型：1、細(xì)胞色素氧化酶體系2、酚氧化酶體系3、抗壞血酸氧化酶體系4、黃素蛋白氧化酶5、過(guò)氧化氫酶與過(guò)氧化物酶1、細(xì)胞色素氧化酶體系 細(xì)胞色素是以鐵卟啉為輔基的蛋白質(zhì)，因?yàn)橛蓄伾?，所以稱為細(xì)胞色素。 細(xì)胞色素的種類很多，已發(fā)現(xiàn)的有存在

6、于線粒體中的aa3、b、c、c1和存在于微粒體中的b5，p-450等多種，活性中心是卟啉環(huán)中的鐵離子(fe2+/fe3+)，功能是傳遞電子。nnfennchoho血紅素a（細(xì)胞色素aa3的輔基)12345678hooccooh2、酚氧化酶體系 酚氧化酶是一種含cu的氧化酶，在呼吸過(guò)程中的作用如下： sh2snad+nadf+h+2ph2phohohooo1/2o22e2h+h2o脫氫酶醌還原酶酚氧化酶cu2+cu+3、抗壞血酸氧化酶體系 抗壞血酸氧化酶也是含cu氧化酶。在這一末端氧化酶體系參與的呼吸鏈中還需要谷胱甘肽(gsh)在nadp和抗壞血酸之間作遞氫體。 sh2snadp+nadph+h

7、+2gshgssgdhaaa2cu+2cu2+1/2 o2o2h+h2o脫氫酶谷胱甘肽還原酶 脫氫抗壞血酸還原酶抗壞血酸氧化酶2e2e4、黃素蛋白氧化酶 一切以fmn或fad為輔基的酶或傳遞體都可稱為黃酶，它的作用是不經(jīng)過(guò)細(xì)胞色素或其他傳遞體而將氫直接交給分子氧，生成過(guò)氧化氫。作用模式如下： sh2snad+(或nadp+)nadh(或nadph）+h+fmnh2(或fadh2)fmn(或fad)o2h2o25、過(guò)氧化氫酶與過(guò)氧化物酶過(guò)氧化物酶及過(guò)氧化氫酶總稱為氫過(guò)氧化物酶，也是含鐵卟啉衍生物輔基的酶。這兩種酶在生物組織中起著消除h2o2的“解毒”作用。反應(yīng)模式如下：過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫酶催

8、化2h2o22h2o + o2過(guò)氧化物酶催化過(guò)氧化物酶催化 或磷酸化的部位解偶聯(lián)作用氧化磷酸化作用的機(jī)理生物體中高能磷酸化合物的生成有兩種類型： 底物水平的磷酸化作用：底物先生成磷酸化或硫酯化的衍生物，然后用以生成atp。例如，糖酵解反應(yīng)中生成的1,3-二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸以及三羧酸循環(huán)中琥珀酰coa合成酶催化的反應(yīng)。 氧化磷酸化作用：與呼吸鏈偶聯(lián)的磷酸化作用。 呼吸鏈中在三個(gè)部位有較大的自由能變化，這三個(gè)部位每一步釋放的自由能，都足以保證adp和無(wú)機(jī)磷酸形成atp。如下圖-酮戊二酸丙酮酸蘋果酸異檸檬酸谷氨酸3-羥酰-coa脂酰-coa磷酸甘油琥珀酸fp6fp5nadqfp2fp3fp4atp部位fp1(4fe s)(2fe s)cytb(fe s)cytc1cytccytaa3o2atp部位atp部位魚藤酮安密妥抑制位點(diǎn)抑制位點(diǎn)抗霉素a氰化物抑制位點(diǎn)圖14-2 哺乳動(dòng)物的呼吸鏈在完整線粒體內(nèi)，電子傳遞與磷酸化之間緊密偶聯(lián)，但這兩個(gè)過(guò)程可被解偶聯(lián)劑，如2,4-二硝基酚(dnp)解偶聯(lián)，這時(shí)雖然能進(jìn)行電子傳遞，但不能發(fā)生adp的磷酸化