生物氧化生物化學(xué)-108頁(yè)P(yáng)PT課件

1、生物氧化的概念物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行的氧化（主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解，放出能量，生成CO2和H2O的過程）（又稱：細(xì)胞呼吸、組織呼吸）能量的形式：熱能，維持體溫化學(xué)能，合成ATP，供生命活動(dòng)需要7/19/20221生物氧化圖解糖 脂肪 蛋白質(zhì) CO2和H2O O2能量ADP+PiATP熱能7/19/20222生物氧化與體外氧化的相同點(diǎn)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(shí)所消耗的氧量、最終產(chǎn)物(CO2，H2O)和釋放能量均相同。7/19/20223生物氧化的特點(diǎn)細(xì)胞內(nèi)溫和的條件下進(jìn)行酶促反應(yīng)能量逐步釋放，并合成ATP反應(yīng)以脫氫（脫電子）為主，并

2、有廣泛的加水脫氫反應(yīng)CO2由有機(jī)酸脫羧生成H2O由脫下的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生（經(jīng)呼吸鏈）7/19/20224第一節(jié) 生成ATP的氧化磷酸化體系線粒體生物氧化體系通過呼吸鏈（電子傳遞鏈）完成產(chǎn)物：H2O意義：生成ATP，供機(jī)體生命活動(dòng)之需要ATP的生成方式：氧化磷酸化（為主）底物水平磷酸化7/19/20225一、呼吸鏈(respiratory chain)概念：代謝物脫下的成對(duì)氫原子（2H），通過多種酶與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；由于此過程與細(xì)胞呼吸有關(guān)，故稱呼吸鏈，又稱電子傳遞鏈（electron transfer chain）SH2 A B C D 1/2O2遞氫體與遞電子

3、體位置：線粒體內(nèi)膜上7/19/20226（一）呼吸鏈的組成四種酶復(fù)合體作用：催化遞氫、遞電子反應(yīng)，最終傳遞給氧，生成水酶復(fù)合體是線粒體內(nèi)膜氧化呼吸鏈的天然存在形式所含各組分具體完成電子傳遞過程電子傳遞過程釋放的能量驅(qū)動(dòng)H+移出線粒體內(nèi)膜，轉(zhuǎn)變?yōu)榭鐑?nèi)膜H+梯度的能量，再用于ATP的生物合成呼吸鏈位置7/19/20227表：人線粒體呼吸鏈復(fù)合體復(fù)合體酶名稱質(zhì)量(kD)多肽鏈數(shù)功能輔基含結(jié)合位點(diǎn)復(fù)合體NADH-泛醌還原酶85039FMN，F(xiàn)e-SNADH（基質(zhì)側(cè)）CoQ（脂質(zhì)核心）復(fù)合體琥珀酸-泛醌還原酶1404FAD，F(xiàn)e-S琥珀酸（基質(zhì)側(cè)）CoQ（脂質(zhì)核心）復(fù)合體泛醌-細(xì)胞色素C還原酶25011

4、血紅素bL, bH, c1,Fe-SCyt c（膜間隙側(cè)）細(xì)胞色素c131血紅素cCyt c1， Cyt a復(fù)合體細(xì)胞色素C氧化酶16213血紅素a，a3，CuA, CuBCyt c（膜間隙側(cè)） 泛醌不包含在上述四種復(fù)合體中。7/19/202281、NADH-泛醌還原酶（復(fù)合體）位于呼吸鏈的起始，與大多數(shù)脫氫反應(yīng)相聯(lián)系（以NAD+為輔酶的脫氫酶類）作用：將電子（氫）從NADH傳遞給泛醌含：黃素蛋白（輔基為FMN） 鐵硫蛋白（輔基為Fe-S）輔酶（輔基）作為遞氫體（遞電子體）每傳遞2個(gè)電子可將4個(gè)H+從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)泵到胞漿側(cè)，復(fù)合體有質(zhì)子泵功能輔酶結(jié)構(gòu)呼吸鏈概貌呼吸鏈位置7/19/20229復(fù)合體

5、的功能NADH+H+ NAD+ FMN FMNH2還原型Fe-S 氧化型Fe-S QQH27/19/2022102、琥珀酸-泛醌還原酶（復(fù)合體）與代謝過程中以FAD為輔基的脫氫反應(yīng)相聯(lián)系（TAC中的琥珀酸脫氫酶）作用：將電子（氫）從琥珀酸（或脂酰CoA等）傳遞到泛醌含：黃素蛋白（輔基為FAD） 鐵硫蛋白（輔基為Fe-S）復(fù)合體沒有H+泵的功能呼吸鏈概貌呼吸鏈位置7/19/202211復(fù)合體與的功能7/19/2022123、泛醌-細(xì)胞色素C還原酶（復(fù)合體）又稱：細(xì)胞色素b-c1復(fù)合體含：細(xì)胞色素b（Cyt b562 ，Cyt b566） 細(xì)胞色素c1（Cyt c1） 可移動(dòng)的鐵硫蛋白(Riesk

6、e protein)作用：將電子從泛醌傳遞到Cyt c （CoQH2Cyt bLCyt bH Fe-S Cytc1Cytc）Cyt c ：呼吸鏈中唯一的水溶性物質(zhì)，位于內(nèi)膜外表面，易分離；不包含在復(fù)合體中呼吸鏈概貌呼吸鏈位置7/19/202213細(xì)胞色素（Cytochrome, Cyt）一類以鐵卟啉為輔基的酶類分Cyt a, Cyt b, Cyt c三大類（根據(jù)吸收光譜），再分若干亞類各類細(xì)胞色素的差別：鐵卟啉輔基的側(cè)鏈鐵卟啉與酶蛋白的連接方式作用：傳遞電子 Fe3+ + e Fe2+鐵卟啉輔基Q循環(huán)7/19/202214復(fù)合體的功能7/19/2022154、細(xì)胞色素C氧化酶（復(fù)合體）呼吸鏈概

7、貌作用：將電子從Cyt c傳遞給氧含Cyt a 和 Cyt a3，兩者緊密結(jié)合，不易分離，故稱 Cyt aa3Cyt aa3 中含鐵卟啉輔基和銅與Fe類似，Cu也能傳遞電子 Cu2+ + e Cu+呼吸鏈位置7/19/202216復(fù)合體的作用機(jī)制呼吸鏈概貌含4個(gè)氧化還原中心兩個(gè)血紅素輔基和兩個(gè)Cu位點(diǎn)（CuA、CuB）Cyt a-CuA、 Cyt a3 CuB兩組功能單元Cyt a3 與CuB 形成雙核活性中心電子傳遞：Cyt cCuACyt aCyt a3CuBO2每傳遞2個(gè)電子，使2個(gè)H+跨內(nèi)膜向胞漿側(cè)轉(zhuǎn)移 。復(fù)合體有質(zhì)子泵功能呼吸鏈位置電子傳遞7/19/202217復(fù)合體的功能7/19/

8、202218（二）呼吸鏈成分的排列順序排列順序確定的依據(jù)：多種實(shí)驗(yàn)的綜合1、標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位2、特異的吸收光譜3、特異的抑制劑4、體外將呼吸鏈拆開和重組呼吸鏈概貌氧還電位7/19/202219重要的呼吸鏈1、兩條呼吸鏈NADH氧化呼吸鏈（最主要）大多數(shù)脫氫酶以NAD+為輔酶琥珀酸氧化呼吸鏈（FADH2氧化呼吸鏈）某些脫氫酶以FAD為輔酶（輔基）呼吸鏈排列代謝物傳遞2、一些重要代謝物氧化時(shí)的電子傳遞如：蘋果酸、丙酮酸、乳酸等 琥珀酸、脂酰CoA等7/19/202220二、氧化磷酸化 （Oxidative phosphorylation）ATP的生成方式： 氧化磷酸化（主要方式） 底物水平磷酸化氧

9、化磷酸化的概念： 呼吸鏈電子傳遞過程中釋放能量，偶聯(lián)ADP磷酸化生成ATP，又稱偶聯(lián)磷酸化7/19/202221底物水平磷酸化 （Substrate level phosphorylation）概念：在代謝過程中，將代謝物分子中的能量直接轉(zhuǎn)移至ADP（GDP），生成ATP（GTP）的過程體內(nèi)有三處底物水平磷酸化1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸琥珀酸單酰CoA 琥珀酸7/19/202222（一）氧化磷酸化的偶聯(lián)部位偶聯(lián)部位：復(fù)合體、1、P/O比值 物質(zhì)氧化時(shí)，每消耗1摩爾氧原子所消耗的無(wú)機(jī)磷的摩爾數(shù)（或ADP摩爾數(shù)），即代表生成ATP的摩爾數(shù)2、自由能變化 Go-nFEo

10、 n : 電子數(shù) F : 法拉弟常數(shù)（96.5kJ/mol.v）P/O自由能7/19/202223偶聯(lián)部位圖示7/19/202224（二）氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制化學(xué)滲透假說（chemiosmotic hypothesis）Peter Mitchell 于60年代提出，獲78年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)化學(xué)滲透假說的基本要點(diǎn)：1.呼吸鏈遞氫遞電子時(shí)，將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜外側(cè)，形成電化學(xué)梯度（H+濃度差、電位差），儲(chǔ)存能量2.當(dāng)H+順電化學(xué)濃度梯度回流到線粒體內(nèi)基質(zhì)時(shí)，驅(qū)動(dòng)ADP合成ATP7/19/202225化學(xué)滲透假說已經(jīng)得到廣泛的實(shí)驗(yàn)支持氧化磷酸化依賴于完整封閉的線粒體內(nèi)膜；線粒體內(nèi)膜

11、對(duì)H+、OH、K、Cl離子不通透；電子傳遞鏈可驅(qū)動(dòng)質(zhì)子移出線粒體，形成可測(cè)定的跨內(nèi)膜電化學(xué)梯度；增加線粒體內(nèi)膜外側(cè)酸性可導(dǎo)致ATP合成，而線粒體內(nèi)膜加入使質(zhì)子通過物質(zhì)可減少內(nèi)膜質(zhì)子梯度，結(jié)果電子雖可以傳遞，但ATP生成減少。7/19/202226（三）ATP合酶（ATP synthase）復(fù)合體，位于線粒體內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)，具有質(zhì)子回流的通道，能合成ATPATP合酶的結(jié)構(gòu)電鏡觀察： 基部 柄部 頭部生化分離： F0 F1 （脂溶性） （水溶性） 寡霉素敏感蛋白、IF1亞基等 （OSCP）線粒體7/19/202227ATP合酶的組成F1 ：含33亞基復(fù)合體，OSCP、IF1 亞基等功能：合成ATP催化

12、部位：亞基（結(jié)合才有活性） F0 ：由a、b2 、 c912亞基組成（動(dòng)物細(xì)胞線粒體還有其他輔助亞基）鑲嵌于線粒體內(nèi)膜，是質(zhì)子回流通道當(dāng)H+經(jīng)F0回流時(shí)， F1催化ADP生成ATPATP合酶工作機(jī)制7/19/202228ATP合酶組成可旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)樣結(jié)構(gòu)F0的2個(gè)b亞基的一端錨定F1的亞基，另一端通過和33穩(wěn)固結(jié)合，使a、b2和33、亞基組成穩(wěn)定的定子部分。部分和亞基共同形成穿過33間中軸，還與1個(gè)亞基疏松結(jié)合作用，下端與嵌入內(nèi)膜的c亞基環(huán)緊密結(jié)合。c亞基環(huán)、和亞基組成轉(zhuǎn)子部分。 質(zhì)子順梯度向基質(zhì)回流時(shí)，轉(zhuǎn)子部分相對(duì)定子部分旋轉(zhuǎn)，使ATP合酶利用釋放的能量合成ATP結(jié)構(gòu)模式工作機(jī)制7/19/2

13、02229三、影響氧化磷酸化的因素（一）ADP（ADP/ATP）的調(diào)節(jié)作用1、正常情況下的主要調(diào)節(jié)因素 ADP 氧化磷酸化2、意義：使ATP的生成速度適應(yīng)機(jī)體生理需要3、呼吸控制率（respiratory control ratio, RCR） 過量底物時(shí)，加入ADP后的耗氧速率 僅有底物時(shí)的耗氧速率（作為觀察氧化磷酸化偶聯(lián)程度的較敏感的指標(biāo)）RCR7/19/202230（二）甲狀腺激素的影響生理劑量：甲狀腺激素 氧化磷酸化誘導(dǎo)Na、KATP酶生成，ATP ADP，ADP增多，促進(jìn)氧化磷酸化 大劑量：甲狀腺激素能促進(jìn)解偶聯(lián)蛋白的基因表達(dá)，耗氧量和產(chǎn)熱量（但ATP生成并不增加） 甲亢病人：基礎(chǔ)代

14、謝率，怕熱、出汗、食欲增加、人體消瘦，等等7/19/202231（三）抑制劑的影響1、呼吸鏈抑制劑（阻斷電子傳遞）2、解偶聯(lián)劑（氧化與磷酸化過程脫離）3、ATP合酶抑制劑（氧化磷酸化抑制劑）（抑制磷酸化、影響呼吸鏈）呼吸鏈概貌7/19/2022321、呼吸鏈抑制劑 （阻斷某部位的電子傳遞）復(fù)合體抑制劑：魚藤酮（rotenone）、粉蝶霉素A（piericidin A）及異戊巴比妥（amobarbital）等，阻斷傳遞電子到泛醌 。（與復(fù)合體中的鐵硫蛋白結(jié)合，阻斷電子傳遞）復(fù)合體的抑制劑：萎銹靈（carboxin）呼吸鏈概貌7/19/202233復(fù)合體抑制劑：抗霉素A（antimycin A）阻

15、斷Cyt bH傳遞電子到泛醌(QN) ；粘噻唑菌醇則作用QP位點(diǎn)；二巰基丙醇（BAL）阻斷Cyt b Cyt c1復(fù)合體 抑制劑：CN、N3緊密結(jié)合中氧化型Cyt a3，阻斷電子由Cyt a到CuB- Cyt a3間傳遞。CO與還原型Cyt a3結(jié)合，阻斷電子傳遞給O2。呼吸鏈概貌7/19/202234各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)NADHFMN(Fe-S)琥珀酸FAD(Fe-S)CoQCyt bCyt cCyt cCyt aa3O2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萎銹靈 7/19/2022352、解偶聯(lián)劑（使氧化與磷酸化過程脫離）機(jī)制：電子傳遞過程泵出

16、的H+不經(jīng)過F0 質(zhì)子通道回流，而通過內(nèi)膜的其他途徑返回線粒體基質(zhì)，破壞內(nèi)膜兩側(cè)的電化學(xué)梯度，妨礙ATP生成1）2,4-二硝基苯酚（DNP）：脂溶性，在內(nèi)膜中可自由移動(dòng)，在內(nèi)膜的胞液側(cè)結(jié)合H+ ，移至基質(zhì)側(cè)釋出H+ ，破壞電化學(xué)梯度2）解偶聯(lián)蛋白（UCP1）： 32KD的二聚體，在線粒體內(nèi)膜形成質(zhì)子通道，可使H+返流，釋放熱能棕色脂肪組織的線粒體內(nèi)膜含有解偶聯(lián)蛋白（新生兒、哺乳動(dòng)物等，以及心肌、骨骼?。┯坞x脂肪酸能促使H+經(jīng)解偶聯(lián)蛋白返流7/19/202236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 7

17、/19/202237抑制ADP磷酸化生成ATP，抑制呼吸鏈的遞氫遞電子過程。（具有雙重作用）寡霉素(oligomycin) ： 與寡霉素敏感蛋白（OSCP）（ATP合酶的F0、F1之間）結(jié)合，阻止質(zhì)子經(jīng)F0的通道返流，抑制ATP合成 因H+返流阻斷，內(nèi)膜兩側(cè)的電化學(xué)梯度增高，影響呼吸鏈的質(zhì)子泵功能，影響呼吸鏈傳遞呼吸鏈概貌抑制劑3、ATP合酶抑制劑（氧化磷酸化抑制劑）二環(huán)己基碳二亞胺( DCCP)： 共價(jià)結(jié)合F0的c亞基谷氨酸殘基，阻斷質(zhì)子從F0質(zhì)子半通道回流，抑制ATP合酶活性7/19/202238寡霉素(oligomycin)作用機(jī)制寡霉素可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成。呼吸

18、鏈概貌抑制劑7/19/202239（四）線粒體DNA（mtDNA）突變mtDNA的特點(diǎn)：裸露的環(huán)狀雙螺旋缺乏蛋白質(zhì)保護(hù)，缺乏損傷修復(fù)機(jī)制易受氧自由基的損傷而突變，是核DNA突變的1020倍mtDNA編碼基因：氧化磷酸化呼吸鏈復(fù)合體的13條多肽鏈線粒體蛋白質(zhì)合成所需的22種tRNA和2種rRNA7/19/202240mtDNA疾病mtDNA突變氧化磷酸化抑制 ATP生成致病mtDNA疾病的特點(diǎn)： 母系遺傳（卵子含mtDNA 幾十萬(wàn)個(gè)，精子含mtDNA幾百個(gè)，受精時(shí)卵細(xì)胞mtDNA的影響大） 老年發(fā)病多見（年齡增大， mtDNA突變加重） 癥狀取決于mtDNA突變程度與組織能量需求，耗能多的組織先

19、出現(xiàn)功能障礙（盲、聾、癡呆、肌無(wú)力、糖尿病等）7/19/202241四、ATP和能量的利用與轉(zhuǎn)移高能化合物與高能鍵“ ”水解時(shí)釋放能量 21 kJ/mol體內(nèi)有多種高能化合物最重要的高能化合物：ATP體內(nèi)能量的利用與儲(chǔ)存以ATP為中心高能物7/19/202242能量的轉(zhuǎn)移與儲(chǔ)存ATP+UDP ADP+UTPATP+CDP ADP+CTPATP+GDP ADP+GTPUTP、CTP、GTP分別參與糖原、磷脂和蛋白質(zhì)的合成過程ATP消耗過多時(shí)：2ADP ATP+AMPATP還可將P轉(zhuǎn)移給肌酸，生成磷酸肌酸（CP），是能量的貯存形式ATP + 肌酸 ADP + 磷酸肌酸 7/19/202243肌酸激

20、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。7/19/202244五、通過線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)線粒體外膜 通透性較大 內(nèi)膜 通透性較小 需要轉(zhuǎn)運(yùn)載體較為重要的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)有： 1、NADH的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 2、ATP的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 3、蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)7/19/202245（一）胞液NADH的氧化1、磷酸甘油穿梭作用器官：腦、骨骼肌等要點(diǎn)：兩種不同的磷酸甘油脫氫酶線粒體內(nèi)膜（胞液側(cè)）的磷酸甘油脫氫酶以FAD為輔基，脫氫后生成FADH2，進(jìn)入琥珀酸氧化呼吸鏈，生成1.5分子ATP骨骼肌等組織，葡萄糖氧化分解，生成30分子ATP（一般組織，生成32分子ATP）7/19/2022462、蘋果酸天冬氨酸穿

21、梭作用器官：肝、心肌要點(diǎn)：與磷酸甘油脫氫酶不同，線粒體內(nèi)的蘋果酸脫氫酶仍以NAD+為輔酶，脫下的氫進(jìn)入NADH氧化呼吸鏈，生成2.5分子ATP除蘋果酸脫氫酶外，還需要酮戊二酸載體、酸性氨基酸載體、谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）參與7/19/202247（二）腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白又稱ATPADP載體（ ATPADP carrier） ATPADP轉(zhuǎn)位酶腺苷酸載體對(duì)ATP、ADP作反向轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)需磷酸鹽載體參與（轉(zhuǎn)運(yùn)H2PO4-和H+）腺苷酸載體為二聚體結(jié)構(gòu)（每個(gè)亞基分子量為3000）7/19/202248線粒體中ATP生成：3H+轉(zhuǎn)運(yùn)至基質(zhì)ATP-ADP反向轉(zhuǎn)運(yùn)：H+轉(zhuǎn)運(yùn)至基質(zhì)合計(jì)： 4H+轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體基質(zhì)NA

22、DH氧化呼吸鏈：2.5ATP琥珀酸氧化呼吸鏈：1.5ATP ATP轉(zhuǎn)運(yùn)至膜間隙，與肌酸作用 線粒體膜間隙存在磷酸肌酸激酶的同工酶7/19/202249（三）線粒體蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)盡管線粒體含DNA，能合成蛋白質(zhì)；但98以上的線粒體蛋白質(zhì)由核DNA編碼，在線粒體外合成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體 需受體、酶類、某些蛋白質(zhì)參與線粒體基質(zhì)蛋白質(zhì)：線粒體外合成跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)至基質(zhì)加工、成熟線粒體內(nèi)膜或膜間隙蛋白質(zhì)：線粒體外合成跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)至基質(zhì)初步加工 再重新穿過內(nèi)膜進(jìn)一步成熟7/19/202250第二節(jié) 其他氧化體系（非線粒體生物氧化體系）特點(diǎn)：氧化過程不包括高能化合物的生成（即不產(chǎn)生 ATP） 主要與體內(nèi)代謝物、藥物

23、、毒物的生物轉(zhuǎn)化有關(guān)分布：微粒體、過氧化物酶體、細(xì)胞內(nèi)其他部位重要的酶類：氧化酶和需氧脫氫酶 加單氧酶和加雙氧酶過氧化氫酶和過氧化物酶 超氧物岐化酶7/19/202251一、抗氧化酶體系功能：清除反應(yīng)活性氧類反應(yīng)活性氧類(reactive oxygen species, ROS)O2e-e-+2H+H2O2e-+H+OHH2Oe-+H+H2O反應(yīng)活性氧類O27/19/202252ROS主要來源線粒體：超氧陰離子 的主要來源； 在線粒體中再生成H2O2和OH。過氧化酶體：FAD將從脂肪酸等底物獲得的電子交給O2生成H2O2和羥自由基OH。需氧脫氫酶（如黃嘌呤氧化酶等）也可催化生成 。外源因素：細(xì)

24、菌感染、組織缺氧、環(huán)境因素、藥物等也可導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生活性氧類。O2O2O27/19/202253（一）過氧化氫酶（觸酶）H2O2在代謝中產(chǎn)生（如需氧脫氫酶），有雙重作用有利方面：吞噬細(xì)胞中氧化殺菌；甲狀腺細(xì)胞中氧化碘（2I- I2），碘化酪氨酸不利方面：損傷細(xì)胞、產(chǎn)生氧自由基過氧化氫酶的作用：2H2O2 2H2O+O2過氧化氫酶的輔基含4個(gè)血紅素7/19/202254附：過氧化物酶與過氧化氫酶類似，以血紅素為輔基作用：催化H2O2直接氧化酚類、胺類R + H2O2 RO + H2O RH2 +H2O2 R + 2 H2O醫(yī)學(xué)中應(yīng)用舉例：大便隱血試驗(yàn)（OT） 聯(lián)苯胺 藍(lán)色化合物白細(xì)胞中的過氧化物酶

25、（氧化作用）7/19/202255（二）谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GPx)作用：清除細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝中產(chǎn)生的H2O2或過氧化物（R-O-OH），保護(hù)生物膜和血紅蛋白免遭損傷。體內(nèi)防止活性氧類損傷主要的酶。H2O2 + 2GSH 2 H2O +GS-SG2GSH + R-O-OH GS-SG + H2O + R-OH7/19/202256谷胱甘肽過氧化物酶的作用該酶存在細(xì)胞內(nèi)，含硒 H2O2 或ROOH 2 H2O或ROH H2O谷胱甘肽過氧化物酶 2 GSHGSSG谷胱甘肽還原酶 NADP+NADPH +H+6-磷酸葡萄糖5-磷酸核酮糖磷酸戊糖途徑7/19

26、/202257（三）超氧物岐化酶（SOD） （superoxide dismutase）1、體內(nèi)可產(chǎn)生超氧（陰）離子 （ O2 ）（呼吸鏈或其他物質(zhì)氧化時(shí)）4、有多種 SOD： 真核細(xì)胞胞液 CuZn-SOD 線粒體 Mn-SOD3、2O2 + 2H+H2O2 + O2 SOD2、O2 H2O2，OH（羥自由基） （反應(yīng)氧族） 不飽和脂酸過氧化脂質(zhì) （損傷生物膜、形成脂褐素等）7/19/202258二、單加氧酶（monooxygenase） （混合功能氧化酶、羥化酶）需要 Cyt P450 參與（屬于 Cyt b 類）分布廣泛，含10個(gè)基因家族，100余種同工酶肝、腎（微粒體）含量最多，參與類

27、固醇激素、膽汁酸、膽色素的生成和藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化需要NADPHCyt P450 還原酶參與含有黃素蛋白 （輔基為FAD） 鐵氧還蛋白（輔基為Fe-S）RH+NADPH+H+O2 ROH+NADP+H2O加單氧酶單加氧酶7/19/202259 NADH+H+ NAD+ 1/2O2+2H+ H2O 胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè) 線粒體內(nèi)膜 QH2 Q 延胡索酸 琥珀酸 QH2 Q 4H+4H+4H+4H+Cytcox Cytcox Cytcred Cytcred 2H+2H+呼吸鏈復(fù)合體的位置7/19/202260呼吸鏈概貌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

28、 內(nèi)膜胞液側(cè)H+復(fù)合體7/19/202261General picture of respiratory chaincomplexcomplexFMN Fe-SNADHQcomplexCytb Fe-S Cytc1complexCyta Cyta3CuA CuBO2CytcsuccinatecomplexFADFe-SADP+PiATP“proton pump”electrochemical gradient (H+)ATP synthaseF0 F1 OSCP ATP synthaseF0 F1 OSCP ATP synthaseF0 F1 OSCP ATP synthaseF0 F1 OS

29、CP ATP synthaseF0 F1 OSCP malonate（）amytal, rotenonepiericdin A（）dinitrophenol(DNP)（）oligomycin（）CO,CNH2S（）antimycin ABAL（）inhibitor7/19/202262NAD+結(jié)構(gòu)含維生素PP（煙酰胺，尼克酰胺）中文名稱：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）煙酰胺部分能可逆地接受氫與電子7/19/202263NAD+的遞氫反應(yīng)NAD+分子中接受了一個(gè)H和一個(gè)e，另一個(gè)H+保留在基質(zhì)中氧化還原變化發(fā)生在五價(jià)氮和三價(jià)氮之間7/19/202264FMN和FAD的結(jié)構(gòu)含維生素B2（核黃素）中

30、文名稱：黃素單核苷酸（FMN）（復(fù)合體）黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）（復(fù)合體）7/19/202265FMN的遞氫反應(yīng)維生素B2中的異咯嗪環(huán)，其第1、5位N原子能可逆地接受H（質(zhì)子和電子）（共軛系統(tǒng)）7/19/202266鐵硫蛋白的輔基（鐵硫簇 Fe-S）含等量的Fe和S（Fe2S2， Fe4S4）Fe與半胱氨酸中的S（巰基）相連Fe能傳遞電子Fe3+ + e Fe2+ 7/19/202267鐵硫中心的結(jié)構(gòu)SS無(wú)機(jī)硫半胱氨酸硫7/19/202268泛醌（Q）及其遞氫反應(yīng)又稱CoQ，脂溶性，能在線粒體內(nèi)膜中擴(kuò)散；易從內(nèi)膜分離，故不包含在復(fù)合體中含多個(gè)異戊間二烯疏水側(cè)鏈（人類含10個(gè)，Q10）醌型結(jié)

31、構(gòu)能可逆地接受質(zhì)子和電子（H）在電子傳遞和質(zhì)子移動(dòng)的偶聯(lián)中起著核心作用7/19/202269細(xì)胞色素的輔基Cyt a甲酰基多聚異戊烯Cyt b 乙烯側(cè)鏈Cyt c乙烯側(cè)鏈與酶蛋白的半胱氨酸相連7/19/202270Cyt c中輔基與酶蛋白的連接1.乙烯側(cè)鏈與酶蛋白的半胱氨酸相連2.Fe與組氨酸的咪唑基和蛋氨酸的甲硫基相連7/19/202271復(fù)合體的電子傳遞通過“Q循環(huán)”復(fù)合體每傳遞2個(gè)電子，向內(nèi)膜胞漿側(cè)釋放4個(gè)H+復(fù)合體也有質(zhì)子泵作用7/19/202272復(fù)合體的電子傳遞過程7/19/202273CuB-Cyta3中心細(xì)胞色素c氧化酶CuB-Cyta3中心使O2還原成水有強(qiáng)氧化性中間物始終和

32、雙核中心緊密結(jié)合，不會(huì)引起細(xì)胞損傷2H+2H2O7/19/202274氧化還原電位測(cè)定7/19/202275呼吸鏈中各種氧化還原對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位氧化還原對(duì)E0(V)氧化還原對(duì)E0(V)NAD+ /NADN+H+0.32Cyt c1 Fe3+ /Fe2+0.22FMN /FMNH20.219Cyt c Fe3+ /Fe2+0.254FAD /FADH20.219Cyt a Fe3+ /Fe2+0.29Cyt bL(bH) Fe3+/Fe2+0.05(0.10)Cyt a3 Fe3+ /Fe2+0.35Q10 /Q10H20.061/2O2 /H2O0.8167/19/202276按 Eo確定

33、的呼吸鏈排列NADHFMN(Fe-S)琥珀酸FAD(Fe-S)CoQCyt bCyt c1Cyt cCyt aa3O2NADH氧化呼吸鏈 FADH2氧化呼吸鏈7/19/202277某些代謝物的傳遞鏈7/19/202278氧化磷酸化示意圖FMNFe-SNADHQCyt bCyt c1Cyt aa3O2FADFe-SADP + PiATP遞氫氧化、釋放能量磷酸化、貯存能量偶聯(lián)Cyt c7/19/202279P/O比值比較各物質(zhì)的 P/O 比值（ATP的生成數(shù)），可推斷偶聯(lián)部位呼吸鏈排列2.51.57/19/202280自由能計(jì)算每生成1摩爾ATP，需能30.5kJ（7.3Kcal）7/19/202

34、281電子傳遞過程的能量釋放7/19/202282化學(xué)滲透學(xué)說線粒體基質(zhì) 線粒體膜 + + + + - - - - H+ O2 H2O H+e- ADP+Pi ATP 7/19/202283電子傳遞過程復(fù)合體 (4H+) 、 (4 H+)和 (2H+)有質(zhì)子泵功能 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 H+ 1/2O2+2H+ H2O ADP+Pi ATP 4H+ 2H+ 4H+ 胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè) + + + + + + + + + + - - - - - - - - - 7/19/202284化學(xué)滲透示意圖及各種抑制劑對(duì)電子傳遞鏈的影響7/19/202285線

35、粒體結(jié)構(gòu)7/19/202286ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖7/19/202287ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖27/19/202288ATP合酶工作的 “ 結(jié)合變構(gòu)機(jī)制 ”ATP合酶的最小反應(yīng)中心是亞基結(jié)合ADP和Pi后，構(gòu)象發(fā)生變化，催化合成ATP。 （有三種構(gòu)象）1F1 包括三對(duì)，圍繞著由中軸構(gòu)成的中心，每次只能形成一個(gè)；當(dāng)合成ATP后，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，與第二個(gè)形成 。故F1 中的三對(duì)依次合成ATP。27/19/202289ATP合酶工作機(jī)制1L疏松型T緊密型O開放型7/19/202290ATP合酶工作機(jī)制27/19/202291ATP合酶工作機(jī)制當(dāng)H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時(shí)，亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)，3個(gè)亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。7/19/202292合酶和質(zhì)子的跨膜流動(dòng)機(jī)制 F1的3、3和亞基以及F0的a、b2亞基共同組成定子部分。