生物氧化與能量代謝藥學(xué)院

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生物氧化與體外氧化之相同點(diǎn)（重點(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(shí)所消耗的氧量、最終產(chǎn)物（CO2，H2O）和釋放能量均相同。1目前一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)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。H2O由物質(zhì)氧化時(shí)脫下的氫通過呼吸鏈，經(jīng)多步酶促氧化還原反應(yīng)，最后與氧結(jié)合產(chǎn)生。有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生CO2。*生物氧化與體外氧化之不同點(diǎn)

重點(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。2目前二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)脂肪葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等）共同中間物進(jìn)入三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位生物體內(nèi)能量產(chǎn)生的三個(gè)階段3目前三頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)高能磷酸化合物（重點(diǎn)）：

一、基本概念：生化反應(yīng)中，在水解時(shí)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)中可釋放出大量自由能（>20.92千焦/摩爾）的磷酸化合物稱為高能化合物。4目前四頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)二、高能化合物的類型5目前五頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)三、ATP-能量載體（重點(diǎn),2011年考簡答）：

ATP作為生物能的特點(diǎn)：生物體內(nèi)釋放的能量大多用于ATP的生成。生物體利用能量直接來源于ATP。ATP在體內(nèi)具有極高的轉(zhuǎn)換率。ATP水解釋放能量的特點(diǎn)ATPADP+PiATPAMP+PPi6目前六頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)ATP是物質(zhì)代謝中間轉(zhuǎn)換、磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的“共同中間體”?！玃～P～P～PATP～P02108641214磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移能磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸磷酸磷酸肌酸（磷酸基團(tuán)儲備物）6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油7目前七頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。四、能量的儲存和轉(zhuǎn)移8目前八頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)核苷二磷酸激酶的作用（能量轉(zhuǎn)移)ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP腺苷酸激酶的作用

ADP+ADPATP+AMP9目前九頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)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(respiratorychain)又稱電子傳遞鏈(electrontransferchain)。在呼吸鏈中，酶和輔酶按一定的順序排列在線粒體的內(nèi)膜*上。組成：遞氫體和電子傳遞體（2H2H++2e）呼吸鏈*（電子傳遞鏈或電子傳遞系統(tǒng)）第四節(jié)線粒體電子傳遞系統(tǒng)（重點(diǎn)）：10目前十頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)NAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H,NAD+R=H2PO3,NADP+

一、電子傳遞體RNAD+和NADP+11目前十一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還原反應(yīng)時(shí)變化發(fā)生在五價(jià)氮和三價(jià)氮之間。12目前十二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)FMN和FAD都含異咯嗪環(huán)，起到傳遞氫的作用。黃素蛋白（以FMN或FAD為輔基）13目前十三頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)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。泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個(gè)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(shí)可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。14目前十四頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)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)它們吸收光譜不同而分類。15目前十五頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)16目前十六頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)復(fù)合體INADH-泛醌還原酶復(fù)合體II琥珀酸-泛醌還原酶復(fù)合體III泛醌-細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體IV細(xì)胞色素C氧化酶四種具有傳遞電子功能的酶復(fù)合體(complex)二、電子傳遞體在線粒體內(nèi)膜（重點(diǎn)）：

17目前十七頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)1.復(fù)合體Ⅰ:NADH-泛醌還原酶功能:

將電子從NADH傳遞給泛醌

(ubiquinone)

復(fù)合體ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-S

18目前十八頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)2.復(fù)合體Ⅱ:琥珀酸-泛醌還原酶功能:

將電子從琥珀酸傳遞給泛醌

復(fù)合體Ⅱ琥珀酸→→CoQFAD;Fe-S;

Cytb56019目前十九頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)20目前二十頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)3.復(fù)合體Ⅲ:泛醌-細(xì)胞色素c還原酶

功能：將電子從泛醌傳遞給細(xì)胞色素c

復(fù)合體ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c121目前二十一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)22目前二十二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)4.復(fù)合體Ⅳ:細(xì)胞色素c氧化酶功能：將電子從細(xì)胞色素c傳遞給氧

復(fù)合體Ⅳ還原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB23目前二十三頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)ⅢⅠⅡⅣCytcQNADH+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-24目前二十四頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)1.NADH氧化呼吸鏈NADH→復(fù)合體Ⅰ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸鏈

琥珀酸→復(fù)合體Ⅱ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2三、呼吸鏈成分的排列順序

（重點(diǎn)）：

25目前二十五頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈26目前二十六頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)第五節(jié)氧化磷酸化（重點(diǎn)）：

*定義氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)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。

※將底物的高能磷酸基直接轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP,這種ADP或其它核苷二磷酸的磷酸化作用與底物的脫氫作用直接相偶聯(lián)的反應(yīng)過程，稱為底物水平磷酸化。(substratelevelphosphorylation)27目前二十七頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)（一）氧化磷酸化偶聯(lián)部位氧化磷酸化偶聯(lián)部位：復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ根據(jù)自由能變化和P/O比值*P/O比值：每消耗1mol氧原子所消耗的無機(jī)磷酸的摩爾數(shù)，亦指每消耗1mol氧原子所產(chǎn)生ATP的摩爾數(shù)。（重點(diǎn)）：28目前二十八頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)線粒體離體實(shí)驗(yàn)測得的一些底物的P/O比值底物呼吸鏈的組成P/O比值可能生成的ATP數(shù)β-羥丁酸NAD+→復(fù)合體Ⅰ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ2.4～2.83→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2琥珀酸復(fù)合體Ⅱ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ1.72→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2抗壞血酸Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O20.881細(xì)胞色素c(Fe2+)復(fù)合體Ⅳ→O20.61-0.68129目前二十九頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)ATPATPATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞鏈自由能變化

30目前三十頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)（二）氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理

（重點(diǎn)）：

化學(xué)滲透假說(chemiosmotichypothesis)

電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時(shí)，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)生內(nèi)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(shí)驅(qū)動ADP與Pi生成ATP。31目前三十一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)線粒體基質(zhì)線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化學(xué)滲透假說簡單示意圖32目前三十二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)2.ATP合酶（F1F0ATP合酶）F1：親水部分，具催化功能。F0：疏水部分，質(zhì)子回流通道。ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖33目前三十三頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)三、影響氧化磷酸化的因素（重點(diǎn)）：

1.呼吸鏈抑制劑阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。2.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3.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（一）抑制劑34目前三十四頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)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)35目前三十五頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)解偶聯(lián)蛋白熱能H+H+ADP+PiATP36目前三十六頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)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37目前三十七頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)（二）ADP的調(diào)節(jié)作用呼吸控制率(respiratorycontrolratio,RCR)（三）甲狀腺激素Na+,K+–ATP酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增加。（四）線粒體DNA突變

與線粒體DNA病及衰老有關(guān)。38目前三十八頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)四、線粒體外NADH的氧化磷酸化（重點(diǎn)）：

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α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)蘋果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)39目前三十九頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)1.

α-磷酸甘油穿梭機(jī)制（腦、骨骼?。?0目前四十頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)

NADH+H+FADH2NAD+FAD線粒體內(nèi)膜線粒體外膜膜間隙線粒體基質(zhì)α-磷酸甘油脫氫酶呼吸鏈磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油41目前四十一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)2.蘋果酸-天冬氨酸穿梭機(jī)制（肝、心?。?2目前四十二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十點(diǎn)一、需氧脫氫酶和氧化酶

受氫體輔酶（輔基）產(chǎn)物不需氧脫氫酶輔酶需氧脫氫酶O2FMN或FADH2O2氧化酶O2H2O受氫體輔酶（輔基）產(chǎn)物不需氧脫氫酶輔FMN、FAD、NAD等需氧脫氫酶O2FMN或FAD