生物氧化

关于生物氧化的思维导图，如 线粒体氧化体系与呼吸链：NADH+H+和FADH2通过一系列酶和酶催化的反应被彻底氧化与氧结合生成水和ATP，酶和辅酶称为呼吸链或电子传递链

生物氧化

• 线粒体氧化体系与呼吸链
  • 概念
    • NADH+H+和FADH2通过一系列酶和酶催化的反应被彻底氧化与氧结合生成水和ATP，酶和辅酶称为呼吸链或电子传递链
  • 传递氢和电子的组分
    • 递氢体
      • 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）：双电子传递体，加氢反应
      • 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）：同上
      • 黄素单核苷酸（FMN）：维生素B中的异咯嗪环
      • 黄素腺嘌呤（FAD）：同上
      • 泛醌（又称辅酶Q）:脂溶性化合物，单、双电子的传递
    • 电子传递体
      • 硫铁蛋白（Fe-S）：单电子传递体
    • 细胞色素Cyt
      • 铁卟啉为辅基，单电子传递体
      • 3个特征吸收峰，分为Ctya,b,c三类
  • 复合为呼吸链
    • 复合体Ⅰ（NADH-Q还原酶或NADH脱氢酶）
      • 接受来自NADH的电子转移给Q
        • 功能辅基：FMN和Fe-S
    • 复合体Ⅱ（琥珀酸-泛醌还原酶或琥珀酸脱氢酶 ）（无H+泵功能）
      • 接受来自琥珀酸的电子转移给Q
        • 功能辅基：FAD、Fe-S
    • 复合体Ⅲ（泛醌-细胞色素c还原酶）
      • 接受来自QH2传递给Cyt-c
        • 功能辅基：Ctyb、Ctyc1、Fe-S
        • Q循环：QH2结合在Qp点位，分别将2电子传递给Cty c和结合在Qn点位的Q
    • 复合体Ⅳ（细胞色素c氧化酶）
      • 接受来自还原型Cty c的电子转移给O2生成H2O
        • 功能辅基：Ctya、Ctya3
        • 双核中心:CuA中心
  • 电子供体
    • NADH
      • NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Ctyc→复合体Ⅳ→O2
    • FADH2
      • 琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Ctyc→复合体Ⅳ→O2
    • 标准氧化还原电单位E°
      • 指在特定条件下，参与氧化还原反应的组分对电子的亲和力大小
• 氧化磷酸化与ATP生成
  • 氧化磷酸化偶联部位
    • 氢经呼吸链释放能量的过程与去驱动ADP磷酸化生成ATP相耦联
    • P/O比值
      • 氧化磷酸化过程中，每消耗1/2molO2所需磷酸的摩尔数，所需能合成ATP的摩尔数（或一对电子通过呼吸链传递给氧所生成ATP分子数）
        • NADH+H+P/O2.5
        • FADH2P/O1.5
  • 化学渗透假说
    • 呼吸链电子传递造成质子梯度经线粒体内膜回流驱动ATP的合成
  • 合成ATP
    • 线粒体内膜上的复合体V，即为ATP合酶
      • “定子”：a，b₂和F₁中的α3β3、δ亚基
      • “转子”：c亚基环、γ和伊普西隆亚基
      • AYP合酶转子循环一周生成3分子ATP
  • ATP在能量代谢中的核心作用
    • 水解时能释放较大自由能的含有磷酸基的化合物
    • 腺苷酸激酶可催化ATP、ADP、AMP间互变
    • 磷酸肌酸
• 其他氧化与抗氧化体系
  • 呼吸链同时是产生活性氧、引起细胞损伤的原因之一，集体也有相应的保护防御机制
  • 人微粒细胞色素P450单加氧酶
    • 肝和肾上腺上最多
    • RH+NADPH+(H^+)+O2→ROH+(NADP^+)+H2O
  • 线粒体呼吸链产生ROS
    • 复合体Ⅲ中Q通过循环单电子泄露超氧阴离子
    • 呼吸链末端的细胞色素c氧化酶 少量生成好H2O2
    • 少量的ROS促进细胞增殖，大量积累会损伤细胞
  • 抗氧化体系
    • SOD(Mn-SOD)
      • 清除超氧阴离子
    • 过氧化氢酶
      • 清楚过氧化氢
    • 谷胱甘肽还原酶
      • 氧化型GS-SG转变为还原型GSH
    • 其他
      • 维生素C、维生素E、β-胡萝卜素
• 氧化磷酸化的影响因素
  • 体内能量状态调节
    • ADP浓度以及ATP/ADP比值
  • 抑制剂
    • 呼吸链抑制剂
      • 阻断呼吸链中电子传递
        • 抑制复合体Ⅰ：鱼藤酮、粉蝶霉素、异戊巴比妥
        • 抑制复合体Ⅱ：萎锈灵
        • 抑制复合体Ⅲ：抗霉素A
    • 解偶连剂
      • 解偶联蛋白：二硝基苯酚
    • ATP合酶
      • 抑制电子传递和ATP生成：寡霉素、二环己基碳二亚基
  • 甲状腺素
    • 促进细胞上Na+，K+-ATP酶的表达
  • 线粒体DNA突变
    • 遗传性mtDNA疾病以母系居多
  • 内膜转运蛋白
    • NADH的α-磷酸甘油穿梭
      • 脑和骨骼肌
        • 1.5分子ATP
    • 苹果酸-天冬氨酸穿梭
      • 肝、肾和心肌
        • 2、5分子ATP
    • ATP-ADP转运酶协调转运ATP和ADP的出入线粒体