生物氧化学习笔记

下图汇总了食品生物化学中生物氧化的内容，包括生物氧化的概述、呼吸链及氧化磷酸化、底物水平磷酸化和氧化磷氧化。

生物氧化

• 第一节 概述
  • 生物氧化概念
    • 是生物体内从代谢物脱下的氢和电子，通过一系列反应与氧化合成水，并释放能量的过程称为生物氧化，主要指糖、脂、蛋白质等分子氧化分解生成CO2和H2O并释放能量的作用，又称呼吸作用
    • 部位
      • 线粒体
      • 细胞膜
  • 生物氧化与体外氧化的比较
    • 相同
      • 在化学本质上都遵循氧化还原反应的一般规律。
      • 所消耗的氧量、最终产物和释放能量均相同
    • 不同
      • 反应条件，过程，能量释放，二氧化碳生成，水
  • 生物氧化方式
    • 有氧氧化
    • 无氧氧化
  • 生物氧化过程
    • 脱氢
    • 脱羧
    • 耗氧
  • 生物氧化的酶类
    • 氧化酶
    • 脱氢酶
    • 不需氧脱氢酶
  • 生物氧化的特点
    • ★ 在细胞内进行，条件温和。
    • ★ 由酶催化分阶段逐步进行，能量逐步释放。
    • ★ 释放的化学能转换成ATP。
    • ★ 受调节控制。
• 第二节 呼吸链及氧化磷酸化
  • 一、高能键和高能化合物
    • • 高能键(～)
        • 水解时释放大于20.92kJ自由能的键称为高能键
        • 类型
          • O～P键型 N～P键型 硫酯键型 甲硫键型
    • 高能磷酸化合物
      • 机体内的磷酸化合物当其磷酰基水解时，释放出大量自由能，这类化合物称为高能磷酸化合物。
      • 类型
        • 磷酸酐键： 混合酐键： 烯醇磷酸键： 磷酸胍键：
    • ATP
      • 生物普遍使用的供能物质，有“通用货币”之称。 能为细胞大部分反应直接供能。 是能量载体，不能贮能。
  • 二、呼吸链的概念及类型
    • 定义：又称电子传递链，是由线粒体内膜上一系列能接受氢或电子的传递体组成。代谢物（糖类、脂类、蛋白质等）在分解代谢中产生的还原型辅酶在线粒体内经一系列传递体的传递作用，最终将氢传递给被激活的氧分子而生成水。由于参与这一系列作用的酶和辅酶一个接一个地构成链状反应，因此将这种形式的氧化过程称为呼吸链。
    • 呼吸链存在于线粒体内膜
    • 种类：
      • NADH呼吸链 FADH2呼吸链
    • 呼吸链的组成：递氢体和电子传递体
    • 呼吸链的电子传递过程（两条路径）
      • 1. 复合体Ⅰ: NADH脱氢酶(NADH-泛醌还原酶) 功能: 将电子从NADH传递给泛醌(CoQ）
      • 2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸脱氢酶(琥珀酸-Q还原酶)◆
        • 功能：将电子从琥珀酸传递给泛醌
      • 3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
        • 功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c
      • 4. 复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶 功能：将电子从细胞色素c传递给氧。
      • 1. NADH氧化呼吸链 NADH→复合体Ⅰ→CoQ(2H+释放在介质中) →复合体Ⅲ → Cyt c →复合体Ⅳ → O2 2. 琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链） 琥珀酸 →复合体Ⅱ → CoQ → 复合体Ⅲ → Cyt c → 复合体Ⅳ → O2
    • 细胞色素c（cytc） 是电子传递链中一个独立的蛋白质电子载体，位于线粒体内膜外表，属于膜周蛋白，易溶于水。 在电子传递过程中，cytc通过Fe3+  Fe2+ 的互变起电子传递中间体作用。
  • 四、线粒体外NADH、H+的氧化
• 三、底物水平磷酸化和氧化磷酸化 ——ATP的生成
  • 1、底物水平磷酸化 是分解代谢过程中，底物因脱氢、脱水等作用而使能量在分子内部重新分布，形成高能磷酸化合物，然后将高能磷酸基团转移到ADP形成ATP的过程。
  • 2、氧化磷酸化 是在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。是体内生成ATP的重要方式。
  • 1、氧化磷酸化偶联部位
  • P/O比： 当电子在呼吸链传递消耗氧的同时，偶联无机磷酸（Pi）的消耗。消耗P原子的摩尔数与O原子摩尔数之比称为P/O比。
  • ATP形成部位
    • NADH至泛醌 细胞色素b至细胞色素c 细胞色素a3至分子氧
  • 2、氧化磷酸化的偶联机理
    • （1）化学渗透学说（2）ATP合酶
  • 3、影响氧化磷酸化的因素
    • （1）ADP的调节作用 （2）甲状腺激素：Na+, K+–ATP酶和解偶联蛋白基因表达增加（3）线粒体DNA突变：与线粒体DNA病及衰老有关。 （4）抑制剂 ①解偶联剂：使氧化与磷酸化偶联过程脱离，如寡霉素。 ②氧化磷酸化抑制剂：对电子传递及ADP磷酸化有抑制作用。 ③呼吸链抑制剂：阻断呼吸链中某些部位电子传递。
• 四、线粒体外NADH、H+的氧化
  • 胞浆中NADH必须经转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。
  • 1. α-磷酸甘油穿梭机制
  • 2. 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制
  • 子主题
• 五、总结
  • 1. 概念：生物氧化，电子传递链，高能键，P/O 2. 电子传递链的部位、组成、各成分功能 3. 电子传递链传递的两条途径及ATP生成差别 4. 电子传递链偶联氧化磷酸化合成ATP的机制