导图社区 生物氧化
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生 物 氧 化
线粒体氧化体系 与呼吸链
一、线粒体氧化体系含多种传递氢和电子的组分
生物氧化
糖、脂、Pr等营养物质在体内彻底分解，消耗O2，产生CO2和H2O，同时释放能量的过程
概念：
物质在生物体内进行的氧化分解
部位：
细胞质、线粒体、微粒体等
又称：
组织呼吸，细胞呼吸
线粒体氧化体系
呼吸链
概念
生物体将NADH+H+和FADH2,彻底氧化生成水和ATP的过程与细胞的呼吸有关，需要消耗氧，参与氧化还原反应的组分由含辅助因子的多种蛋白酶复合体组成，形成一个连续的传递链，因此称为氧化呼吸链，简称为呼吸链。;也称电子传递链(electron transfer chain)。
存在部位：线粒体内膜
原理
电子传递过程中伴随氢离子移至线粒体内膜的胞质侧，形成跨内膜氢离子梯度，产生的能量用于生成ATP。
基本成分
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 （NAD+,NADP+）
功能基团：烟酰胺
是大多数脱氢酶的辅基
双电子传递体
都是纤维素pp在人体内的衍生物
既是递氢体，又是电子传递体
黄素核苷酸衍生物
包括
FMN
黄素单核苷酸
FAD
黄素腺嘌呤二核苷酸
功能基团：异咯嗪环
是黄素Pr的辅基
既是递氢体，又是电子传递体
范锟（辅酶Q）
呼吸链中唯一的非pr成分
Q的疏水特性使其在线粒体内膜内部中自由扩散
单双电子的传递，也可传递H
铁硫蛋白
辅基是铁硫中心
功能基团为Fe3+
单电子传递体
细胞色素
是一类血红素样辅基的pr
功能基团为Fe3+
单电子传递体
组成特点
复合体Ⅰ
将NADH中的电子传递给泛醌
又称
：NADH-Q还原酶或NADH脱氢酶
接受来自NADH+H的电子并转移给泛醌
可催化两个同时进行的过程
电子传递
NADH→FMN→Fe-S→Q
质子的泵出
复合体Ⅰ有质子泵功能，没传递2个电子可将4个H+从内膜基质泵到胞浆侧
复合体Ⅱ
将电子从琥珀酸传递到泛醌
琥珀酸—泛醌还原酶
即三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶
电子传递
琥珀酸→FAD→几种Fe-S→Q
无质子泵功能
复合体Ⅲ
将电子从还原型泛醌传递至细胞色素C
泛醌–细胞色素c还原酶
电子传递
QH2→Cyt b→Fe-S→Cyt c1→Cyt c
每传递2个电子向膜间隙释放4个H+
Cyt c 是呼吸链中唯一的水溶性球状蛋白质
复合体Ⅳ
将电子从细胞色素c传递给氧
细胞色素c氧化镁
电子传递
Cyt c→CuA→Cyt a→Cyt a3→CuB→O2
CuA和Cyt a3-CuB形成双核中心，将电子传递给O2
质子泵：
每传递2个电子使2个H+泵至膜间隙侧
两条呼吸链
NADH呼吸链
NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体Ⅳ→O2
琥珀酸氧化呼吸链
琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体Ⅳ→O2
排列顺序
标准氧化还原电位进行排序
特异的抑制剂阻断
还原状态呼吸缓慢给氧
将呼吸链拆开和重组
二、具有传递电子能力的Pr复合体组成呼吸链
三、NADH和FADH2是呼吸链的电子供体
氧化磷酸化 与ATP的生成
ATP生成方式
底物水平磷酸化
氧化磷酸化
氧化磷酸化偶联部位
在复合体Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ内 都有质子泵功能
P/O比值
概念
自由能变化
偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度
化学渗透假说
内容1
内容2
内容3
化学渗透假说的实验依旧
内容1
内容2
质子顺浓度梯度回流用于合成ATP
ATP合酶
F1(亲水部分)：催化ATP合成
F0(疏水部分)：质子回流至基质的通道
对寡霉素敏感
又称复合体Ⅴ
呼吸链每传递2个电子，使10个H+跨内膜向胞浆侧转移
线粒体胞浆侧的质子浓度，正电荷高于基质
形成跨内膜的浓度和电位差(电化学梯度)
ATP在能量代谢中起核心作用
ATP合酶的作用
线粒体内膜存在ATP合酶，电子传递产生的质子驱动力通过ATP合酶的离子通道促使质子回流，释放的能量用于产生ATP
ATP是能量捕获和释放利用的重要分子
ATP是能量转移的核苷酸相互转变的核心
ATP通过自身基团提供能量
磷酸肌酸也是储存能量的高能化合物
氧化磷酸化 的影响因素
ATP/ADP比值
能量状态是影响氧化磷酸化的主要因素
ATP/ADP ↑,氧化磷酸化速度↓
ATP/ADP ↓,氧化磷酸化速度↓
抑制剂
呼吸链抑制剂
解偶联剂
ATP合酶抑制剂
甲状腺激素
线粒体DNA突变
线粒体内膜物质转运
NADH的转运
α-磷酸甘油穿梭
磷酸甘油脱氢酶
苹果酸-天冬氨酸穿梭
ATP，ADP和Pi的转运
其他氧化与 抗氧化体系