导图社区 生物氧化
生物化学与分子生物学第六章生物氧化知识点概述，包括线粒体氧化体系与呼吸链、氧化磷酸化与ATP生成、氧化磷酸化的影响因素等内容。
《生物化学与分子生物学》第七章脂质代谢笔记，包括脂质的构成、功能及分析、脂质的消化吸收、甘油三酯代谢等内容。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
生物氧化
线粒体氧化体系与呼吸链
线粒体氧化体系含多种传递氢和电子的组分
能够传递氢和电子的物质，如金属离子、小分子有机化合物、某些蛋白质等称之为递电子体或递氢体。
线粒体氧化体系主要将NADH和FADH2中的氢离子和电子传递给氧
烟酰胺腺嘌呤核苷酸（NAD+）传递氢和电子
CoⅠ和CoⅡ可作为脱氢酶的辅酶，起递氢和递电子作用
NADH可将2H传递给呼吸链复合体Ⅰ进行氧化磷酸化
NADPH作为供氢体参加体内还原反应
黄素核苷酸衍生物传递氢和电子
FMN、FAD是黄素蛋白的辅基
异咯嗪环可接受氢离子和电子
FMN参加呼吸链复合体Ⅰ的构成
FAD参加呼吸链复合体Ⅱ的构成
有机化合物泛醌（辅酶Q）传递氢和电子
Q可在复合体Ⅰ和复合体Ⅱ之间传递氢和电子
Q的疏水特性使其能在线粒体内膜中自由扩散，Q进行双、单电子的传递
铁硫蛋白和细胞色素蛋白传递电子
铁硫蛋白
单电子传递体
参与复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的组成
细胞色素蛋白
细胞色素蛋白通过辅基血红素中的铁离子发挥单电子传递体的作用
具有传递电子能力的蛋白质复合体组成呼吸链
电子传递链：一个连续传递电子/氢的反应链，氧分子最终接受电子和氢离子生成水
呼吸链：由于此体系需要消耗氧，与需氧细胞的呼吸过程有关
复合体Ⅰ将NADH中的电子传递给泛醌
复合体Ⅰ又称NADH-Q还原酶或NADH脱氢酶，由黄素蛋白、铁硫蛋白等组成的跨膜蛋白质，是呼吸链的主要入口
复合体Ⅰ传递电子的过程
NADH-FMN-Fe-S--Q
复合体Ⅰ还具有质子泵的功能
将一对电子从NADH传递给Q的过程中，能将4个氢离子从线粒体的基质侧泵到膜间隙侧，泵出质子所需的能量来自电子传递过程
复合体Ⅱ将电子从琥珀酸传递给泛醌
复合体Ⅱ是琥珀酸-泛醌还原酶，没有氢离子泵的功能
复合体Ⅱ传递电子的过程
琥珀酸-FAD-Fe-S--Q
复合体Ⅲ将电子从还原性泛醌传递至细胞色素c
复合体Ⅲ又称泛醌细胞色素c还原酶，有两个Q结合位点（Qp和Qn），同时还具有质子泵的功能，传递2个电子向膜间隙释放4个氢离子
复合体Ⅲ传递电子的过程，有Q循环
QH2-Cytb-Fe-s--Cytc1-Cytc
复合体Ⅳ将电子从细胞色素c传递给氧并生成水
复合体Ⅳ又称细胞色素c氧化酶，也有质子泵的功能，传递2电子将两个氢离子泵至膜间隙侧，是电子传递链的出口
双核中心是复合体Ⅳ发挥电子传递的功能单元
复合体Ⅳ传递电子的过程
Cytc-Cua-Cyta-Cyta3-CuB-O2
NADH和FADH2是呼吸链的电子供体
NADH呼吸链
NADH-复合体Ⅰ-Q-复合体Ⅲ-Cytc-复合体Ⅳ-O2
FADH2呼吸链（琥珀酸氧化呼吸链）
琥珀酸-复合体Ⅱ-Q-复合体Ⅲ-Cytc-复合体Ⅳ-O2
氧化磷酸化
概念
驱动ADP磷酸化生成ATP，所以NADH和FADH2的氧化过程与ADP的磷酸化过程相偶联
偶联部位
将呼吸链中能够产生足够的能量使ADP磷酸化的部位称之为氧化与磷酸化的偶联部位，也就是能生成ATP的部位
P/O比值：氧化磷酸化过程中，每消耗0.5molO2所需磷酸的摩尔数，即所能合成ATP的摩尔数（P/O比值约为2.5，则生成2.5分子的ATP）
自由能变化：标准自由能变化=-nF.还原电位变化
偶联部位并非意味着这三个复合体直接产生ATP的部位，而是指电子传递释放的能量，能满足ADP磷酸化生成ATP的需要
氧化磷酸化在线粒体中进行，包含两个关键过程
成对电子经过呼吸链传递所能合成ATP的分子数可反映该过程的效率
电子传递
将电子传递过程中释放的能量用于产生ATP，使能量通过ATP被储存起来供机体使用
偶联机制
化学渗透假说
已得到广泛的实验支持
电子经过呼吸链传递时释放的能量，通过复合体的质子泵功能，转运氢离子从线粒体基质到内膜的胞质侧
由于质子不能自由穿过线粒体内膜返回基质，从而形成跨线粒体内膜的质子电化学梯度，，储存电子传递时释放的能量
质子的电化学梯度转为质子驱动力，促使质子从膜间隙侧顺浓度梯度回流至基质、释放储存的势能，用于驱动ADP和Pi结合生成ATP
ATP合酶发挥作用
F1（亲水部分）
功能为催化ATP的合成
F。（疏水部分）
它能组成离子通道，用于质子的回流
ATP的结合变构机制
ATP的作用
ATP被称为能量货币
ATP是能量捕获和释放利用的重要分子
ATP是能量转移和核苷酸相互转变的核心
生物体内能量的生成、转移和利用都以ATYP为中心
ATP通过转移自身集团提供能量
磷酸肌酸也是储存能量的高能化合物
影响因素
体内能量状态调节氧化磷酸化速率
ADP是调节机体氧化磷酸化的主要因素
ADP高，氧化磷酸化速率快
抑制剂阻断氧化磷酸化的过程
呼吸链抑制剂阻断电子传递过程
可通过抑制复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
解偶联剂阻断ADP的磷酸化过程
解偶可使氧化与磷酸化的偶联分离，电子可沿呼吸链正常传递，但建立的质子电化学梯度被破坏，不能驱动ATP合酶来合成ATP
新生儿硬肿症缺乏棕色脂肪组织
ATP合酶抑制剂同时抑制电子传递和ATP的合成
甲状腺激素促进氧化磷酸化和产热
线粒体DNA突变影响氧化磷酸化功能
mtDNA直接影响电子的传递过程和ADP的磷酸化，使ATP生成减少而导致能量代谢紊乱、引起疾病
线粒体内膜的跨膜运输
NADH的跨膜转运
a-磷酸甘油穿梭
1分子的NADH经此穿梭能产生1.5分子ATP
部位：脑和骨骼肌
子主题
苹果酸-天冬氨酸穿梭
进入基质的NADH=H+则通过NADH呼吸链进行氧化，生成2.5分子ATP
部位：肝、肾、心脏
ATP-ADP的跨膜转运
腺苷酸转运蛋白，也称ATP-ADP转位酶
其他氧化与抗氧化体系
微粒体氧化体系
催化反应
RH+NADPH+O2+H+ 箭头ROH+NADP+ +H2O
混合功能氧化酶，又称羟化酶
作用机制
生物作用
参与生物转化以及胆固醇、类固醇激素及胆汁酸的合成等过程中的羟化反应
反应活性氧类
ROS主要来源
线粒体的呼吸链是产生ROS的主要部位
过氧化酶体、胞浆、外源因素（细菌、药物）
ROS的危害
氧化细胞膜磷脂中的不饱和脂肪酸
使DNA氧化、修饰，甚至断裂
氧化蛋白质分子上的巯基
抗氧化体系
过氧化氢酶（触酶）辅基为4个血红素
超氧化物歧化酶
SOD是人体防御内外环境中超氧离子损伤的重要酶
谷胱甘肽过氧化物酶
也是体内防止ROS不可或缺的酶，可去除过氧化氢和其他过氧化物类
