生物化学——生物氧化

这是一篇关于生物化学——生物氧化的思维导图，主要内容有：第一节概述；第二节呼吸链；第三节细胞质中NADH的氧化；第四节高能化合物；第五节非线粒体氧化体系与抗氧化体系。

生物氧化

• 第一节 概述
  • 生物氧化的概念
    • 指糖类、脂肪和蛋白质等营养物质在体内氧化分解逐步释放能量，最终生成二氧化碳和水的过程。又称细胞呼吸
  • 生物氧化的特点
    • 生物氧化在细胞内发生。要求反应条件在37℃左右、PH近中性，并且需要多种酶的催化。
    • 生物氧化过程中二氧化碳的生成是通过有机酸的脱羧反应
    • 生物氧化过程中能量是逐步释放的，并主要以化学能的形式储存在ATP中，而体外氧化过程中产生的能量多以热能的形式骤然释放
    • 氧化方式包括脱氢、加氧和失电子
• 第二节 呼吸链
  • 呼吸链的组成成分
    • 四大复合体
      • 复合体Ⅰ
        • 又称NADH脱氢酶，主要含有黄素蛋白（以FMN为辅基）和铁硫蛋白，主要功能是将氢和电子从NADH传递给泛醌
      • 复合体Ⅱ
        • 又称琥珀酸脱氢酶，主要含有黄素蛋白（以FAD为辅基)、铁硫蛋白和细胞色素b，主要功能是将氢和电子从琥珀酸传递给泛醌
      • 复合体Ⅲ
        • 又称泛醌-细胞色素c还原酶，主要含有细胞色素b、细胞色素c1和铁硫蛋白，主要功能是将电子从泛醌传递给细胞色素c
      • 复合体Ⅳ
        • 又称细胞色素c氧化酶，主要含有CuA、CuB、细胞色素a和细胞色素a3，主要功能是将电子传递给氧
    • 五种组分
      • 烟酰胺脱氢酶类的辅酶
        • （NADH传递氢和电子）
      • 黄素蛋白
        • （黄素蛋白传递氢原子）
      • 铁硫蛋白
        • （单电子传递体）
      • 泛醌（辅酶Q）
        • 分别接受复合体Ⅰ和复合体Ⅱ中黄素蛋白传递来的2H，自身还原成QH2，再释放2个质子并将2个电子传递给其后复合体Ⅲ中的细胞色素。（既递氢又递电子）
      • 细胞色素
        • 以铁卟啉（血红素）为辅基的蛋白质
          • Cyt b类：存在于复合体Ⅲ，参与从泛醌向Cyt c1的电子传递
          • Cyt c1:存在于复合体Ⅲ，参与从Cyt b向Cyt c的电子传递
          • Cyt aa3：也称细胞色素c氧化酶，存在于复合体Ⅳ，将电子传递给1/2的O2变成氧负离子与2H结合生成水
  • 主要呼吸链及呼吸链中传递体的排列顺序
• 第三节 细胞质中NADH的氧化
  • 甘油-3-磷酸穿梭
    • 辅基为FAD，参与琥珀酸氧化呼吸链
      • 推动合成1.5分子ATP
        • 脑、骨骼肌等组织细胞质中
  • 苹果酸-天冬氨酸穿梭
    • 进入NADH氧化呼吸链
      • 推动合成2.5分子ATP
        • 肝、心肌、肾等组织细胞质中
  • 转运代谢物脱氢生成的NADH+H从细胞质到线粒体
• 第四节 高能化合物
  • 高能化合物的种类
  • ATP的生成
    • 底物水平磷酸化
      • 指在分解代谢过程中，底物在发生脱氢或脱水反应时，其分子内部的能量重新分布后生成高能化合物，然后将其分子上的高能基团转移给ADP生成ATP的过程
        • 糖酵解过程中丙酮酸的生成
        • 1，3-双磷酸甘油酸转变为甘油酸-3-磷酸
    • 氧化磷酸化
      • 指在生物氧化过程中，营养物质氧化分解所释放的能量推动ADP与磷酸缩合进一步生成ATP的过程
        • 包括氧化和磷酸化过程
        • 影响因素
          • ADP和ATP浓度（内因）
          • 呼吸链抑制剂
          • 解偶联剂
            • 解除呼吸链电子传递与ATP合酶合成ATP两个过程的偶联
          • 甲状腺激素
            • 诱导细胞膜上钠钾泵的生成，维持细胞内高钾低钠的状态，这一过程消耗ATP，大量ADP生成进入线粒体引起氧化磷酸化进程加速
            • 甲状腺激素促进解偶联蛋白的基因表达，增加机体的耗氧量和产热量
          • 线粒体DNA突变
            • 氧自由基攻击线粒体中裸露的环状DNA导致其中的mtDNA突变，影响蛋白质的合成，从而影响呼吸链及氧化磷酸化过程，及水和ATP的生成减少
          • ATP酶合成抑制剂
          • ADP-ATP载体抑制剂
  • ATP的利用、转移与储存
    • ATP循环
• 第五节 非线粒体氧化体系与抗氧化体系
  • 微粒体氧化体系
    • 位于细胞滑面内质网
      • 单加氧酶系：一分子氧与底物分子结合，另一分子氧与NADH2结合生成水
      • 双加氧酶：催化两个氧原子直接加入到底物分子的特定双键上，从而使该底物分解为两部分
      • 特殊的氧化酶，所催化的反应是在底物分子中加入氧原子，也成为加氧酶
  • 过氧化物酶体氧化体系
    • 过氧化氢与超氧离子的生成
    • 过氧化氢与超氧离子的作用和毒性
    • 过氧化氢的清除
  • 超氧化物歧化酶
    • 既氧化又还原，一分子超氧离子被氧化成O2，另一分子被还原生成H2O2，进一步被过氧化氢酶分解生成水
    • 超氧化物歧化酶减少或活性降低时，O2在体内堆积，过多O2对人体组织细胞具有较强的破坏作用
• 注意是对偶联过程的影响，在其作用时并不影响呼吸链对电子的传递过程，因此氧化过程仍然可以进行，但质子电化学梯度不再通过ATP合酶的质子通道回流，自由能以热能的形式散发，不再用于ATP的合成（如棕色脂肪组织，具有产热御寒的作用，内部含有大量的线粒体，线粒体内膜上存在解偶联蛋白）
• 呼吸链竖着被切了一刀阻断细胞呼吸
• 细胞色素a和细胞色素a3结合紧密，因此一般合称为细胞色素aa3
• 2H
  • 呼吸链
    • H2O+ATP
• CO2
• 三羧酸循环
• 乙酰辅酶A
• 蛋白质
  • 氨基酸
• 脂肪
  • 脂肪酸和甘油
• 淀粉或糖原
  • 葡萄糖