第六章生物氧化

生化最细期末复习资料，第六章生物氧化知识整理，包括：线粒体氧化体系和呼吸链、氧化磷酸化与ATP的形成、氧化磷酸化的影响因素。

生物氧化

• 线粒体氧化体系和呼吸链
  • 一，【呼吸链】：NADH+H和FADH2通过一系列酶和辅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者电子传递链
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    • 递氢体
      • 烟酰胺腺嘌呤核苷酸(NAD+)——烟酰胺环（双电子传递体）
      • 黄素核苷酸衍生物（FMN/FAD)——异咯嗪环（单，双电子传递体）
      • 泛醌（辅酶Q）——苯琨结构(单，双电子传递体）
    • 递电子体
      • 铁硫蛋白（Fe-S)——铁硫中心（单电子传递体)
      • 细胞色素蛋白质（Cyt）——血红素辅基中的Fe（单电子传递体）
  • 二， 具有传递电子能力的蛋白质复合体组成呼吸链
    • 几种复合体
    • 过程:
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      • （一）复合体1将NADH+H的电子传递给泛醌
        • 电子传递：NADH——FMN——Fe-S——Q
          • 质子泵功能：每传递2个电子可将4个H从内膜基质侧到胞浆侧
      • (二）复合体2将电子从琥珀酸传递到泛醌
        • 电子传递：琥珀酸——FAD——Fe-S——Q
          • 没有H泵的功能
      • （三）复合体3将电子从还原型泛醌传递到细胞色素c
        • Cytc是呼吸链唯一的水溶性球蛋白，不包含在线粒体中，位于线粒体内膜外表面
        • 电子传递：QH2——（Cytbl-Cytbh）——Fe-S——Cytc1——Cytc
          • 质子泵功能：每传递2个电子可将4个H从内膜基质侧到胞浆侧
      • (四）复合体4将电子从细胞色素传递给氢（电子传递链的出口)
        • 电子传递 ：Cytc——CuA——Cyta——Cyta3-CuB——O2
          • CuA是第一个双核中心，Cyta3-CuB是第二个双核中心。而且具有质子泵功能：每传递2个电子将2个H到胞浆侧
  • 三，胞浆中NADH通过穿梭机制进入线粒体
    • 【脑和骨骼肌】——α-磷酸甘油酸穿梭
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    • 【肝，肾，心肌】—— 苹果酸-天冬氨酸穿梭
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  • 四，NADH和FADH2是呼吸链的电子供体
• 氧化磷酸化与ATP的形成
  • 底物水平磷酸化(总共三个反应）
    • 糖酵解中：2分子1,3-二磷酸甘油酸去磷酸化转变为2分子3-磷酸甘油酸
    • 糖酵解中:2分子磷酸烯醇式丙酮酸底物水平磷酸化生成2分子丙酮酸
    • 三羧酸循环中：2分子磷酸烯醇式丙酮酸底物水平磷酸化生成2分子丙酮酸
    • 底物分子的高能键水解释放能量，催化ADP磷酸化生成ATP
  • 氧化磷酸化
    • 一【概念】：NADH和FADH2在通过线粒体呼吸链被氧化生成水的过程中伴随能量的释放，驱动ADP磷酸化生成ATP。（即NADH和FADH2的氧化过程和ADP/ATP的磷酸化过程相偶联）
    • 二【 部位】：偶联部位在复合体1，3，4内
      • 【P/O比值】
        • 氧化磷酸化过程中，每消耗二分之一O2所生成的ATP摩尔数 （或者一对电子通过呼吸链传递给氧所生成ATP的分子数）
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      • 自由能变化
        • • 标准还原电位差表示物质对电子的亲和力，还原电位越高就表示易于接受电子
      • 一对电子经NADH氧化呼吸链氧化，偶联生成2.5分子的ATP 一对电子经琥珀酸呼吸链氧化，偶联产生1.5分子ATP
    • 三【氧化磷酸化偶联机制】
      • 第一步：电子传递产生跨线粒体内膜的质子梯度
        • 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（H + 浓度梯度和跨膜电位差），储存电子传递释放的 能量
        • 【化学渗透假说】 揭示了“ 质子流通过复合体Fo 的释能运动驱动F1 使ADP 磷酸化生成ATP” 的机制
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      • 第二步：跨内膜质子形成的电化学梯度势能是ATP合酶转动的驱动力
        • 【关键酶】——ATP合酶：跨线粒体内膜的通道蛋白
        • 【结构组成】
        • 【结构变构模型】
          • 质子顺浓度梯度经Fo部分回流时，驱动γ 亚基转动，使3个β亚基构象周期性改变 依次结合底物、生成、释出产物ATP
          • 3种β亚基： 【O】开放型型无活性-释放ATP 【T】紧密型-催化ATP合成 【L】疏松型-疏松结合ADP
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        • 合成1分子ATP需要4个H + ，其中3个H + 通过ATP合酶穿线粒体内膜回流入基质，另1个H + 用于转运ADP、Pi和ATP.
          • 每分子NADH经呼吸链传递泵出10H，生成（10/4）2.5个ATP. 而琥珀酸呼吸链每传递2个电子泵出6H，生(6/4)1.5个ATP
    • 四【ATP的意义】
      • ATP是能量捕获和释放的重要分子
      • ATP是能量转移和核苷酸相互转变的核心
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      • ATP通过转移自身基团提供能量
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      • 磷酸肌酸也是储存能量的高能化合物
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        • 磷酸肌酸：肌肉和脑组织中储存能量的一种方式
• 氧化磷酸化的影响因素
  • 1.抑制剂阻断氧化磷酸化过程
    • a.呼吸链抑制剂---阻断电子传递过程
    • b. 解偶联剂---阻断ADP的磷酸化过程
      • 外源性解偶联剂——2，4-二硝基苯酚（DNP）
      • 内源性解偶联剂——解偶联蛋白1（UCP1)
    • c.ATP合酶抑制剂---抑制电子传递和ATP的生成——寡霉素，二环己基碳二亚胺
  • 2.体内能量状态调节氧化磷酸化速率——ATP/ADP
  • 3.甲状腺激素促进氧化磷酸和产热——甲亢患者（基础代谢率高)