第六章生物氧化

医学生物化学生物氧化：电子经呼吸链传递时，将H⁺从线粒体内膜的基质侧泵到胞浆侧，产生内外质子化学梯度储存能量。

第六章 生物氧化

• 生物氧化
  • 概念
    • 化学物质在生物体内氧化分解的过程
  • 特点
    • 酶催化
    • 分阶段
    • 逐步产能
  • 表现形式
    • 脱氢
    • 加氧
    • 失电子
• 呼吸链的概念和呼吸链的组成
  • ①概念
    • 在线粒体内膜上
    • 由多个含辅助因子的4个蛋白质复合体组成
    • 按照一定顺序排列能连续传递氢/电子的反应链
    • 氧化呼吸链，即电子传递链
    • 氧分子最终接受电子和H ⁺ 生成水
  • ②组成
    • 递氢体和递电子体
      • 分类
        • 单电子传递体：
          • Fe-S、Cyt、Cu
          • 只传递电子，且只传递一个电子
        • 单双电子传递体：
          • FAD、FMN
          • 传递H，既能传递1个H，又能传递2个H
        • 双电子传递体：
          • NAD⁺
          • 传递H，只传递2个H
        • 递氢递电子体：
          • 在传递H的过程中也把电子传递出去了
          • FAD、FMN、NAD⁺、CoQ
      • 特点
        • 递氢体同时也是递电子体，递电子体不一定是递氢体
    • 蛋白质复合体
      • 复合体Ⅰ
        • 酶名称：
          • NADH-泛醌还原酶
        • 功能辅基
          • 特征：
            • FMN
          • 其他：
            • Fe-S
        • 过程：
          • NADH→FMN→Fe-S→CoQ
        • 转化：
          • 质子泵，每传递一对电子将4个H⁺泵到胞浆侧
      • 复合体Ⅱ
        • 酶名称：
          • 琥珀酸-泛醌还原酶
        • 功能辅基
          • 特征：
            • FAD
          • 其他：
            • Fe-S
        • 过程：琥珀酸→FAD→Fe-S→CoQ
      • 复合体Ⅲ
        • 酶名称：泛醌-细胞色素c还原酶
        • 功能辅基
          • 特征：
            • 血红素bL、bH、c₁
          • 其他：Fe-S
        • 过程：
          • CoQH₂→Cytb→Fe-S→Cytc1→Cytc
        • 转化：
          • 质子泵，每传递一对电子将4个H⁺泵到胞浆侧
      • 细胞色素c：
        • 血红素c：Fe³⁺→Fe²⁺
        • 水溶性
        • 线粒体内膜外侧存在，不与线粒体内膜结合
      • 复合体Ⅳ
        • 酶名称：
          • 细胞色素c氧化酶
        • 功能辅基
          • 特征：血红素a、a₃
          • 其他：CuA、CuB
        • 过程：
          • Cytc→CuA→Cytaa₃→CuB→O₂
        • 转化：
          • 质子泵，每传递一对电子将2个H⁺ 泵到胞浆侧
    • 泛醌Q（H的收集器）和细胞色素c不包含在上述四种复合体中
  • ③四种酶复合体构成两条呼吸链
    • NADH氧化呼吸链
      • NADH→FMN→
        • CoQ→
          • Cytb→Cytc₁→Cytc→
            • Cytaa₃→
              • O₂
    • FADH₂氧化呼吸链
      • 琥珀酸→FAD→
        • CoQ→
          • Cytb→Cytc₁→Cytc→
            • Cytaa₃→
              • O₂
      • 其他来源
        • α-磷酸甘油
        • 酯酰CoA
        • 胆碱
• 氧化磷酸化及其影响因素
  • ①氧化磷酸化
    • 概念
      • NADH和FADH₂经氧化呼吸链电子传递失电子被氧化生成水
      • 伴随能量释放，驱动ADP磷酸化生成ATP
      • 又称偶联磷酸化
    • 意义
      • 是体内ATP生成的主要方式
  • ②P/O比值
    • 概念
      • 氧化磷酸化过程中，每消耗1/2molO₂所生成的ATP摩尔数
      • 一对电子通过氧化呼吸链传递给氧所生成ATP分子数
    • 意义
      • 确定氧化磷酸化的偶联部位
      • 呼吸链复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ各存在一个氧化磷酸化的偶联部位
  • ③氧化磷酸化机制（化学渗透假说）
    • 电子经呼吸链传递时，将H⁺从线粒体内膜的基质侧泵到胞浆侧，产生内外质子化学梯度储存能量。
    • 质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP
  • ④氧化磷酸化的影响因素
    • ⒈ADP
      • ADP是调节人体氧化磷酸化速率的主要因素
      • ADP/ATP比例增高，氧化磷酸化速度加快
    • ⒉氧化磷酸化抑制剂
      • ㈠呼吸链抑制剂
        • 效应
          • 电子传递↓
          • ATP生成↓
        • 呼吸链抑制剂的阻断位点
          • 复合体Ⅰ
            • 鱼藤酮
            • 粉蝶霉素A
            • 异戊巴比妥
          • 复合体Ⅱ
            • 萎锈灵
          • 复合体Ⅲ
            • 粘噻唑菌醇
            • 抗霉素A
          • 复合体Ⅳ
            • N₃
            • CO
            • CN⁻
          • 记忆：一碗鱼粉，两位委员，三年抗战，四爹谈情
      • ㈡解偶联剂（二硝基苯酚，解偶联蛋白）
        • 效应
          • 电子传递↑
          • ATP生成↓
      • ㈢ATP合酶抑制剂（寡霉素和二环己基碳二亚胺）
        • 效应
          • 电子传递↓
          • ATP生成↓
    • ⒊甲状腺激素
      • 促进Na⁺、K⁺-ATP酶和解偶联蛋白基因表达
    • ⒋线粒体DNA突变
• 能量的储存和利用
  • ①ATP的生成和利用
    • 生成
      • 氧化磷酸化
      • 底物水平磷酸化
    • 利用
      • 机械能（肌肉收缩）
      • 渗透能（物质主动转运）
      • 化学能（合成代谢）
      • 电能（生物电）
      • 热能（维持体温）
    • 暂时储存
      • 部位：大脑、骨骼肌
      • 形式：
        • ATP→能量→磷酸肌酸
    • 生物体内能量的储存和利用都以ATP为主
  • ②高能化合物
    • 概念：
      • 含有高能磷酸键或含CoA的高能硫酯化合物
    • 高能键：
      • 水解时，释放的能量＞25KJ/mol的化学键
    • 常见高能化合物：
      • A
        • ATP→ADP+Pi
        • ADP→AMP+Pi
        • 焦磷酸（PPi）
      • B
        • 磷酸烯醇式丙酮酸PEP
        • 1，3-二磷酸甘油酸
      • C
        • 氨基甲酰磷酸
        • 磷酸肌酸
      • D
        • 乙酰CoA、酯酰CoA
        • 琥珀酰CoA
• 胞浆中NADH的氧化
  • 方法：
    • 胞浆中DADH必须经过一定转运机制进入线粒体，再经过呼吸链进行氧化磷酸化
  • 部位：
    • 脑、骨骼肌
      • α-磷酸甘油穿梭
    • 心、肝、肾
      • 苹果酸-天冬氨酸穿梭
• →泛醌Q
  • 细胞色素上的血红素
    • 氧负离子+2H⁺→水
• 电子传递：
  • 琥珀酸
  • NADH