生物氧化

电子经过呼吸链传递时释放的能量，经过复合体的质子泵功能，将H+从线粒体基质转运内外膜之间的胞质侧。

生物氧化

• 氧化磷酸化与ATP的生成
  • 氧化磷酸化偶联部位在复合体1,3,4内
    • 电子传递；生成ATP;
    • P/O比值：指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2molO2所需要磷酸的摩尔数，即所能合成ATP的摩尔数（或者一对电子通过呼吸链传递给氧后所生成ATP的分子数）
    • 自由能变化：生成1molATP约需要30.5kj，三个复合体传递一对电子所释放的能量能够满足生成ATP所需要的能量。
  • 氧化磷酸化偶联机制产生跨线粒体内膜的质子梯度
    • Peter Mitchell提出化学渗透假说
      • 电子经过呼吸链传递时释放的能量，经过复合体的质子泵功能，将H+从线粒体基质转运内外膜之间的胞质侧。
      • 质子无法自由穿回基质，因此形成跨线粒体内膜的质子电化学梯度（H+离子浓度梯度和跨膜电位差），储存电子传递释放的能量。
      • 质子的电化学梯度转变为质子驱动力，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与Pi结合生成ATP
  • 质子顺浓度梯度回流释放能量用于合成ATP
    • ATP合酶的两个功能结构域
      • 亲水部分：F1=α3β3γδε亚基复合体和寡霉素敏感蛋白
        • 催化ATP合成
      • 疏水部分：FO=a，b2，c9~12亚基
        • 组成离子通道，用于质子回流
      • 转子部分：c亚基环，γ和ε亚基
      • 定子部分：a，b2，α3β3，δ
    • BoyerP 提出ATP合成的结合变构机制：β亚基有三种构象
      • 开放型（O型）：无活性，与ATP亲和力低，释放ATP
      • 疏松型（L型）：无活性，可与ADP和Pi底物疏松结合
      • 紧密型（T型）：有活性，合成并可结合ATP
    • ATP合酶转子循环一周生成3分子ATP。合成一分子ATP需要4个H+，其中3个回到基质，一个用于ADP,Pi,ATP的转运。
  • ATP在能量代谢中起核心作用
    • 高能磷酸化合物：水解可以释放大量自由能的含有磷酸基的化合物。
• 氧化磷酸化的影响因素
  • 体内能量状态调节氧化磷酸化速率
  • 抑制剂阻断氧化磷酸化过程
    • 呼吸链抑制剂：阻断电子传递过程
      • 复合体1：鱼藤酮，粉蝶霉素A，异戊巴比妥
      • 复合体2：萎锈灵
      • 复合体3：抗霉素A
      • 复合体4：CN-,N3-,CO,H2S
    • 解偶联剂阻断ADP的磷酸化过程：二硝基苯酚；棕色脂肪中的解偶联蛋白1
    • ATP合酶抑制剂同时抑制电子传递和ATP的生成：寡霉素,DCCD
  • 甲状腺激素：加速分解ATP，诱导解偶联连蛋白基因表达，增加产热
  • 线粒体DNA突变
  • 穿梭机制
    • α-磷酸甘油穿梭:左右两侧递氢体不同，一分子NADH~1.5分子ATP
    • 苹果酸-天冬氨酸穿梭：相同，一分子NADH~2.5分子ATP
• 电子传递链顺序：2.琥珀酸~FAD~Fe-S~Q(QH2)~Cyt b~Fe-S~cyt c1~cyt c~CuA~Cyt a~Cyt a3-CuB~O2
• 电子传递链顺序：1.NADH~FMN~Fe-S~Q(QH2)~Cyt b~Fe-S~Cyt c1~Cyt c~CuA~Cyt a~Cyt a3-CuB~O2;
• 化学物质在生物体内的氧化分解过程