导图社区 生物化学 第6章生物氧化
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生物氧化
线粒体氧化体系与呼吸链
概念
物质在生物体内进行的氧化分解
部位
内质网 微粒体
对底物的氧化修饰和转化 并无ATP生成
线粒体
产生CO2 H2O 消耗氧气并伴随能量生成
别称
细胞呼吸，组织呼吸
线粒体结构
呼吸链
生物体将NADH+和FADH₂，传递给O2生成水和偶联生成ATP的过程
参与氧化还原反应的组份由含辅助因子的多种蛋白酶复合体组成，形成电子传递链
存在部位
线粒体内膜
原理
电子传递过程中伴随氢离子移至线粒体内膜的胞质侧，形成跨内膜氢离子梯度，产生能量用于生成ATP
基本成分
NAD+ NADP+
功能基团：烟酰胺
维生素PP
既是递氢体（1H），又是电子传递体（2e）
双电子传递体
FMN FAD
功能基团：异咯嗪环
维生素B2
既是递氢体（2H），又是电子传递体（2e）
泛醌（辅酶Q）
脂溶性醌类化合物
在线粒体内膜中自由扩散
单、双电子的传递，也可传递H
起偶联作用
NADH呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链的交汇点
递氢体
铁硫蛋白
辅基：铁硫中心
功能基团是Fe³⁺
单电子传递体
细胞色素
辅基：血红素（本质为蛋白质）
Cyt c是呼吸链中唯一的水溶性球状蛋白质
与内膜外表面疏松结合
极易分离 不属于呼吸链
递电子体
组成特点
泛醌和细胞色素c不属于复合体
复合体I
NADH-Q还原酶或NADH脱氢酶
辅基：FMN Fe-S
电子传递
NADH→FMN→Fe-S→Q
质子泵
每传递2个电子可将4个H+从内膜基质泵到胞浆侧（约为1ATP）
复合体II
琥珀酸-泛醌还原酶
辅基：FAD Fe-S
即三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶
琥珀酸→FAD→Fe-S→Q
无质子泵功能
唯一不跨膜的复合体
复合体III
泛醌-细胞色素c还原酶
辅基：血红素（cytb cytc1） Fe-S
QH₂→Cyt b→Fe-S→Cytc₁→Cytc
传递机制：Q循环（把电子传递下去 H留下泵出 Q回去干活）
复合体IV
细胞色素c氧化酶
辅基：血红素 Cua Cub
Cyt c→CuA→Cyt a→Cyt a₃-CuB→O₂
CuA和Cyt a₃-CuB形成双核中心将电子传递给O₂
每传递2个电子使2个H⁺泵至膜间隙侧（约为0.5ATP）
两条呼吸链
NADH呼吸链
NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体ⅳ→O₂
脱氢进入此途径的物质
（线粒体中）丙酮酸 α-酮戊二酸 苹果酸 β-羟丁酸 谷氨酸 异柠檬酸
琥珀酸氧化呼吸链
琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体ⅳ→O₂
（线粒体中）琥珀酸 脂酰A α-磷酸甘油 胆碱
排列顺序的实验依据
标准氧化还原电位进行排序
靠近氧气的氧化还原电位大
氧化还原电位高的对电子亲和力强
特异的抑制剂阻断
前还原 后氧化
还原状态 呼吸缓慢给氧
体外呼吸链拆开和重组
ATP生成方式
底物水平磷酸化
1，3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸激酶
ADP-ATP
PEP→丙酮酸
丙酮酸激酶
糖酵解
琥珀酰A→琥珀酸
琥珀酰A合成酶
ADP-ATP/GDP-GTP
三羧酸循环
氧化磷酸化 90%
氧化磷酸化
氧化磷酸化与ATP的生成
氧化磷酸化偶联部位在复合体Ⅰ、Ⅲ、ⅳ内
P/O值
消耗的磷酸或生成的ATP/消耗1个O原子
NADH呼吸链 2. 5
琥珀酸呼吸链1. 5
氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度
化学渗透假说
质子顺浓度梯度回流释放能量用于合成ATP
ATP合酶
又称复合体ⅴ
结构
F0（疏水部分/内膜上）
质子回流至基质的通道
abc亚基
a质子半通道
c寡霉素结合部位
对寡霉素敏感（ATP合酶抑制剂）
F1（亲水部分/基质侧）
催化ATP合成
α3β3δγε+寡霉素敏感蛋白
作用机制
β催化atp
转一圈生成仨ATP
1ATP需要4个质子
作用结果
呼吸链每传递2个电子，使10个H⁺跨内膜向胞浆侧转移 约生成2.5ATP
ATP在能量代谢中起核心作用
ATP是体内能量捕获和释放利用的重要分子
营养物质分解40%产生ATP
ATP是体内能量转移和磷酸核苷化合物相互转变的核心
腺苷激酶使ATP ADP AMP转化
ATP通过转移自身集团提供能量
磷酸肌酸是高能键能量的储存形式
多储存于骨骼肌 心肌 脑组织等高耗能器官
高能化合物
高能磷酸化合物
NTP/NDP
NMP不是哦
1，3-二磷酸甘油酸
2，3-BPG/3-BPG不是
磷酸肌酸
肌酸不是
乙酰磷酸 /氨基甲酰磷酸/焦磷酸
G-1-P
G-6-P/F-1 6-2P(果糖）不是
高能硫酯键化合物
乙酰A
脂酰A
琥珀酰A
影响因素
体内能量状态调节氧化磷酸化速率
细胞内ADP浓度及ATP/ADP比值
影响NADH/FADH2生成
抑制剂阻断氧化磷酸化过程
抑制剂不等于呼吸链抑制剂
呼吸链抑制剂阻断电子传递过程
复合体I
鱼藤酮 粉蝶霉素A 异戊巴比妥
萎锈灵
复合体III
抗霉素A 黏噻唑菌醇
复合体IV
CN- N3-
抑制a→a3
CO
抑制a3→O2
解偶联剂阻断ADP的磷酸化过程
二硝基苯酚
解偶联蛋白（T3T4）
氧化产生的能量未传递给ADP 去产热升高体温
ATP合酶抑制剂同时抑制电子传递和ATP的生成
寡霉素
甲状腺激素促进氧化磷酸化和产热
促进氧化磷酸化
诱导Na-K-ATP酶生成
分解ATP增加
基础代谢率增高
诱导解偶联蛋白的表达
线粒体DNA突变影响氧化磷酸化功能
I II III和ATP合酶均受其编码
线粒体内膜选择性协调转运氧化磷酸化相关代谢物
NADH的去路
丙酮酸→乳酸
线粒体→ATP
α-磷酸甘油穿梭
脑 骨骼肌的胞质中NADH进入线粒体
进入琥珀酸呼吸链
苹果酸-天冬氨酸穿梭
肝 心肌的胞质NADH进入线粒体
进入NADH呼吸链
ATP-ADP转位酶协调转运ADP进入和ATP移出线粒体
其他氧化与抗氧化体系
微粒体细胞色素P450单加氧酶
过氧化物酶体 过氧化氢酶
不伴磷酸化 不产ATP 参与代谢产物 毒物转化
