导图社区 6.生物氧化
教材参考人卫第九版生化第六章生物氧化，物质在生物体内进行的氧化分解称为生物氧化 生物氧化发生的部位：细胞胞质，线粒体，微粒体。
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生物氧化
物质在生物体内进行的氧化分解称为生物氧化 生物氧化发生的部位：细胞胞质，线粒体，微粒体
线粒体氧化体系与呼吸链
线粒体氧化体系：通过酶促反应将糖，脂肪，蛋白质等在体内氧化分解为CO2和H2O，并释放能量，产生ATP的过程。 特点：反应温和，需要酶的催化，能量逐步释放 微粒体氧化体系：利用氧化酶对底物进行加氧修饰。
线粒体氧化体系含多种传递氢和电子的组分
底物脱氢和失去电子是生物氧化的基本化学过程。 某些能够传递氢和电子的物质被称为递氢体或递电子体。 线粒体氧化体系主要将NADH和FADH2中的氢离子和电子传递给氧。
水溶性辅酶或辅基：NAD+/NADH；NADP+NADPH为双电子传递体
NAD+写成NADH + H+
水溶性辅酶：FAD/FADH2;FMN/FMNH2为单双电子传递体
脂溶性有机化合物：泛醌（COQ,Q）人体内为Q10传递质子和单双电子
铁硫蛋白
辅基：铁硫中心（Fe-S）含有铁离子和硫离子
单电子传递体
不含有血红色素
细胞色素蛋白：含有血红素样辅基的蛋白质
血红色素通过血红色素辅基中的Fe离子，发挥单电子传递的作用
具有传递电子能力的蛋白质复合体组成呼吸链
NADH和FADH2在线粒体中通过逐步，连续的酶促反应被氧化，并逐步释放能量，除了产生热能外，释放的能量主要被ADP捕获用于生成ATP。催化此连续反应的酶是由多个含有辅因子的蛋白质复合体组成，按一定顺序排列在线粒体内膜中，形成一个连续传递电子/氢的反应链，氧分子最终接受电子和氢离子生成水，因此称为电子传递链。 线粒体呼吸链：生物体将NADH+H+和FADHA2彻底氧化为水和ATP的过程，与细胞呼吸有关，需要消耗氧，参与氧化还原反应的组分由含有辅基因子的多种蛋白酶复合体组成，形成一个连续的传递链，因此称为线粒体呼吸链。也称为电子传递链。
特征
4个蛋白质复合体
复合体Ι是NADH-泛醌还原酶，NADH脱氢酶
能够接受NADH+H+的电子转移给泛醌，能够进行质子的泵出
复合体Ⅱ：琥珀酸-泛醌还原酶，即三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶
无H+泵的功能
因此不能偶联
复合体Ⅲ：泛醌-细胞色素C还原酶
电子传递通过“Q”循环，含有质子泵的功能
cyt c是呼吸链中唯一的水溶性蛋白，cyt c将获得的电子传递到复合体Ⅳ中
复合体Ⅳ：细胞色素C氧化酶
含有多种具有电子传递能量的辅基
蛋白质复合体，Q，以及细胞色素协同完成电子传递到氧的过程
Q，细胞色素不再上述复合体中
电子传递过程中伴随着H+移到线粒体内膜的胞质层，形成跨内膜的H+梯度，释放的能量用于ATP
NADH和FADH2是线粒体呼吸链的电子供体，形成两条呼吸链
呼吸链上的递氢体和递电子体按照标准氧化还原电位从低到高排列
NADH氧化呼吸链
1.3.4复合体都贯穿膜
NADH→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体Ⅳ→O2
通过NADH将产生3个ATP
FADH2氧化呼吸链（琥珀酸氧化呼吸链）
琥珀酸在内膜内，复合体2在内膜中，因此经过复合体2 FMN和FAD作为黄素蛋白的辅基参与电子传递
琥珀酸（FADH2)→复合体Ⅱ（FeS）→CoQ→复合体Ⅲ（含有细胞色素C还原剂）→Cyt c→复合体Ⅳ（含有细胞色素 C氧化酶）→O2
通过琥珀酸产生2个ATP
各种细胞色素在呼吸链中的排列顺序：b→C1→C→a→a3→1/2O2
色素传递主要在复合体3→cyt c→复合体4中传递
参与呼吸链供氢体的维生素是维生素C
氧化磷酸化与ATP的生成
底物磷酸化：与底物分子的高能键水解相偶联，使ADP磷酸化生成ATP 氧化磷酸化：NADH和FADH2通过线粒体呼吸链被氧化生成水的过程伴随着能量的释放，驱动ADP磷酸化生成ATP。即NADH和FADH2的氧化过程与ADP磷酸化过程相偶联，释放的能量用于生成ATP
氧化与磷酸化的偶联部位：复合体Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ
氧化磷酸化在线粒体中进行，两个关键步骤 1.电子传递 2.将电子传递过程中释放的能量用于生产ATP
根据P/O比值
P/O比值指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2molO2所生成的ATP的摩尔数 （或一对电子通过呼吸链传递给氧所生成的ATP分子数）（每消耗1/2O2所需要磷酸的摩尔数，即每消耗一份子氧（一克原子氧）所消耗无机磷的克原子数）
一对电子经NADH氧化呼吸链氧化，欧联生成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分子的ATP
质子顺浓度梯度回流释放能量用于ATP合成
ATP合酶（复合体Ⅴ）：跨线粒体内膜的通道蛋白
功能：回流质子到基质时，结合ADP生成ATP
位于线粒体内模上
F1：（亲水部位):催化ATP合称
由α3，β3，亚基复合体和寡霉素敏感蛋白
F0：（疏水部位）：质子回流到基质的通道（H+通道）
ATP合酶的抑制剂对电子传递及ADP磷酸化均有着抑制作用
寡酶素：与F0结合，阻止质子回流，抑制ATP合成，控制质子泵的作用
ATP在能量代谢中核心作用
ATP高能磷酸化合物，y键高能磷酸键
ATP是体内最重要的高能磷酸化合物，是细胞可以直接利用的能量形式
磷酸肌酸：肌肉和脑组织中能量的一种储存形势，也是高能化合物
氧化磷酸化的影响因素
机体能量状态调节氧化磷酸化速率
氧化磷酸化是机体合成能量载体ATP的最主要途径
机体根据能量需要调节氧化磷酸化速率，从而调节ATP的生成量
ADP是调节机体氧化磷酸化速率的主要因素，当ADP和Pi充足时电子传递的速率和耗氧量才会提高
电子的氧化和ADP的磷酸化是氧化磷酸化的根本
劳动或者运动时ATP因消耗大而急剧减少，此时ADP相应的大量增加，引起ATP/ADP的比值下降，呼吸随之加快
抑制剂阻断氧化磷酸化过程
甲状腺激素促进氧化磷酸化产热
胞浆NADH的跨膜转运
糖酵解所剩余的
胞浆NADH需要转运到线粒体基质进行氧化
α-磷酸甘油穿梭
存在于脑，骨骼肌
胞液中的NADH通过穿梭将2H交给FAD，进入琥珀酸呼吸链，生成1.5分子ATP
苹果酸-天冬氨酸穿梭
存在部位：心肌，肝
胞液NADH通过穿梭进入NADH氧化呼吸链生成2.5分子的ATP
谷氨酸和天冬氨酸可以自由穿过线粒体膜
总结
