生物氧化

医学类生物化学生物氧化，汇总了呼吸链、氧化磷酸化、生物氧化中二氧化碳的生成、微粒体氧化体系和过氧化体系的知识。

生物氧化

• 概述
  • 催化生物氧化的酶类
    • 氧化酶类
      • 多为含金属离子的结合酶，金属离子传递电子，直接以氧作为受氢体，生成水
    • 需氧脱氢酶类
      • 以FMN或FAD为辅基，辅基的作用是递氢。无氧也可反应，反应产物为过氧化氢
  • 生物氧化的意义
  • 生物氧化的特点
  • 生物氧化中物质氧化的方式
    • 加氧
    • 脱氢
    • 丢电子
  • 生物氧化的场所
    • 线粒体
    • 微粒体和过氧化体
  • 催化生物氧化酶的种类
    • 氧化酶类
    • 需氧脱氢
    • • 不需氧脱氢
    • 加氧酶类
• 呼吸链
  • 呼吸链的组成
    • • NAD or NADP为辅酶----不需氧脱氢酶
    • FMN or FAD（黄素酶）为辅酶----不需氧脱氢酶
    • • 铁硫蛋白（铁硫中心)----传递电子
    • • CoQ ----递氢体,脂溶性的醌类化合物与脂蛋白结合
    • • 细胞色素----传递电子
  • 呼吸链中的电子传递体系
    • NADH氧化呼吸链
    • 琥珀酸氧化呼吸链
• 氧化磷酸化
  • • 氧化磷酸化作用是代谢物氧化（脱氢）时释放出来的化学能供给ADP和Pi反应形成ATP的过程
  • • 呼吸链磷酸化：需要氧分子参加 底物水平磷酸化：不直接需要氧分子参加
  • 高能磷酸化合物
    • • 含高能磷酸键的化合物叫做高能磷酸化合物
  • 氧化磷化作用和ATP的形成
    • 直接由底物中高能键转成ATP末端高能磷酸键叫做底物水平的磷酸化
    • .在电子传递过程中进行偶联磷酸化，叫做电子传递水平的磷酸化
    • 氧化磷化作用和ATP
      • P/O比值：指呼吸底物，消耗1摩尔氧时，无机磷转化为有机磷数量
    • ATP产生的数量
      • • NADH呼吸链的P/O比值是近似3，即消耗1摩尔氧可产生3摩尔ATP；
        • FADH2呼吸链的P/O比值是近似2，即消耗1摩尔氧可产生2摩尔ATP；
  • 氧化磷酸化的偶联机理
    • • 呼吸链中递氢体和递电子体间隔交替排列、且在线粒体膜中都有特定的位置。
      • 递氢体有氢泵作用，从内膜内侧接受氢(2H)后，将电子传给其后的递电子体，而将2H+泵出内膜。H+不能自由通过内膜，因而使内膜外侧的H+离子浓度高于内侧，
      • • 在线粒体内膜上有ATP合成酶，内外膜的H+离子跨膜梯度，推动质子穿过线粒体内膜上的ATP合成酶返回基质，释放自由能，驱动ADP和Pi合成ATP。
  • 影响氧化磷酸化的因素
    • （ADP+Pi）/ATP比值的调节作用
      • • 能量不足时， (ADP+Pi)/ATP比值增高，氧化磷酸化反应加快，间接促进产生更多的NADH进入呼吸链参加氧化磷酸化，ATP产生增多，补足能量；
      • • 当能量充足时，（ADP+Pi）/ATP比值减少，使氧化磷酸化反应减慢，节省能量（ATP）的产生和利用。由此可见ADP+Pi/ATP比值是控制氧化磷酸化的因素，这种作用常被叫做呼吸控制
    • 甲状腺激素的调节作用
      • • 甲状腺素可使组织耗氧量（Oxygen consumption）增加，基础代谢率增高，产热
        • 增多。本质是甲状腺激素既使氧化磷酸化的基础物质增多，又使ATP的分解加强
  • F1-F0-ATPase复合物
    • F1：球形头部，伸入线粒体基质，由5种亚基构成,是催化部分
    • F0：横贯线粒体内膜，含有质子通道，由10种亚基组成。连接两者的柄是含有寡霉素敏感蛋白
  • 高能磷酸键的储存和利用
    • • 代谢物在氧化过程中，通过偶联磷酸化作用形成ATP。当体内ATP形成较多时其中所含的能量又可以磷酸肌酸的形式储存起来以备所需，ATP将能量交递给肌酸形成磷酸肌酸，催化这一反应的酶是肌酸激酶
• 生物氧化中二氧化碳的生成
  • 直接脱羧反应
    • 凡直接从分子中脱去羧基的反应称直接脱羧反应
      • （一）α-酮酸直接脱羧：α-酮酸直接脱羧产生相应的醛及CO2
      • （二）氨基酸直接脱羧基反应：脱羧酶催化氨基酸直接脱羧产生CO2和胺。
  • 氧化脱羧反应
    • • 氧化脱羧反应是在脱羧的同时又脱去氢的反应
• 微粒体氧化体系和过氧化体系
  • • 细胞微粒体存在着特殊的氧化体系，催化氧化还原的酶有加单氧酶和加双氧酶
  • 加单氧酶
    • 这类酶包括NADPH—细胞色素P450还原酶、细胞色素P450。辅酶是FAD。作用是催化一个氧原子加到底物分子上，另一氧原子被氢还原生成水
  • 加双氧酶
    • 加双氧酶（Dioxygenase）又叫转氧酶，其作用是催化氧分子直接加到底物分子上。其作用机理是使得两个氧原子分别加到构成双键的两个碳原子（R）上，通常催化与苯环裂开相关的反应
  • 过氧化氢的生成及毒性
    • • 动物肝、肾、嗜中性粒细胞和小肠粘膜细胞中都含有过氧化体。在细胞的过氧化体中含有一种或多种产生过氧化氢的氧化酶类
  • 过氧化氢的处理和利用
    • 过氧化氢酶
      • • 催化效能极高，可催化两分子过氧化氢反应生成水并放出O2：
        • H2O2+H2O2 → 2H2O+O2
    • 过氧化物酶
      • 可以催化H2O2直接氧化酚类和胺类等底物： R+H2O2→RO+H2O或RH2+H2O2→R+2H2O