生物氧化

生物化学中的生物氧及能量化全面总结

生物氧化

• 概述
  • 生物氧化的方式
    • 脱氢（一对电子 一对质子）
    • 失电子 氧化
    • 加氧
  • 生物氧化特点
    • 环境温和 体温恒定 PH 接近中性 酶的催化
    • 连续酶促反应 能量逐步释放
    • 生成ATP
    • 广泛加水脱氢 物质间接获得氧 脱下的氢和氧生成水 有机酸脱所生成CO2
  • 生物氧化所需的酶
• 线粒体氧化的酶系
  • 呼吸链的组成与作用
    • 概念
      • 化学本质 一系列酶和辅酶
      • 线粒体内膜
      • 氢（H+ 和e)——氧气——水 释放能量
      • 呼吸链 电子传递链
      • 递氢体、电子传递体—— 起传递电子的作用
      • 电子连续传递 氢质子不连续传递
    • 组成
      • 4个固定的蛋白质复合体 ：复合体1-4 两个可移动的成分：泛醌Q 细胞色素C
      • 子主题
      • 基本知识介绍
        • NAD+和NADP+
          • 递氢体 功能基团：烟酰胺
          • NAD+/NADP+——NADH/NADPH+H+(2H和2e)
        • 黄素蛋白
          • 传递氢 ； 功能基团 ：异咯嗪环 复合体1 FMN ； 复合体2 FAD
          • FMN/FAD-FMNH/FADH——FMNH2/FADH2 传递两个氢（2H和2e)
        • 铁硫蛋白
          • 辅基：铁硫簇 功能基团 ：FE3+
          • 传递电子 Fe3+——Fe2+(e)
        • 泛醌CoQ
          • 脂溶性的醌类化合物 传递氢 呼吸链中唯一非蛋白组分
          • Q——QH——QH2 (H+和e)
        • 细胞色素Cyt
          • 辅基：铁卟啉 （血红素） 功能基团 Fe3+
          • 传递电子
      • 传递特点
        • 复合体Ⅰ
          • 将两个电子从NADPH传给泛醌
          • 4个氢质子转移到线粒体内膜外
        • 复合体Ⅱ
          • 将两个电子从琥珀酸传给泛醌
          • 无质子泵作用
        • 复合体Ⅲ
          • 将两个电子从泛醌传给细胞色素C
          • • 4个氢质子转移到线粒体内膜外
        • 复合体Ⅳ
          • 将两个电子从细胞色素C传给氧气
          • 2个氢质子传递到线粒体内膜外
  • 体内重要的两条呼吸链
    • NADH氧化呼吸链（主要呼吸链)
      • NADH→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2
    • FADH2氧化呼吸链
      • FNADH2→复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2
  • 线粒体内膜对各种物质的选择性运输
    • α——磷酸甘油穿梭
      • 脑 骨骼肌
      • NADH的氢交给FADH2传入呼吸链生成1.5个ATP
    • 苹果酸——天冬氨酸穿梭
      • 肝脏 心脏
      • NADH的氢交给NADH传入呼吸链生成2.个5ATP
  • 氧化磷酸化
    • 概念
      • 代谢物脱下的氢经呼吸链传递给氧气并生成水，释放的能量使ADP磷酸化生成ATP
      • 体内生成ATP的主要方式，另一种方法为底物水平磷酸化
    • 氧化磷酸化的偶联部位
      • NADH→COQ CoQ→Cytc Cytc→O2
    • 偶联部位的确定
      • 计算自由能的变化
      • 计算P/O比值
        • 物质在氧化过程中，每消耗1mol氧原子，所消耗的无机磷摩尔数或一对电子通过呼吸链生成的ATP数
        • 一对电子，通过NADPH 2.5个ATP； 通过琥珀酸 1.5个ATP
    • 氧化磷酸的偶联机制
      • 化学渗透假说
        • 子主题
      • ATP合酶
        • F1
          • 亲水部位
          • α3β3γδε亚基
          • 催化作用
        • F0
          • 疏水部位
          • abc三个亚基
          • H+通道，合成并释放ATP
          • 寡霉素阻止
    • 影响因素
      • ADP/ATP比值
        • ADP/ATP↑,氧化磷酸化速度快；ADP/ATP↓,氧化磷酸化速度慢
      • 甲状腺激素
        • 甲状腺激素多，氧化磷酸化速度快 甲亢产热多的原因：解偶联蛋白基因增加
      • 抑制剂
        • 呼吸链抑制
          • 直接阻断呼吸链中的电子传递
          • 子主题
        • 氧化磷酸化抑制
          • 既能抑制氧的利用，又能抑制ATP的生成，但不能直接抑制电子的传递
          • 寡霉素
        • 解偶联剂
          • 只能抑制ATP的生成，不抑制电子传递，不影响对氧的需要
          • 二硝基苯酚
          • 新生儿硬肿症
      • 线粒体DNA突变
  • ATP在能量的生成、利用、转移、储存中的作用
    • 高能磷酸化合物和含辅酶A的高能硫酯化合物（乙酰辅酶A、活性甲硫氨酸）
    • 除ATP外，GTP,CTP,UTP，磷酸肌酸等也含有高能磷酸键
    • 磷酸肌酸是肌肉中能量的储存形式