生物学 第七章 生物氧化

生物学知识 第七章 生物氧化的思维导图

生物氧化（细胞/组织呼吸）

• 概念
  • 糖，脂肪，蛋白质等物质在生物体内氧化分解，最终生成二氧化碳，水，并逐步释放大量能量的过程。（即脱氢，加氧，失电子）
• 特点
  • 1.37度，近中性PH，需要酶催化
    • 氧化酶
    • 脱氢酶
      • 需氧
      • 不需氧
  • 2.CO2的生成是通过有机酸的脱羧反应
    • 4种
  • 3.水的生成是通过底物的脱氢反应（脱下的氢原子，传递给脱氢酶的辅酶或辅基，生成还原型辅酶或辅基，氢原子通过线粒体的氧化呼吸链，最终传递给氧生成水）
  • 4.能量是逐步释放的，并主要以ATP形式储存
  • 5.反应速率受多种因素的影响与调节
• 部位
  • 细胞质，线粒体，微粒体
• 呼吸链（电子传递链）
  • 概念
    • 位于真核生物线粒体内膜或原核生物细胞膜上的一组排列有序的递氢体和递电子体
  • （递氢体和递电子体）成分
    • 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）/辅酶I
      • 多种不需氧脱氢酶的辅酶
      • 由烟酰胺（维生素PP），核糖，磷酸及一分子腺苷酸组成在体内的活性形式
      • 既是递氢体，又是递电子体
      • 功能基团：烟酰胺
    • 黄素蛋白（FP）
      • 两种辅基（均含核黄素，维生素B2）
        • FMN 黄素单核苷酸 （递氢体）
        • FAD 黄素腺嘌呤二核苷酸 （递氢体）
      • 不需氧脱氢酶，是核黄素（维生素B2）在体内的活性形式
      • 功能基团：异咯嗪环
    • 铁硫蛋白（Fe-S）
      • （单）递电子体
    • 泛锟（UQ）/辅酶Q
      • 递氢体
    • 细胞色素类（Cyt）
      • 细胞色素a，b，c是（单）递电子体
      • 辅基为血红素
  • 组成
    • 泛锟和细胞色素C不包含在这四种复合体中
    • 复合体I /NADH-泛锟还原酶
      • NADH→FMN→Fe-S→Q
    • 复合体II / 琥珀酸—泛醌还原酶
      • 琥珀酸→FAD→几种Fe-S→Q
    • 复合体III /泛醌–细胞色素c还原酶
      • QH2→Cyt b→Fe-S→Cyt c1→Cyt c
    • 复合体IV /细胞色素c氧化酶
      • Cytc→Cytaa3→O2
  • 两条主要呼吸链
    • NADH氧化呼吸链
      • NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体Ⅳ→O2
    • 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
• 氧化磷酸化
  • 氧化磷酸化 与ATP的生成
    • ATP生成方式
      • 底物水平磷酸化:能量→ADP/GDP→ATP
      • 氧化磷酸化:NADH,FADH2被释放，ADP→ATP
    • 氧化磷酸化偶联部位
      • 在复合体Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ内 都有质子泵功能
      • P/O比值:每消耗0.5molO2生成的ATPmol数
      • 自由能变化
    • 偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度
      • 化学渗透假说
      • 化学渗透假说的实验依旧
    • 质子顺浓度梯度回流用于合成ATP
      • ATP合酶
        • F1(亲水部分)：催化ATP合成
        • F0(疏水部分)：质子回流至基质的通道
          • 对寡霉素敏感
        • 又称复合体Ⅴ
      • 呼吸链每传递2个电子，使10个H+跨内膜向胞浆侧转移
      • 线粒体胞浆侧的质子浓度，正电荷高于基质
      • 形成跨内膜的浓度和电位差(电化学梯度)
    • ATP在能量代谢中起核心作用
      • ATP合酶的作用
        • 线粒体内膜存在ATP合酶，电子传递产生的质子驱动力通过ATP合酶的离子通道促使质子回流，释放的能量用于产生ATP
      • ATP是能量捕获和释放利用的重要分子
      • ATP是能量转移的核苷酸相互转变的核心
      • ATP通过自身基团提供能量
      • 磷酸肌酸也是储存能量的高能化合物
  • 氧化磷酸化 的影响因素
    • ATP/ADP比值
      • 能量状态是影响氧化磷酸化的主要因素
        • ATP/ADP ↑,氧化磷酸化速度↓
        • ATP/ADP ↓,氧化磷酸化速度↓
    • 抑制剂
      • 呼吸链抑制剂
      • 解偶联剂
      • ATP合酶抑制剂
    • 甲状腺激素
    • 线粒体DNA突变
    • 线粒体内膜物质转运
      • NADH的转运
        • α-磷酸甘油穿梭
          • 磷酸甘油脱氢酶
        • 苹果酸-天冬氨酸穿梭
      • ATP，ADP和Pi的转运