生化-生物氧化

教材参照人卫第九版生化第六章生化氧化

生物氧化

• 概念：化学物质在生物体内的氧化分解过程称为生物氧化
• 特点
  • 需要有酶催化
  • 分阶段，逐步完成
• 线粒体氧化体系
  • 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+
    • 递氢体 双电子传递体
  • 黄素单核苷酸FMN和黄素腺嘌呤二核苷酸FAD
    • 递氢体 单双电子传递体
  • 泛醌（辅酶Q）
    • 递氢体 单电子 双电子传递体
  • 铁硫蛋白Fe-s
    • 单电子传递体
  • 细胞色素Cyt
    • 单电子传递体
• 呼吸链
  • 电子传递链
  • 呼吸链（主要由位于线粒体内膜上的4种蛋白质复合体和2种游离成分组成）
    • 复合体I（NADH-Q还原酶/NADH脱氢酶）
      • 呼吸链的主要入口
      • 功能：接受来自NADH的电子并传递给Q
      • 还具有质子泵功能
    • 复合体Ⅱ（琥珀酸-泛醌还原酶）
      • 功能：将电子从琥珀酸传递给Q
    • 复合体Ⅲ（泛醌-细胞色素c还原酶）
      • 功能：结构QH2的电子并传递给Cyt c
    • 复合体Ⅳ（细胞色素c氧化酶）
      • 电子传递链的出口
      • 功能：接受还原型的Cyt c并传递给O2生成H2O
  • NADH和FADH2是呼吸链的电子供体
    • NADH呼吸链
      • NADH >>>复合体I >>>Q >>> 复合体Ⅲ >>> Cyt c >>> 复合体Ⅳ >>>o2
    • FADH2呼吸链（琥珀酸呼吸链）
      • 琥珀酸 >>> 复合体Ⅱ >>> Q >>> 复合体Ⅲ >>> Cyt c >>> 复合体Ⅳ >>>O2
• 氧化磷酸化（NADH和FADH2的氧化过程与ADP的磷酸化过程相耦联称为）
  • 耦联部位在：复合体Ⅰ.Ⅲ.Ⅳ内
    • P/O比值
      • 一对电子
        • 经NADH呼吸链传递生成2.5分子ATP
        • 经琥珀酸呼吸链传递生成1.5分子ATP
  • 影响因素
    • 体内能量状态
      • 细胞内ADP浓度
      • ATP/ADP的比值
    • 抑制剂阻断
      • 呼吸链抑制剂（阻断电子传递）
        • 复合体Ⅰ抑制剂：鱼藤酮，粉蝶霉素A，异戊巴比妥
        • 复合体Ⅱ抑制剂：萎锈灵
        • 复合体Ⅲ抑制剂：抗霉素A
        • 复合体Ⅳ抑制剂：CN-,N3-,CO
      • 解偶联剂（阻断ADP的磷酸化过程）
        • 二硝基苯酚DNP：破坏H离子电化学梯度，无法驱动ATP合成
        • 解偶联蛋白1 UCP1
    • 甲状腺激素（促进氧化磷酸化和产热）
      • 促进C膜上NA-K-ATP酶的表达，使ATP加速分解
      • 诱导解偶联蛋白基因表达
    • 线粒体内膜选择性转运氧化磷酸化相关代谢物
      • α-磷酸甘油穿梭
        • 部位：脑和骨骼肌细胞
        • 关键酶：α-磷酸甘油脱氢酶
        • 进入琥珀酸呼吸链FADH2：1分子NADH经此穿梭产生1.5个ATP
      • 苹果酸-天冬氨酸穿梭
        • 部位：肝肾及心肌细胞
        • 关键酶：苹果酸脱氢酶MDH 天冬氨酸氨基转移酶AST
        • 进入NADH呼吸链：1分子NADH经此穿梭生成2.5分子ATP
• ATP生成（具体见书P129）
• ATP 在能量代谢中起核心作用
  • 高能磷酸化合物
  • 高能磷酸键
  • ATP是细胞可直接利用的能量形式
• 其他氧化与抗氧化体系
  • 细胞色素P450单加氧酶
  • 线粒体呼吸链也可产生活性氧
    • 反应活性氧类
  • 抗氧化酶体系有清除活性氧的功能
    • 超氧化物歧化酶SOD
    • 过氧化氢酶
    • 谷胱甘肽过氧化物酶
    • 小分子自由基清除剂
• 新生儿硬肿症：缺乏棕色脂肪组织
• 一对电子通过呼吸链传递给氧所生成的ATP分子数
• 三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶
• 是一种含血红素样辅基的蛋白质（负责催化）
• 脂溶性醌类化合物 能在线粒体内膜自由扩散
• 许多脱氢酶的辅酶，有传递H 和电子的功能