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生物化学与分子生物学第六章生物氧化
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这是一篇关于生理学绪论基本内容的思维导图，主要内容包括：发展简史，人体内自动控制系统，机体生理功能的调节，机体内环境稳态和生物节律，生命活动的基本特征，生理学研究的方法，生理学研究的对象和任务。
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第六章·生物氧化
生物氧化也属于氧化还原反应，因此对于生物氧化的学习应借鉴氧化还原反应的要点，即电子和质子的转移和能量的变化
生物中能量的产生
生产ATP的方式
底物水平磷酸化
定义
与脱氢反应偶联，生成底物分子的高能键，使ADP（GDP）磷酸化产生ATP（GTP）的过程。无电子传递。 能量上ATP≈GTP
氧化磷酸化
呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称偶联磷酸化
偶联部位
组成
复合体Ⅰ
复合体Ⅲ
复合体Ⅳ
判断方式
根据P/O的比值
自由能变化
图示
相关概念
高能化合物
化学键水解时释放的能量＞21KJ/mol的键，用“~“ 表示
常见高能化合物图示
P/O的比值
指氧化磷酸化过程中，每消耗0.5mol O2所生成的ATP摩尔数
一对电子通过氧化呼吸链传递给氧所生产的ATP分子数
相关物质图示
ATP核酶
结构组成
F1：亲水部分，线粒体内膜的基质侧颗粒状突起
F0：疏水部分，镶嵌在线粒体内膜中，形成跨内膜质子通道
作用
利用释放的能量合成ATP
工作机制
子主题
化学渗透假说
内容
实验支持
简单示意图
ATP在能量代谢中的作用
体内能量捕获和释放的主要分子
能量转移和磷酸核苷化合物相互转变的核心
通过转移自身基团提供能量
转变为磷酸肌酸作为能量的一种储存方式
氧化磷酸化 的影响因素
体内能量状态可以促进磷酸化速率
如ADP浓度是体内调节氧化磷酸化的主要因素（或ATP与ADP的比值）
甲状腺激素
作用机理
阻断电子传递过程
抑制剂
复合体Ⅰ抑制剂
鱼藤酮、粉蝶霉素、义务苯巴比妥
阻断电子到泛醌
复合体Ⅱ抑制剂
萎锈灵
复合体Ⅲ抑制剂
抗霉素
阻断Cyt bH传递电子到泛醌
复合体Ⅳ抑制剂
CN-、N3-
阻断电子从Cyta到CuB-Cyta3的传递
解偶联剂
破坏点子传递过程建立的跨内膜的质子电化学梯度，使电化学梯度储存的能量以热能形式释放
二硝基苯酚
解偶联蛋白
棕色脂肪组织中含有大量解偶联蛋白，相关疾病：新生儿硬肿症
ATP合酶抑制剂
线粒体内膜两侧质子电化学梯度增高影响呼吸链质子泵功能进而抑制电子传递
功能
抑制电子的传递的同时抑制ATP的生成
具体药物
寡霉素、二环乙基碳二亚胺、
线粒体DNA突变
原因
线粒体DNA编码的线粒体蛋白是复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ和ATP合酶的组成成分
mtDNA突变率高，从而影响氧化磷酸化，使ATP合酶不足而致病，耗能较多的器官易发生故障，具体病例如帕金森，老年痴呆
线粒体内膜选择性调转运氧化磷酸化相关代谢物
电子的转移离不开载体，那么载体又是如何穿梭于细胞间的呢？ 线粒体外模的通透性高，线粒体对物质通过的选择性主要依赖于内膜中不同转运蛋白对各种物质的转运
线粒体内膜对于某些转运蛋白对代谢物的转运
NADH的穿梭机制
释义
细胞质中的NADH无法穿过线粒体膜，因此存在特殊的穿梭机制使得NADH进入线粒体中，再经呼吸链进行氧化磷酸化
方式
α-磷酸甘油穿梭
苹果酸-天冬氨酸穿梭
比较
ATP-ADP转运酶协调转运ATP和ADP出入线粒体
其他氧化和抗氧化体系
微粒体细胞色素P450
线粒体呼吸链产生活性氧
抗氧化酶体系有清除反应活性氧的功能
线粒体中电子和质子的转移
传导方式
电子直接传递
铁离子与亚铁离子的相互转变
以氢原子的形式传递电子
2H 转化 H+ e-
传导物质
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）
文字描述
NAD的加氢（1）得电子(2)
NADH的失氢(1)失电子(2)
功能基团：芳环中五价氮和三价氮
性质
双电子传递体
黄素单核苷酸衍生物（FADH）
FADH（或FMNH2）
FADH（或FMNH）加氢（1）得电子（1）
FAD（或FMN）加氢（1）得电子（1）
结构中有含核黄素
功能基团：异咯嗪环
有机化合物泛醌（辅酶Q）
二氢泛醌
半醌加氢（1）得电子（1）
Q中的苯醌加氢（1）得电子（1）
人体
CoQ10
特点
可在线粒体中自由扩散
传递质子和电子，为可移动电子载体
铁硫蛋白和色素蛋白
铁硫蛋白
根据铁硫蛋白中的铁离子与亚铁离子的互相转化
辅基
铁硫中心含Fe离子和S原子
单电子传递体
色素蛋白
色素蛋白通过辅基血红素中铁离子的价位变化实现电子质子的转移
含血红素样辅基的蛋白质
分Cyt a\b\c及其不同亚类
呼吸链
电子质子的转移不是单一的化学变化，而是各种化学变化的总和，因此引入呼吸链的概念
递氢体
电子传递体
重点
复合体Ⅰ（又称NADH-Q还原酶或NADH脱氢酶）
NADH的电子并转移给Q
质子泵的功能
传递两个电子转移四个H
黄素蛋白
均通过辅基发生电子作用
线路
Q
Fe-S
FMN
NADH
复合体Ⅱ（琥珀酸-泛醌 还原酶）
将电子从琥珀酸转移到Q
FeS
FAD
琥珀酸
无质子泵功能
复合体Ⅲ(泛醌-细胞色素C还原酶）
接受QH2的电子并传递给细胞色素C
质子泵功能
2电子4H+
CytC
CytC1
Cytb
QH2
复合体Ⅳ（细胞色素C氧化酶）
接受CytC的电子并传给O2生成水
质子泵 （2H 2e-）
O2
CuB
Cyt a3
Cyt a
CuA
Cytc
呼吸链的主要电子供体
NADH呼吸链
Cyt c
FADH2呼吸链
复合体Ⅱ
确定方法
标准氧化还原电位
拆开与重组
特异性抑制剂阻断
还原状态下缓慢给氧
各组分排列顺序
电子从电位低的组分传至电位高的组分
用抑制剂作用阻断某组分电子传递后，这一组分前的物质为还原性，组分后的物质为氧化性
利用四种蛋白质的吸收光谱不同，离体实验缓慢给氧观察被氧化顺序
体外呼吸链拆开重组，从新排列
含多种具有传递电子能力的辅基
蛋白质复合体、泛醌、Cyt c协同完成电子传递到氧的过程
电子传递过程伴随着H+向线粒体内膜的胞质侧迁移，形成跨内膜H+梯度，释放的能量用于生成ATP
线粒体内膜上的四种蛋白质复合体，位于线粒体内膜
生物氧化的一般过程
生物氧化定义
营养物质在生物体内进行的氧化称为生物氧化
进一步解释
主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和H2O的过程
生物氧化与氧化还原反应的区别
