生化第四章生物氧化

生物化学与分子生物学思维导图，平时自己的总结。

生物氧化

• 生物氧化概述
  • 糖、脂肪、蛋白质等有机物 在生物体内氧化分解生成CO2和H2O，并释放能量的过程
  • 特点及意义
    • 体内的生物氧化
      • 场所：线粒体内
      • 产物：CO2和H2O
      • 反应过程：分步酶促
      • 能量释放：逐步释放。 主要用于生成ATP
      • 包括氧化 还原两个过程。 氧化：得氧失氢失电子 还原：得氢失氧得电子
    • 体外燃烧
      • 场所：体外
      • 产物CO2和H2O
      • 反应过程：一步反应
      • 能量释放：突然释放
  • 一般过程
    • 1：糖原、脂肪、蛋白质分解为基本组成单位
    • 2：上述基本组成单位经过一系列反应在线粒体内生成乙酰辅酶
    • 3：乙酰辅酶进入三羧酸循环
    • 4：生成的还原当量进入呼吸链最终生成H20。释放的能量转变为ATP化学能
  • ATP在能量代谢中的核心作用
    • 25kJ/mol以上自由能的磷酸化合物称为高能磷酸化合物，所含的磷酸键称高能磷酸键 ATP是体内最重要的高能磷酸化合物
    • ATP是体内主要的磷酸载体；是体内能量转移和磷酸核苷化合物互相转变的核心；ATP通过转移自身基团提供能量。
    • 人体储存能量的主要方式是ADP，能量的生成、储存和利用都以ATP为中心。氧化磷酸化是体内产生ATP的主要途径
• 线粒体氧化体系与呼吸链
  • 呼吸链的概念及组成
    • 概念：由一系列酶或辅酶构成的蛋白质复合体，按一定顺序排列在线粒体内膜中，形成一个具有连续传递电子/氢的反应链，可以将NADH+H和FADH接受的电子传递给氧，氧分子最终得到电子和H+生成水，讲这条具有传递传递电子功能的链称为电子链，因其与细胞呼吸有关，也称呼吸链
    • 组成：递氢体 <1>烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADP）<2>黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）<3>泛醌，又称辅酶Q。 递电子体：<1>铁硫蛋白。<2>细胞色素Cyt
    • 呼吸链复合体
      • 复合体1：NADH－泛醌还原酶
        • 是呼吸链的主要入口
      • 复合体2：琥珀酸－泛醌还原酶
      • 复合体3：泛醌－细胞色素c还原酶
      • 复合体4：细胞色素c氧化酶
      • 除复合体2之外其他三种复合体均具有质子泵功能
  • 呼吸链中传递体的排列顺序
    • 根据各组分标准氧化还原电位
    • 根据各组分氧化还原状态吸收光谱的改变分析
    • 在无氧状态下处于还原状态缓慢给氧
    • 拆开重组呼吸链
  • 两条主要的呼吸链排列顺序
    • NADH氧化呼吸链： NADH+H➡️复合体1➡️Q➡️复合体3➡️Cytc➡️复合体4➡️O2
    • 琥珀酸氧化呼吸链： 琥珀酸➡️复合体2➡️Q➡️复合体3➡️Cytc➡️复合体4➡️O2
• 细胞质中NADH的氧化
  • α－磷酸甘油穿梭
    • 主要存在脑和骨骼肌中。
    • 最终进入FADH氧化呼吸链，产生1.5个ATP
  • 苹果酸－天冬氨酸穿梭
    • 主要存在于肝、肾脏、心肌细胞中
    • NADH+H进入NADH氧化呼吸链进行氧化，生成2.5分子ATP
• 影响氧化磷酸化的因素
  • 体内能量状态：可根据能量需求调节氧化磷酸化速率，主要受ADP的浓度以及ATP/ADP的比值调节
  • 抑制剂
    • 呼吸链抑制剂
      • 阻断呼吸链中某些部位电子传递，降低线粒体的耗氧量
        • 复合体1：鱼藤酮、粉蝶霉素、异戊巴比妥
        • 复合体2：萎锈灵
        • 复合体3：抗霉素A，阻断Cytbh到Q
        • 复合体4：氰化物（CN）叠氮化物（N3）结合Cyta3，阻断电子传递到O2
    • 解偶联剂：可使氧化与连算话的偶联过程分离，内膜两侧的质子电化学梯度被破坏，不能驱动ATP合酶合成ATP，质子电化学梯度储存的能量以热能形式释放
    • ATP合酶抑制剂：对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用
  • 甲状腺激素：促进NA+，K+－ATP酶基因表达，诱导偶联蛋白基因表达增加
• 氧化磷酸化与ATP的形成
  • ADP磷酸化生成ATP的方式
    • 底物水平磷酸化：与高能键水解反应偶联，直接将高能代谢物的能量转移至ADP生成ATP
    • 氧化磷酸化：代谢物脱下的氢，经线粒体内膜呼吸链传递的过程中伴随着能量的逐步释放，此释能过程驱动ADP磷酸化形成ATP
  • 氧化磷酸化的偶联部位
    • P/O比值：是指每消耗1/2摩尔O2，所消耗无机磷的摩尔数（或消耗ADP的摩尔数），即生成ATP的摩尔数
    • 生成每摩尔ATP所需的能量约为30.5kJ
    • 复合体1、3、4可能是氧化磷酸化的偶联部位，用于生成ATP
  • 氧化偶联机制
    • 化学渗透假说
      • 1电子经呼吸链传递时释放的能量通过复合体的质子泵功能转运H从线粒体基质到内膜的胞质侧
      • 2质子不能自由穿过线粒体内膜返回基质，从而形成跨线粒体内膜的质子电化学梯度，储存电子传递释放能量
      • 3质子的电化学梯度转变为质子驱动力，促使质子从膜间隙侧顺浓度梯度回到基质释放储存势能，用于驱动ADP与Pi结合形成ATP
    • ATP合成酶
      • 复合体4含F1（亲水）用质子回流的能量催化ATP合成 F0（疏水）：与c亚基构成H回流通道用于质子回流
      • 合成1分子ATP需要4个H 每个分子NADH呼吸链传递出10个H，合成2.5个ATP 琥珀酸氧化呼吸链每传递2个电子泵处6个H，生成1.5个ATP