导图社区 第六章生物氧化
整理人卫第九版生物化学与分子生物学第六章生物氧化,内容包括:线粒体氧化体系与呼吸链、氧化磷酸化与ATP的生成、氧化磷酸化的影响因素。
编辑于2020-12-20 11:35:51生物氧化
第一节线粒体氧化 体系与呼吸链
概念
物质在生物体内进行的氧化分解称生物氧化(biological oxidation)
线粒体氧化体系含有递氢和递电子
递氢体
NAD+(维生素PP),NADP+
缺乏得 赖皮症
FMN,FAD(均有核黄素,维生素B2)
缺乏得 口角炎
均为脱氢酶的辅酶,但FMN结合紧密,多为辅基 FAD与NAD会脱落成为单独的辅酶
整理各辅酶对应的氧化还原酶
泛醌(辅酶Q)
脂溶性有机化合物
传递质子和电子
递电子体
细胞色素c
中间的血红蛋白b结合的铁原子可进行2价3价的转变
铁硫蛋白
铁原子价态的转变
均为单电子传递体
呼吸链
具有传递电子能力的蛋白质复合体组成呼吸链
定义
线粒体内膜,传递氢和电子的酶复合体,按一定顺序排列,氧化还原体系
特点
4个蛋白质复合体,位于线粒体内膜
泛醌和细胞色素c不包含在上述四种复合体中
含多种具有传递电子能力的辅基,如FMN、Fe-S、金属离子等
蛋白复合体、泛醌以及细胞色素c协同完成电子传递到氧的过程
电子传递过程伴随H+移至线粒体内膜的胞质侧,形成跨内膜H+梯度,释放的能量用于生成ATP
酶复合体
复合体①/NADH-泛醌还原酶
电子传递链 NAD+➡️FMN➡️铁硫蛋白➡️CoQ
质子泵:每传递两个电子泵出四个H+
复合体②/琥珀酸脱氢酶/琥珀酸-泛醌还原酶
电子传递:琥珀酸➡️FAD➡️铁硫蛋白➡️CoQ
不是跨膜蛋白!无质子泵作用!
复合体③/泛醌-细胞色素c还原酶
电子传递:泛醌➡️Cytb➡️铁硫蛋白➡️Cytc1➡️Cytc
质子泵:每传递两个电子泵出四个H+
复合体④/细胞色素c氧化酶
电子传递:Cytc➡️CuA➡️Cyta➡️Cyta3➡️CuB➡️氧气
质子泵:每传递两个电子泵出两个H+
复合体⑤/ATP合酶
两条途径
NADH氧化呼吸链
NADH-①-CoQ-③-Cytc-④
琥珀酸氧化呼吸链
琥珀酸/FADH2-②-CoQ-③-Cytc-④
在CoQ交汇!

第二节氧化磷酸 化与ATP的生成
氧化磷酸化
概念
呼吸链电子传递过程中,能量逐步释放并偶联ADP磷酸化生成ATP
NADH和FADH2通过线粒体呼吸链被氧化生成水的过程伴随着能量的释放,驱动ADP磷酸化生成ATP。即NADH和FADH2的氧化过程与ADP磷酸化过程相偶联,释放的能量用于生成ATP
部位
复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
由磷氧比P/O推测,物质氧化时,每消耗1mol氧原子所消耗的pi或ADP或所生成ATP的mol数
根据实验测定,自由能>30.5kJ的就能生成ATP
机制
呼吸链氧化驱动产生跨线粒体内膜的质子浓度,储存能量
子主题
质子顺浓度梯度回流,ATP合酶驱动ADP产生ATP
呼吸渗透假说
具体机制:强调ATP合酶的工作原理质子回流使得γ亚基旋转,O、L、T态
影响因素
主要因素:ADP/ATP,升高促进
甲状腺激素促进
抑制剂
呼吸链抑制剂
复合体Ⅰ:鱼藤酮,粉蝶霉素A,异戊巴比妥
复合体Ⅱ:萎锈灵,三氟丙酮
复合体Ⅲ:抗霉素A
复合体Ⅳ:CO、氰化物、重氮、硫化氢
CO中毒机制
解偶联剂
二硝基苯酚,解偶联蛋白
ATP合酶抑制剂
寡霉素、DCCD
DNA突变影响线粒体
线粒体内膜选择性转运氧化磷酸化代谢物
α-磷酸甘油穿梭,FAD,1.5ATP 脑、骨骼肌
苹果酸-天冬氨酸穿梭,NADH,2.5ATP 肝、肾、心肌
在线粒体完成氧化与磷酸化的偶联过程
通过NADH呼吸链、琥珀酸呼吸链完成线粒体基质中NADH、FADH2的氧化过程
呼吸链中具有质子泵功能的复合体能够将基质中的质子“泵出”至膜间隙侧而产生跨膜质子电化学梯度,储存电子氧化释放的能量,形成质子驱动力
质子驱动力促使质子通过线粒体内膜上ATP合酶回流至基质释放能量,同时驱动ADP磷酸化生成ATP,完成磷酸化过程
一对电子经NADH氧化呼吸链氧化,偶联生成2.5分子的ATP
一对电子经琥珀酸呼吸链氧化,偶联产生1.5分子ATP

底物水平磷酸化
概念:脱氢脱水等作用,底物变成高能磷酸化合物,并将能量转移给ADP形成ATP
高能磷酸化合物:NTP、dNTP、NDP、dNDP、PEP、磷酸肌酸、乙酰磷酸
高能硫酯化合物:乙酰CoA、脂酰CoA、琥珀酰CoA
ATP起核心作用
第三节氧化磷酸化的影响因素
体内能量状态可调节氧化磷酸化速率
[ADP] :浓度高,氧化速率加快
抑制剂
(一)呼吸链抑制剂阻断电子传递过程
复合体Ⅰ抑制剂:鱼藤酮、粉蝶霉素A、异戊巴比妥等
复合体Ⅱ的抑制剂:萎锈灵
复合体Ⅲ抑制剂:抗霉素A,阻断Cyt b传递电子到泛醌(QN)
复合体Ⅳ 抑制剂:CN-、N3-紧密结合中氧化型Cyt a3,阻断电子由Cyt a到CuB- Cyt a3间传递; CO与还原型Cyt a3结合,阻断电子传递给O2
(二)解偶联剂阻断ADP的磷酸化过程
氧化过程与磷酸化过程分离
二硝基苯酚:结合H+,破坏质子梯度
内源性解偶联蛋白UCP1: 棕色脂肪组织线粒体,使组织产热
(三)ATP合酶抑制剂
抑制电子传递、ATP合成
寡霉素(Oligomycin): 与Fo结合,阻滞质子回流,抑制ATP合成,抑制质子泵作用
其它:
--甲状腺激素:诱导ATP酶合成,加速ATP分解
--线粒体DNA突变:能量代谢障碍
--核基因突变:线粒体所需蛋白缺陷,能量代谢受阻
线粒体的内膜选择性转运代谢物
胞浆NADH的跨膜转运
胞浆NADH需转运至线粒体基质进行氧化
转运机制:
-- α-磷酸甘油穿梭
-- 苹果酸-天冬氨酸穿梭
α-磷酸甘油穿梭
存在部位:脑、骨骼肌
胞液中的NADH通过穿梭将2H交给FAD,进入琥珀酸氧化呼吸链产生1.5分子ATP
苹果酸-天冬氨酸穿梭
存在部位:肝、心肌
胞液NADH通过穿梭进入NADH氧化呼吸链产生2.5分子ATP