生物氧化中医课件

1、生物氧化中医生物氧化中医1生物氧化2呼吸链3氧化磷酸化4底物水平磷酸化1甲亢患者发热多汗，基础代谢率高，为什么？2何为氧化磷酸化,并说明感冒发烧的机理。3氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？本 章 重 点1生物氧化1甲亢患者发热多汗，基础代谢率高，为什么？本 3氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？甲亢按其病因不同可分为多种类型，其中最常见的是弥漫性甲状腺肿伴甲亢，约占全部甲亢病的90%，男女均可发病，但以中青年女性多见。-磷酸甘油穿梭机制* 生物氧化与体外氧化之不同点解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）2何为氧化磷酸化,并说明感冒发烧的机理。A物质在氧化时伴有ADP磷酸化生成ATP的过程泛醌（辅酶

2、Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。渗透能(物质主动转运)（三）不需氧脱氢酶类H+ 跨膜质子电化学梯度；甲状腺肿大呈对称性，也有的患者是非对称性肿大，甲状腺肿或肿大会随着吞咽上下移动，也有一部分甲亢患者有甲状腺结节。NADH+H+G（kJ/mol）物质在生物体内进行氧化分解称生物氧化，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。D氧化磷酸化过程存在于线粒体内氧化磷酸化抑制剂物质在生物体内进行氧化分解称生物氧化，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

3、 H2O的过程。糖 脂肪 蛋白质 CO2和H2O O2能量ADP+PiATP热能* 生物氧化的概念 3氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？物质在生物体内进行氧化分第一节 概述（一）生物氧化的方式一、生物氧化的方式与特点1.加氧反应2.脱氢反应3.脱电子反应第一节 概述（一）生物氧化的方式一、生物氧化的方式与特点1* 生物氧化与体外氧化之相同点生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。（二） 生物氧化的特点* 生物氧化与体外氧化之相同点生物氧化中物质的氧化方式有加氧是在细胞内温和的环境中（体温

4、，pH接近中性），在一系列酶促反应逐步进行，能量逐步释放有利于有利于机体捕获能量，提高ATP生成的效率。进行广泛的加水脱氢反应使物质能间接获得氧，并增加脱氢的机会；脱下的氢与氧结合产生H2O，有机酸脱羧产生CO2。速率可调。* 生物氧化与体外氧化之不同点生物氧化体外氧化能量是突然释放的。 产生的CO2、H2O由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。是在细胞内温和的环境中（体温，pH接近中性），在一系列酶促反糖原 三酯酰甘油 蛋白质 葡萄糖 脂酸+甘油 氨基酸 乙酰CoA TAC 2H 呼吸链 H2O ADP+Pi ATP CO2 * 生物氧化的一般过程糖原 三酯酰甘油 蛋白质 葡萄糖 脂酸+甘油 氨

5、基二、参与生物氧化的酶类 （一）氧化酶类 （二）需氧脱氢酶类 （三）不需氧脱氢酶类 （四）其它酶类三、生物氧化过程中CO2的生成二、参与生物氧化的酶类 （一）氧化酶类 （二）需氧脱氢酶类 定义代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)又称电子传递链(electron transfer chain)。组成递氢体和电子传递体（2H 2H+ + 2e） 一、呼吸链第二节呼吸链与氧化磷酸化定义一、呼吸链第二节呼吸链与氧化磷酸化（一）呼吸链的组成四种具有传递电子功能的酶复合体(complex

6、) * 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。人线粒体呼吸链复合体（一）呼吸链的组成四种具有传递电子功能的酶复合体(compl 由以下实验确定 标准氧化还原电位 拆开和重组 特异抑制剂阻断 还原状态呼吸链缓慢给氧二、呼吸链成分的排列顺序 由以下实验确定二、呼吸链成分的排列顺序1. NADH氧化呼吸链NADH 复合体Q 复合体Cyt c 复合体O22. 琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸 复合体 Q 复合体Cyt c 复合体O21. NADH氧化呼吸链生物氧化中医课件NADH氧化呼吸链 FADH2氧化呼吸链NADH氧化呼吸链 FADH2氧化呼吸链 (二)氧化磷酸化 氧化磷酸化 (oxidati

7、ve phosphorylation)是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。 底物水平磷酸化 (substrate level phosphorylation) 是底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。二、ATP的生成 (一)底物水平磷酸化 (二)氧化磷酸化 氧化磷酸化 (oxidat氧化磷酸化偶联部位电子传递链自由能变化 氧化磷酸化偶联部位电子传递链自由能变化 ATP氧化磷酸化偶联部位ATP ATP ATP氧化磷酸化偶联部位ATP ATP 氧化磷酸化的偶联机理化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis) 电

8、子经呼吸链传递时，可将质子（H+）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。 氧化磷酸化的偶联机理化学渗透假说(chemiosmotic F0 F1 Cyt c Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 H+ 1/2O2+2H+ H2O ADP+Pi ATP H+ H+ H+ 胞液侧 基质侧 + + + + + + + + + + - - - - - - - - - 化学渗透假说详细示意图 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+ 线粒体基质 线粒体膜 + + + + - - - - H+ O2 H2O H+

9、e- ADP+Pi ATP 化学渗透假说简单示意图线粒体基质 线粒体膜 + + + + - - - (2) ATP合酶由亲水部分 F1（33亚基 ）和疏水部分 F0（a1b2c912亚基）组成。ATP合酶结构模式图(2) ATP合酶由亲水部分 F1（33亚基 ）呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置 Cytc Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 1/2O2+2H+ H2O 胞液侧 基质侧 线粒体内膜 e-e-e-e-e- Cytc Q NADH+H+ NAD+ 延胡NAD+和NADP+的结构R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+ （一）以NA

10、D或NADP为辅酶的脱氢酶类NAD+和NADP+的结构R=H: NAD+; RNAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变氧化还FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN 。（二）黄素蛋白FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧化还原反应铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3+e 反应传递电子。 表示无机硫 （三）铁硫蛋白铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中功能:

11、 将氢从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)又称电子传递链(electron transfer chain)。物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。男女比例为：1:4-6。是在细胞内温和的环境中（体温，pH接近中性），在一系列酶促反应逐步进行，能量逐步释放有利于有利于机体捕获能量，提高ATP生成的效率。3氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？CN可结合复合体中氧化型Cytaa3，阻断电子传递给O2，导

12、致呼吸链中断，ATP生成受阻，细胞的能量供应受阻，引起细胞代谢障碍，功能紊乱甚至丧失。CP/O可以确定ATP的生成数A物质在氧化时伴有ADP磷酸化生成ATP的过程H+m内膜基质侧H+；产生的CO2、H2O由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。ATP（ADP+Pi） 铁硫蛋白 SS无机硫半胱氨酸硫功能: 将氢从NADH传递给泛醌 (ubiquinone) 泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。（四）泛醌泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接形成较长的疏复合体的功能 NADH+H+ NAD+ FMN FMN

13、H2还原型Fe-S 氧化型Fe-S QQH2复合体的功能 NADH+H+ NAD+ FMN FMNH细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。（五）细胞色素细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸生物氧化中医课件生物氧化中医课件生物氧化中医课件生物氧化中医课件（一）以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶类 功能: 将氢从NADH传递给泛醌 (ubiquinone) 功能: 将氢从琥珀酸传递给泛醌 （二）黄素蛋白（三）铁硫蛋白 功能：将氢从泛醌传递给细胞色素c 功能：将电子从细胞色素c传递给氧（四）泛醌 功能: 电子传递体 （五）细胞色素（一）以

14、NAD或NADP为辅酶的脱氢酶类 功能: 将氢从NA电子传递链电子传递链三、 胞浆中NADH的氧化胞浆中NADH必须经一定转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。转运机制主要有-磷酸甘油穿梭(-glycerophosphate shuttle)苹果酸-天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle)三、 胞浆中NADH的氧化胞浆中NADH必须经一定转运机制进1. -磷酸甘油穿梭机制 1. -磷酸甘油穿梭机制 NADH+H+ FADH2 NAD+ FAD 线粒体 内膜 线粒体 外膜膜间隙 线粒体 基质-磷酸甘油 脱氢酶 呼吸链 磷酸二羟丙酮 -磷酸甘油 NADH+H+ FA

15、DH2 NAD+ FAD 2. 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制2. 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制NADH +H+ NAD+ NADH +H+ NAD+ 谷氨酸-天冬氨酸 转运体苹果酸-酮 戊二酸转运体 苹果酸 草酰乙酸 -酮戊二酸 谷氨酸 苹果酸 脱氢酶 谷草转 氨酶 胞液 线粒体内膜 基质 呼吸链 天冬氨酸 NADH NAD+ NADH NAD+ 谷氨酸-苹果四.影响氧化磷酸化的因素（1）ADP的调节作用ATP/ADP的比（2）激素的调节 主要激素:甲状腺素 甲亢按其病因不同可分为多种类型，其中最常见的是弥漫性甲状腺肿伴甲亢，约占全部甲亢病的90%，男女均可发病，但以中青年女性多见。男女比例为：1:4

16、-6。四.影响氧化磷酸化的因素（1）ADP的调节作用ATP/A 甲亢是甲状腺功能亢进的简称，是由多种原因引起的甲状腺激素分泌过多所至的一组常见内分泌疾病。主要临床表现为多食、消瘦、畏热、多汗、心悸、激动等高代谢症候群，神经和血管兴奋增强，以及不同程度的甲状腺肿大和眼突、手颤、胫部血管杂音等为特征，严重的可出现甲亢危相、昏迷甚至危及生命。 心慌、心动过速、怕热、多汗、食欲亢进、消瘦、体重下降、疲乏无力及情绪易激动、性情急躁、失眠、思想不集中、眼球突出、手舌颤抖、甲状腺肿或肿大、女性可有月经失调甚至闭经，男性可有阳痿或乳房发育等。甲状腺肿大呈对称性，也有的患者是非对称性肿大，甲状腺肿或肿大会随着吞

17、咽上下移动，也有一部分甲亢患者有甲状腺结节。 甲亢是甲状腺功能亢进的简称，是由多种原因引起的甲状A. 呼吸链抑制剂 阻断呼吸链中某些部位电子传递。B. 解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：解偶联蛋白 C. 氧化磷酸化抑制剂 对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素 （3）抑制剂的作用A. 呼吸链抑制剂 （3）抑制剂的作用鱼藤酮粉蝶霉素A异戊巴比妥 抗霉素A二巯基丙醇 CO、CN-、N3-及H2S各种呼吸链抑制剂的阻断位点阿的平鱼藤酮抗霉素ACO、CN-、各种呼吸链抑制剂的阻断位点 CN可结合复合体中氧化型Cytaa3，阻断电子传递给O2，导致呼吸链中断，ATP生成受阻，细胞的能量供

18、应受阻，引起细胞代谢障碍，功能紊乱甚至丧失。 CN可结合复合体中氧化型Cytaa3，阻断电 寡霉素(oligomycin) 可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成寡霉素ATP合酶结构模式图 寡霉素(oligomycin) 寡霉素ATP合酶结构模式图解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体） F0 F1 Cyt cQ胞液侧 基质侧 解偶联 蛋白热能 H+ H+ ADP+Pi ATP 解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体） F0 F电子传递链及氧化 磷酸化系统概貌H+ 跨膜质子电化学梯度；H+m内膜基质侧H+；H+c 内膜胞液侧H+电子传递链及氧化 磷酸化系统概貌H+ 跨膜质子一、高能化合物

19、五、高能化合物的储存与利用一、高能化合物五、高能化合物的储存与利用ATP高能磷酸键与高能磷酸化合物 高能磷酸键水解时释放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯键，常表示为 P。高能磷酸化合物含有高能磷酸键的化合物ATP高能磷酸键与高能磷酸化合物 高能磷酸键化合物G（kJ/mol）磷酸烯醇式丙酮酸61.91,3-二磷酸甘油酸49.4磷酸肌酸43.1乙酰磷酸42.3磷酸精氨酸32.2ATP（ADP+Pi）30.5ADP27.21-磷酸葡萄糖20.96-磷酸果糖15.96-磷酸葡萄糖13.81-磷酸甘油9.2表6-2 一些磷酸化合物水解的标准自由能变化 化合物G（kJ/mol）磷酸烯醇式丙酮酸61.91

20、,3 核苷二磷酸激酶的作用ATP + UDP ADP + UTPATP + CDP ADP + CTPATP + GDP ADP + GTP腺苷酸激酶的作用 ADP + ADP ATP + AMP三、高能化合物的储存和利用 核苷二磷酸激酶的作用腺苷酸激酶的作用 三、高能肌酸激酶的作用磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。肌酸激酶的作用磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。 ATP的生成和利用ATP ADP 肌酸 磷酸肌酸 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 P P 机械能(肌肉收缩)渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温)生物体内能量的储存和利用都以AT

21、P为中心。 ATP的生成和利用ATP ADP 肌酸 磷酸 第四节 其他氧化酶系The Others Oxidation Enzyme Systems第四节 其他氧化酶系一、微粒体中的酶类 （一）加单氧酶(monoxygenase)* 催化的反应：RH + NADPH + H+ + O2 ROH + NADP+ + H2O 故又称混合功能氧化酶(mixed-function oxidase)或羟化酶(hydroxylase)。上述反应需要细胞色素P450 (Cyt P450)参与。一、微粒体中的酶类 （一）加单氧酶(monoxygena生物氧化中医课件（二）加双氧酶 此酶催化氧分子中的2个氧原子加到底物中带双键的2个碳原子上。例 如： (O2) 色氨酸吡咯酶（二）加双氧酶 此酶催化氧分子中的2个氧原子加到底物中带双键二、过氧化物酶体中的酶类 （一）过氧化氢酶(catalase)又称触酶，其辅基含4个血红素2H2O2 2H2O + O2 过氧化氢酶 二、过氧化物酶体中的酶类 （一）过氧化氢酶(catalase（二）过氧化物酶(perioxidase)以血红素为辅基，催化H2O2直接氧化酚类或胺类化合物 R + H2O2 RO + H2O RH2+ H2O2 R + 2