生物氧化经典医学课件

物质在生物体内进行氧化称生物氧化，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。糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能*生物氧化的概念现在是1页\一共有58页\编辑于星期三*

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。现在是2页\一共有58页\编辑于星期三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。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。*

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。现在是3页\一共有58页\编辑于星期三糖原三酯酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸链H2OADP+PiATPCO2*生物氧化的一般过程现在是4页\一共有58页\编辑于星期三第一节

呼吸链

respiratorychain现在是5页\一共有58页\编辑于星期三定义存在于线粒体内膜上的功能单位，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(respiratorychain)又称电子传递链(electrontransferchain)。组成递氢体和电子传递体（2H2H++2e）一、呼吸链现在是6页\一共有58页\编辑于星期三（一）呼吸链的组成四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)*泛醌和Cytc

均不包含在上述四种复合体中。人线粒体呼吸链复合体现在是7页\一共有58页\编辑于星期三ⅢⅠⅡⅣCytcQNADH+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-现在是8页\一共有58页\编辑于星期三NAD+和NADP+的结构R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

1.NAD+和NADP+：递氢体现在是9页\一共有58页\编辑于星期三NAD+（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。现在是10页\一共有58页\编辑于星期三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•。2.FMN和FAD:递氢体现在是11页\一共有58页\编辑于星期三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3.铁-硫蛋白：递电子体现在是12页\一共有58页\编辑于星期三

铁硫蛋白SS无机硫半胱氨酸硫现在是13页\一共有58页\编辑于星期三泛醌（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。4.泛醌：递氢体现在是14页\一共有58页\编辑于星期三细胞色素是一类以铁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。5.细胞色素：递电子体现在是15页\一共有58页\编辑于星期三现在是16页\一共有58页\编辑于星期三1.复合体Ⅰ:NADH-泛醌还原酶

功能:

将电子从NADH传递给泛醌

(ubiquinone)

复合体ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-2（二）四种复合体的辅基及功能现在是17页\一共有58页\编辑于星期三复合体Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2还原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2现在是18页\一共有58页\编辑于星期三2.

复合体Ⅱ:琥珀酸-泛醌还原酶

功能:

将电子从琥珀酸传递给泛醌

复合体Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S3现在是19页\一共有58页\编辑于星期三现在是20页\一共有58页\编辑于星期三3.复合体Ⅲ:泛醌-细胞色素c还原酶

功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c

复合体ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c1现在是21页\一共有58页\编辑于星期三现在是22页\一共有58页\编辑于星期三4.复合体Ⅳ:细胞色素c氧化酶

功能：将电子从细胞色素c传递给氧

复合体Ⅳ还原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB其中Cyta3

和CuB形成的活性部位将电子交给O2。现在是23页\一共有58页\编辑于星期三现在是24页\一共有58页\编辑于星期三

由以下实验确定①标准氧化还原电位②拆开和重组③特异抑制剂阻断④还原状态呼吸链缓慢给氧（三）呼吸链成分的排列顺序现在是25页\一共有58页\编辑于星期三现在是26页\一共有58页\编辑于星期三1.NADH氧化呼吸链NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸链

琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2现在是27页\一共有58页\编辑于星期三NADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链现在是28页\一共有58页\编辑于星期三电子传递链现在是29页\一共有58页\编辑于星期三二胞浆中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α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)苹果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)现在是30页\一共有58页\编辑于星期三1.

α-磷酸甘油穿梭机制现在是31页\一共有58页\编辑于星期三

NADH+H+FADH2NAD+FAD

线粒体内膜

线粒体外膜膜间隙

线粒体基质α-磷酸甘油脱氢酶呼吸链磷酸二羟丙酮α-磷酸甘油现在是32页\一共有58页\编辑于星期三2.

苹果酸-天冬氨酸穿梭机制现在是33页\一共有58页\编辑于星期三NADH+H+NAD+NADH+H+NAD+谷氨酸-天冬氨酸转运体苹果酸-α-酮戊二酸转运体苹果酸草酰乙酸α-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现在是34页\一共有58页\编辑于星期三第二节

生物氧化与能量代谢现在是35页\一共有58页\编辑于星期三

一、ATP得生成方式*定义氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)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(substratelevelphosphorylation)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。现在是36页\一共有58页\编辑于星期三（一）氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ根据自由能变化和P/O比值⊿Gº'=-nF⊿Eº'现在是37页\一共有58页\编辑于星期三现在是38页\一共有58页\编辑于星期三ATPATPATP氧化磷酸化偶联部位电子传递链自由能变化

现在是39页\一共有58页\编辑于星期三（二）氧化磷酸化的偶联机理1.化学渗透假说(chemiosmotichypothesis)

电子经呼吸链传递时，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。现在是40页\一共有58页\编辑于星期三线粒体基质

线粒体膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化学渗透假说简单示意图现在是41页\一共有58页\编辑于星期三化学渗透假说目录现在是42页\一共有58页\编辑于星期三ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液侧基质侧++++++++++---------化学渗透假说详细示意图现在是43页\一共有58页\编辑于星期三2.ATP合酶由亲水部分F1（α3β3γδε亚基）和疏水部分F0（a1b2c9～12亚基）组成。ATP合酶结构模式图现在是44页\一共有58页\编辑于星期三当H+顺浓度递度经F0中a亚基和c亚基之间回流时，γ亚基发生旋转，3个β亚基的构象发生改变。ATP合酶的工作机制现在是45页\一共有58页\编辑于星期三二、影响氧化磷酸化的因素1.呼吸链抑制剂

阻断呼吸链中某些部位电子传递。2.解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：解偶联蛋白3.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（一）抑制剂现在是46页\一共有58页\编辑于星期三鱼藤酮粉蝶霉素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现在是47页\一共有58页\编辑于星期三不同底物和抑制剂对线粒体氧耗的影响

现在是48页\一共有58页\编辑于星期三解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液侧基质侧解偶联蛋白热能H+H+ADP+PiATP现在是49页\一共有58页\编辑于星期三

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合酶结构模式图现在是50页\一共有58页\编辑于星期三（二）ADP的调节作用呼吸控制率(respiratorycontrolratio,RCR)（三）甲状腺激素Na+,K+–ATP酶和解偶联蛋白基因表达均增加。（四）线粒体DNA突变

与线粒体DNA病及衰老有关。现在是51页\一共有58页\编辑于星期三电子传递链及氧化磷酸化系统概貌ΔμH+跨膜质子电化学梯度；H+m