生物氧化中医

关于生物氧化中医第1页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三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。糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能*生物氧化的概念第2页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三第一节概述（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3页，讲稿共70页，2023年5月2日，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。（二）生物氧化的特点第4页，讲稿共70页，2023年5月2日，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。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。第5页，讲稿共70页，2023年5月2日，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第6页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三二、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的生成第7页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三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(respiratorychain)又称电子传递链(electrontransferchain)。组成递氢体和电子传递体（2H2H++2e）一、呼吸链第二节呼吸链与氧化磷酸化第8页，讲稿共70页，2023年5月2日，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第9页，讲稿共70页，2023年5月2日，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二、呼吸链成分的排列顺序第10页，讲稿共70页，2023年5月2日，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第11页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三第12页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三NADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链第13页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三

(二)氧化磷酸化氧化磷酸化(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。二、ATP的生成

(一)底物水平磷酸化第14页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三氧化磷酸化偶联部位电子传递链自由能变化

第15页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三ATP氧化磷酸化偶联部位ATP

ATP第16页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三氧化磷酸化的偶联机理化学渗透假说(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。第17页，讲稿共70页，2023年5月2日，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第18页，讲稿共70页，2023年5月2日，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第19页，讲稿共70页，2023年5月2日，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合酶结构模式图第20页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置第21页，讲稿共70页，2023年5月2日，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-第22页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三NAD+和NADP+的结构R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

（一）以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶类第23页，讲稿共70页，2023年5月2日，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。第24页，讲稿共70页，2023年5月2日，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•。（二）黄素蛋白第25页，讲稿共70页，2023年5月2日，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（三）铁硫蛋白第26页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三铁硫蛋白SS无机硫半胱氨酸硫第27页，讲稿共70页，2023年5月2日，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。（四）泛醌第28页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三复合体Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2还原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2第29页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三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）细胞色素第30页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三第31页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三第32页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三第33页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三第34页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三（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）细胞色素第35页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三电子传递链第36页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三三、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α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)苹果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)第37页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三1.

α-磷酸甘油穿梭机制第38页，讲稿共70页，2023年5月2日，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-磷酸甘油第39页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三2.

苹果酸-天冬氨酸穿梭机制第40页，讲稿共70页，2023年5月2日，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第41页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三四.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：1:4-6。第42页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三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咽上下移动，也有一部分甲亢患者有甲状腺结节。第43页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三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）抑制剂的作用第44页，讲稿共70页，2023年5月2日，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阿的平×第45页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三CN－可结合复合体Ⅳ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，细胞的能量供应受阻，引起细胞代谢障碍，功能紊乱甚至丧失。第46页，讲稿共70页，2023年5月2日，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合酶结构模式图第47页，讲稿共70页，2023年5月2日，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第48页，讲稿共70页，2023年5月2日，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内膜基质侧H+；H+c

内膜胞液侧H+第49页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三一、高能化合物五、高能化合物的储存与利用第50页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三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第51页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三化合物△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第52页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三核苷二磷酸激酶的作用ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP腺苷酸激酶的作用

ADP+ADPATP+AMP三、高能化合物的储存和利用第53页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三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。第54页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三

ATP的生成和利用ATPADP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ATP为中心。第55页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三第四节

其他氧化酶系TheOthersOxidationEnzymeSystems第56页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三一、微粒体中的酶类（一）加单氧酶(monoxygenase)*催化的反应：RH+NADPH+H++O2ROH+NADP++H2O故又称混合功能氧化酶(mixed-functionoxidase)或羟化酶(hydroxylase)。上述反应需要细胞色素P450(CytP450)参与。第57页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三第58页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三（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)

色氨酸吡咯酶第59页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三二、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2H2O22H2O+O2过氧化氢酶

第60页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三（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+H2O2RO+H2ORH2+H2O2R+2H2O过氧化物酶

过氧化物酶

第61页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三反应氧族：超氧离子(O2﹣)、H2O2、羟自由基(•OH)的统称。

三、超氧化物歧化酶2O2﹣+2H+SODH2O2+O2H2O+O2过氧化氢酶SOD：超氧化物歧化酶(superoxidedismutase)第62页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三

谷胱甘肽过氧化物酶

H2O2(ROOH)

H2O(ROH+H2O)2G–SHG–S–S–GNADP+NADPH+H+*此类酶可保护生物膜及血红蛋白免遭损伤

谷胱甘肽还原酶3.含硒的谷胱甘肽过氧化物酶第63页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三第64页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三1．通常生物氧化是指生物体内A．脱氢反应B．营养物氧化生成H2O和CO2的过程C．加氧反应D.与氧分子结合的反应E．释出电子的反应2．生命活动中能量的直接供体是（2005）A．三磷酸腺苷B．脂肪酸C．氨基酸D．磷酸肌酸E．葡萄糖(B)(A)第65页，讲稿共70页，2023年5月2日，星期三3．下列有关氧化磷酸化的叙述，错误的是（2002）A．物质在氧化时伴有ADP磷酸化生成ATP的过程B．氧化磷酸化过程存在于线粒体内C．P/O可以确定ATP的生成数D．氧化磷酸化过程有两条呼吸链E．经呼吸链传递至氧产生3分子ATP4．下列有关氧化磷酸化的叙述错误的是（2006）A．物质在氧化时伴有ADP磷酸化生成