临床医学生物化学：ppt生物氧化

第八章生物氧化BiologicalOxidation*生物氧化的概念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。*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。*生物氧化与体外氧化之不同点生物氧化：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。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。第一节

生成ATP的氧化体系一、呼吸链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（一）呼吸链的组成四种具有传递电子功能的酶复合体*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TheMitochondrion1.复合体Ⅰ:NADH-泛醌还原酶功能:将电子从NADH传递给泛醌(ubiquinone)NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变的氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。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FMNH•。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。铁硫蛋白iron-sulfurprotein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。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细胞色素cytochrome,cyt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。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c4.复合体Ⅳ:细胞色素c氧化酶功能：将电子从细胞色素c传递给氧其中Cyta3和CuB形成的活性部位将电子交给O2。（二）呼吸链成分的排列顺序由以下实验确定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电子传递链二、氧化磷酸化*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。（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比值确定P/O比值：物质氧化时，每消耗1摩尔氧原子所消耗无机磷的摩尔数（或ADP摩尔数），即生成ATP的摩尔数。（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。化学渗透假说已经得到广泛的实验支持。氧化磷酸化依赖于完整封闭的线粒体内膜；线粒体内膜对H+、OH－、K＋、Cl－离子是不通透的；电子传递链可驱动质子移出线粒体，形成可测定的跨内膜电化学梯度；增加线粒体内膜外侧酸性可导致ATP合成，而线粒体内膜加入使质子通过物质可减少内膜质子梯度，结果电子虽可以传递，但ATP生成减少。2.ATP合酶(ATPsynthase)由亲水部分F1(α3β3γδε亚基)和疏水部分F0（a1b2c9～12亚基）组成。ATP合酶的工作机制：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。三、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）抑制剂鱼藤酮粉蝶霉素A异戊巴比妥抗霉素A二巯基丙醇解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）寡霉素(oligomycin)可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成（二）ADP的调节作用呼吸控制率(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。四、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。可以来自氧化磷酸化与底物水平磷酸化。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高能磷酸化合物：含有高能磷酸键的化合物肌酸激酶creatinekinase的作用磷酸肌酸creatinephosphate作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。五、通过线粒体内膜的物质转运线粒体外膜通透性高，线粒体对物质通过的选择性主要依赖于内膜中不同转运蛋白(transportor)对各种物质的转运。（一）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-磷酸甘油穿梭系统(glycerophosphate)苹果酸-天冬氨酸穿梭系统(malate-asparateshuttle)1.α-磷酸甘油穿梭机制(脑、骨骼肌）2.苹果酸-天冬氨酸穿梭机制（肝、心肌）第二节

其他氧化酶系1、不需氧脱氢酶概念：此酶能使底物产生活化的氢，以某些辅酶（基）作为直接受氢体，这些酶常见于呼吸链中的脱氢酶。分类:（1）需NAD+（NADP+）脱氢酶类（2）需FMN（FAD）脱氢酶类（3）细胞色素体系一、需氧脱氢酶和氧化酶dehydrogenasesaerobics2、需氧脱氢酶概念：此酶能使底物产生活化的氢，以氧和其他试剂（甲烯兰）作为受氢体，产物之一是H2O2，辅酶为FAD、FMN。分类:（1）L-氨基酸氧化酶（2）单胺氧化酶（3）黄嘌呤氧化酶3、氧化酶类概念：此酶能使底物产生活化的氢，以氧作为唯一受氢体，产物之一是H2O，辅基含铜。分类:（1）Cytc氧化酶（2）酚氧化酶（3）抗坏血酸氧化酶二、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（二）过氧化物酶(peroxydase)以血红素为辅基，催化H2O2直接氧化酚类或胺类化合物活性氧化物：超氧离子(O2﹣)、H2O2、羟自由基(•OH)的统称。三、超氧化物歧化酶SOD：超氧化物歧化酶(superoxidedismutase)3.含硒的谷胱甘肽过氧化物酶Glutathionperoxydase*此类酶可保护生物膜及血红蛋白免遭损伤四、微粒体中的酶类（一）加单氧酶(monoxygen