生物氧化-72h课件

第二篇物质代谢及其调节

Part2MetabolismandItsRegulation卜友泉生物化学与分子生物学教研室重庆医科大学代谢是生命的基本特征之一，藉此实现生物体与外界环境的物质交换、自我更新及机体内环境的相对稳定。特点：动态、有序、逐步进行、高度适应和灵敏调节。代谢引论物质代谢能量代谢新陈代谢合成代谢（同化作用）分解代谢（异化作用）新的物质合成旧的物质分解需要能量释放能量机体内环境稳定第一章生物氧化第二章糖代谢第三章脂类代谢第四章氨基酸代谢第五章核苷酸代谢第六章物质代谢的联系与调节本篇主要内容重点掌握各代谢途径的基本流程、关键步骤/酶与生理意义及相互联系，系统掌握、学以致用。不能简单地死记硬背代谢反应。学习侧重点生物氧化

BiologicalOxidation卜友泉生物化学与分子生物学教研室重庆医科大学本章主要内容第一节生物氧化概述第二节生成ATP的氧化体系第三节其它不生成ATP的氧化体系第一节生物氧化概述重点：掌握生物氧化的概念了解生物氧化与燃烧的不同与意义三、生物氧化的意义生成ATP的氧化体系：主要位于线粒体营养物质通过该体系实现氧化供能。不生成ATP的氧化体系主要位于微粒体和非营养物质的生物转化等密切相关。第二节生成ATP的氧化体系（线粒体中）掌握呼吸链的概念，两条呼吸链的组成和排列顺序。掌握氧化磷酸化的概念，熟悉偶联部位、P/O比值的概念。了解化学渗透假说。熟悉影响氧化磷酸化的因素。掌握高能磷酸键的概念，熟悉常见的高能磷酸化合物。掌握ATP的生成方式。了解胞液中NADH氧化的两种穿梭机制。一、呼吸链（RespiratoryChain）1.呼吸链的概念也称电子传递链：electrontransferchain由多种酶和辅酶构成的递氢体和递电子体按一定顺序排列在线粒体内膜上形成一条能使氢氧化成水并释放能量的链锁式反应体系。营养物质代谢脱下的氢（体内存在形式为NADH和FADH2），通过该体系的传递，最后与氧结合生成水，同时驱动ATP生成。两条：NADH呼吸链和FADH2呼吸链线粒体的结构2.呼吸链的组成及排列顺序（1）呼吸链中常见的几种蛋白质或酶黄素蛋白铁硫蛋白泛醌（CoQ）细胞色素含有核黄素衍生物FMN或FAD的蛋白质和酶类。辅基为FMN或FAD，可传递氢和电子。黄素蛋白简介（氧化型）（还原型）含铁的蛋白质，在植物、动物、微生物中广泛存在。辅基为铁硫中心或称铁硫簇(Fe-S)，含等量铁和硫原子。所含的铁原子可通过Fe2+

Fe3++e

反应传递电子。铁硫蛋白简介Fe2-S2Fe4-S4也称辅酶Q,CoQ为一类脂溶性醌类化合物，含有多个异戊二烯单位组成（6~10）的侧链。其苯醌母核结构能可逆地加氢还原成对苯二酚化合物。是呼吸链中的氢传递体。辅酶Q10胶囊：用于心血管等疾病的治疗；但有争议。泛醌简介Cytochrome,Cyt是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类。根据其吸收光谱不同而分为Cytabc三类及不同亚类。所含的铁原子可通过Fe2+

Fe3++e

反应传递电子。细胞色素简介呼吸链中常见的几种蛋白质或酶名称特点主要功能黄素蛋白以FAD或FMN为辅基传递H和电子铁硫蛋白辅基为铁硫中心(Fe-S)传递单个电子泛醌（CoQ）脂溶性，能在内膜中自由扩散传递H和电子细胞色素以血红素为辅基传递单个电子要点回顾（2）呼吸链的组成由上述蛋白组装成4个独立的能够传递氢和电子的大分子复合体：ⅠⅡⅢⅣ另有2个游离分子：CoQ和CytC复合体酶名称亚基主要成分辅基ⅠNADH-CoQ还原酶39黄素蛋白、铁硫蛋白FMN,Fe-SⅡ琥珀酸-CoQ还原酶4黄素蛋白、铁硫蛋白FAD,Fe-SⅢCoQ-Cytc还原酶10Cytb、Cytc1和铁硫蛋白血红素,Fe-SⅣCytc氧化酶13Cyta和a3血红素,Cu呼吸链的4个大分子复合体（3）呼吸链的排列顺序NADH呼吸链FADH2呼吸链二、氧化磷酸化(Oxidativephosphorylation)1.氧化磷酸化的概念在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢和电子沿呼吸链传递过程中逐步释放能量，偶联驱动ADP磷酸化生成ATP。这种氧化与磷酸化紧密偶联的过程即~。氧化磷酸化是体内ATP生成的主要方式。2.氧化磷酸化的偶联部位NADH呼吸链3个、FADH2呼吸链2个3.P/O比值即在氧化磷酸化过程中，每消耗1mol氧原子所生成ATP的摩尔数。NADH呼吸链为2.5、FADH2呼吸链1.54.氧化磷酸化偶联机制（了解）化学渗透假说：电子经呼吸链传递时，将质子(H+)从线粒体内膜的基质侧泵到胞浆侧，产生跨膜质子电化学梯度差；当质子顺浓度梯度回流时驱动ATP合酶催化生成ATP。ATP合酶（1）氧化磷酸化抑制剂呼吸链抑制剂直接阻断电子传递。复合体Ⅰ：鱼藤酮、阿米妥（异戊巴比妥）复合体Ⅱ：萎锈灵复合体Ⅲ：抗霉素A复合体Ⅳ：CN-,CO（人体中毒）解偶联剂则破坏电子传递建立的跨膜质子电化学梯度，使氧化与磷酸化解偶联。外源性：二硝基苯酚内源性：解偶联蛋白

③ATP合酶抑制剂同时抑制电子传递和ATP生成。寡霉素（抗菌、抗肿瘤等）5.影响氧化磷酸化的因素不同的氧化磷酸化抑制剂（2）ADP的调节作用ADP是调节人体氧化磷酸化速率的主要因素。ATP/ADP↓→

氧化磷酸化↑（3）甲状腺激素促进氧化磷酸化、使基础代谢率增高。（4）线粒体DNA突变线粒体DNA基因编码一些呼吸链蛋白。电子传递过程中伴随有大量氧自由基产生，可造成线粒体DNA的突变进而影响氧化磷酸化功能。三、ATP等高能化合物：1.高能键与高能化合物高能键：水解时释放较多能量（＞20.92KJ/mol）的活泼共价键称为高能键，用“~”

表示。常见的为高能磷酸键“~P”。高能化合物：含有高能键的化合物。常见的高能化合物有：ATP、磷酸肌酸、乙酰CoA、1,3-二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸等。ATP2.ATP（1）体内ATP的生成方式氧化磷酸化：是体内ATP生成的主要方式。底物水平磷酸化：在物质氧化分解释放能量的代谢过程中，一些中间代谢物将其含有的高能磷酸键直接转移给ADP生成ATP。是体内生成ATP的次要方式。（2）ATP的作用生物体内能量的转移、储存和利用均以ATP为中心，ATP被喻为能量的通用货币。3.磷酸肌酸存在于需能较多的骨骼肌、心肌和脑组织中。能量的转移、储存和利用生物氧化放能四、胞液中NADH氧化磷酸化的方式线粒体内的NADH可直接参加氧化磷酸化，但胞浆中的NADH不能自由通过线粒体内膜，必须通过两种穿梭机制进入线粒体以氧化磷酸化。名称存在部位进入的呼吸链及ATP生成量α-磷酸甘油穿梭脑、神经、肌肉等经FADH2进入FADH2呼吸链，生成1.5分子ATP。苹果酸-天冬氨酸穿梭心、肝等经NADH进入NADH呼吸链，生成2.5分子ATP。α-磷酸甘油穿梭系统苹果酸-天冬氨酸穿梭系统第三节其它不生成ATP的氧化体系了解其基本特点、类型和作用一、微粒体氧化体系二、过氧化物酶体氧化体系微粒体氧化体系过氧化物酶体氧化体系除线粒体的氧化体系外，在微粒体、过氧化物酶体等部位还存在其他氧化体系，参与呼吸链以外的氧化过程，其特点是不伴磷酸化，不能生成ATP，主要参与体内代谢物、药物和毒物的生物转化。一、微粒体氧化体系RH+NADPH+H++O2→ROH+NADP++H2O主要含有细胞色素P450单加氧酶系，该酶催化氧分子中的一个氧原子加到底物分子上（使底物分子羟化）；另一个氧原子被氢（来自NADPH+H+）还原生成水，故又称混合功能氧化酶或羟化酶。二、过氧化物酶体中的氧化体系过氧化氢酶、过氧化物酶三、抗氧化酶系（1）反应活性氧类(reactiveoxygenspecies,ROS)来源：内源性：主要为细胞内呼吸链电子传递泄露引起。外源性：感染、药物等。种类：O2-.,H2O2,.OH危害：导致蛋白质、DNA等大分子损伤，进而破坏正常细胞的结构与功能，引发各种疾病。（2）体内主要抗氧化酶系有：谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）：可消除H2O2和过氧化物（R-OOH）。过氧化氢酶：消除细胞内的H2O2和过氧化物。超氧化物歧化酶（SOD）：能清除自由基O2-.。小结掌握生物氧化的概念。掌握呼吸链的概念，两条呼吸链的组成成分和排列顺序。掌握氧化磷酸化的概念，熟悉偶联部位、P/O比值的概念。了解化学渗透假说。熟悉影响氧化磷酸化的因素。掌握高能磷酸键的概念，熟悉常见的高能磷酸化合物。掌握ATP的生成方式。了解胞液中NADH氧化的两种穿梭机制。了解线粒体外其它氧化体系。测试题下列关于线粒体氧化磷酸化解偶联的叙述，正确的是A．ADP磷酸化作用加速氧的利用B．ADP磷酸化作用继续，但氧利用停止C．ADP磷酸化停止，但氧利用继续D．ADP磷酸化无变化，但氧利用停止氰化物中毒是由于抑制了下列哪种细胞色素(Cyt)?A．CytaB．Cytaa3C．CytbD．CytcE．Cytc下列代谢物经相应特异脱氢酶催化脱下的2H，不能经过NADH呼吸链氧化的是A．异柠檬酸

B．苹果酸

C．α-酮戊二酸D．琥珀酸

E．丙酮酸下列哪种化合物中不合高能磷酸键?A．1,6-双磷酸果糖B．二磷酸腺苷C．1,3-二磷酸甘油酸D．磷酸烯醇式丙酮酸E．磷酸肌酸胞浆NADH经α-磷酸甘油穿梭后氧化磷酸化产生的ATP