生物氧化下

第第 六六 章章生 物 氧 化Biological Oxidation下三、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。如鱼藤酮、抗霉素 A、氰化物等2. 解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：二硝基苯酚 (DNP), 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粘噻唑菌醇 COCN-N3-H2S各种呼吸链抑制剂的阻断位点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 寡霉素 (oligomycin) 可阻止质子从 F0质子通道回流，抑制 ATP生成寡霉素寡霉素ATP合酶结构模式图鱼藤酮粉蝶霉素 A异戊巴比妥 粘噻唑菌醇 抗霉素 ACOCNN3 H2S二硝基苯酚寡霉素 PiADP ATPATP合酶（二） ADP的调节作用ADP促进氧化磷酸化不同底物和抑制剂对线粒体氧耗的影响 不同底物和抑制剂对线粒体氧耗的影响 （三）甲状腺激素1. 诱导 Na+,K+ATP酶 ATP ADP + Pi2. T3诱导 解偶联蛋白基因表达Na+,K+ATP酶（四） mtDNA突变 影响氧化磷酸化，使 ATP生成减少而致病，主要呈母系遗传 。 由 mtDNA编码的亚基数目 （ ND） 43 7 4 0 11 1 13 3 （ ATP合酶） 8 2复合体 亚基数目人类线粒体基因编码的呼吸链蛋白质ND: NADH dehydrogenase 人类线粒体基因组线粒体基因病系谱图 1、 Leber 遗传性视神经病 (Leber hereditary optic neuropathy， LHON)临床表现：病初发时为急性或亚急性眼球的神经炎，引发严重双侧视神经萎缩和大片中心暗点，使视力突然丧失并伴有色觉障碍。在急性发作之后，视觉进一步衰退，但常可维持 0.020.5的视力。色觉障碍等。此症发病高峰年龄是 2025岁，但任何年龄段都可能发病。基因突变： ND1： LHON 4160TC ，亮 脯；ND1： LHON 3460GA ，丙 丝；ND1： LHON 3394TC ，酪 组2、线粒体脑肌病、乳酸酸中毒及卒中样发作综合征(mitochondrial encephalomyopathy， lacticacidosis， and stroke-like episodes， MELAS)临床表现：虚弱、乳酸酸中毒、感觉神经性听觉丧失、痴呆、反复发生卒中样发作、头痛、呕吐基因突变：线粒体 tRNA Leu： MELAS 3243 T C 或 A GND4： MELAS 11084 A G mtDNA突变疾病举例 四、 ATPu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。u高能磷酸化合物含有高能磷酸键的化合物（一）高能磷酸键与高能磷酸化合物 ATP + UDP ADP + UTPATP + CDP ADP + CTPATP + GDP ADP + GTPADP + ADP ATP + AMP腺苷酸激酶2. 腺苷酸激酶的作用1. 核苷二磷酸激酶的作用（二）高能磷酸化合物的互变与能量储存3. 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。（三） 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 ATP为中心。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(transporter)对各种物质的转运。线粒体内膜的主要转运蛋白 （ ATP-ADP转位酶）（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-磷酸甘油穿梭(-glycerophosphate shuttle)苹果酸 -天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle)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 -磷酸甘油 脱氢酶1.5ATP 1. -磷酸甘油穿梭机制 （脑、骨骼肌） -磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 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 2.5ATP 2. 苹果酸 -天冬氨酸穿梭 机制 （ 心、 肝、肾）苹果酸苹果酸脱氢酶草酰乙酸天冬氨酸-酮戊二酸谷草转氨酶谷氨酸腺苷酸转运蛋白 ， 又称 ATP-ADP转位酶。作用：催化 ADP经内膜进入线粒体与 ATP经内膜移出线粒体。磷酸盐转运蛋白作用：参与 H2PO4与 H+同向转运到线粒体内。（二） 腺苷酸与磷酸转运蛋白ATP-ADP转位酶ATP4- F0 F1 胞液侧 基质侧 腺苷酸转运蛋白磷酸转运蛋白 ADP3- H2PO4- ATP4- 4H+ 4H+ H+ H+ H2PO4- ADP3- 第二节 其他不生成 ATP的氧化体系Section 2 Other Oxidative Enzyme Systems n 反应活性氧类 (reactive oxygen species, ROS)O2 e-O2- e-+2H+H2O2 e-+H+ OHH2Oe-+H+ H2O反应活性氧类一、抗氧化酶体系 反应活性氧类化学性质活泼，可引起蛋白质、 DNA，膜脂质等。n ROS主 要来源 线粒体： 线粒体超氧阴离子 O2-，是体内 O2-的主要来源；1Q O2 + e- O2- 过氧化酶体： FAD将从脂肪酸等底物获得的电子交给 O2生成 H2O2和羟自由基 OH。 胞浆 需氧脱氢酶 （如黄嘌呤氧化酶等）也可催化生成 O2-。 细菌感染、组织缺氧等病理过程，环境、药物等 外源因素 也可导致细胞产生活性氧类。 机体可通过 抗氧化酶体系 及时清除活性氧，以防止其累积造成有害影响。（一）过氧化氢酶 (catalase)又称触酶，其辅基含 4个血红素，主要存在于过氧化酶体中。2H2O2 2H2O + O2 过氧化氢酶 n 抗氧化酶体系H2O2在吞噬细胞中可氧化杀死入侵的细菌，在甲状腺中可使 2I-转化为 I2，进而使酪氨酸碘化生成甲状腺素。（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