第一节 概 述.doc

第一节 概 述1、生物氧化的概念 生物氧化（Biological Oxidation） 物质在生物体内氧化分解的过程称为生物氧化，主要是指糖、脂肪、蛋白质等有机物在生物体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和H2O的过程。 生物氧化的主要生理意义是为生物体提供能量。 2、 生物氧化的过程3、生物氧化的特点4、生物氧化的方式5、 生物氧化中CO2的生成方式n CO2的生成并不是有机物的碳原子与吸入的氧直接化合的结果；n 糖、脂肪、蛋白质等在体内的代谢过程中会产生许多不同的有机酸，有机酸中的羧基（COOH）的形成不是碳与分子氧的直接结合；n COOH中的氧来自水分子中，通过加氢、加水、脱氢进入有机物分子形成有机酸。有机酸脱羧产生CO2 ；n 它是所有生物组织中产生CO2的最根本方式。（一）脱羧反应6、H2O的生成（1）生物能和ATPn ATP是生物能存在的主要形式；n ATP是能够被生物细胞直接利用的能量形式；n 生物化学反应与普通的化学反应一样,也服从热力学的规律。ATP的作用高能键： 含有容易断裂的“活泼键”，水解时可释放大于21KJ/mol的能量，常用符号表示。磷氧键型（OP)酰基磷酸化合物焦磷酸化合物烯醇式磷酸化合物磷氮键型硫酯键型甲硫键型具有代表性的高能化合物与低能化合物第二节 线粒体氧化体系 根据是否产生能量，将生物氧化分为： 线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系 线粒体氧化体系：真核发生在线粒体内膜上，原核 发生在内质网膜上。非线粒体氧化体系：都发生在内质网膜上。 一、呼吸链 (Respiratory Chain) 1、呼吸链的概念 2、呼吸链的组成 3、呼吸链的排列顺序NADH呼吸链和FADH2呼吸链NADH呼吸链2、呼吸链的组成 （1）复合体（NADH一泛醌还原酶）：该复合体由NADH脱氢酶和铁硫离子组成，将电子从NADH经FMN及铁硫蛋白传给泛醌。（2）复合体（琥珀酸一泛醌还原酶）：该复合体由琥珀酸脱氢酶和铁硫离子组成，将电子从琥珀酸经 FAD及铁硫蛋白传递给泛醌。（3）复合体（泛醌一细胞色素C还原酶）：该复合体由细胞色素b和C1及特殊的铁硫离子组成，将电子从泛醌经Cyt b、Cyt c1传给Cyt c。（4）复合体（细胞色素C氧化酶）：该复合体由细胞色素a和a3组成，将电子从Cyt c经Cyt aa3传递给氧。 电子传递链中各中间体的顺序 铁硫蛋白(简写为Fe-S)是一种与电子传递有关的蛋白质，它与NADH-Q还原酶的其它蛋白质组分结合成复合物形式存在。它主要以 (2Fe-2S) 或 (4Fe-4S) 形式存在。(2Fe-2S)含有两个活泼的无机硫和两个铁原子，故称铁硫中心。铁硫蛋白通过Fe3+ Fe2+ 变化起传递电子的作用。NADH-泛醌还原酶 简写为NADH-Q还原酶, 即复合物I，它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是一种还原酶。 NADH-Q还原酶最少含有16个多肽亚基。它的活性部分含有辅基FMN和铁硫蛋白。 FMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质子，形成还原型FMNH2。还原型FMNH2可以进一步将电子转移给Q。 NADH-Q还原酶 NADH + Q + H+ = NAD+ + QH2 简写为Q或辅酶-Q（CoQ），它是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化合物。 简写为cyt. 是含铁的电子传递体，辅基为铁卟啉的衍生物，铁原子处于卟啉环的中心，构成血红素。各种细胞色素的辅基结构略有不同。线粒体呼吸链中主要含有细胞色素a, b, c 和c1等，组成它们的辅基分别为血红素A、B和C。细胞色素a, b, c可以通过它们的紫外-可见吸收光谱来鉴别。 细胞色素主要是通过Fe3+ Fe2+ 的互变起传递电子的作用的。 它是电子传递链中一个独立的蛋白质电子载体，位于线粒体内膜外表，属于膜周蛋白，易溶于水。它与细胞色素c1含有相同的辅基，但是蛋白组成则有所不同。在电子传递过程中，cyt. c通过Fe3+ Fe2+ 的互变起电子传递中间体作用。 简写为cyt. c 氧化酶，即复合物IV，它是位于线粒体呼吸链末端的蛋白复合物，由12个多肽亚基组成。活性部分主要包括cyt. a和a3。n cyt.a和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外，还含有3个铜原子。cyt.a a3可以直接以O2为电子受体。n 在电子传递过程中，分子中的铜离子可以发生 Cu+ Cu2+ 的互变，将cyt.c所携带的电子传递给O2。n 琥珀酸是生物代谢过程（三羧酸循环）中产生的中间产物，它在琥珀酸-Q还原酶（复合物II）催化下，将两个高能电子传递给Q。再通过QH2-cyt, c还原酶、cyt.c和cyt.c氧化酶将电子传递到O2。 n 琥珀酸-Q还原酶也是存在于线粒体内膜上的蛋白复合物, 它比NADH-Q还原酶的结构简单，由4个不同的多肽亚基组成。其活性部分含有辅基FAD和铁硫蛋白。n 琥珀酸-Q还原酶的作用是催化琥珀酸的脱氢氧化和Q的还原。 接受还原性辅酶上的氢原字对(2H+2e)，使辅酶分子氧化，并将电子对顺序传递，直至激活分子氧，使氧负离子(O2-)与质子对(2H+)结合，生成水。电子对在传递过程中逐步氧化放能，所释放的能量驱动ADP和无机磷发生磷酸化反应，生成ATP。1、氧化磷酸化的概念 呼吸链传递H给氧生成水的过程，与ADP磷酸化生成ATP的过程相偶联发生称为氧化磷酸化，又称偶联磷酸化。根据生物氧化方式，可将氧化磷酸化分为底物水平磷酸化及电子传递体系磷酸化。 氧化磷酸化是体内生成ATP的主要方式。 n 底物水平磷酸化是在被氧化的底物上发生磷酸化作用。即底物被氧化的过程中，形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使ADP生成ATP。n 电子传递体系磷酸化是指当电子从NADH或FADH2经过电子传递体系(呼吸链)传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化为ATP的全过程。通常所说的氧化磷酸化是指电子传递体系磷酸化。 ATP产生的部位都是有大的电位差变化的地方，例如，NADH呼吸链生成ATP的三个部位是：E0值在此三个部位有大的“跳动”，都在0.2伏以上。2、氧化磷酸化的偶联机理化学偶联假说 1953年E.C.Slater提出结构偶联假说 1964年P.D.Boyer提出化学渗透假说 P.Mitchell 1961年提出 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。 线粒体ATP酶证据:线粒体内膜的完整性和质子的不可通透性是氧化和磷酸化偶联的基础。1.线粒体膜上的ATP合酶是受质子动力推动的酶，可催化ATP水解放能，又可从质子动力获能，合成ATP。2.H +泵分布在膜上： NADH脱氢酶 细胞色素bc1复合体 细胞色素氧化酶在与这三个复合体有关的自由能变化足以将H +泵出,从而形成膜基质与膜间隙的H + 梯度。化学渗透假说示意图磷氧比（ P/O ）根据化学渗透学说，计算P/O比4、影响氧化磷酸化的因素根据在呼吸链上的作用部位，可分为三类： n 能够抑制第一位点的有阿米妥（异戊巴比妥）、粉蝶霉素A、鱼藤酮等；n 能够抑制第二