第三章生物氧化 (2)

1、 第三章 生物氧化一、概念 能量是一切生物体活动所必需的。能量的来源，主要依靠生物体内糖、脂肪、蛋白质等有机物的氧化作用。 有机物在生物体细胞内氧化分解成二氧化碳和水并释放出能量形成ATP的过程称为生物氧化。 由于此过程通常要消耗氧，生成二氧化碳，并且在组织细胞内进行，所以生物氧化也叫做细胞呼吸或组织呼吸。释放的能量转化成释放的能量转化成ATP被利用被利用 转换为光和热，散失转换为光和热，散失生物氧化生物氧化和有机物在和有机物在体外氧化（燃烧）体外氧化（燃烧）的实质相同，都是的实质相同，都是脱氢、失电子或与氧结合脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧气，都生成，消耗氧气，都生成C C2 2O O和和H

2、 H2 2O O，所释放的能量也相同。但二者进行的方式和历程却不同：所释放的能量也相同。但二者进行的方式和历程却不同：生物氧化生物氧化 体外燃烧体外燃烧 细胞内温和条件细胞内温和条件 高温或高压、干燥条件高温或高压、干燥条件（常温、常压、中性（常温、常压、中性pH、水溶液）、水溶液）一系列酶促反应一系列酶促反应 无机催化剂无机催化剂逐步氧化放能，能量利用率高逐步氧化放能，能量利用率高 能量爆发释放能量爆发释放速率严格受多种因素控制速率严格受多种因素控制 速率不受多种因素控制速率不受多种因素控制 线粒体或细胞膜上进行线粒体或细胞膜上进行 反应反应不讲究场所不讲究场所 三、生物氧化方式 氧化还原的

3、本质是电子的转移。生物体内的电子转移主要有以下几种形式：1、氢原子的转移2、有机还原剂直接加氧 加氧时常常伴随有接受质子和电子而被还原成水。3、直接进行电子转移、直接进行电子转移-脱羧脱羧 （羧基位置羧基位置）-脱羧脱羧单纯脱羧（单纯脱羧（不伴氧化不伴氧化）氧化脱羧（氧化脱羧（伴氧化伴氧化）节节第二节第二节 生物氧化中二氧化碳的生成生物氧化中二氧化碳的生成 生物氧化中二氧化碳的生成是由于糖、蛋白质、脂肪等生物氧化中二氧化碳的生成是由于糖、蛋白质、脂肪等有机物转变成含羧基的化合物，然后再进行脱羧反应所至。有机物转变成含羧基的化合物，然后再进行脱羧反应所至。 种类：种类： 1. -1. -单纯脱羧

4、单纯脱羧 COOHC =OCH2COOH2. -2. -单纯脱羧单纯脱羧COOHC =O + CO2 CH3 O CH3 C H + CO2 1 1）单纯脱羧）单纯脱羧 O CH3 C COOH返回返回 1. - 1. -氧化脱羧氧化脱羧2.-2.-氧化脱羧氧化脱羧 O CH3CCOOH + CoASH + NAD+ O CH3C SCoA + NADH + H+ + CO2COOHC =O + CO2 +NADPH + H+ CH3COOHCHOH + NADP+CH2COOH2 2）氧化脱羧）氧化脱羧返回返回第三节第三节 生物氧化中水的生成生物氧化中水的生成 生物氧化中所生成的水是代谢物脱

5、下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合而成的。 糖类、蛋白质、脂肪等代谢物所含的氢在一般情况下是不活泼的，必须通过相应的脱氢酶将之激活后才能脱落。进入体内的氧也必须经过氧化酶激活后才能变为活性很高的氧化剂。但激活的氧在一般情况下，也不能直接氧化由脱氢酶激活而脱落的氢，两者之间尚需传递才能结合成水。所以生物体主要是以脱氢酶、传递体及氧化酶组成的生物氧化体系，以促进水的生成。一、呼吸链的概念 代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一些列的传递体，最后传递给被激活的氧分子而生成水的全部体系叫做呼吸链。 凡是参与生物体内氧化还原反应的酶都叫做生物氧化还原酶。主要存在于线粒体中，所以生物氧化主要在线粒体内

6、进行。另外，线粒体外（如微粒体等）也可发生生物氧化（次要）。1、脱氢酶 脱氢酶的作用是使代谢物的氢活化、脱落，并传递给其它受氢体或中间传递体。 根据所含辅助因子的不同，分为两类：二、呼吸链的组成 呼吸链包含15种以上组分，主要由4种酶复合体和2种可移动电子载体构成。其中复合体、辅酶Q（泛醌、CoQ）和细胞色素C的数量比为1：2：3：7：63：9。复合体复合体 即即NADH-辅酶辅酶Q氧化还原氧化还原酶复合体。酶复合体。 由由NADH脱氢酶（一种以脱氢酶（一种以FMN为辅为辅基的黄素蛋白）和一系列基的黄素蛋白）和一系列Fe-S蛋白蛋白（铁（铁硫中心）组成。它从硫中心）组成。它从NADH得到得到两

7、个电子，经铁硫蛋白传递给辅酶两个电子，经铁硫蛋白传递给辅酶Q。 复合体 琥珀酸-辅酶Q氧化还原酶。 由琥珀酸脱氢酶（一种以FAD为辅基的黄素蛋白）和一种Fe-S蛋白组成，将从琥珀酸得到的电子传递给辅酶Q。 复合体复合体 辅酶辅酶Q-ytc氧化还原酶氧化还原酶复合体。复合体。 是细胞色素和铁硫蛋白的复合体，把是细胞色素和铁硫蛋白的复合体，把来自辅酶来自辅酶Q的电子，依次传递给结合在线的电子，依次传递给结合在线粒体内膜外表面的细胞色素类。粒体内膜外表面的细胞色素类。 细胞色素类（cytochrome，Cyt） 现已发现30多种细胞色素，在线粒体内参与生物氧化的细胞色素有 a、a3 、b、c、c1等

8、几种。依靠细胞色素分子中铁离子化合价的变化传递电子。 目前尚不能将a、a3 分开。在aa3分子中除铁原子外，还有两个铜原子，依靠其化合价的变化将电子从a3传给氧。 在典型的线粒体呼吸链中，其顺序为：复合体IV细胞色素C氧化酶复合体。将电子传递给氧。复合体复合体酶名称酶名称辅基辅基NADH-CoQ还原酶还原酶FMN，Fe-S琥珀酸琥珀酸-CoQ还原酶还原酶FAD，Fe-SCoQ-CytC还原酶还原酶Cytb、CytC1，Fe-S Cytc氧化酶氧化酶Cytaa3、Cu2+人线粒体呼吸链复合体人线粒体呼吸链复合体 四种复合体的排列关系四种复合体的排列关系NADH琥珀 酸 FMN（Fe-S） FAD

9、（Fe-S） Cyt b、 （Fe-S）CoQ Cyt aa3 （Cu）O2Cyt c复合体 I复合体 II复合体 III复合体 IVc1三、呼吸链中传递体的排列顺序 在具有线粒体的生物中，根据接受代谢物上脱下的氢的初始受体不同，分成两种典型的呼吸链，即NADH呼吸链和FADH2呼吸链。 1. NADH氧化呼吸链氧化呼吸链2. 琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链 （ FADH2呼吸链呼吸链）NADHFMN（Fe-S）CoQCyt b c1 caa3O2CoQCyt b c1 caa3O2 FAD（Fe-S）琥珀酸 其中NADH呼吸链应用最广泛，糖类、蛋白质、脂肪三大物质分解代谢中的脱氢氧化反应绝

10、大多数是通过NADH呼吸链来完成的。第四节第四节 生物氧化过程中能量的生成与利用生物氧化过程中能量的生成与利用高能化合物高能化合物-随水解反应或基团转移反应放出大量自由随水解反应或基团转移反应放出大量自由能的化合物。能的化合物。高能键高能键-高能化合物中，随水解反应或基团转移反应放高能化合物中，随水解反应或基团转移反应放出大量自由能的共价键，常用出大量自由能的共价键，常用 表示。表示。细胞中重要的高能键：细胞中重要的高能键：高能磷酸键和高能硫脂键。高能磷酸键和高能硫脂键。一、高能键、高能化合物一、高能键、高能化合物 “ 高能键高能键”与与“键能键能”区别：区别： 化学中的化学中的“键能键能”是

11、指断裂一个化学键所需要的能量；是指断裂一个化学键所需要的能量；“高能键高能键”是指水解或转移该键所释放的能量。是指水解或转移该键所释放的能量。 高能磷酸化合物高能磷酸化合物-含有高能磷酸转移基团的化含有高能磷酸转移基团的化合物。有：合物。有：ADP、 CDP 、 UDP、 GDP、 d ADP 、d CDP、 d GDP 、d TDP、 ATP 、GTP、 CTP、 UTP 、d ATP、 d GTP 、d CTP、d TTP 例如：葡萄糖例如：葡萄糖 + ATP 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + ADP 高能键及高能化合物高能键及高能化合物二、ATP的生成 ATP主要由ADP磷酸化所生成，少数情

12、况下可由 AMP焦磷酸化生成。1、底物水平磷酸化、底物水平磷酸化 底物水平磷酸化是在被氧化的底物上发生磷酸化作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，通过酶的作用可使物的中间产物，通过酶的作用可使ADP 、GDP生成生成ATP 、GTP 。 底物磷酸化形成高能化合物，其能量来源于伴随着底物磷酸化形成高能化合物，其能量来源于伴随着底物的脱氢，分子内部能量的重新分布。底物的脱氢，分子内部能量的重新分布。 底物磷酸化与氧的存在与否无关，它是发酵作用中底物磷酸化与氧的存在与否无关，它是发酵

13、作用中进行生物氧化获得能量的唯一方式。进行生物氧化获得能量的唯一方式。+ ADP+ ATPATP1，3-二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸ADPATPATP磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸琥珀酸的生成琥珀酸的生成CH2CH2COOHCOSCoA琥珀酰琥珀酰CoAGDP+Pi+GTPCoASHCH2COOHCH2COOH琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶GTP + ADPATPGTP二、氧化磷酸化（电子传递体系磷酸化二、氧化磷酸化（电子传递体系磷酸化) 当电子从当电子从NADH或或FADH2经过电子传递体系传递经过电子传递体系传递给氧形成水时，同

14、时伴随有给氧形成水时，同时伴随有ADP磷酸化为磷酸化为ATP，即，即电电子传递体系磷酸化子传递体系磷酸化。电子传递体系磷酸化是生成。电子传递体系磷酸化是生成ATP的主要方式。的主要方式。 氧化磷酸化场所：氧化磷酸化场所：线粒体内膜（真核生物）线粒体内膜（真核生物） 细胞质膜（原核生物）细胞质膜（原核生物）1、氧化磷酸化的偶联部位、氧化磷酸化的偶联部位 由于由于“氧化磷酸化氧化磷酸化”是氧化作用与是氧化作用与ATP的磷酸化作的磷酸化作用相偶联而生成用相偶联而生成ATP，所以氧的消耗与，所以氧的消耗与ATP的生成有的生成有特殊定量关系，通常用特殊定量关系，通常用“磷氧比（磷氧比（P/O）”来描述，

15、来描述，即消耗即消耗1摩尔氧时，有多少摩尔无机磷与摩尔氧时，有多少摩尔无机磷与ADP作用生成作用生成ATP。生成的。生成的ATP的数量。的数量。 线粒体的离体实验证明，经线粒体的离体实验证明，经NADH呼吸链氧化生呼吸链氧化生成水的成水的P/O为为3，经，经FAD呼吸链氧化生成水的呼吸链氧化生成水的P/O为为2。 所以，所以，NADH呼吸链中有三个偶联部位生成呼吸链中有三个偶联部位生成ATP， FADH2呼吸链中有二个偶联部位生成呼吸链中有二个偶联部位生成ATP，其氧化磷，其氧化磷酸化的偶联部位见图。酸化的偶联部位见图。NADHFMN（Fe-S）CoQCyt bCyt c1Cyt cCyt a

16、a3O2 FAD（Fe-S）琥珀酸能量ADP + PiATP能量ADP + PiATP能量ADP + PiATP-0.32-0.22+0.04+0.08+0.23+0.25+0.29+0.822. 氧化磷酸化的作用机理有关氧化磷酸化机理的几种假说 化学偶联假说 构象偶联假说 化学渗透假说（1）化学偶联假说（1953年） chemical coupling hypothesis n 认为电子传递反应释放的能量通过一系列连续的化学反应形成高能共价中间物，最后将其能量转移到ADP中形成ATP。 conformational coupling hypothesis n 认为电子沿电子传递链传递使线粒体

17、内膜的蛋白质组分发生了构象变化，形成一种高能构象，这种高能形式通过ATP的合成而恢复其原来的构象。n 迄今未能分离出这种高能蛋白质。但在电子传递过程中蛋白质组分的构象变化还是存在的。 (3)化学渗透假说：化学渗透假说：n H+不能自由透过线粒体内膜、不能自由透过线粒体内膜、线粒体内膜的电子传递链是线粒体内膜的电子传递链是质子泵。质子泵。n 线粒体内膜外侧线粒体内膜外侧H+浓度增高，基质内浓度增高，基质内H+浓度降低，在线粒体内膜浓度降低，在线粒体内膜两侧形成一个质子跨膜梯度，线粒体内膜外侧带正电荷，内膜内侧带负两侧形成一个质子跨膜梯度，线粒体内膜外侧带正电荷，内膜内侧带负电荷，这就是跨膜电位电

18、荷，这就是跨膜电位，又称质子动力势。，又称质子动力势。 在在质子动力势质子动力势的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（ATP合酶组成部分），合酶组成部分），跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动驱动ADP和磷酸合成和磷酸合成ATP 3、影响生物体内氧化磷酸化的因素、影响生物体内氧化磷酸化的因素 （1）ADP 、ATP浓度的影响浓度的影响 正常机体氧化磷酸化的速率主要受正常机体氧化磷酸化的速率主要受ADP水平的调节，水平的调节，只有只有ADP被磷酸化形成被磷酸化形成ATP，电子才通过呼吸链流向氧。，

19、电子才通过呼吸链流向氧。 如果机体运动需要能量时，如果机体运动需要能量时，ATP分解为分解为ADP、磷酸和、磷酸和能量，能量，ADP的浓度升高，氧化磷酸化过程加快。的浓度升高，氧化磷酸化过程加快。 当机体休息时，大部分当机体休息时，大部分ATP不能被利用，不能被利用，ADP的浓度的浓度下降，抑制了氧化磷酸化过程进行。下降，抑制了氧化磷酸化过程进行。 （2）、甲状腺素的影响）、甲状腺素的影响 甲状腺素可诱导细胞膜甲状腺素可诱导细胞膜Na+、K+-ATP酶（钠酶（钠泵泵）的合成，钠的合成，钠泵泵运转加速了运转加速了ATP分解为分解为ADP、磷酸和能、磷酸和能量，量， ADP的浓度升高，氧化磷酸化过

20、程加快，的浓度升高，氧化磷酸化过程加快， ATP 合成增加。合成增加。 （3）某些抑制剂的影响 凡是能够影响阻碍氧化磷酸化的正常进行的物质都凡是能够影响阻碍氧化磷酸化的正常进行的物质都叫做氧化磷酸化抑制剂。主要有三种；叫做氧化磷酸化抑制剂。主要有三种； 1、解偶联剂、解偶联剂 氧化磷酸化是氧化及磷酸化的偶联反应。磷酸化所需氧化磷酸化是氧化及磷酸化的偶联反应。磷酸化所需能量由氧化作用供给，氧化作用所形成的能量通过磷酸化能量由氧化作用供给，氧化作用所形成的能量通过磷酸化作用储存。如果二者之间的偶联被破坏，氧化磷酸化就受作用储存。如果二者之间的偶联被破坏，氧化磷酸化就受到抑制，甚至危及生物体的生命。

21、到抑制，甚至危及生物体的生命。 解偶联剂：引起解偶联作用的物质。解偶联剂：引起解偶联作用的物质。 常见的解偶联剂有常见的解偶联剂有2，4-二硝基苯酚、双香豆素等。二硝基苯酚、双香豆素等。 解偶联剂并不抑制电子传递过程，只抑制由解偶联剂并不抑制电子传递过程，只抑制由ADP形形成成ATP的磷酸化过程。如感冒发烧即是由于某些细菌或的磷酸化过程。如感冒发烧即是由于某些细菌或病毒产生某种解偶联剂，影响氧化磷酸化作用的正常进病毒产生某种解偶联剂，影响氧化磷酸化作用的正常进行，导致较多能量转变为热能。行，导致较多能量转变为热能。2、呼吸链抑制剂、呼吸链抑制剂 有些物质专一结合呼吸链中的不同部位，从而抑制呼吸

22、有些物质专一结合呼吸链中的不同部位，从而抑制呼吸链的传递，使氧化过程受阻，能量释放减少，影响链的传递，使氧化过程受阻，能量释放减少，影响ATP的生的生成。成。 常见的呼吸链抑制剂有阿米妥（戊巴比妥，常见的呼吸链抑制剂有阿米妥（戊巴比妥，amytal）、）、鱼藤酮（鱼藤酮（rotenone）、抗霉素（）、抗霉素（antimycin）、一氧化碳和氰）、一氧化碳和氰化物等。化物等。3、离子载体抑制剂、离子载体抑制剂 有些物质可以与有些物质可以与K+或或Na+形成脂溶性复合物，将形成脂溶性复合物，将线粒体内的线粒体内的K+跨膜转移到细胞液。这种离子转移消耗跨膜转移到细胞液。这种离子转移消耗了生物氧化所

23、产生的能量，从而抑制了生物氧化所产生的能量，从而抑制ADP磷酸化磷酸化ATP。 常见的离子载体抑制剂有寡霉素、缬氨霉素、短常见的离子载体抑制剂有寡霉素、缬氨霉素、短杆菌肽等。杆菌肽等。 离子载体抑制剂也不抑制电子传递过程。离子载体抑制剂也不抑制电子传递过程。鱼藤酮粉蝶霉素A异戊巴比妥 抗霉素抗霉素A二巯基丙醇二巯基丙醇 CO、CN-、N3-及及H2S各种呼吸链抑制剂的阻断位点三、细胞液中三、细胞液中NADH的氧化磷酸化的氧化磷酸化 线粒体是糖、脂肪、蛋白质等能源物质的最终氧化线粒体是糖、脂肪、蛋白质等能源物质的最终氧化场所，这些物质的彻底氧化是在线粒体内通过呼吸链生场所，这些物质的彻底氧化是在

24、线粒体内通过呼吸链生成成ATP。 但是糖、蛋白质和脂肪的全部氧化过程并不是都在但是糖、蛋白质和脂肪的全部氧化过程并不是都在线粒体内进行（如糖酵解作用在细胞液中进行），细胞线粒体内进行（如糖酵解作用在细胞液中进行），细胞液中液中NADH不能通过线粒体内膜进入线粒体内进行氧化磷不能通过线粒体内膜进入线粒体内进行氧化磷酸化，必须通过两种酸化，必须通过两种“穿梭穿梭”途径途径。 原理：线粒体外的原理：线粒体外的NADH可将其所带之可将其所带之H转交给某些能透过线粒体内膜的化合物（甘油转交给某些能透过线粒体内膜的化合物（甘油-3-磷酸，苹果酸等），进入线粒体内后再氧化。磷酸，苹果酸等），进入线粒体内后再

25、氧化。（一）（一） -磷酸甘油磷酸甘油穿梭途径穿梭途径 细胞液中含有细胞液中含有 -磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶，可以将磷酸二脱氢酶，可以将磷酸二羟丙酮还原为羟丙酮还原为 -磷酸甘油磷酸甘油，后者可进入线粒体内；线，后者可进入线粒体内；线粒体内又在粒体内又在 -磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶作用下，将脱氢酶作用下，将 -磷酸甘油磷酸甘油转变为磷酸二羟丙酮，同时转变为磷酸二羟丙酮，同时FAD还原为还原为FADH2 ，于是，于是细胞液中的细胞液中的NADH便间接形成了线粒体内的便间接形成了线粒体内的FADH2 ， FADH2将电子传递给将电子传递给CoQ还原为还原为QH2 ，后者通过呼吸，后者通过呼吸链产生链产

26、生ATP。 这种穿梭作用主要存在于肌肉、神经组织，所以这种穿梭作用主要存在于肌肉、神经组织，所以葡萄糖在这些组织中彻底氧化所产生的葡萄糖在这些组织中彻底氧化所产生的ATP比其他组比其他组织要少织要少2个，即生成个，即生成36个个ATP。（二）苹果酸穿梭途径（苹果酸（二）苹果酸穿梭途径（苹果酸-天冬氨酸穿梭途径）天冬氨酸穿梭途径） 在肝、肾、心等组织，细胞液中的在肝、肾、心等组织，细胞液中的NADH是通过苹果酸穿梭是通过苹果酸穿梭途径。途径。 细胞液内的细胞液内的NADH的电子在的电子在苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶作用下传作用下传递给草酰乙酸后转变为苹果酸，同时递给草酰乙酸后转变为苹果酸，同时NAD

27、H氧化为氧化为NADNAD+ + 。苹果酸通过。苹果酸通过苹果酸苹果酸-酮戊二酸载体酮戊二酸载体穿过线粒穿过线粒体膜，进入线粒体内膜的苹果酸被体膜，进入线粒体内膜的苹果酸被NADNAD+ +氧化失去电子氧化失去电子又转变为又转变为草酰乙酸，草酰乙酸，NADNAD+ +又形成又形成NADH，草酰乙酸不，草酰乙酸不能透过线粒体内膜，经过能透过线粒体内膜，经过转氨基作用转氨基作用形成天冬氨酸，形成天冬氨酸，再经过再经过谷氨酸谷氨酸-天冬氨酸载体天冬氨酸载体转移到细胞液中，天冬氨转移到细胞液中，天冬氨酸再经过酸再经过转氨基作用转氨基作用转变为草酰乙酸。转变为草酰乙酸。 苹果酸苹果酸- -穿梭穿梭 四、

28、能量的转移、储存与利用四、能量的转移、储存与利用 1、高能磷酸键的转移、高能磷酸键的转移 ATP是细胞内的主要磷酸是细胞内的主要磷酸载体载体，ATP作为细胞的作为细胞的主要供能物质参与体内的许多代谢反应，还有一些反主要供能物质参与体内的许多代谢反应，还有一些反应需要应需要UTP或或CTP作供能物质，如作供能物质，如UTP参与糖元合成参与糖元合成和糖醛酸代谢，和糖醛酸代谢，GTP参与糖异生和蛋白质合成，参与糖异生和蛋白质合成，CTP参与磷脂合成过程，核酸合成中需要参与磷脂合成过程，核酸合成中需要ATP、CTP、UTP和和GTP作原料合成作原料合成RNA，或以，或以dATP、dCTP、dGTP和和

29、dTTP作原料合成作原料合成DNA。 作为供能物质所需要的作为供能物质所需要的UTP、CTP和和GTP可经下述反应再生：可经下述反应再生： UDP+ATPUTP+ADP GDP+ATPGTP+ADP CDP+ATPCTP+ADP d NTP由由d NDP的生成过程也需要的生成过程也需要ATP供供能：能： d NDP+ ATP d NTP+ADP 2、高能磷酸键的储存、高能磷酸键的储存 ATP是细胞内主要的磷酸是细胞内主要的磷酸载体载体或能量传递体，人体或能量传递体，人体储存能量的方式不是储存能量的方式不是ATP而是磷酸肌酸。肌酸主要存在而是磷酸肌酸。肌酸主要存在于肌肉组织中，骨骼肌中含量多于平

30、滑肌，脑组织中含于肌肉组织中，骨骼肌中含量多于平滑肌，脑组织中含量也较多，肝、肾等其它组织中含量很少。量也较多，肝、肾等其它组织中含量很少。 磷酸肌酸的生成反应如下：磷酸肌酸的生成反应如下： 线粒体内膜的肌酸激酶主要催化正向反应，生成的线粒体内膜的肌酸激酶主要催化正向反应，生成的ADP可促进氧化磷酸化，生成的磷酸肌酸逸出线粒体进入胞可促进氧化磷酸化，生成的磷酸肌酸逸出线粒体进入胞液，磷酸肌酸所含的能量不能直接利用；胞液中的肌酸激酶液，磷酸肌酸所含的能量不能直接利用；胞液中的肌酸激酶主要催化逆向反应，生成的主要催化逆向反应，生成的ATP可补充肌肉收缩时的能量消可补充肌肉收缩时的能量消耗，而肌酸又

31、回到线粒体用于磷酸肌酸的合成。耗，而肌酸又回到线粒体用于磷酸肌酸的合成。 线粒体内膜线粒体内膜: 肌酸肌酸+ ATP磷酸肌酸磷酸肌酸+ADP 胞液中胞液中: 磷酸肌酸磷酸肌酸+ADP肌酸肌酸+ ATP3、能量的转移、储存与利用能量的转移、储存与利用可用下图表示可用下图表示 CPK：肌酸磷酸激酶：肌酸磷酸激酶 氰化物的中毒机理 和解毒机制 氰化物的介绍氰化物的介绍 氰化物是含氰基的一类化学物质的总称氰化物是含氰基的一类化学物质的总称,分子化学结构中分子化学结构中含有氰根含有氰根(CN-)的化合物均属于氰化物的化合物均属于氰化物,最常见的是氢氰酸、氰最常见的是氢氰酸、氰化钠和氰化钾。根据与氰基连接

32、的元素或基团把氰化物分成化钠和氰化钾。根据与氰基连接的元素或基团把氰化物分成两大类两大类,即有机氰化物和无机氰化物。一般将无机化合物归为即有机氰化物和无机氰化物。一般将无机化合物归为氰类氰类,有机化合物归为腈类。氰化物在民用工业中用途十分广有机化合物归为腈类。氰化物在民用工业中用途十分广泛泛,它是赤血盐它是赤血盐(铁氰化钾铁氰化钾)和黄血盐和黄血盐(亚铁氰化钾亚铁氰化钾)染料的原料染料的原料,且大量用于贵重金属的提纯筛选且大量用于贵重金属的提纯筛选 电镀和农药制造等电镀和农药制造等. 氰化物的介绍氰化物的介绍氰化物是高毒物质氰化物是高毒物质,如氰化钠如氰化钠,人口服的致死剂量为人口服的致死剂量

33、为150250mg ,无机氰化钾无机氰化钾 、氰化钡、氰化钡、 氰化锌氰化锌 、氰化、氰化亚铜亚铜 、铜氰化钠等都属剧毒物品、铜氰化钠等都属剧毒物品.腈类化物腈类化物,如乙腈、如乙腈、亚硝酸铁氰化盐类等化学物质在进入人体后也可代谢亚硝酸铁氰化盐类等化学物质在进入人体后也可代谢成氰化物成氰化物,从而导致中毒从而导致中毒. 所以探究氰化物对人体的毒所以探究氰化物对人体的毒害作用、生化机理、解毒机制是十分必要的害作用、生化机理、解毒机制是十分必要的.细胞色素的结构特点细胞色素的结构特点 细胞色素有细胞色素有a、a3、b、c、c1等种类，其中等种类，其中除除aa3外，其余的细胞色素中铁原子均以卟啉环外

34、，其余的细胞色素中铁原子均以卟啉环和蛋白质形成和蛋白质形成6个共价或配位个共价或配位.因此不能和因此不能和O2、CO、CN-等结合。唯等结合。唯a3的三价铁形成的三价铁形成5个配位，个配位，能与能与O2、CO、CN-等结合。使酶的结构改变等结合。使酶的结构改变,不不能再从底物获得电子。能再从底物获得电子。中毒机理 氰离子迅速与细胞色素氧化酶中的三价铁结氰离子迅速与细胞色素氧化酶中的三价铁结合，阻止其还原成二价铁，合，阻止其还原成二价铁， 使传递电子的使传递电子的氧化氧化过过程甚至整个生物氧化过程中断，程甚至整个生物氧化过程中断，ATP合成减少、合成减少、细胞摄取能量严重不足而造成内窒息细胞摄取

35、能量严重不足而造成内窒息,导致人和动导致人和动物体因缺乏能量而死亡。物体因缺乏能量而死亡。中毒机理 近几年的研究发现氰化物还能通过影响钙稳态近几年的研究发现氰化物还能通过影响钙稳态,中枢中枢神经递质及其受体神经递质及其受体,机体氧化应激和抗氧化体系等对机体机体氧化应激和抗氧化体系等对机体造成毒害造成毒害. 氰化物通过多种途径导致机体中毒氰化物通过多种途径导致机体中毒,并且各机制并且各机制间能相互交叉间能相互交叉,相互促进相互促进,形成恶性网络形成恶性网络.解毒 氰化物中毒是由于抑制了细胞色素氧化酶氰化物中毒是由于抑制了细胞色素氧化酶氧化型氧化型( Fe3 + ) ,中断了氧化呼吸链中断了氧化呼

36、吸链,可使细胞窒可使细胞窒息。息。 外加或生成能与氧化型细胞色素氧化酶中外加或生成能与氧化型细胞色素氧化酶中的铁的铁( Fe3 + ) 竞争结合竞争结合CN- 的物质，从而消除的物质，从而消除毒性。毒性。常用的解毒剂亚硝酸盐亚硝酸盐-硫代硫酸钠硫代硫酸钠 乙二胺四乙酸二钴乙二胺四乙酸二钴 （Co-EDTA ）羟钴铵（羟钴铵（Vitamin B12a ）亚硝酸异戊酯亚硝酸异戊酯高浓度的美蓝溶液高浓度的美蓝溶液 其中，亚硝酸钠和硫代硫酸钠组合是氰化物和其中，亚硝酸钠和硫代硫酸钠组合是氰化物和氰酸中毒的最好治疗剂。氰酸中毒的最好治疗剂。解毒措施和机理解毒措施和机理 一亚硝酸盐硫代硫酸钠疗法：先用亚硝

37、酸钠、亚硝一亚硝酸盐硫代硫酸钠疗法：先用亚硝酸钠、亚硝酸异戊酯使血红蛋白迅速生成高铁血红蛋白。后者三酸异戊酯使血红蛋白迅速生成高铁血红蛋白。后者三价铁离子能与体内游离的或已与细胞色素氧化酶结合价铁离子能与体内游离的或已与细胞色素氧化酶结合的氰基结合形成不稳定的氰化高铁血红蛋白，而使酶的氰基结合形成不稳定的氰化高铁血红蛋白，而使酶免受抑制免受抑制.高铁血红蛋白又能从氰化细胞色素氧化酶中高铁血红蛋白又能从氰化细胞色素氧化酶中把细胞色素氧化酶置换出来，从而恢复活性。把细胞色素氧化酶置换出来，从而恢复活性。 残余的残余的CN用硫代硫酸钠清扫，生成无毒的硫氰用硫代硫酸钠清扫，生成无毒的硫氰酸盐排出体外。

38、酸盐排出体外。 二、解偶联解偶联现象现象 解偶联剂解偶联剂有：化学解偶联剂、离子载体、有：化学解偶联剂、离子载体、解偶联蛋白。解偶联蛋白。 解偶联剂解偶联剂是是氧化磷酸化氧化磷酸化的一类抑制剂，的一类抑制剂，使氧化与磷酸化脱离，虽然氧化照常进行，使氧化与磷酸化脱离，虽然氧化照常进行，但不能生成但不能生成ATP，则，则P/O比值降低，甚至为比值降低，甚至为零。零。 1、解偶联剂为离子载体或通道，能增大解偶联剂为离子载体或通道，能增大线粒体线粒体内内膜对膜对H+的通透性，消除的通透性，消除H+梯度，因而无梯度，因而无ATP生成，使氧生成，使氧化释放出来的能量全部以热的形式散发。如质子载体化释放出来的能量全部以热的形式散发。如质子载体2,4-二硝基苯二硝基苯酚酚(DNP)。 该作用在生物体内有重要的意义，可用于恒定体温，该作用在生物体内有重要的意义，可用于恒定体温，以度过寒冷的冬季。以度过寒冷的冬季。 又如感冒发烧即是由于某些细菌或病毒产生某种解又如感冒发烧即是由于某些细菌或病毒产生某种解偶联剂，影响氧化磷酸化作用的正常进行，导致较多能偶联剂，影响氧化磷酸化作用的正常进行，导致较多能量转变为热能。量转变为热能。 2、吡咯类杀虫剂（