第十章生物氧化

1、 高能磷酸化合物高能磷酸化合物的类型，atp的特殊作用，磷酸肌酸和磷酸精氨酸的贮能作用 呼吸链呼吸链的概念，呼吸链电子传递的顺序，电子传递抑制剂，呼吸链的多型性 氧化磷酸化作用磷酸化的部位，解偶联作用，氧化磷酸化作用的机理高能磷酸化合物的类型atp的特殊作用磷酸肌酸和磷酸精氨酸的贮能作用在生物体内具有高能键的化合物是很多的。根据键的特性可以分为以下几种类型： 磷氧键型 氮磷键型 硫酯键型 甲硫键型1、磷氧键型(op)磷氧键型又可分为以下三种：(1) 酰基磷酸化合物c ochohoh2copooopoooh3ccoopoooh3ncoopooorcoopooo腺苷ccoopooo腺苷hnh3r3

2、-磷酸甘油酸磷酸乙酰磷酸氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰腺苷酸ccoohopoooch2磷酸烯醇式丙酮酸opooopooohopoopooo腺苷poooo123amp腺一磷adp腺二磷atp腺三磷无机焦磷酸(2) 焦磷酸化合物(3) 烯醇式磷酸化合物2、氮磷键型ch2nch3cnhnhpooo(ch2)3nhcnhnhpooochhooc磷酸肌酸磷酸精氨酸hooch2n3、硫酯键型nnnhnnh2ooohhhhhch2pooopoooosoo36o-磷酸腺苷-（活性硫酸基）-磷酰硫酸35croscoa酰基辅酶a4、甲硫键型h3csch2ch2chnh2cooh腺苷s-腺苷蛋氨酸（活性蛋氨酸）atp在细

3、胞的酶促磷酸基团转移中是一个“共同中间体”。atp可以接受在它以上的化合物的磷酸基团，所形成的atp又可将磷酸基团转移给其他的受体，形成在atp以下的磷酸化合物。 atp释放自由能影响因素：1. atp三个磷酸基团空间作用；2. atp水解产物adp3-和hpo42+具有能量最小构象；3. 低浓度的h+推动atp4-向分解方向进行。 脊椎动物是磷酸肌酸作为磷酸原 无脊椎动物则以磷酸精氨酸作为磷酸原呼吸链的概念呼吸链电子传递的顺序电子传递抑制剂呼吸链的多型性 在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢经过一系列的传递体(如nadh和fadh2 )的传递，最终交给分子氧生成水，同时将释放的能量偶联形成atp

4、，这一电子传递体系称为呼吸链。-酮戊二酸丙酮酸苹果酸异柠檬酸谷氨酸3-羟酰-coa脂酰-coa磷酸甘油琥珀酸fp6fp5nadqfp2fp3fp4atp部位fp1(4fe s)(2fe s)cytb(fe s)cytc1cytccytaa3o2atp部位atp部位鱼藤酮安密妥抑制位点抑制位点抗霉素a氰化物抑制位点图14-2 哺乳动物的呼吸链21sh2nad+2hsnadhfmnh2coqfe2+cytfe3+cyto22ecytfe2+cytfe3+cytfe3+o2+(a-a3)fe2+cyt2ecoqh2fmnh2o2hh+2e2h+2e图14-3 呼吸链氧化-还原反应示意图(1)(2)(

5、3)(4)(bc1)c2h能够切断呼吸链中某一部位电子流的物质，称为电子传递抑制剂。经典的抑制剂有以下几种： (1) 鱼藤酮、安密妥以及杀粉蝶菌素 (2) 抗霉素a是由链霉菌分离出的抗菌素 (3) 氰化物、硫化物、叠氮化物和一氧化碳等 呼吸链在不同生物种类之间存在中间传递成员的不同；在同一生物体、同一细胞内还存在末端氧化酶体系的多样性。生物界中末端氧化酶体系有五种类型：1、细胞色素氧化酶体系2、酚氧化酶体系3、抗坏血酸氧化酶体系4、黄素蛋白氧化酶5、过氧化氢酶与过氧化物酶1、细胞色素氧化酶体系 细胞色素是以铁卟啉为辅基的蛋白质，因为有颜色，所以称为细胞色素。 细胞色素的种类很多，已发现的有存在

6、于线粒体中的aa3、b、c、c1和存在于微粒体中的b5，p-450等多种，活性中心是卟啉环中的铁离子(fe2+/fe3+)，功能是传递电子。nnfennchoho血红素a（细胞色素aa3的辅基)12345678hooccooh2、酚氧化酶体系 酚氧化酶是一种含cu的氧化酶，在呼吸过程中的作用如下： sh2snad+nadf+h+2ph2phohohooo1/2o22e2h+h2o脱氢酶醌还原酶酚氧化酶cu2+cu+3、抗坏血酸氧化酶体系 抗坏血酸氧化酶也是含cu氧化酶。在这一末端氧化酶体系参与的呼吸链中还需要谷胱甘肽(gsh)在nadp和抗坏血酸之间作递氢体。 sh2snadp+nadph+h

7、+2gshgssgdhaaa2cu+2cu2+1/2 o2o2h+h2o脱氢酶谷胱甘肽还原酶 脱氢抗坏血酸还原酶抗坏血酸氧化酶2e2e4、黄素蛋白氧化酶 一切以fmn或fad为辅基的酶或传递体都可称为黄酶，它的作用是不经过细胞色素或其他传递体而将氢直接交给分子氧，生成过氧化氢。作用模式如下： sh2snad+(或nadp+)nadh(或nadph）+h+fmnh2(或fadh2)fmn(或fad)o2h2o25、过氧化氢酶与过氧化物酶过氧化物酶及过氧化氢酶总称为氢过氧化物酶，也是含铁卟啉衍生物辅基的酶。这两种酶在生物组织中起着消除h2o2的“解毒”作用。反应模式如下：过氧化氢酶催化过氧化氢酶催

8、化2h2o22h2o + o2过氧化物酶催化过氧化物酶催化 或磷酸化的部位解偶联作用氧化磷酸化作用的机理生物体中高能磷酸化合物的生成有两种类型： 底物水平的磷酸化作用：底物先生成磷酸化或硫酯化的衍生物，然后用以生成atp。例如，糖酵解反应中生成的1,3-二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸以及三羧酸循环中琥珀酰coa合成酶催化的反应。 氧化磷酸化作用：与呼吸链偶联的磷酸化作用。 呼吸链中在三个部位有较大的自由能变化，这三个部位每一步释放的自由能，都足以保证adp和无机磷酸形成atp。如下图-酮戊二酸丙酮酸苹果酸异柠檬酸谷氨酸3-羟酰-coa脂酰-coa磷酸甘油琥珀酸fp6fp5nadqfp2fp3fp4atp部位fp1(4fe s)(2fe s)cytb(fe s)cytc1cytccytaa3o2atp部位atp部位鱼藤酮安密妥抑制位点抑制位点抗霉素a氰化物抑制位点图14-2 哺乳动物的呼吸链在完整线粒体内，电子传递与磷酸化之间紧密偶联，但这两个过程可被解偶联剂，如2,4-二硝基酚(dnp)解偶联，这时虽然能进行电子传递，但不能发生adp的磷酸化