生化生物氧化

生化生物氧化第1页，共78页，2023年，2月20日，星期一重点线粒体内2条呼吸链的组成，电子传递顺序及能量生成线粒体外的还原当量进入线粒体的2条穿梭途径及能量生成第2页，共78页，2023年，2月20日，星期一一、生物氧化biologicaloxidation物质在体内的氧化分解过程，主要是糖、脂、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量、最终生成二氧化碳和水的过程。

摄氧产能（ATP+热能）产生H2O+CO2第一节概述第3页，共78页，2023年，2月20日，星期一生物氧化特点需O2释放能量产生H2O+CO2第4页，共78页，2023年，2月20日，星期一线粒体内的生物氧化第5页，共78页，2023年，2月20日，星期一第一阶段：多聚物分解为基本组成单位

糖原葡萄糖；脂肪脂肪酸、甘油；蛋白质氨基酸放能<1%，热能形式第二阶段：基本单位生成乙酰CoA

放能：总量的1/3第三阶段：乙酰CoA氧化分解

放能:总量的2/3三羧酸循环CO2H2O+能量乙酰CoA氧化磷酸化线粒体内的生物氧化第6页，共78页，2023年，2月20日，星期一氧化还原反应氧化反应：失电子、脱氢、加氧；多见于分解代谢还原反应：得电子、加氢、脱氧；多见于合成代谢实质：电子或氢原子的移换递氢体/递电子体：氧化还原酶的辅酶或辅基Fe2+Fe3+-e+e第7页，共78页，2023年，2月20日，星期一第二节线粒体氧化体系-呼吸链概念：代谢物脱下来的氢经线粒体内膜上多种酶和辅基的传递，最后与激活的氧结合生成水并产生能量。这一系列的酶和辅基按照一定顺序排列，称为电子传递链（electrontransportchain)，又称呼吸链(respiratorychain)组成：复合物I—IV

辅酶QcytC第8页，共78页，2023年，2月20日，星期一呼吸链的组成第9页，共78页，2023年，2月20日，星期一（1）复合物Ⅰ——NADH-辅酶Q还原酶蛋白黄素蛋白铁硫蛋白辅酶/辅基FMNFe2+/Fe3+第10页，共78页，2023年，2月20日，星期一NAD+

——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸

CoINADP+——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

CoII第11页，共78页，2023年，2月20日，星期一第12页，共78页，2023年，2月20日，星期一FMN黄素单核苷酸FAD黄素腺嘌呤二核苷酸异咯嗪D-核糖醇110第13页，共78页，2023年，2月20日，星期一FAD在此加入一分子腺嘌呤核苷酸第14页，共78页，2023年，2月20日，星期一铁硫蛋白(简写为Fe-S)是一种与电子传递有关的蛋白质，它与NADHQ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。铁硫蛋白Fe2S2Fe4S4第15页，共78页，2023年，2月20日，星期一Fe-S作用：Fe2+Fe3++e

单电子传递第16页，共78页，2023年，2月20日，星期一泛醌（ubiquinone,Q）亦称辅酶Q（CoenzymeQ,CoQ）

A、结构

1.脂溶性的醌类化合物2.含有很多异戊二烯侧链3.是电子传递体中唯一可游离存在的电子载体（无蛋白）人体中：CoQ10第17页，共78页，2023年，2月20日，星期一B、作用：递氢体C、递氢机制：

第18页，共78页，2023年，2月20日，星期一第19页，共78页，2023年，2月20日，星期一NADHFMN，Fe-SQ

复合体Ⅰ的电子传递第20页，共78页，2023年，2月20日，星期一蛋白黄素蛋白铁硫蛋白细胞色素b560辅酶/辅基FADFe2+/Fe3+Fe2+/Fe3+（2）复合物Ⅱ琥珀酸-泛醌还原酶第21页，共78页，2023年，2月20日，星期一细胞色素cytochrome,CytA、结构：一类含铁卜啉辅基的色素蛋白B、分类:Cyta:Cyta、Cyta3

Cytb:Cytb562

、Cytb566、Cytb560Cytc:Cytc、c1细胞色素第22页，共78页，2023年，2月20日，星期一C、区别：①铁卜啉辅基侧链不同②铁卜啉辅基与酶蛋白连接方式不同第23页，共78页，2023年，2月20日，星期一第24页，共78页，2023年，2月20日，星期一Fe3++eFe2+细胞色素：单电子传递体第25页，共78页，2023年，2月20日，星期一琥珀酸FAD，Fe-S

CoQ

复合体Ⅱ的电子传递第26页，共78页，2023年，2月20日，星期一酶/蛋白细胞色素b562/b566细胞色素c1铁硫蛋白辅酶/辅基Fe2+/Fe3+Fe2+/Fe3+Fe2+/Fe3+（3）复合物Ⅲ辅酶Q-cytc还原酶第27页，共78页，2023年，2月20日，星期一（3）复合物ⅢQ-cytc还原酶QH2

Cytb562Cytb566，Fe-S，Cytc1Cytc

复合体Ⅲ的电子传递第28页，共78页，2023年，2月20日，星期一第29页，共78页，2023年，2月20日，星期一Cytc呈水溶性与线粒体内膜外表面结合不紧密易与线粒体内膜分离第30页，共78页，2023年，2月20日，星期一蛋白(13条多肽)1条含Cu多肽——CuA细胞色素aa3另1条含Cu多肽——CuB辅酶/辅基Cu+/Cu2+Fe2+/Fe3+Cu+/Cu2+（4）复合物Ⅳ细胞色素氧化酶第31页，共78页，2023年，2月20日，星期一（4）复合物Ⅳ细胞色素氧化酶还原型Cytc

CuACytaa3CuBO2

复合体Ⅳ的电子传递功能:将电子传递给氧，生成水第32页，共78页，2023年，2月20日，星期一第33页，共78页，2023年，2月20日，星期一NADH氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链第34页，共78页，2023年，2月20日，星期一2条呼吸链的电子传递NADH呼吸链琥珀酸呼吸链第35页，共78页，2023年，2月20日，星期一呼吸链中电子传递体排列顺序的确定测定各电子传递体的氧化还原电位电子流向：低电位至高电位特殊吸收光谱的测定电子传递链阻断剂的应用复合物的推导第36页，共78页，2023年，2月20日，星期一第37页，共78页，2023年，2月20日，星期一第38页，共78页，2023年，2月20日，星期一

用抑制剂方法抑制剂阻断呼吸链后

前为还原态，后为氧化态第39页，共78页，2023年，2月20日，星期一复合物推导第40页，共78页，2023年，2月20日，星期一第三节ATP的生成、储存与利用

高能磷酸键：水解释能>21KJ/mol的磷酸键

高能磷酸化合物：含有高能磷酸键的化合物ATP是能量的载体，是能量的携带者和传递者能量载体—ATP第41页，共78页，2023年，2月20日，星期一类型通式举例△Go酸酐类（焦磷酸化合物）R—O—P～P～PR—O—P～PATP、GTP等

ADP、GDP等-30.5烯醇磷酸

CH2││R—C—O～P磷酸烯醇式丙酮酸-60.9混合酐（酰基磷酸）

O

││R—C—O～P1,3—二磷酸甘油酸-61.9磷酸胍类NH

││R—C—NH～P磷酸肌酸-43.9高能硫酯类RCO～SCoA乙酰辅酶A-34.3高能化合物及其种类

第42页，共78页，2023年，2月20日，星期一ATP的生成方式1.氧化磷酸化：主要方式2.底物水平磷酸化（substratelevelphosphorylation）：由于脱氢或脱水引起代谢物分子内部能量重新分布，形成高能磷酸键（或硫脂键)转移给ADP(GDP)生成ATP(GTP)的反应.共3个

1,3-二磷酸甘油酸+ADP3-磷酸甘油酸+ATP

磷酸烯醇式丙酮酸+ADP烯醇式丙酮酸+ATP

琥珀酸单酰CoA+Pi+GDP琥珀酸+CoASH+GTP第43页，共78页，2023年，2月20日，星期一氧化磷酸化概念：代谢物氧化脱氢经电子传递链传递给氧生成水的同时，释放能量使ADP生成ATP.由于代谢物的氧化反应与ADP的磷酸化反应藕联发生，故称氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）第44页，共78页，2023年，2月20日，星期一氧化与磷酸化藕联部位

的确定1.自由能测定：30.5KJ/mol

第45页，共78页，2023年，2月20日，星期一2.P/O比值测定磷氧比值，指每消耗1摩尔氧原子时，ADP磷酸化所摄取的磷酸的摩尔数，即每消耗1摩尔氧时生成的ATP摩尔数根据不同底物的P/O比值，可以大致推算出氧化磷酸化的藕联部位第46页，共78页，2023年，2月20日，星期一氧化磷酸化部位第47页，共78页，2023年，2月20日，星期一氧化磷酸化作用机制

化学渗透假说：

1961年由英国生物化学家Mitchell提出，认为电子传递释放出的自由能和ATP合成是与一种跨线粒体内膜的质子梯度相偶联的。获得1978年的诺贝尔化学奖主要内容：电子传递的自由能驱动H+从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙，从而形成跨线粒体内膜的H+电化学梯度，这个梯度的电化学电势驱动ATP的合成。第48页，共78页，2023年，2月20日，星期一第49页，共78页，2023年，2月20日，星期一线粒体的结构dtdfhy线粒体颗粒:ATP合酶F1:催化ATP生成F0:H+离子通道第50页，共78页，2023年，2月20日，星期一OSCP：寡霉素敏感相关蛋白第51页，共78页，2023年，2月20日，星期一当H+顺浓度递度经F0中a亚基和c亚基之间回流时，γ亚基发生旋转，3个β亚基的构象发生改变。ATP合酶的工作机制第52页，共78页，2023年，2月20日，星期一影响氧化磷酸化的因素NADH/NAD+:ADP/ATP:最重要呼吸控制（respiratorycontrol）抑制剂：1）解藕联剂：如2,4-二硝基苯酚

2）ATP合酶抑制剂：寡霉素

3）电子传递抑制剂：鱼藤酮第53页，共78页，2023年，2月20日，星期一第54页，共78页，2023年，2月20日，星期一4.甲状腺激素

促进Mit的氧化磷酸化，ATP生成

甲状腺激素诱导Na+,K+–ATP酶

使ATPADP+Pi总效应：ATP合成，ATP分解也解偶联蛋白基因表达均增加，表现为氧耗，产热甲亢：易热，易喘，情绪激动第55页，共78页，2023年，2月20日，星期一线粒体DNA(mitochondialDNA)

氧自由基氧化磷酸化突变

ATP呼吸链及线粒体蛋白质合成mtDNA病线粒体DNA病与衰老有关。–5.线粒体DNA突变第56页，共78页，2023年，2月20日，星期一ATP和ADP的流动

以腺苷酸为载体，反向交换。受胞浆内和线粒体内

ATP/ADP水平影响第57页，共78页，2023年，2月20日，星期一三、ATP的储存和利用

核苷二磷酸激酶的作用腺苷酸激酶的作用

ADP+ADPATP+AMP1.生成其他核苷三磷酸第58页，共78页，2023年，2月20日，星期一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。2.生成磷酸肌酸第59页，共78页，2023年，2月20日，星期一生物体内能量的储存和利用：以ATP为中心ADPATP氧化磷酸化底物水平磷酸化～P机械能（肌肉收缩等）渗透能（物质运输）化学能（合成代谢）电能（生物电）热能（维持体温）～P肌酸磷酸肌酸第60页，共78页，2023年，2月20日，星期一线粒体外的NADH的

氧化磷酸化借助于两条穿梭途径

1.α-磷酸甘油穿梭系统

2.苹果酸-天冬氨酸穿梭系统第61页，共78页，2023年，2月20日，星期一1.α-磷酸甘油穿梭：主要存在于脑和骨骼肌中第62页，共78页，2023年，2月20日，星期一α-磷酸甘油穿梭特点：线粒体内外的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶不同胞液-----NAD+

线粒体---FADFADH2经琥珀酸氧化呼吸链1.5ATP主要存在于骨骼肌、神经细胞

第63页，共78页，2023年，2月20日，星期一2.苹果酸-天冬氨酸穿梭：主要存在于肝和心肌中2.5ATP第64页，共78页，2023年，2月20日，星期一苹果酸穿梭系统特点：苹果酸脱氢酶的辅酶是NAD+线粒体内的草酰乙酸生成天冬氨酸再穿过线粒体膜。通过NADH氧化呼吸链2.5ATP主要存在于肝、心肌组织中。

第65页，共78页，2023年，2月20日，星期一磷酸甘油穿梭线粒体内生成FADH2生成2分子ATP存在部位：骨骼肌、神经组织两条穿梭途径比较苹果酸—天冬氨酸穿梭线粒体内生成NADH生成3分子ATP存在部位：心肌、肝脏第66页，共78页，2023年，2月20日，星期一几种重要代谢物的氧化磷酸化cxghhhhhh第67页，共78页，2023年，2月20日，星期一一、微粒体中的氧化酶类

1、加单氧酶（monooxygenase）反应体系（1）概念：催化一个氧原子加到底物分子上,另一个氧原子被氢还原成水，又称混合功能氧化酶(mixed-functionoxidase)或羟化酶(Hydroxylase)。RH+NADPH+H++O2ROH+NADP++H2O第四节非线粒体氧化体系（自学）第68页，共78页，2023年，2月20日，星期一（2）组成蛋白/酶黄素蛋白铁硫蛋白

加单氧酶（monooxygenase）反应体系

亦称NADPH-CytP450还原酶辅酶/辅基NADP+FADFe2S2CytP450第69页，共78页，2023年，2月20日，星期一细胞色素P450（CytP450）命名：属Cytb类，与CO结合后在450nm处有一强吸收而得名。辅基：血红素（Fe2+Fe3++e）作用：激活O2

将激活的氧加入底物，使底物羟化第70页，共78页，2023年，2月20日，星期一（3）作用机制RH.P450.Fe3+RHR