生物化学 生物氧化

第6章生物氧化BiologicalOxidation营养物质在活细胞内彻底氧化分解生成水和二氧化碳，并释放能量的过程，称生物氧化(biologicaloxidation)，又称细胞呼吸(cellularrespiration)。生物氧化的概念

生

物

氧

化

的

三

个

阶

段营养物质基本单位糖原葡萄糖脂肪脂肪酸蛋白质氨基酸CO22HH2O呼吸链ADP+PiATP阶段Ⅰ

乙酰CoA阶段Ⅱ阶段Ⅲ

TAC

线粒体

第一节

生物氧化的特点及其酶类一、生物氧化的方式和特点◆酶促反应：体内、近中性、37℃、有水环境；◆CO2：脱羧产生；水：底物脱氢经呼吸链传递电子、泵出质子，与氧结合生成。◆能量：逐步释放，利用率高，合成ATP及维持体温；◆氧化速率：受生理功能需要和内外环境变化调控二、生物氧化中CO2的生成

（一）α-脱羧

1.α-单纯脱羧

RRH2N－C－COOHH2N－C－HHHCO22.α-氧化脱羧CH3C=O+HSCoA+NAD+COOHCH3COSCoA+NADH+H+CO2丙酮酸脱氢酶系氨基酸脱羧酶氨基酸胺丙酮酸乙酰辅酶A(二）β-脱羧1.β-单纯脱羧2.β-氧化脱羧CβH2-COOHCαH-COOHOH+NADP+CβH3Cα-COOHO+NADPH+H+CO2苹果酸酶CβH2-COOHCα=OCOOHCβH3Cα=OCOOH草酰乙酸脱羧酶CO2草酰乙酸丙酮酸苹果酸丙酮酸三、生物氧化的酶类（一）氧化酶（辅基多为含铁和铜的金属离子）（二）需氧脱氢酶（辅基为FMN或者FAD）SH2SFMNorFADFMNH2orFADH2O2H2O2SH2S2Cu2+2Cu+1/2O2O2-2e-H2O2H+(三）不需氧脱氢酶NADH+H+琥珀酸延胡索酸FADFADH2呼吸链琥珀酸脱氢酶乳酸丙酮酸NAD+（四）加氧酶加单氧酶RH+NADPH+H++O2ROH+NADP++H2O加双氧酶（五）过氧化物酶系第二不节台生成AT乘P的生熄物氧姨化体宫系(T圾he华O们xi列da铲ti自on虽S电ys底te证m羽of郑A貌TP线P虫ro鉴du归ci驾ng赶)一、鸡线粒律体内昼膜的舒转运魔作用（一拍）线趴粒体霉的结觉构（st哈ru贿ct欧ur拦e艳of焰m幻玉it背oc舟ho薪nd拦ri迷a)内膜外膜基质胞浆膜间耗隙H+H+H+H+e-e-e-e-（二针）闸线粒委体外NA筹DH塘+H+转运贺进入妇线粒坟体苹果毁酸-天冬愧酸穿街梭作膝用（ma弹la记te陡-a旧sp之ar厕ta死te趟s顽hu们tt窜le）可生朗成2.勿5分子AT惯P主要闷存在粥于肝京和心踪蝶肌2.嫁α镇-磷酸画甘油衰穿梭(α蝴-g腊ly宝ce沸ro稳ph标os爹ph惧at慎e侍sh阵ut窜tl仁e）可生独成1.衬5分子AT把P主要孟存在柜于脑纷和骨系骼肌苹果典酸-天冬晋酸穿挤梭Ⅰ：酸搬性氨思基酸兆载体怎；Ⅱ：α-酮戊锈二酸库载体胳；牢①：粒天冬胞氨酸串转氨壮酶；枯②：仔苹果参酸脱填氢酶α-磷酸基甘油昼穿梭牙主要再存在笨于脑够和骨唇骼肌孔中内膜外膜膜间调隙基质FA探DH2NA兽D+FA食D-磷酸甘油脱氢酶

琥珀酸氧化呼吸链磷酸迷二羟丙顶酮-磷酸甘油NA斩DH返+H+-磷酸滑甘油替脱氢惩酶磷酸富二羟丙相酮-磷酸甘油二、且氧化手呼吸寇链(o班xi默da捐ti让ve瓣r娇es趣pi肝ra扮to明ry贸c诱ha吓in床)线粒盏体内膜中由计一系脖列电盾子传竿递复令合体烂按一火定顺汇序排议列成踪蝶的链麦锁性微氧化音还原纷体系手称为氧化径呼吸腾链,又称电子债传递售链(e狡le坛ct席ro梅tr赛an机fe涌r糟ch洞ai油n)闯.（一桂）、娃呼吸敏链的义组成育及作绣用泛醌段不包尾含在柴上述凝四种袍复合据体中丑。呼吸嫌链各翻复合陡体在肚线粒戏体内膜中的荡位置1、复矛合体Ⅰ(雾NA城DH河-泛醌曾氧化古还原飘酶)作用--扶--将NA液DH并+H+中的疑电子戴传递棋给泛绵醌(1妥)结构真：“L”型NADH+H+

NAD+

FMNFMNH2还原型Fe-S

氧化型Fe-S

QQH2膜间缺隙辅基内递电董子的网机理FM产N或FA麻D中的鱼异咯青嗪接揭受1e、1个H+成半妈醌型FM冈N或FA鸽D，再巨接受1个e、1个H+成还原忆型FM弟N或FA站D。氧化型FMN或FAD还原型FMN或FAD半醌型FMN或FAD·铁硫哲蛋白渣中辅脂基铁硫盗中心(F躲e-晕S)含有离等量旷铁原云子和怖硫原府子，摘其中没一个展铁原移子可搂进行Fe2+Fe3++e反应惭传递叹电子盲。属于拥单电声子传勤递体。Ⓢ表示追无机形硫铁硫引簇主产要以(F遣e-尾S)、(2物Fe智-2谷S)或(4恳Fe认-4味S)形式滥存在凭，铁烂硫簇坛与蛋读白质穷结合老称为铁硫呆蛋白.Fe泛醌鸭（辅泽酶Q,乔C税oQ免,喂Q）由宋多个唤异戊缺二烯扣连接辉形成突较长默的疏喉水侧而链（告人Co射Q10），浊氧化敢还原售反应痰时可支生成天中间绕产物半醌短型泛腊醌。内些膜中可移端动电愁子载罪体，在短各复秩合体绒间募辟集并奸穿梭撑传递蔽还原黎当量筹和电棒子。样在电子早传递捡和质响子移腊动的偶厉联中惭起着擦核心学作用肯。(2浅)传递旬电子烦的机沃理4F诸e-葱4S2F相e-两2S经FM析N、2F拌e-戏2S、Q、4F乘e-么4S传递NA详DH值+H+的两肠个电搁子到Q，使叙之摄眉取基吊质2个H+转变顽为QH2。琥珀锈酸脱忘氢→FA罪D→几种Fe纺-S把→钉Co蒜Q箭→QH2经α-磷酸态甘油冬穿梭则生成熄的FA披DH2，也夕在此燃递唇氢给Q生成QH2。2、复歇合体Ⅱ功能胁（琥雪珀酸-泛醌腿还原陶酶）--编--将电野子从张琥珀址酸传凯递到希泛醌3、复饿合体Ⅲ功能阁（泛尿醌-细胞霸色素C还原垮酶）--毅--将电蛛子从毯还原妹型泛励醌传还递给滥细胞裹色素c复合仇体Ⅲ又叫泛醌-细胞杂色素C还原非酶，细姓胞色伏素b-亩c1复合逝体，秆含有丈细胞疏色素b(规b5汗62所,磁b5欠66匆)、细认胞色兔素c1和一耐种可另移动俱的铁岛硫蛋瓜白(R滑ie其sk联e印pr弄ot闹ei答n)。泛醌从复洁合体Ⅰ、Ⅱ募集体还原缸当量众和电酱子并外穿梭姜传递峰到复稍合体Ⅲ。电子创传递痕过程捎：Co摘QH2→(唇Cy棉t冲bL耍→C肆yt电b秤H)暗→窝Fe客-S辈→冶Cy议tc渠1→零Cy辆tc细胞箩色素(c尼yt伯oc航hr系om幼e,班C覆yt线)细胞横色素古是一隆类以铁卟厦啉为溉辅基盲的催足化电未子传孩递的泡酶类，根午据它精们吸茄收光咱谱不全同而修分类杨。Q循环：复合公体II极I把2分子QH2的2个e传给Cy滋tC，另2个e传给Q生成1分子Q和1分子QH2，并聋偶联奋泵出4个H+到膜晓间隙佳的过狼程。功能瞒：通匠过Q循环传递逼电子孔、泵态出质忍子4、复唱合体Ⅳ（细胞高色素C氧化佣酶）--那--将电欲子从崖细胞作色素C传递保给氧13个亚返基组详成的粗跨膜锡酶蛋萌白；融亚基I、II、Ⅲ为功冒能所杂必需眼；I：Cy折ta、Cy吨ta灰3-刚Cu奔B2+活性种中心,捆II：2个Cu序A2+组成斜的铜耽中心量，Ⅲ：结勿构不栗详；4Cytc4e铜中暑心传济递4个Cy览t绿C的4e给4个Cy聪t曲a4个Cy滤t太a再传纳此4e到Cy轨t冰a3-Cu贴B2+中心辰，使1个O2还原标为2个O2-，结拥合4H+生成2H2O，同院时把仇基质胆中4H坦+泵入暂膜间咐隙。1Q虏H2只能炉传2e，故裳上述冈过程盛只生筑成1H2O，泵邀出2个H+功能复合荐体Ⅳ把4个Cy刘t插c传来已的4个e给O2生成2H2O，并把4H+由基融质泵饱出到敬膜间容隙。过程秤：质子深泵（pr谊ot肉on您p支um春p）氧化柱呼吸比链中做在传矿递电纹子的晒同时凡能把津质子洁从基索质泵女出到灿膜间洪隙的衔电子栽传递写复合复体，春有复固合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ。酶复合体分子(kD)亚基

辅酶/辅基

主要功能复合体Ⅰ(NADH-泛醌氧化还原酶)1000>40FMN、Fe-S传递NADH+H+中2个e到Q，并由基质向膜间隙泵出4个H+复合体Ⅱ(琥珀酸-泛醌氧化还原酶)1404FAD、Fe-S传递琥珀酸中2个电子、2个质子到Q复合体Ⅲ(泛醌-细胞色素氧化还原酶)25011

血红素bH、bL、c1Fe-S通过Q循环传递QH2中2个e到细胞色素C，并把4H+

由基质泵出到膜间隙细胞色素C*131

血红素C传递复合体Ⅲ中2个电子到复合体Ⅳ复合体Ⅳ(细胞色素C氧化酶)20013

血红素a、a3CuA2+、CuB2+把4个Cytc传来的4个e转交给O2，在摄取基质中4H+与O2生成2H2O的同时，把基质中另外4H+

泵出到膜间隙哺乳五动物般氧化穿呼吸俱链的君组成催及功贱能呼吸蚀链中牧各种轰氧化涌还原混对的溉标准鹊氧化购还原鞠电位氧化还原对E0‘(V)氧化还原对E0‘(V)NAD+/NADN+H+－0.32Cytc1Fe3+/Fe2+0.22FMN/FMNH2－0.30CytcFe3+/Fe2+0.254FAD/FADH2－0.06CytaFe3+/Fe2+0.29CytbL(bH)Fe3+/Fe2+0.04(0.10)Cyta3Fe3+/Fe2+0.55Q10/Q10H20.071/2O2/H2O0.816（二增）呼刃吸链扯的种烈类（二站）氧壳化呼舞吸链隆各传券递体基排列热顺序滩：由以珍下实免验确底定:①标准剃氧化区还原葡电位;丝式②拆开帖和重叉组;③特异柄抑制湖剂阻粮断;扇④还原蚀状态择呼吸乌链缓漠慢给肉氧NA术DH氧化付呼吸点链NA竭DH行→复合签体Ⅰ→你Q墨→复合江体Ⅲ→芒Cy拌t垮c慎→复合健体Ⅳ→谊O22.琥珀滋酸氧读化呼戴吸链琥珀各酸边→复细合体Ⅱ膛→Q往→复合切体Ⅲ→列Cy释t洲c惩→复合时体Ⅳ→局O2每对币氢通伤过此腊呼吸驱链生成2.屯5m享ol归A凝TP;又称暴主要拖呼吸喊链;以NA韵DH的方与式进烟入;每对碰氢通剪过此垮呼吸墙链生趋成1.猎5m仅ol站A岗TP;又称令次要锡呼吸都链和FA比DH2氧化胳呼吸封链以FA胖DH2的方翠式进拘入;三、勺氧化跨磷酸贩化氧化轻磷酸麻化营养乖物质固脱氢哨生成贡的NA团DH怪+H+或FA紫DH2，经饮氧化趣呼吸洲链传逗递电酬子、惰泵出泳质子牛形成习质子嚷梯度川而蕴未藏的劣电化饥学势淋能，筑被AD坟P利用余、磷乖酸化泡生成AT璃P的过胃程，苹是体奥内生泛成AT晶P的主坝要方你式。底物嘱水平层磷酸管化代谢呀物脱布氢或愈脱水驰引起铺分子戏内部缸能量总聚集误，高兵能键痰直接贡转移挠给AD转P(妄GD闪P)磷酸棉化生絮成AT寨P(爆GT捡P)的过店程。不经罩电子挖传递。AT圆P生成撞方式实质：氧化考呼吸册链氧化哪释能和AD授P磷酸戚化储渔能的偶这联（一合）氧肆化磷汉酸化绞偶联谜部位线粒体离体实验测得的一些底物的P/O比值底物呼吸链组成P/O

比

值生成ATP

数β-羟丁酸NAD+→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ2.4～2.82.5→Cytc→复合体Ⅳ→O2琥珀酸复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ1.71.5→Cytc→复合体Ⅳ→O2抗坏血酸Cytc→复合体Ⅳ→O20.881细胞色素复合体Ⅳ→O20.61-0.681氧化激磷酸疯化中昂每消兽耗1m竞ol氧原六子时病，所屯消耗弄无机俊磷的巩摩尔忍数，谅表示愿氧化授呼吸姜链产诱生AT豆P的效缸率。磷氧圣比值音（P/弊O）电子缩慧传递义链自拨由能敌变化ATPATPATP氧化兼磷酸刷化偶翁联部虹位1.师A奖TP合酶2.化学惠渗透哲假说（二岛）氧宇化磷康酸化拥偶联到机制AT拒P合酶依结构昨模式F1的功油能是阶催化AT诱P生成F0的作衰用是戒构成本质子六的通仔道亲水F1：基质嘉中，9个亚辜基(α3β3γδ临ε)；α3β3为有鼓中间非孔隙迹的头肤部；γ在此旬孔隙裙中，炼可转牲动；δ与1个β，ε与γ连接撑；疏水F0：跨越俩内膜滋，12金-1陪5个亚丈基（ab2C9-叼12）；C9-悲12排成课对称C环；基质碎侧连上接ε,外侧莲连接a;b2连接a与δ;膜间隙内膜基质AT渗P合酶a、c亚基冷结构（2）化城学渗源透学吴说（ch到em功io竭sm阿ot位ic丸h煌yp奏ot孝he抄si弊s）跨内用膜质值子梯异度使终膜间迹隙成刑正电得性空雪间，饮基质鞭为负姜电性抢空间崭，而陷蕴藏灶电化救学势宜能。犯当H+从膜伴间隙缘瑞回流资到基美质时感释出昏能量俩，驱嚷动AT握P合成鉴。H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+pH8pH7H+浓度梯度电位梯度＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－ABADP+PiATPAT施P合酶β亚基针经“结合芦变构”机丸制合哥成AT横P（3）结标合变庄构机克制：β未接创触γ时为L型，咬可结庙合AD捆P和Pi；β接触γ后变堤构为T型，攀催化AD撞P和Pi合成AT谣P；γ离开β变构索为O型，恼释出AT波P后，野恢复用为L型。ATP合酶的C环逆时针方向转动

H+由膜推间隙怨向基丽质从回随流推核动C环逆时呆针转湿动，箭带动γ在头按部中惨央孔营隙转籍动；四、覆氧化震磷酸视化的还调节顶及影兽响因功素（一爽）调轨节：1、AD共P/剧AT彼P调节做作用市（最龟主要午）:AD杂P/锻AT贝P比值↑氧化坛磷酸造化增漏快↓呼吸愧控制投（re禾sp屋ir照at难or喊y越co敬nt狱ro薪l）：由于AT昼P/莫AD东P比值余变化败对氧罢化磷额酸化烂的调戚节效加应紧，称呼延吸控买制茫，调桶控的朗关键雀物质顺是AD掘P。呼吸贷控制氧化皇磷酸致化减华慢2.甲状删腺激棋素：甲状胖腺激学素Na+,K+–A牢TP酶合橡成解偶判联蛋片白合瓣成需要AT触P合成AT请P合成↑↓氧化奴磷酸纲化增状快↑↑（二罗）线侍粒体DN誓A突变序的影袭响：点突变Leber遗传性视神经病(Leber'shereditaryopticneuropathy,LHON).大片段丢失Kerans-Sayre综合症（慢性进行性眼外肌麻痹综合症）突变渐进性积累帕金森氏病(Parkinson’s病)

1.呼吸谋链抑繁制剂架：鱼藤灶酮、劈燕抗霉思素A、氰钟化物珠等（三睁）某楚些化租学试鹅剂及贝药物杆的影肯响：2.氧化僚磷酸甘化解刘偶联更剂：2，4-二硝限基酚(D功NP弃)：破坏去电子资传递稳过程医建立释的跨槽内膜唐的质册子电缴化学薪梯度番，使慎电化分学梯灭度储思存的耀能量朴以热婶能形喘式释莲放，AT凭P的生够成受诉到抑膜制3.氧化组磷酸搏化抑插制剂古：寡霉专素：可共么价结草合F0的c亚基希谷氨别酸残激基，巩阻断泽质子哑从F0质子蚊半通迎道回挽流，嘴抑制AT岛P合酶巷活性亿。NA括DFMN(FeS)IFAD(FeS)ⅡCytb→Cytc1(FeS)ⅢCytaa3(Cu)ⅣCo含QCy烈t施cO2鱼藤酮阿米妥粉喋霉素A抗霉素ACN–,N3–,CO,H2S

H+mH+cH+mH+cH+mH+c

ATP合酶F1,F0,OSCPH+mH+c寡霉素

2,4-二硝基酚双香豆素氟羰基氰苯腙缬氨霉素药物馒和试愤剂作喊用的氧化浸磷酸跪化位寇点寡霉浊素(o栽li缴go揉my捆ci另n)寡霉映素AT苗P合酶困结构勉模式般图可阻灭止质旨子从F0质子奋通道苦回流风，抑谦制AT撒P生成隶。解偶关联蛋宾白作让用机扶制（裤棕色箩脂肪快组织奖线粒细体）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液嘱侧基质斥侧解偶些联蛋白热能H+H+ADP+PiATP2,叨4-二硝样基酚双香浸豆素氟羰落基氰衬苯腙缬氨往霉素鱼藤酮阿米妥粉喋霉素A抗霉素A

CN–,N3–,CO,H2S

寡霉棒素五、AT差P在能劝量代层谢中辛的核序心作液用AT芹P循环AT男PAD娃P氧