生物氧化概述和作用课件

生物氧化概述和作用物质在生物体内的氧化作用称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和

H2O的过程。糖

脂肪

蛋白质

CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能一、生物氧化的概念

第一节生物氧化概述糖原脂肪蛋白质葡萄糖甘油、脂肪酸氨基酸

乙酰辅酶A三羧酸循环CO22H氧化磷酸化CoASHATPADP+Pi1/2O2H2O第一阶段第二阶段第三阶段糖、脂肪、蛋白质氧化分解的三个阶段人为什么要呼吸二、生物氧化与体外氧化之相同点氧化方式相同：生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。终产物相同：物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。三、生物氧化与体外燃烧的不同

生物氧化体外燃烧反应条件

温和剧烈

(体温、pH近中性)(高温、高压)反应过程

逐步进行的酶促反应一步完成能量释放

逐步进行瞬间释放

（化学能、热能）（热能）CO2生成方式

有机酸脱羧碳和氧结合H2O

需要不需要四、生物氧化的酶类氧化酶类脱氢酶类（需氧的、不需氧的）加氧酶类过氧化物酶类主要参与线粒体内的氧化反应主要参与线粒体外的氧化反应线粒体内参与生物氧化的主要酶类1）氧化酶类

能激活氧、以氧为受氢体，产物是水或

H2O2。2）脱氢酶类--不需氧脱氢酶类

不以氧为直接受氢体，而以某些辅酶（或辅基）为直接受氢体。A、以NAD+、NADP+为辅酶的不需氧脱酶类B、以FAD、FMN为辅基的黄素酶类第二节线粒体氧化体系一、呼吸链(respiratorychain)(一)定义：由一系列酶和辅酶（基）组成的递氢体和递电子体按一定顺序排列在线粒体内膜上，构成的一条递氢连锁反应体系。此传递链最终将氢原子交给氧生成水,而与细胞呼吸有关，故称为呼吸链。组成递氢体电子传递体（2H2H++2e）

(二)呼吸链的主要组成成分及作用

1、以NAD+、NADP+为辅酶的不需氧脱氢酶类

作用：递氢体2、以FAD、FMN为辅基的黄素酶类

作用：递氢体3、铁-硫蛋白

作用：递电子体4、泛醌（辅酶Q）

作用：递氢体5、细胞色素类：以铁卟啉为辅基的酶类

作用：递电子体*递电子的顺序为：

b→c1→c→aa3→o2

笔洗一洗AA3（散）铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+Fe3++e

反应传递电子。Ⓢ表示无机硫OOH3COH3COCH3RH3COH3COOHOHCH3R+2H-2H泛醌（辅酶Q）:为一种脂溶性醌类化合物，在呼吸链中作为递氢体。O

CH3CH3H3COH3COO（CH2CH=CCH2）nH细胞色素细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。四种酶复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及泛醌和细胞色素C(三)呼吸链的组成及排列顺序四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)*泛醌和Cytc

不包含在上述四种复合体中NADH复合体Ⅰ

CoQ复合体ⅡFMN[Fe-S]

FAD[Fe-S]CytbCytc1复合体ⅢCytcCytaa3复合体Ⅳ1/2O2呼吸链的排列顺序

----(氧化还原电位由低到高）NADH-辅酶Q还原酶琥珀酸-辅酶Q还原酶辅酶Q-细胞色素C还原酶细胞色素C氧化酶1.NADH氧化呼吸链NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸链

琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2每2H通过此呼吸链可生成2.5分子ATP。进入此呼吸链的底物:琥珀酸、脂肪酰CoA、-磷酸甘油每2H通过此呼吸链可生成1.5分子ATP。(四)体内两条重要的呼吸链（重点）

两条呼吸链的比较:相同点:1.将H传递给O2生成水2.H和O2消耗，其它可反复使用不同点:

NADH呼吸链琥珀酸呼吸链

普遍程度

较普遍次要起始物NADHFADH2生成ATP2.51.5

二、氧化磷酸化

1、体内ATP的生成方式:

氧化磷酸化底物水平磷酸化1）底物水平磷酸化的定义：

代谢物氧化过程中产生的能量直接使ADP（GDP）磷酸化生成ATP（GTP）的反应。2）体内的底物水平磷酸化反应：①

1、3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸

②磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸

③琥珀酰辅酶A琥珀酸ADPATPADPATPGTPGDP3-磷酸甘油酸激酶丙酮酸激酶琥珀酸硫激酶

2、氧化磷酸化的定义*：代谢物脱氢经呼吸链传递生成水时所释放的能量使ADP磷酸化生成

ATP的过程。SH2

S脱氢酶2H

NADH+H+（或FADH2）

NADH+（或FAD）呼吸链1/2O2H2O释放能量ATP合酶ADP+PiATP氧化磷酸化3、氧化磷酸化的偶联部位：

(1)确定方法

A、P/O比值:每消耗1摩尔氧原子所消耗无机磷的摩尔数。37

B、自由能变化：计算公式△G0，=-nF△E0，

ADP+Pi

ATP△G0′=30.5kJ/mol38

线粒体离体实验测得的一些底物的P/O比值底物呼吸链的组成P/O比值生成ATP数β-羟丁酸从NAD到氧

2.4-2.82.5琥珀酸从FAD到氧

1.7

1.5抗坏血酸

从Cytc到氧

0.88

1细胞色素C

从Cytaa3到氧

0.61-0.68

1

FADNADHFMNCoQCytbCytc1CytcCytaa3O2ATPATP

ATP2、氧化磷酸化偶联部位电子传递链自由能变化

4、氧化磷酸化偶联机制(了解）化学渗透假说H+H+eOADP+PiATP胞液内膜线粒体电子传递给氧释出的能量推动质子泵将H+泵至内膜胞液侧，形成化学梯度（势能）当H+顺梯度回到基质面时，释出的能量使ADP磷酸化为ATPⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液侧基质侧++++++++++---------化学渗透假说详细示意图3个质子泵：复合体IIIIIVATP合酶5、氧化磷酸化的影响因素1)ADP/ATP的调节：ADP/ATP↓：抑制氧化磷酸化，ATP生成↓ADP/ATP↑：促进氧化磷酸化，ATP生成↑H2O+NAD+NADH+H+

+

O212ADP+PiATP氧化磷酸化

2)甲状腺激素的调节：

甲状腺激素

Na，K-ATP酶↑

ATPADP↑+Pi

氧化磷酸化增强

（+）（+）（+）甲亢病人的症状？甲状腺激素（T3）诱导解偶联蛋白基因表达，使机体产能物质释放能量以热能散发的部分增加，ATP合成减少，所以甲亢患者基础代谢率增高。鱼藤酮粉蝶霉素A异戊巴比妥×抗霉素A二巯基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各种呼吸链抑制剂的阻断位点(1)呼吸链抑制剂

3）抑制剂常见的解偶联剂包括：解偶联蛋白，2,4－二硝基苯酚ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液侧基质侧解偶联蛋白热能

H+

H+ADP+PiATP2.解偶联剂2,4-二硝基苯酚的解偶联作用NO2NO2O-NO2NO2OHNO2NO2O-NO2NO2OHH+H+线粒体内膜内外

3.氧化磷酸化抑制剂-寡霉素(oligomycin)

可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成寡霉素ATP合酶结构模式图4、线粒体DNA（mtDNA）突变mtDNA易受到氧自由基的损伤而发生突变mtDNA突变影响氧化磷酸化的功能，使ATP生成减少三、ATP在能量代谢中的中心地位

ATPADP

肌酸磷酸肌酸

氧化磷酸化底物水平磷酸化

~P~P机械能(肌肉收缩)渗透能(物质主动转运)化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温)肌酸激酶检测的临床意义:正常情况下，绝大多数肌酸激酶位于肌细胞内，血液中肌酸激酶升高一般提示已有肌肉损害或正发生肌肉损害。肌酸激酶有4种同工酶，其中临床上以CK-MB作为诊断的特异性最高，为急性心肌梗死的重要指标。肌酐检测的临床意义:

在肌肉中，肌酸主要通过不可逆的非酶脱水反应缓缓地形成肌酐，再释放到血液中，随尿排泄。临床上检测血肌酐是常用的了解肾功能的主要方法之一。AH2

A2H代谢物氧化产物2Hα-磷酸甘油穿梭苹果酸穿梭

+

O212H2O能量ADP+H3PO4ATP+

H2O氧化磷酸化胞液线粒体呼吸链四、胞浆中NADH的氧化NAD+NADH+H+α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮FADH2FAD胞液线粒体内膜①胞液中α-磷酸甘油脱氢酶(辅酶为NAD+)CoQbc1caa3O2①②②线粒体内α-磷酸甘油脱氢酶(辅基为FAD)1、α-磷酸甘油穿梭（脑、骨骼肌）2、苹果酸-天冬氨酸穿梭（肝脏和心肌）内膜谷氨酸α-酮戊二酸草酰乙酸天冬氨酸苹果酸NAD+NADH+H+呼吸链ⅠⅡⅢⅣ谷氨酸α-酮戊二酸天冬氨酸胞液线粒体①苹果酸脱氢酶苹果酸草酰乙酸NAD+NADH+H+①①②②②天冬氨酸氨基转移酶葡萄糖有氧氧化生成的ATP计算TAC糖酵解胞浆中线粒体中2NADH+H+2NADH+H+2NADH+H+2NADH+H+2NADH+H+2FADH230或323或55555532思考：

在心肌组织中一分子葡萄糖在体内彻底氧化分解可净生成多少分子ATP？以上内容的重点---四个2

两个重要概念:呼吸链、P/O比值；

两条呼吸链：名称、排列顺序、生成ATP数目

两种ATP的生成方式：底物水平磷酸化和氧化磷酸化两种穿梭机制：α-磷酸甘油穿梭和苹果酸穿梭

第二节其他氧化体系一、微粒体中的氧化酶二、需氧脱氢酶类三、过氧化物酶体中的氧化酶类四、超氧物歧化酶特点:在氧化过程中没有ATP的生成一、微粒体中的氧化酶1.加单氧酶（混合功能氧化酶、羟化酶）RH+NADPH+H++O2

单加氧酶ROH+NADP++H2O参与：类固醇激素；胆汁酸及胆色素等的合成，VitD3羟化及药物、毒物的生物化学转化过程。2、加双氧酶此酶催化氧分子中的2个氧原子加到底物中带双键的2个碳原子上。例如：

(O2)

色氨酸吡咯酶OH

二、需氧脱氢酶类

特点：催化底物脱氢后，以O2为直接受氢体，生成H2O2。组成：结合酶酶蛋白辅基：FMN、FADRH2FMN/FADH2O2R

FMNH2/FADH2

O2

2H2H三、过氧化物酶体中的氧化酶类

（一）过氧化氢酶（二）过氧化物酶

RH2+

H2O2