《生物氧化生物化学》课件

第六章

生物氧化

（BiologicalOxidation）BiochemistryDepartmentDepartmentofBasicMedicalSciencesHangzhouNormalUniversityGuyisheng生物化学Biochemistry4/1/20241编辑ppt第六章

生物氧化

（B生物氧化的概念物质在生物体内进行的氧化（主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解，放出能量，生成CO2和H2O的过程）（又称：细胞呼吸、组织呼吸）能量的形式：热能，维持体温化学能，合成ATP，供生命活动需要4/1/20242编辑ppt生物氧化的概念物质在生物体内进行的氧化3/31/20242编生物氧化图解糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能4/1/20243编辑ppt生物氧化图解糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP生物氧化与体外氧化的相同点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。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。4/1/20244编辑ppt生物氧化与体外氧化的相同点物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子生物氧化的特点细胞内温和的条件下进行酶促反应能量逐步释放，并合成ATP反应以脱氢（脱电子）为主，并有广泛的加水脱氢反应CO2由有机酸脱羧生成H2O由脱下的氢与氧结合产生（经呼吸链）4/1/20245编辑ppt生物氧化的特点细胞内温和的条件下进行3/31/20245编辑第一节生成ATP的氧化磷酸化体系线粒体生物氧化体系通过呼吸链（电子传递链）完成产物：H2O意义：生成ATP，供机体生命活动之需要ATP的生成方式：氧化磷酸化（为主）底物水平磷酸化4/1/20246编辑ppt第一节生成ATP的氧化磷酸化体系线粒体生物氧化体系3/3一、呼吸链(respiratorychain)概念：代谢物脱下的成对氢原子（2H），通过多种酶与辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水；由于此过程与细胞呼吸有关，故称呼吸链，又称电子传递链（electrontransferchain）SH2ABCD1/2O2递氢体与递电子体位置：线粒体内膜上4/1/20247编辑ppt一、呼吸链(respiratorychain)概念：代谢物（一）呼吸链的组成四种酶复合体作用：催化递氢、递电子反应，最终传递给氧，生成水酶复合体是线粒体内膜氧化呼吸链的天然存在形式所含各组分具体完成电子传递过程电子传递过程释放的能量驱动H+移出线粒体内膜，转变为跨内膜H+梯度的能量，再用于ATP的生物合成呼吸链位置4/1/20248编辑ppt（一）呼吸链的组成四种酶复合体呼吸链位置3/31/20248表：人线粒体呼吸链复合体复合体酶名称质量(kD)多肽链数功能辅基含结合位点复合体ⅠNADH-泛醌还原酶85039FMN，Fe-SNADH（基质侧）CoQ（脂质核心）复合体Ⅱ琥珀酸-泛醌还原酶1404FAD，Fe-S琥珀酸（基质侧）CoQ（脂质核心）复合体Ⅲ泛醌-细胞色素C还原酶25011血红素bL,bH,c1,Fe-SCytc（膜间隙侧）细胞色素c131血红素cCytc1，Cyta复合体Ⅳ细胞色素C氧化酶16213血红素a，a3，CuA,CuBCytc（膜间隙侧）泛醌不包含在上述四种复合体中。4/1/20249编辑ppt表：人线粒体呼吸链复合体复合体酶名称质量(kD)多肽链数功能1、NADH-泛醌还原酶（复合体Ⅰ）位于呼吸链的起始，与大多数脱氢反应相联系（以NAD+为辅酶的脱氢酶类）作用：将电子（氢）从NADH传递给泛醌含：黄素蛋白（辅基为FMN）铁硫蛋白（辅基为Fe-S）辅酶（辅基）作为递氢体（递电子体）每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵到胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能辅酶结构呼吸链概貌呼吸链位置4/1/202410编辑ppt1、NADH-泛醌还原酶（复合体Ⅰ）位于呼吸链的起始，与大多复合体Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2还原型Fe-S

氧化型Fe-SQQH24/1/202411编辑ppt复合体Ⅰ的功能NADH+H+NAD+FMNFMNH2还2、琥珀酸-泛醌还原酶（复合体Ⅱ）与代谢过程中以FAD为辅基的脱氢反应相联系（TAC中的琥珀酸脱氢酶）作用：将电子（氢）从琥珀酸（或脂酰CoA等）传递到泛醌含：黄素蛋白（辅基为FAD）铁硫蛋白（辅基为Fe-S）复合体Ⅱ没有H+泵的功能呼吸链概貌呼吸链位置4/1/202412编辑ppt2、琥珀酸-泛醌还原酶（复合体Ⅱ）与代谢过程中以FAD为辅基复合体Ⅰ与Ⅱ的功能4/1/202413编辑ppt复合体Ⅰ与Ⅱ的功能3/31/202413编辑ppt3、泛醌-细胞色素C还原酶（复合体Ⅲ）又称：细胞色素b-c1复合体含：细胞色素b（Cytb562，Cytb566）

细胞色素c1（Cytc1）可移动的铁硫蛋白(Rieskeprotein)作用：将电子从泛醌传递到Cytc（CoQH2→[CytbL→CytbH]→Fe-S→Cytc1→Cytc）Cytc：呼吸链中唯一的水溶性物质，位于内膜外表面，易分离；不包含在复合体中呼吸链概貌呼吸链位置4/1/202414编辑ppt3、泛醌-细胞色素C还原酶（复合体Ⅲ）又称：细胞色素b-c1细胞色素（Cytochrome,Cyt）一类以铁卟啉为辅基的酶类分Cyta,Cytb,Cytc三大类（根据吸收光谱），再分若干亚类各类细胞色素的差别：铁卟啉辅基的侧链铁卟啉与酶蛋白的连接方式作用：传递电子Fe3++eFe2+铁卟啉辅基Q循环4/1/202415编辑ppt细胞色素（Cytochrome,Cyt）一类以铁卟啉为辅基复合体Ⅲ的功能4/1/202416编辑ppt复合体Ⅲ的功能3/31/202416编辑ppt4、细胞色素C氧化酶（复合体Ⅳ）呼吸链概貌作用：将电子从Cytc传递给氧含Cyta和Cyta3，两者紧密结合，不易分离，故称Cytaa3Cytaa3中含铁卟啉辅基和铜与Fe类似，Cu也能传递电子Cu2++eCu+呼吸链位置4/1/202417编辑ppt4、细胞色素C氧化酶（复合体Ⅳ）呼吸链概貌作用：将电子从Cy复合体Ⅳ的作用机制呼吸链概貌含4个氧化还原中心两个血红素辅基和两个Cu位点（CuA、CuB）Cyta-CuA、Cyta3–CuB两组功能单元Cyta3与CuB形成双核活性中心电子传递：Cytc→CuA→Cyta→Cyta3–CuB→O2每传递2个电子，使2个H+跨内膜向胞浆侧转移。复合体Ⅳ有质子泵功能呼吸链位置电子传递4/1/202418编辑ppt复合体Ⅳ的作用机制呼吸链概貌含4个氧化还原中心呼吸链位置电子复合体Ⅳ的功能4/1/202419编辑ppt复合体Ⅳ的功能3/31/202419编辑ppt（二）呼吸链成分的排列顺序排列顺序确定的依据：多种实验的综合1、标准氧化还原电位2、特异的吸收光谱3、特异的抑制剂4、体外将呼吸链拆开和重组呼吸链概貌氧还电位4/1/202420编辑ppt（二）呼吸链成分的排列顺序排列顺序确定的依据：多种实验的综合重要的呼吸链1、两条呼吸链NADH氧化呼吸链（最主要）大多数脱氢酶以NAD+为辅酶琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链）某些脱氢酶以FAD为辅酶（辅基）呼吸链排列代谢物传递2、一些重要代谢物氧化时的电子传递如：苹果酸、丙酮酸、乳酸等琥珀酸、脂酰CoA等4/1/202421编辑ppt重要的呼吸链1、两条呼吸链呼吸链排列代谢物传递2、一些重要代二、氧化磷酸化

（Oxidativephosphorylation）ATP的生成方式：氧化磷酸化（主要方式）底物水平磷酸化氧化磷酸化的概念：呼吸链电子传递过程中释放能量，偶联ADP磷酸化生成ATP，又称偶联磷酸化4/1/202422编辑ppt二、氧化磷酸化

（Oxidativephosph底物水平磷酸化

（Substratelevelphosphorylation）概念：在代谢过程中，将代谢物分子中的能量直接转移至ADP（GDP），生成ATP（GTP）的过程体内有三处底物水平磷酸化1,3-二磷酸甘油酸－→3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸－→丙酮酸琥珀酸单酰CoA－→琥珀酸4/1/202423编辑ppt底物水平磷酸化

（Substratelevelpho（一）氧化磷酸化的偶联部位偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ1、P/O比值物质氧化时，每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数（或ADP摩尔数），即代表生成ATP的摩尔数2、自由能变化ΔGo`＝-nFΔEo`n:电子数F:法拉弟常数（96.5kJ/mol.v）P/O自由能4/1/202424编辑ppt（一）氧化磷酸化的偶联部位偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、ⅣP/O自偶联部位图示4/1/202425编辑ppt偶联部位图示3/31/202425编辑ppt（二）氧化磷酸化的偶联机制化学渗透假说（chemiosmotichypothesis）PeterMitchell于60年代提出，获78年诺贝尔化学奖化学渗透假说的基本要点：1.呼吸链递氢递电子时，将质子（H+）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜外侧，形成电化学梯度（H+浓度差、电位差），储存能量2.当H+顺电化学浓度梯度回流到线粒体内基质时，驱动ADP合成ATP4/1/202426编辑ppt（二）氧化磷酸化的偶联机制化学渗透假说（chemiosmot化学渗透假说已经得到广泛的实验支持氧化磷酸化依赖于完整封闭的线粒体内膜；线粒体内膜对H+、OH－、K＋、Cl－离子不通透；电子传递链可驱动质子移出线粒体，形成可测定的跨内膜电化学梯度；增加线粒体内膜外侧酸性可导致ATP合成，而线粒体内膜加入使质子通过物质可减少内膜质子梯度，结果电子虽可以传递，但ATP生成减少。4/1/202427编辑ppt化学渗透假说已经得到广泛的实验支持氧化磷酸化依赖于完整封闭的（三）ATP合酶（ATPsynthase）复合体Ⅴ，位于线粒体内膜基质侧，具有质子回流的通道，能合成ATPATP合酶的结构电镜观察：基部柄部头部生化分离：F0

F1（脂溶性）（水溶性）寡霉素敏感蛋白、IF1亚基等（OSCP）线粒体4/1/202428编辑ppt（三）ATP合酶（ATPsynthase）复合体Ⅴ，位于线ATP合酶的组成F1：含α3β3γδε亚基复合体，OSCP、IF1亚基等 功能：合成ATP催化部位：β亚基（αβ结合才有活性）F0：由a、b2、

c9~12亚基组成（动物细胞线粒体还有其他辅助亚基）镶嵌于线粒体内膜，是质子回流通道当H+经F0回流时，F1催化ADP生成ATPATP合酶工作机制4/1/202429编辑pptATP合酶的组成F1：含α3β3γδε亚基复合体，OSCPATP合酶组成可旋转的发动机样结构F0的2个b亚基的一端锚定F1的α亚基，另一端通过δ和α3β3稳固结合，使a、b2和α3β3、δ亚基组成稳定的定子部分。部分γ和ε亚基共同形成穿过α3β3间中轴，γ还与1个β亚基疏松结合作用，下端与嵌入内膜的c亚基环紧密结合。c亚基环、γ和ε亚基组成转子部分。质子顺梯度向基质回流时，转子部分相对定子部分旋转，使ATP合酶利用释放的能量合成ATP结构模式工作机制4/1/202430编辑pptATP合酶组成可旋转的发动机样结构F0的2个b亚基的一端锚定三、影响氧化磷酸化的因素（一）ADP（ADP/ATP）的调节作用1、正常情况下的主要调节因素ADP↑氧化磷酸化↑2、意义：使ATP的生成速度适应机体生理需要3、呼吸控制率（respiratorycontrolratio,RCR）过量底物时，加入ADP后的耗氧速率仅有底物时的耗氧速率（作为观察氧化磷酸化偶联程度的较敏感的指标）RCR＝4/1/202431编辑ppt三、影响氧化磷酸化的因素（一）ADP（ADP/ATP）的调节（二）甲状腺激素的影响生理剂量：甲状腺激素↑氧化磷酸化↑诱导Na、K－ATP酶生成，ATPADP，ADP增多，促进氧化磷酸化大剂量：甲状腺激素能促进解偶联蛋白的基因表达，耗氧量和产热量↑（但ATP生成并不增加）甲亢病人：基础代谢率↑，怕热、出汗、食欲增加、人体消瘦，等等4/1/202432编辑ppt（二）甲状腺激素的影响生理剂量：甲状腺激素↑氧化磷酸化↑（三）抑制剂的影响1、呼吸链抑制剂（阻断电子传递）2、解偶联剂（氧化与磷酸化过程脱离）3、ATP合酶抑制剂（氧化磷酸化抑制剂）（抑制磷酸化、影响呼吸链）呼吸链概貌4/1/202433编辑ppt（三）抑制剂的影响1、呼吸链抑制剂（阻断电子传递）呼吸链概貌1、呼吸链抑制剂

（阻断某部位的电子传递）复合体Ⅰ抑制剂：鱼藤酮（rotenone）、粉蝶霉素A（piericidinA）及异戊巴比妥（amobarbital）等，阻断传递电子到泛醌。（与复合体Ⅰ中的铁硫蛋白结合，阻断电子传递）复合体Ⅱ的抑制剂：萎锈灵（carboxin）呼吸链概貌4/1/202434编辑ppt1、呼吸链抑制剂

（阻断某部位的电子传递）复复合体Ⅲ抑制剂：抗霉素A（antimycinA）阻断CytbH传递电子到泛醌(QN)；粘噻唑菌醇则作用QP位点；二巯基丙醇（BAL）阻断Cytb－→Cytc1复合体Ⅳ抑制剂：CN－、N3－紧密结合中氧化型Cyta3，阻断电子由Cyta到CuB-Cyta3间传递。CO与还原型Cyta3结合，阻断电子传递给O2。呼吸链概貌4/1/202435编辑ppt复合体Ⅲ抑制剂：呼吸链概貌3/31/202435编辑ppt各种呼吸链抑制剂的阻断位点NADHFMN(Fe-S)琥珀酸FAD(Fe-S)CoQCytb→Cytc→CytcCytaa3O2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×萎锈灵

×4/1/202436编辑ppt各种呼吸链抑制剂的阻断位点NADHFMN琥珀酸FADCoQC2、解偶联剂（使氧化与磷酸化过程脱离）机制：电子传递过程泵出的H+不经过F0

质子通道回流，而通过内膜的其他途径返回线粒体基质，破坏内膜两侧的电化学梯度，妨碍ATP生成1）2,4-二硝基苯酚（DNP）：脂溶性，在内膜中可自由移动，在内膜的胞液侧结合H+，移至基质侧释出H+，破坏电化学梯度2）解偶联蛋白（UCP1）：32KD的二聚体，在线粒体内膜形成质子通道，可使H+返流，释放热能①棕色脂肪组织的线粒体内膜含有解偶联蛋白（新生儿、哺乳动物等，以及心肌、骨骼肌）②游离脂肪酸能促使H+经解偶联蛋白返流4/1/202437编辑ppt2、解偶联剂（使氧化与磷酸化过程脱离）机制：电子传递过程泵出解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液侧基质侧解偶联蛋白热能H+H+ADP+PiATP

4/1/202438编辑ppt解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）ⅢⅠⅡF0F抑制ADP磷酸化生成ATP，抑制呼吸链的递氢递电子过程。（具有双重作用）寡霉素(oligomycin)：与寡霉素敏感蛋白（OSCP）（ATP合酶的F0、F1之间）结合，阻止质子经F0的通道返流，抑制ATP合成因H+返流阻断，内膜两侧的电化学梯度增高，影响呼吸链的质子泵功能，影响呼吸链传递呼吸链概貌抑制剂3、ATP合酶抑制剂（氧化磷酸化抑制剂）二环己基碳二亚胺(DCCP)：共价结合F0的c亚基谷氨酸残基，阻断质子从F0质子半通道回流，抑制ATP合酶活性4/1/202439编辑ppt抑制ADP磷酸化生成ATP，抑制呼吸链的递氢递电子过程。（具寡霉素(oligomycin)作用机制寡霉素可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成。呼吸链概貌抑制剂4/1/202440编辑ppt寡霉素(oligomycin)作用机制寡霉素可阻止质子从F0（四）线粒体DNA（mtDNA）突变mtDNA的特点：裸露的环状双螺旋缺乏蛋白质保护，缺乏损伤修复机制易受氧自由基的损伤而突变，是核DNA突变的10～20倍mtDNA编码基因：氧化磷酸化呼吸链复合体的13条多肽链线粒体蛋白质合成所需的22种tRNA和2种rRNA4/1/202441编辑ppt（四）线粒体DNA（mtDNA）突变mtDNA的特点：3/3mtDNA疾病mtDNA突变－→氧化磷酸化抑制－→ATP生成↓－→致病mtDNA疾病的特点：

母系遗传（卵子含mtDNA几十万个，精子含mtDNA几百个，受精时卵细胞mtDNA的影响大）老年发病多见（年龄增大，mtDNA突变加重）症状取决于mtDNA突变程度与组织能量需求，耗能多的组织先出现功能障碍（盲、聋、痴呆、肌无力、糖尿病等）4/1/202442编辑pptmtDNA疾病mtDNA突变－→氧化磷酸化抑制mtDNA疾病四、ATP和能量的利用与转移高能化合物与高能键“～”水解时释放能量>21kJ/mol体内有多种高能化合物最重要的高能化合物：ATP体内能量的利用与储存以ATP为中心高能物4/1/202443编辑ppt四、ATP和能量的利用与转移高能化合物与高能键“～”高能能量的转移与储存ATP+UDP←－→ADP+UTPATP+CDP←－→ADP+CTPATP+GDP←－→ADP+GTPUTP、CTP、GTP分别参与糖原、磷脂和蛋白质的合成过程ATP消耗过多时：2ADP－→ATP+AMPATP还可将～P转移给肌酸，生成磷酸肌酸（C～P），是能量的贮存形式ATP+肌酸←－→ADP+磷酸肌酸4/1/202444编辑ppt能量的转移与储存ATP+UDP←－→ADP+UTPATP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。4/1/202445编辑ppt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。五、通过线粒体内膜的物质转运线粒体外膜通透性较大内膜通透性较小需要转运载体较为重要的跨膜转运有：1、NADH的跨膜转运2、ATP的跨膜转运3、蛋白质的跨膜转运4/1/202446编辑ppt五、通过线粒体内膜的物质转运线粒体外膜通透性较大较为重要（一）胞液NADH的氧化

1、α－磷酸甘油穿梭作用器官：脑、骨骼肌等要点：两种不同的α－磷酸甘油脱氢酶线粒体内膜（胞液侧）的α－磷酸甘油脱氢酶以FAD为辅基，脱氢后生成FADH2，进入琥珀酸氧化呼吸链，生成1.5分子ATP骨骼肌等组织，葡萄糖氧化分解，生成30分子ATP（一般组织，生成32分子ATP）4/1/202447编辑ppt（一）胞液NADH的氧化

1、α－磷酸甘油穿梭作用器官：脑、2、苹果酸－天冬氨酸穿梭作用器官：肝、心肌要点：与α－磷酸甘油脱氢酶不同，线粒体内的苹果酸脱氢酶仍以NAD+为辅酶，脱下的氢进入NADH氧化呼吸链，生成2.5分子ATP除苹果酸脱氢酶外，还需要α－酮戊二酸载体、酸性氨基酸载体、谷草转氨酶（GOT）参与4/1/202448编辑ppt2、苹果酸－天冬氨酸穿梭作用器官：肝、心肌3/31/2024（二）腺苷酸转运蛋白又称ATP－ADP载体（ATP－ADPcarrier）ATP－ADP转位酶腺苷酸载体对ATP、ADP作反向转运，同时需磷酸盐载体参与（转运H2PO4-和H+）腺苷酸载体为二聚体结构（每个亚基分子量为3000）4/1/202449编辑ppt（二）腺苷酸转运蛋白又称ATP－ADP载体（ATP－ADP线粒体中ATP生成：3H+转运至基质ATP-ADP反向转运：H+转运至基质合计：4H+转运至线粒体基质NADH氧化呼吸链：2.5ATP琥珀酸氧化呼吸链：1.5ATPATP转运至膜间隙，与肌酸作用线粒体膜间隙存在磷酸肌酸激酶的同工酶4/1/202450编辑ppt线粒体中ATP生成：3H+转运至基质ATP-ADP反向转运：（三）线粒体蛋白质的跨膜转运尽管线粒体含DNA，能合成蛋白质；但98％以上的线粒体蛋白质由核DNA编码，在线粒体外合成，然后转运至线粒体

需受体、酶类、某些蛋白质参与线粒体基质蛋白质：线粒体外合成－→跨膜转运至基质－→加工、成熟线粒体内膜或膜间隙蛋白质：线粒体外合成－→跨膜转运至基质－→初步加工－→再重新穿过内膜－→进一步成熟4/1/202451编辑ppt（三）线粒体蛋白质的跨膜转运尽管线粒体含DNA，能合成蛋白质第二节其他氧化体系

（非线粒体生物氧化体系）特点：①氧化过程不包括高能化合物的生成（即不产生ATP）②主要与体内代谢物、药物、毒物的生物转化有关分布：微粒体、过氧化物酶体、细胞内其他部位重要的酶类：①氧化酶和需氧脱氢酶②加单氧酶和加双氧酶③过氧化氢酶和过氧化物酶④超氧物岐化酶4/1/202452编辑ppt第二节其他氧化体系

（非线粒体生物氧化体系）特点：①氧化一、抗氧化酶体系功能：清除反应活性氧类反应活性氧类(reactiveoxygenspecies,ROS)O2e-e-+2H+H2O2e-+H+OH·H2Oe-+H+H2O反应活性氧类O2·－4/1/202453编辑ppt一、抗氧化酶体系功能：清除反应活性氧类O2e-e-+2H+HROS主要来源线粒体：超氧阴离子的主要来源；在线粒体中再生成H2O2和·OH。过氧化酶体：FAD将从脂肪酸等底物获得的电子交给O2生成H2O2和羟自由基·OH。需氧脱氢酶（如黄嘌呤氧化酶等）也可催化生成。外源因素：细菌感染、组织缺氧、环境因素、药物等也可导致细胞产生活性氧类。O2·－O2·－O2·－4/1/202454编辑pptROS主要来源线粒体：超氧阴离子的主要来源；（一）过氧化氢酶（触酶）H2O2在代谢中产生（如需氧脱氢酶），有双重作用有利方面：吞噬细胞中氧化杀菌；甲状腺细胞中氧化碘（2I-－→I2），碘化酪氨酸不利方面：损伤细胞、产生氧自由基过氧化氢酶的作用： 2H2O2－→2H2O+O2过氧化氢酶的辅基含4个血红素4/1/202455编辑ppt（一）过氧化氢酶（触酶）H2O2在代谢中产生（如需氧脱氢酶）附：过氧化物酶与过氧化氢酶类似，以血红素为辅基作用：催化H2O2直接氧化酚类、胺类R+H2O2－→RO+H2ORH2+H2O2－→R+2H2O医学中应用举例：大便隐血试验（OT）联苯胺蓝色化合物白细胞中的过氧化物酶（氧化作用）4/1/202456编辑ppt附：过氧化物酶与过氧化氢酶类似，以血红素为辅基医学中应用举例（二）谷胱甘肽过氧化物酶

(glutathioneperoxidase，GPx)作用：清除细胞生长和代谢中产生的H2O2或过氧化物（R-O-OH），保护生物膜和血红蛋白免遭损伤。体内防止活性氧类损伤主要的酶。H2O2+2GSH→2H2O+GS-SG2GSH+R-O-OH→GS-SG+H2O+R-OH4/1/202457编辑ppt（二）谷胱甘肽过氧化物酶

(glutathioneper谷胱甘肽过氧化物酶的作用该酶存在细胞内，含硒H2O2

或ROOH2H2O或ROH•H2O谷胱甘肽过氧化物酶2GSHGS－SG谷胱甘肽还原酶NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖5-磷酸核酮糖磷酸戊糖途径4/1/202458编辑ppt谷胱甘肽过氧化物酶的作用该酶存在细胞内，含硒H2O2（三）超氧物岐化酶（SOD）

（superoxidedismutase）1、体内可产生超氧（阴）离子

（O2•

）（呼吸链或其他物质氧化时）4、有多种SOD：真核细胞胞液CuZn-SOD线粒体Mn-SOD－3、2O2•+2H+－－→H2O2+O2SOD－2、O2•－→H2O2，•OH（羟自由基）（反应氧族）不饱和脂酸－－→过氧化脂质

（损伤生物膜、形成脂褐素等）－4/1/202459编辑ppt（三）超氧物岐化酶（SOD）

（superox二、单加氧酶（monooxygenase）

（混合功能氧化酶、羟化酶）需要CytP450参与（属于Cytb类）分布广泛，含10个基因家族，100余种同工酶肝、肾（微粒体）含量最多，参与类固醇激素、胆汁酸、胆色素的生成和药物、毒物的生物转化需要NADPH－CytP450还原酶参与含有黄素蛋白（辅基为FAD）

铁氧还蛋白（辅基为Fe-S）RH+NADPH+H++O2ROH+NADP++H2O加单氧酶单加氧酶4/1/202460编辑ppt二、单加氧酶（monooxygenase）

ⅣNADH+H+NAD+1/2O2+2H+H2O胞液侧

基质侧

线粒体内膜

Ⅰ

QH2QⅡ延胡索酸

琥珀酸

QH2Q

4H+4H+Ⅲ4H+4H+CytcoxCytcoxCytcredCytcred

2H+2H+呼吸链复合体的位置4/1/202461编辑pptⅣNADH+H+NAD+1/2O2+2H+H2O呼吸链概貌电子传递链及氧化磷酸化系统概貌ΔμH+

跨膜质子电化学梯度；H+m内膜基质侧H+；H+c

内膜胞液侧H+复合体Ⅰ4/1/202462编辑ppt呼吸链概貌电子传递链及氧化磷酸化系统概貌ΔμH+跨膜质子电GeneralpictureofrespiratorychaincomplexⅠcomplexⅠFMNFe-SNADHQcomplexⅢCytbFe-SCytc1complexⅣCytaCyta3CuACuBO2CytcsuccinatecomplexⅡFADFe-SADP+Pi ATP“protonpump”electrochemicalgradient(ΔμH+)ATPsynthaseF0F1OSCPATPsynthaseF0F1OSCPATPsynthaseF0F1OSCPATPsynthaseF0F1OSCPATPsynthaseF0F1OSCPmalonate（－）amytal,rotenonepiericdinA（－）dinitrophenol(DNP)（－）oligomycin（－）CO,CNH2S（－）antimycinABAL（－）inhibitor4/1/202463编辑pptGeneralpictureofrespiratoryNAD+结构含维生素PP（烟酰胺，尼克酰胺）中文名称：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）烟酰胺部分能可逆地接受氢与电子4/1/202464编辑pptNAD+结构含维生素PP（烟酰胺，尼克酰胺）3/31/202NAD+的递氢反应NAD+分子中接受了一个H和一个e，另一个H+保留在基质中氧化还原变化发生在五价氮和三价氮之间4/1/202465编辑pptNAD+的递氢反应NAD+分子中接受了一个H和一个e，另一个FMN和FAD的结构含维生素B2（核黄素）中文名称：黄素单核苷酸（FMN）（复合体Ⅰ）黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）（复合体Ⅱ）4/1/202466编辑pptFMN和FAD的结构含维生素B2（核黄素）3/31/2024FMN的递氢反应维生素B2中的异咯嗪环，其第1、5位N原子能可逆地接受H（质子和电子）（共轭系统）4/1/202467编辑pptFMN的递氢反应维生素B2中的异咯嗪环，其第1、5位N原子能铁硫蛋白的辅基（铁硫簇Fe-S）含等量的Fe和S（Fe2S2，

Fe4S4）Fe与半胱氨酸中的S（巯基）相连Fe能传递电子Fe3++eFe2+4/1/202468编辑ppt铁硫蛋白的辅基（铁硫簇Fe-S）含等量的Fe和S（Fe2S铁硫中心的结构SS无机硫半胱氨酸硫4/1/202469编辑ppt铁硫中心的结构SS无机硫半胱氨酸硫3/31/202469编辑泛醌（Q）及其递氢反应又称CoQ，脂溶性，能在线粒体内膜中扩散；易从内膜分离，故不包含在复合体中含多个异戊间二烯疏水侧链（人类含10个，Q10）醌型结构能可逆地接受质子和电子（H）在电子传递和质子移动的偶联中起着核心作用4/1/202470编辑ppt泛醌（Q）及其递氢反应又称CoQ，脂溶性，能在线粒体内膜中扩细胞色素的辅基Cyta甲酰基多聚异戊烯Cytb乙烯侧链Cytc乙烯侧链与酶蛋白的半胱氨酸相连4/1/202471编辑ppt细胞色素的辅基Cyta3/31/202471编辑pptCytc中辅基与酶蛋白的连接1.乙烯侧链与酶蛋白的半胱氨酸相连2.Fe与组氨酸的咪唑基和蛋氨酸的甲硫基相连4/1/202472编辑pptCytc中辅基与酶蛋白的连接1.乙烯侧链与酶蛋白的半胱氨酸复合体Ⅲ的电子传递通过“Q循环”复合体Ⅲ每传递2个电子，向内膜胞浆侧释放4个H+复合体Ⅲ也有质子泵作用4/1/202473编辑ppt复合体Ⅲ的电子传递通过“Q循环”复合体Ⅲ每传递2个电子，向内复合体Ⅳ的电子传递过程4/1/202474编辑ppt复合体Ⅳ的电子传递过程3/31/202474编辑pptCuB-Cyta3中心细胞色素c氧化酶CuB-Cyta3中心使O2还原成水有强氧化性中间物始终和双核中心紧密结合，不会引起细胞损伤2H+2H2O4/1/202475编辑pptCuB-Cyta3中心细胞色素c氧化酶CuB-Cyta3中心氧化还原电位测定4/1/202476编辑ppt氧化还原电位测定3/31/202476编辑ppt呼吸链中各种氧化还原对的

标准氧化还原电位氧化还原对E0‘(V)氧化还原对E0‘(V)NAD+/NADN+H+－0.32Cytc1Fe3+/Fe2+0.22FMN/FMNH2－0.219CytcFe3+/Fe2+0.254FAD/FADH2－0.219CytaFe3+/Fe2+0.29CytbL(bH)Fe3+/Fe2+0.05(0.10)Cyta3Fe3+/Fe2+0.35Q10/Q10H20.061/2O2/H2O0.8164/1/202477编辑ppt呼吸链中各种氧化还原对的

标准氧化还原电位氧化还原对E0‘(按Eo`确定的呼吸链排列NADHFMN(Fe-S)琥珀酸FAD(Fe-S)CoQCytb→Cytc1→CytcCytaa3O2NADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链4/1/202478编辑ppt按Eo`确定的呼吸链排列NADHFMN琥珀酸FADCoQC某些代谢物的传递链4/1/202479编辑ppt某些代谢物的传递链3/31/202479编辑ppt氧化磷酸化示意图FMN[Fe-S]NADHQCytbCytc1Cytaa3O2FAD[Fe-S]ADP+PiATP递氢氧化、释放能量磷酸化、贮存能量偶联Cytc4/1/202480编辑ppt氧化磷酸化示意图FMNNADHQCytbCytc1CytP/O比值比较各物质的P/O比值（ATP的生成数），可推断偶联部位呼吸链排列2.51.54/1/202481编辑pptP/O比值比较各物质的P/O比值（ATP的生成数），可推自由能计算每生成1摩尔ATP，需能30.5kJ（7.3Kcal）4/1/202482编辑ppt自由能计算每生成1摩尔ATP，需能30.5kJ（7.3Kca电子传递过程的能量释放4/1/202483编辑ppt电子传递过程的能量释放3/31/202483编辑ppt化学渗透学说线粒体基质

线粒体膜

++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP4/1/202484编辑ppt化学渗透学说线粒体基质线粒体膜++++-电子传递过程复合体Ⅰ(4H+)、Ⅲ(4H+)和Ⅳ(2H+)有质子泵功能ⅢⅠⅡⅣF0F1Cytc

QNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATP

4H+2H+4H+胞液侧

基质侧++++++++++---------4/1/202485编辑ppt电子传递过程复合体Ⅰ(4H+)、Ⅲ(4H+)和Ⅳ(化学渗透示意图及各种抑制剂对电子传递链的影响4/1/202486编辑ppt化学渗透示意图及各种抑制剂对电子传递链的影响3/31/202线粒体结构4/1/202487编辑ppt线粒体结构3/31/202487编辑pptATP合酶结构模式图4/1/202488编辑pptATP合酶结构模式图3/31/202488编辑pptATP合酶结构模式图24/1/202489编辑pptATP合酶结构模式图23/31/202489编辑pptATP合酶工作的“结合变构机制”ATP合酶的最小反应中心是αβΧβ亚基结合ADP和Pi后，构象发生变化，催化合成ATP。（有三种构象）1F1包括三对αβ，围绕着由中轴Χ构成的中心，每次只能形成一个αβΧ；当合成ATP后，Χ发生转动，与第二个αβ形成αβΧ。故F1中的三对αβ依次合成ATP。24/1/202490编辑pptATP合酶工作的“结合变构机制”ATP合酶的最小反应中ATP合酶工作机制1L疏松型T紧密型O开放型4/1/202491编辑pptATP合酶工作机制1L疏松型T紧密型O开放型3/31/202ATP合酶工作机制24/1/202492编辑pptATP合酶工作机制23/31/202492编辑pptATP合酶工作机制当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。4/1/202493编辑pptATP合酶工作机制当H+顺浓度递度经F0中a亚基和c亚基之间ＡＴＰ合酶和质子的跨膜流动机制F1的α3、β3和δ亚基以及F0的a