第七章-安徽醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院

1、第 六 章,生 物 氧 化 Biological Oxidation,物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時(shí)逐步釋放能量，最終生成CO2 和 H2O的過(guò)程。此過(guò)程需耗氧、排出CO2，又在活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行，故又稱細(xì)胞呼吸(cellular respiration)。,* 概 念,* 生物氧化與體外氧化相同點(diǎn),氧化方式消耗氧量、終產(chǎn)物（CO2，H2O）、釋放的能量,反應(yīng)條件：在細(xì)胞內(nèi)溫和的環(huán)境中一

2、系列酶促反應(yīng)逐步進(jìn)行能量逐步釋放有利于ATP生成進(jìn)行廣泛脫氫反應(yīng)脫下的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生H2O有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生CO2,生物氧化,第一節(jié) 生成ATP的氧化體系The Oxidation System of ATP Producing,,一、ATP,,高能磷酸鍵水解時(shí)釋放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯鍵，常表示為 ?P。高能磷酸化合物,,核苷二磷酸激酶,磷酸肌酸作為肌和腦組織的一種能量貯存形式,ATP的生成和利用,AT

3、P,ADP,機(jī)械能(肌肉收縮)滲透能(物質(zhì)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)) 化學(xué)能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫),生物體內(nèi)能量的儲(chǔ)存和利用都以ATP為中心。,二、氧化磷酸化,指在呼吸鏈電子傳遞過(guò)程中偶聯(lián)ADP磷酸化，生成ATP，又稱為偶聯(lián)磷酸化。,◆底物水平磷酸化 (substrate level phosphorylation) 是底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過(guò)程。,(oxidative phosph

4、orylation),定義代謝物脫下的成對(duì)氫原子（2H）通過(guò)多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈(respiratory chain)，又稱電子傳遞鏈(electron transfer chain)。 2H ? 2H+ + 2e,（一）呼吸鏈,1、 呼 吸 鏈 的 組 成,四種具有傳遞電子功能的酶復(fù)合體(complex),

5、* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四種復(fù)合體中,呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置,胞液側(cè),基質(zhì)側(cè),線粒體內(nèi)膜,復(fù)合體Ⅰ: NADH-泛醌還原酶,功能: 將電子從NADH傳遞給泛醌 (ubiquinone),泛醌（輔酶Q, CoQ, Q）,復(fù)合體Ⅰ的功能,復(fù)合體Ⅱ: 琥珀酸-泛醌還原酶,功能: 將電子從琥珀酸傳遞給泛醌,細(xì) 胞 色 素,細(xì)胞色素是一類以鐵鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。,由以下實(shí)

6、驗(yàn)確定 ① 標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位 ② 拆開(kāi)和重組 ③ 特異抑制劑阻斷 ④ 還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧,2、呼吸鏈成分的排列順序,NADH氧化呼吸鏈,FADH2氧化呼吸鏈,◆ NADH氧化呼吸鏈NADH →復(fù)合體Ⅰ→Q →復(fù)合體Ⅲ→Cyt c →復(fù)合體Ⅳ→O2◆ 琥珀酸氧化呼吸鏈 琥珀酸 →復(fù)合體Ⅱ →Q →復(fù)合體Ⅲ→Cyt c →復(fù)合體Ⅳ→O2

7、,電子傳遞鏈,（二）氧化磷酸化偶聯(lián)部位,氧化磷酸化偶聯(lián)部位,電子傳遞鏈自由能變化,（三） 氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理,1. 化學(xué)滲透假說(shuō)(chemiosmotic hypothesis) 電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時(shí)，可將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲(chǔ)存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時(shí)驅(qū)動(dòng)ADP與Pi生成ATP。,化學(xué)滲透假說(shuō),2. ATP合酶,,ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖,當(dāng)H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基

8、之間回流時(shí)，γ亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)，3個(gè)β亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。,ATP合酶的工作機(jī)制,（四）影響氧化磷酸化的因素,◆ 呼吸鏈抑制劑 ◆ 解偶聯(lián)劑◆ 氧化磷酸化抑制劑,1. 抑制劑,各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn),不同底物和抑制劑對(duì)線粒體氧耗的影響,解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）,寡霉素(oligomycin) 阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成,寡霉素,ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖,（二）ADP的調(diào)節(jié)作用（三）甲狀腺

9、激素Na+,K+–ATP酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增加。（四）線粒體DNA突變 與線粒體DNA病及衰老有關(guān),電子傳遞鏈及氧化 磷酸化系統(tǒng)概貌,ΔμH+ 跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度；H+m內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)H+；H+c 內(nèi)膜胞液側(cè)H+,三、通過(guò)線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn),（一） 胞漿中NADH的氧化,轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制 α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphate shuttle) 蘋(píng)果酸

10、-天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle),1. α-磷酸甘油穿梭機(jī)制,2. 蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭機(jī)制,（二）腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,(adenine nucleotide transporter),參與ADP與ATP反向轉(zhuǎn)運(yùn),（三）線粒體蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn),外膜表面解折疊 → 被位于外膜上的受體識(shí)別 → 轉(zhuǎn)移到總插入蛋白 → 從氨基端開(kāi)始通過(guò)線粒體內(nèi)、外膜之間的接觸位點(diǎn) → 進(jìn)入線粒體基質(zhì) → 切除導(dǎo)向序列,

11、第二節(jié) 其他氧化酶系The Others Oxidation Enzyme Systems,一、需氧脫氫酶和氧化酶,二、過(guò)氧化物酶體中的酶類,（一）過(guò)氧化氫酶(catalase)又稱觸酶，其輔基含4個(gè)血紅素,（二）過(guò)氧化物酶(perioxidase)以血紅素為輔基，催化H2O2直接氧化酚類或胺類化合物,反應(yīng)氧族超氧離子(O2﹣)、H2O2、羥自由基(?OH)的統(tǒng)稱。,三、超氧化物歧化酶,2O2﹣+ 2H+,,SOD,H2O2

12、 + O2,H2O + O2,過(guò)氧化氫酶,SOD：超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase),谷胱甘肽過(guò)氧化物酶,H2O2(ROOH),H2O(ROH+H2O),2G –SH,G –S – S – G,NADP+,NADPH+H+,,,,,* 此類酶可保護(hù)生物膜及血紅蛋白免遭損傷,谷胱甘肽還原酶,3. 含硒的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶,四、微粒體中的酶類,（一）加單氧酶(monoxygenase),* 催化的反應(yīng)：,