第六章 生物氧化

第六章生物氧化

1.氧化呼吸链（电子传递链）：

传递H和e的酶或辅酶分别为递氢体和递电子体。递氢也需传递电子。

(一)4种传递电子的复合体：复合体ⅠⅢⅣ完全镶嵌在内膜中，复合体Ⅱ镶嵌在内膜内侧。

1)复合体Ⅰ：NADH-泛醌还原酶。

a.传递过程：NADH→FMN→Fe-S→CoQ→Fe-S→CoQ（内膜上）得到：CoQH2。

b.质子泵功能：每次传递e可将4H+从内膜基质侧泵向胞质侧。

c.关键物质：NAD+：5价；NADH：3价。 Fe-S：含等量Fe、S原子。

FMN、FAD：含核黄素（维生素B2）功能结构异咯嗪环。

泛醌（CoQ）：脂溶性。不属于复合体。同时传递H和e。

2)复合体Ⅱ：琥珀酸脱氢酶。

传递过程：琥珀酸→FAD→Fe-S→CoQ 得到：CoQH2。无质子泵功能。

3)复合体Ⅲ：细胞色素b-c1复合体。有质子泵作用。

a.传递过程：CoQH2→Cyt b562,566→Fe-S→Cyt c1→Cyt c即：“Q循环”传递2e,4H+。

b.其中Cyt c为氧化呼吸链唯一水溶性球状蛋白。不属于复合体Ⅲ。

4)复合体Ⅳ：细胞色素c氧化酶。

传递过程： Cyt c→CuA→Cyt a→CuB-Cyt a3→O2有质子泵功能

(二)呼吸链组分的顺序：

1）顺序原理：按氧化还原电位由低到高。

2）呼吸链两途径：

①NADH呼吸链：NAD H→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ→复合体Ⅳ→O2

②FADH2呼吸链：琥珀酸→复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ→复合体Ⅳ→O2

2.氧化磷酸化：

1）磷酸化方式：①底物水平磷酸化：与脱氢反应偶联。②氧化磷酸化：

2）氧化磷酸化偶联部位（生成ATP的部位），复合体ⅠⅢⅣ。确定方式：（1）P/O比值：每消耗1/2molO2所生成ATP的mol数。（2）自由能变化。

3）氧化磷酸化机制：产生跨线粒体内膜的质子梯度。（化学渗透假说）

复合体ⅠⅢⅣ向内膜胞质侧泵出的ATP分别为4H+、4H+、2H+。

4）ATP合成：

（一）ATP合成酶（复合体Ⅴ）：

（1）F1（亲水部分）：α3β3γδε组成。

αβ生成ATP，催化部分为β亚基，但需要有α亚基才有活性。

（2）F0（疏水部分）：a、b2、c9~12组成。

（二）ATP合成的结合变构机制：

（1）β亚基3种构型：开放型（O）无活性，与配体亲和力低；

疏松型（L）无活性，与ADP、Pi疏松结合。

紧密型（T）有ATP合成活性，和本体高亲和。

（2）合成过程：ADP、Pi结合于L型，质子流驱动β亚基变为T型，合成ATP，

再转变为O型，释放出ATP。

转子循环一周生成3个ATP，每个ATP耗3个质子。

3.氧化磷酸化受某些内外源因素影响：

（一）氧化磷酸化抑制剂：

1）呼吸链抑制剂：

（1）阻断复合体Ⅰ：鱼藤酮、粉蝶霉素A、异戊巴比妥。（阻断e从铁硫中心到CoQ）

（2）阻断复合体Ⅱ：萎锈灵。（3）阻断复合体Ⅲ：抗霉素A。

（4）阻断复合体Ⅳ：CN-、N3-（结合氧化型Cyt a3）；CO（结合还原型Cyt a3）

2）解偶联剂：破坏电子传递建立的跨膜质子电化学梯度，储存的能量以热能释放。

如：二硝基苯酚（DNP）。棕色脂肪组织中的解偶联蛋白。

3）ATP合酶抑制剂：同时抑制电子传递和ATP生成。如：寡霉素。

（二）ADP是调节氧化磷酸化速率的主要因素：ADP浓度升高，使氧化磷酸化加速。（三）甲状腺激素：刺激机体耗氧量与产热同时增加。

（四）线粒体DNA（mtDNA）突变：突变率远高于核DNA。

4.ATP的核心作用：

（1）UTP、CTP、GTP只能在核苷二磷酸激酶催化下，从ATP获得末端~P而合成。

（2）ATP充足时，末端~P转移给肌酸，生成磷酸肌酸。为高能键能量储存形式。存在于骨骼肌、心肌、脑。

5.线粒体内膜对物质选择性转运：（外膜对物质通透性、选择性低）

（一）胞质中NADH入线粒体的穿梭机制：

1）α-磷酸甘油穿梭：存在于脑、骨骼肌。入内膜变成FADH2。过程：见书。

2）苹果酸-天冬氨酸穿梭：存在于肝、心肌。入内膜仍为NADH。过程：见书。（二）ATP-ADP转位酶：

位于：线粒体内膜。作用：促进ADP进入和ATP移出紧密偶联。

1分子ATP在线粒体生成并转运至胞质需4个H+回流入线粒体基质。

NADH呼吸链每传递2H泵出10H+，生成2.5个ATP

FADH2呼吸链每传递2H泵出6H+，生成1.5个ATP

6.其他不生成ATP氧化体系：

（一）抗氧化酶体系：

反应活性氧类（ROS）：O2-、H2O2、-OH。来源：氧化呼吸链漏出的e与O2生成。

（1）过氧化氢酶：存在于过氧化物酶体：2H2O2→2H2O+ O2

（2）谷胱甘肽过氧化物酶：体内防止活性氧类损伤的主要酶。还原H2O2、ROOH。

氧化型谷胱甘肽由NADH+H+提供2H，变成还原型谷胱甘肽。

（3）超氧化物酶（SOD）：2O2+2H+-→H2O2+O2

（二）微粒体细胞色素P450单加氧酶：催化O2中一个O羟化，另一个O还原成水。