生化第八章生物氧化

第八章生物氧化

本章要点

△生物氧化：物质在生物体内的氧化。糖、脂肪、蛋白质等营养物质在体内氧化分解，最终生成CO2、H20，逐步释放能量供生命活动需要的过程。

一、氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成

△氧化呼吸链：：生物体将NADH+H+和FADH2（还原当量）彻底氧化成H20和ATP的过程与细胞呼吸有关，需要消耗氧，参与氧化还原的组分由含辅助因子的多种蛋白酶复合体组成，形成一个连续的传递链，即氧化呼吸链。（一）、氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成

注

①铁硫蛋白：其中的Fe离子与S原子（无机硫、半胱氨酸硫）结合形成铁硫中心。进行Fe2+↔Fe3++e-，是单电子递体。

②细胞色素Cyt：是一类含有血红素样辅基的电子传递蛋白，血红素中的Fe离子通过Fe2+↔Fe3++e-传递电子，是单电子递体。可以分为a、b、c三个大类。

③色素的电子链为：

复合体

复合体

（结合疏松，游离）（直接结合）

（二）、NADH和FADH2是氧化呼吸链的电子供体

1. NADH氧化呼吸链：P/O=

2.5 ；NADH为电子供体

NADH→复合体I→泛醌（Co Q）→复合体III→细胞色素c（Cyt c）→复合体IV→O2 2.FADH2氧化呼吸链（琥珀酸氧化呼吸链）：P/O=1.5 ；FADH2为电子供体

琥珀酸→复合体I→泛醌（Co Q）→复合体III→细胞色素c（Cyt c）→复合体IV→O2 二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化偶联生成ATP

（一）、氧化磷酸化欧联部位在复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ内

1.P/O比值：氧化磷酸化过程中，每消耗1/2molO2所需磷酸的摩尔数，即所能合成ATP的摩尔数（或一对电子通

过氧化呼吸链传递给氧所生成ATP分子数）。

2.自由能变化

（二）、氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子浓度

（三）、质子顺浓度梯度回流释放能量用于合成ATP

☆复合体Ⅴ（A TP合酶）：ATP合酶位于线粒体内膜，由F1、F0两部分组成，F1为亲水部分，在线粒体内膜基质侧的蘑菇头状突起，催化生成ATP。F0为疏水部分，是镶嵌（贯穿）在线粒体内膜的质子通道。当质子顺浓度梯度回流时，释放的能量被ATP合酶利用，催化ADP与Pi结合生成ATP、合成1个ATP需要4个H+。

（四）、ATP在能量代谢中起核心作用

1.ATP是体内能量捕获和释放利用的重要分子

2.ATP是体内能量转移和磷酸核苷化合物互相转变的核心

3.ATP通过转移自身基团提供能量

4.磷酸肌酸是高能键能量的储存形式

三、氧化磷酸化的影响因素

（一）、体内能量状态可调节氧化磷酸化速率

（二）、抑制剂可阻断氧化磷酸化过程

（三）、甲状腺激素可促进氧化磷酸化和产热

（四）、线粒体DNA突变可影响氧化磷酸化功能

（五）、线粒体内膜选择性协调转运氧化磷酸化相关代谢物

1.胞质中的NADH通过穿梭机制进入线粒体的氧化呼吸链

①α-磷酸甘油穿梭主要存在于脑和骨骼肌中

注：胞质中的NAD+是可能参加FADH2氧化呼吸链的。（？）

2.ATP-ADP转位酶（腺苷酸转运蛋白、腺苷酸移位酶）协调转运ADP进入和ATP/98出线粒体

四、其他氧化与抗氧化体系

（一）、线粒体氧化呼吸链也可产生活性氧

（二）、抗氧化酶体系由清除反应活性氧的功能

（三）、微粒体细胞色素P450单加氧酶催化底物分子羟化

附：

★氧化磷酸化和底物水平磷酸化

（1）氧化磷酸化：由代谢物脱下的氢，经线粒体氧化呼吸链电子传递释放能量，此放能过程与驱动ADP磷酸化生成ATP的过程相偶联（即还原当量的氧化过程与ADP 磷酸化的过程偶联），是ATP生成的最主要方式。

（2）底物水平磷酸化：与脱氢反应偶联，直接将高能代谢物分子中的能量转移至ADP（GDP），生成ATP（GTP）的过程。（与呼吸链无关）包括：

①1,3-二磷酸甘油酸→3磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶（糖酵解第7步）（上接3-磷酸甘油

醛的氧化）

②磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸丙酮酸激酶（糖酵解第10步）上接（2-磷酸甘油酸脱水）

③琥珀酰Co A→琥珀酸琥珀酰Co A合成酶（逆催化）硫酯键水解，生成GTP

一、简答题

1．何谓呼吸链？

答：存在于线粒体内膜上一系列由酶和辅酶（基）组成的递氢体和递电子体，它们按一定顺序排列。代谢物脱下的成对氢原子（2H）在这一系列酶（辅酶）作用下被逐步传递，最终与氧结合生成水，并释出能量。这一系列酶（辅酶）组成电子传递链。此过程与细胞呼吸有关，又称为呼吸链。

2．何谓氧化磷酸化？NADH呼吸链中有几个氧化磷酸化偶联部位？

答：电子沿呼吸链传递过程中所释放的能量与ADP磷酸化获得能量生成A TP相偶联的过程称为氧化磷酸化。它是需氧生物体内生成ATP的主要方式。

有3个氧化磷酸化偶联部位。

3．何谓底物水平磷酸化？

答：在物质代谢过程中，底物分子经脱氢、脱水、脱羧等反应，使能量在分子内重新分布而形成高能（磷酸）化合物，然后将能量转移给ADP生成A TP的过程称为底物水平磷酸化。

四、问答题

1．为什么1mol葡萄糖分别在肝脏和肌肉组织中完全氧化产生的ATP数不同（38和36mol ATP）

答：1mol葡萄糖在细胞液进行糖酵解可生成2mol丙酮酸和2mol的NADH＋H+，净生成2mol ATP。2mol丙酮酸进入线粒体后氧化分解可产生8mol NADH，2mol FADH2，2mol GTP，经氧化磷酸化共生成30mol ATP。

细胞液中生成的2mol NADH＋H+在不同的组织细胞中可通过不同的穿梭途径进行线粒体，肝细胞液中的2mol NADH＋H+通过苹果酸穿梭途径可转变成线粒体中的2mol NADH＋H+，可生成6mol ATP。而肌肉组织细胞液中的2mol NADH＋H+则通过 -磷酸甘油穿梭途径转变成2mol FADH2，可生成4mol ATP。所以肝细胞中1mol葡萄糖完全氧化可生成（30＋2＋6）=38mol ATP，而肌肉组织细胞中则为（2＋30＋4）＝36mol ATP。

第八章复习要点

1. 三羧酸循环的关键酶及调节

2. 三羧酸循环的生理意义。

3. 添补反应

4. 穿梭机制

5. 氧化磷酸化的基本过程和影响因素

6. 电子传递链的构成

7. 呼吸链抑制剂的作用

8. 解偶联剂的作用

9. ATP合酶抑制剂的作用

10.糖有氧氧化各阶段的细胞学定位及作用。