化学生物学第五章 生物氧化.ppt

b.调节脂肪酸氧化 UCP2和UCP3与脂肪酸代谢有密切关系。β氧化增强时，UCP2和UCP3的mRNA水平升高。新生小鼠的骨骼肌直到哺乳期才产生UCP3；新生鼠没有内源性的脂肪储备，如果不让其哺乳，则不诱导UCP3产生，而如果此时喂养脂肪乳剂，则可显著诱导UCP3产生。 而UCP2和UCP3在脂肪酸代谢中可能起运输脂肪酸的作用。例如UCP3可能运输MTE 1产生的脂肪酸，UCP2和UCP3也可能是防止脂肪过度代谢引起的毒性。 UCP与肥胖 肥胖是指机体脂肪总量过多或局部含量过多，其发病机制与能量代谢有关，当能量摄入大于能量消耗时即产生脂肪堆积，引起肥胖? 机体摄入的能量除有一部分以脂肪的形式储存外，大部分经能量释放?转移?利用过程后以热能的形式散发或转变为用于体内各种化学反应的化学能?离子转运的转运能及骨骼肌对外界所做的机械能等? 在能量代谢的过程中除骨骼肌运动时所完成的机械能外，其余形式的能最后也都转变为热能? 近年各国学者对UCP基因(主要是UCP2?3)与人类能量代谢(包括静息能量消耗?底物氧化?呼吸熵等)及肥胖临床表型?中间性状[体重指数(BMI)?脂肪含量?脂肪重量?瘦素等]进行了相关研究? 尽管各种族研究结果不尽一致，但主要的研究结果揭示人类UCP2?3基因可能通过调节能量消耗进而影响肥胖的发生? 然而，在中国人中尚未见到UCP基因与能量消耗关系的研究? UCP与减肥 肥胖是冠心病、糖尿病、动脉粥样硬化、脂代谢紊乱等的主要危险因素。曾有人提出肥胖将成为21世纪人类健康的重要敌人之一。 因此寻找有效安全的减肥方法已成为医学上重要的课题，而新减肥药物的研制和开发就成为一种必然。 目前有效的药物治疗仅停留在治疗时有效，一旦停药，体重又会回升。随着对体脂调节分子机制的深入了解，各种针对不同作用靶点的减肥药物必将会不断涌现。 UCP活化剂 UCP-1可能参与啮齿类动物体温和体重的调节过程，增加这种蛋白的表达或激活该蛋白的解偶联氧化磷酸化会使能量转化成热能。 由于成人的棕色脂肪含量较低，故UCP-1的表达也较低，但UCP-2和UCP-3在成人组织中高度表达。该类药物可通过激活或增加UCP-2和UCP-3的表达，从而增加能量消耗或营养素的氧化率。 典型的药物： 新型线粒体解偶联剂new mitochondrial uncoupling agents THE END OF CHAP 5 ! cyt. a和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外，还含有铜原子。cyt. a a3可以直接以O2为电子受体。 在电子传递过程中，分子中的铜离子可以发生Cu+ ? Cu2+ 的互变，将cyt.c所携带的电子传递给O2。 细胞色素c氧化酶 琥珀酸-Q还原酶 琥珀酸是生物代谢过程（三羧酸循环）中产生的中间产物，它在琥珀酸-Q还原酶（复合物II）催化下，将两个高能电子传递给Q。再通过QH2-cyt, c还原酶、cyt. c和cyt. c氧化酶将电子传递到O2。 琥珀酸-Q还原酶也是存在于线粒体内膜上的蛋白复合物, 它比NADH-Q还原酶的结构简单，由4个不同的多肽亚基组成。其活性部分含有辅基FAD和铁硫蛋白。 琥珀酸-Q还原酶的作用是催化琥珀酸的脱氢氧化和Q的还原。 六、氧化-还原电势与自由能的变化 在生物氧化反应中，氧化与还原总是相互偶联的。一个化合物（还原剂）失去电子，必然伴随另一个化合物(氧化剂）接受电子。在线粒体呼吸链中，推动电子从NADH传递到O2的力，是由于NAD+ / NADH + H+ 和1/2 O2 / H2O两个半反应之间存在很大的电势差。 (a) ? O2 + 2 H+ + 2 e- ? H2O E0’ = +0.82 V (b) NAD+ + H+ + 2 e- ? NADH E0’ = -0.322 V 将 (a) 减去 (b)，即得 (c) 式： (c)? O2 + NADH + 2H+ ? H2O + NAD+ E0’ = +1.14 V ?G?’ =-nF? E0’ =-2 ? 96500? 1.14 = -220 kJ / mol 七、电子传递和ATP的合成 NADH或琥珀酸所携带的高能电子通过线粒体呼吸链传递到O2的过程中，释放出大量的能量。这种高能电子传递过程的释能反应与ADP(二磷酸腺苷)和磷酸合成ATP的需能反应相偶联，是ATP形成的基本机制。 呼吸链的电子传递 八、ATP酶复合体 线粒体内膜的表面有一层规则地间格排列着的球状颗粒，称为ATP酶复合体，是ATP合成的场所。 ATP合酶结构模式图 ATP ATP ATP 氧化磷酸化偶联部位 电子传递链自由能变化 九、氧化磷酸化的偶联机理 化学渗透假说(chemiosmotic hy