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中国医科大基础医学生物化学课件 第六章 生物氧化
第 六 章 生 物 氧 化 Biological Oxidation * 生物氧化的概念 * 生物氧化与体外氧化的相同点 生物氧化中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。 * 生物氧化的一般过程 第一节 生成ATP的氧化体系The Oxidation System of ATP Producing 一、呼吸链 (一)呼吸链的组成 呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置 1. 烟酰胺核苷酸 NAD+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide Adenine Dinucleotide) ,又叫CoⅠ,主要作为呼吸链的一个组分,起递氢体作用; NADP+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotin-amide Adenine Dinucleotide Phosphate) ,又叫CoⅡ,主要在还原性生物合成中作为供氢体。 二者的递氢部位是烟酰胺部分,为Vit PP。 2. 黄素辅基 FMN:黄素单核苷酸(Flavin Mononucleotide) FAD:黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavin Adenine Dinucleotide) FMN和FAD中异咯嗪环起递氢体作用。 异咯嗪及核醇部分为Vit B2(核黄素)。 FMN结构 FMN和FAD递氢机制 3. 铁硫蛋白(Iron-sulfur protein, Fe-S) 又叫铁硫中心或铁硫簇。 含有等量铁原子和硫原子。 铁除与硫连接外,还与肽链中Cys残基的巯基连接。 铁原子可进行Fe2+ ? Fe3++e 反应传递电子,为单电子传递体。 4. 泛醌 (ubiquinone, UQ) 即辅酶Q( Coenzyme Q, CoQ),属于脂溶性醌类化合物,带有多个异戊二烯侧链。 因其为脂溶性,游动性大,极易从线粒体内膜中分离出来,因此不包含在四种复合体中。 分子中的苯醌结构能可逆地结合2个H,为递氢体。 5. 细胞色素类(Cytochrome, Cyt) 是一类以铁卟啉为辅基的电子传递蛋白。 呼吸链中主要有a、b、c、三类。差别在于铁卟啉的侧链以及铁卟啉与蛋白部分连接的方式不同。 Cyt b、c的铁卟啉与血红素相同; Cyt a的铁卟啉为血红素A。 分子中的铁通过氧化还原而传递电子,为单电子传递体。 抑制剂 线粒体内重要代谢物氧化的途径 二、氧化磷酸化 (一)氧化磷酸化偶联部位 即ATP生成的部位。 P/O比值:是指物质氧化时,每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数,即生成ATP的摩尔数。 三个偶联部位: ①NADH与CoQ之间; ②CoQ与Cyt c之间; ③Cyt aa3与氧之间。 NADH氧化呼吸链存在3个偶联部位, P/O比值等于3,即产生3molATP。 琥珀酸氧化呼吸链存在2个偶联部位, P/O比值等于2,即产生2molATP。 (二) 氧化磷酸化的偶联机制 1. 化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis) 电子经呼吸链传递时,可将质子(H+)从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧,产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。 ATP合酶 F0:为疏水蛋白质,是镶嵌在线粒体内膜中的质子通道。 F1:为亲水蛋白质,由?3?3???亚基组成,催化生成ATP。 OSCP:寡霉素敏感相关蛋白,位于F0与F1之间,使ATP合酶在寡霉素存在时不能生成ATP。 NADH氧化呼吸链每传递2H仅生成 2.5分子ATP到线粒体外被利用。 FADH2氧化呼吸链每传递2H仅生成 1.5分子ATP到线粒体外被利用。 三、影响氧化磷酸化的因素 寡霉素(oligomycin) 可阻止质子从F0质子通道回流,抑制ATP生成 四、ATP 高能磷酸键 水解时释放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯键,常表示为 ?P。 高能磷酸化合物 含有高能磷酸键的化合物。 ATP是人体内能量的直接供给者。 ATP的生成和利用 五、通过线粒体内膜的物质转运 胞浆中NADH的氧化 胞浆中NADH必须经一定转运机制进入线粒体,再经呼吸链进行氧化磷酸化。 转运机制主要有 ?-磷酸甘油穿梭 (? -glycerophosphate shuttle) 苹果酸-天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle) (二)ADP的调节作用 是主要调节因素。 [ADP]↑,氧化磷酸化↑。 (三)甲状腺激素 Na+,K+–ATP酶和解偶联蛋白基因表达均增加。 (四)线粒体DNA突变 与线粒体DNA病及衰老
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