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第八章

第八章. 生物氧化. 学习目标. 掌握氧化磷酸化的概念及其内涵 理解呼吸链和影响氧化磷酸化的因素 了解线粒体内膜的物质转运. 生物体氧化与体外氧化的主要区别. 概念：糖、脂肪、蛋白质等营养物质在生物体内氧化成水和 CO 2 并释放出能量的过程叫生物氧化（ biological oxidation ） 与体外氧化的区别 生物氧化是在细胞内温和环境中进行（ 37℃ ， pH 中性） 一系列酶催化下逐步释放能量； 水的生成是通过脱下的氢与氧结合产生的； CO 2 的产生是通过有机酸脱羧完成的。. 第 1 节 生物氧化体系 —— 呼吸链. 呼吸链的组成

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Presentation Transcript

  1. 第八章 生物氧化

  2. 学习目标 • 掌握氧化磷酸化的概念及其内涵 • 理解呼吸链和影响氧化磷酸化的因素 • 了解线粒体内膜的物质转运

  3. 生物体氧化与体外氧化的主要区别 • 概念：糖、脂肪、蛋白质等营养物质在生物体内氧化成水和CO2并释放出能量的过程叫生物氧化（biological oxidation） • 与体外氧化的区别 • 生物氧化是在细胞内温和环境中进行（37℃，pH中性） • 一系列酶催化下逐步释放能量； • 水的生成是通过脱下的氢与氧结合产生的； • CO2的产生是通过有机酸脱羧完成的。

  4. 第1节 生物氧化体系——呼吸链 • 呼吸链的组成 • 呼吸链的排列顺序 • NADH氧化呼吸链 • 琥珀酸氧化呼吸链(FADH2氧化呼吸链)

  5. 呼吸链的组成 • 复合体Ⅰ：NDA-泛醌还原酶 • 复合体Ⅱ：琥珀酸-泛醌还原酶 • 复合体Ⅲ：泛醌-细胞色素C还原酶 • 复合体Ⅳ：细胞色素C还原酶 • 复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ组成了一条呼吸链，负责NADH中氢的传递；复合体Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组成了另一条呼吸链，负责FADH2中氢的传递。

  6. 呼吸链的排列顺序 • 电子传递链中各成分的排列顺序是通过实验确定的，实验原理： • 各组分的标准氧化还原电位由高到低的排 列； • 不同阻断剂作用下各组分的氧化还原状态不同 • 各组分氧化还原前后的光谱特性差异

  7. 电子传递链的排列顺序图

  8. NADH 氧化呼吸链 NADH氧化呼吸链

  9. 生物氧化中大多数脱氢酶如乳酸脱氢酶，苹果酸脱氢酶都是以NAD+为辅酶的。NAD+接受氢生成NADH+H+，然后通过NADH氧化呼吸链将其携带的2个电子逐步传递给氧。即NADH+H+，脱下的2H+经复合体I(FMN，Fe-S)传给CoQ，再经复合体Ⅲ(Cytb，Fe-S，Cytcl)传至Cytc，然后传至复合体Ⅳ(Cyta，Cyta3)最后将2e交给O2。生物氧化中大多数脱氢酶如乳酸脱氢酶，苹果酸脱氢酶都是以NAD+为辅酶的。NAD+接受氢生成NADH+H+，然后通过NADH氧化呼吸链将其携带的2个电子逐步传递给氧。即NADH+H+，脱下的2H+经复合体I(FMN，Fe-S)传给CoQ，再经复合体Ⅲ(Cytb，Fe-S，Cytcl)传至Cytc，然后传至复合体Ⅳ(Cyta，Cyta3)最后将2e交给O2。

  10. 琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸氧化呼吸链(FADH2氧化呼吸链)

  11. 琥珀酸由琥珀酸脱氢酶催化脱下的2H经复合体Ⅱ(FAD，Fe-S，b560)使CoQ形成CoQH2，再往下的传递与NADH氧化呼吸链相同。琥珀酸由琥珀酸脱氢酶催化脱下的2H经复合体Ⅱ(FAD，Fe-S，b560)使CoQ形成CoQH2，再往下的传递与NADH氧化呼吸链相同。

  12. 第2节氧化磷酸化 • 底物水平磷酸化  直接把代谢物分子中的能量转移至ADP(或GDP)，生成ATP（或GTP）的过程 • 氧化磷酸化  代谢物在氧化生成水的同时伴随ATP生成的过程

  13. 氧化磷酸化偶联部位的实验研究方法 • P/O比值测定 • 自由能变化

  14. P/O比值测定 • 物质氧化时每消耗一摩尔氧原子所消耗的无机磷摩尔数即为P/O比值。通过测定不同物质在生物氧化时的P/O比值，以及这些物质与呼吸链的关系，即可推断出氧化磷酸化的偶联部位。

  15. 自由能变化 • 自由能变化（ΔG0‘）与电位变化（ΔE0‘）的关系如下：ΔG0‘=-nFΔE0‘ 式中n代表电子数，F法拉第常数，相当于96.5kJ/mol。 • 氧化磷酸化偶联的产能过程

  16. 第3节影响氧化磷酸化的因素 • 氧化磷酸化抑制剂的作用 • 呼吸链抑制剂 • 解偶联剂 • 氧化磷酸化抑制剂 • ADP的调节作用 • 甲状腺激素

  17. ADP的调节作用 • 正常机体氧化磷酸化的速率主要受ADP的正反馈调节。当机体利用ATP增多时，ADP浓度增高，经转运进入线粒体后使氧化磷酸化加快；反之，ADP减少后氧化磷酸化减慢

  18. 甲状腺激素 • 甲状腺激素诱导细胞膜上的Na+,K+-ATPase的生成，加速ATP的分解，ADP含量增加，促进氧化磷酸化。

  19. 第4节 通过线粒体内膜的物质转运 • α-磷酸甘油穿梭 • 苹果酸-天冬氨酸穿梭 • 腺苷酸载体

  20. α-磷酸甘油穿梭 • 线粒体外的NADH在胞液中α-磷酸甘油脱氢酶催化下，使磷酸二羟丙酮还原成α-磷酸甘油，后者通过线粒体外膜，经位于线粒体内膜近胞液侧的磷酸甘油脱氢酶催化，氧化生成磷酸二羟丙酮和FADH2。磷酸二羟丙酮可穿出线粒体外膜至胞液，继续进行穿梭，而FADH2则进入琥珀酸氧化呼吸链，生成2个ATP。

  21. 苹果酸-天冬氨酸穿梭 • 胞液中的NADH在苹果酸脱氧酶的作用下，使草酰乙酸还原成苹果酸，后者通过线粒体内膜上的载体进入线粒体，又在线粒体内苹果酸脱氢酶的作用下重新生成草酰乙酸和NADH。后者进入NADH呼吸链，生成3分子ATP。线粒体内生成的草酰乙酸经天冬氨酸转移酶的作用生成天冬氨酸，后者经酸性氨基酸载体转运出线粒体再转变成草酰乙酸，继续进行穿梭。因此在这些组织的糖酵解过程中，3-磷酸甘油醛脱氢产生的NADH+H+可通过苹果酸-天冬氨酸穿梭进入线粒体中，故1分子葡萄糖彻底氧化可生成38分子ATP。

  22. 腺苷酸载体 • 腺苷酸载体又称ATP-ADP载体(ATP-ADP carrier)。该载体在完成ATP-ADP交换的同时，胞液中的H2PO4-和H+经磷酸盐载体同向转运进入线粒体内

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