掌握

1、生物氧化的概念

生物氧化：化學(xué)物質(zhì)（糖、脂肪、蛋白質(zhì)）在生物體內(nèi)的氧化分解過程。

?? 特點(diǎn)：酶催化、分階段、逐步完成

?? 線粒體內(nèi)的生物氧化，其產(chǎn)物是CO2 和 H2O，消耗氧并伴隨能量產(chǎn)生（ATP、熱能）。

微粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的生物氧化主要對(duì)底物進(jìn)行氧化修飾、轉(zhuǎn)化等，無ATP生成。

?? 氧化方式：脫氫（最主要）、加氧、失電子。

2、呼吸鏈的概念、組成及其作用

呼吸鏈（電子傳遞鏈）：NADH、FADH2在線粒體中通過逐步、連續(xù)的酶促反應(yīng)被氧化，并逐步釋放能量，除了產(chǎn)熱能，釋放的能量主要被ADP捕獲用于合成ATP，催化此連續(xù)反應(yīng)的酶是由多個(gè)含輔因子的蛋白質(zhì)復(fù)合體組成，按一定順序排列在線粒體內(nèi)膜中，形成一個(gè)連續(xù)傳遞電子/氫的反應(yīng)鏈，氧分子最終接受電子和H+生成水。

組成：位于線粒體內(nèi)膜上的4種蛋白質(zhì)復(fù)合體組成，分別稱為復(fù)合體Ⅰ、復(fù)合體Ⅱ、復(fù)合體Ⅲ、復(fù)合體Ⅳ。

?? 由于Q可在線粒體內(nèi)膜內(nèi)自由移動(dòng)，在各復(fù)合體間募集并穿梭傳遞氫，因此在電子傳遞和質(zhì)子移動(dòng)中發(fā)揮核心作用。

?? 電子傳遞過程釋放的能量驅(qū)動(dòng)H+移出線粒體內(nèi)膜，再用于ATP的生物合成。

1）復(fù)合體Ⅰ將NADH中的電子傳遞給泛醌。

復(fù)合體Ⅰ（NADH-泛醌還原酶、NADH脫氫酶），是呼吸鏈的主要入口，功能是接受來自NADH的電子并轉(zhuǎn)移給Q。

復(fù)合體Ⅰ是由黃素蛋白、鐵硫蛋白等組成的跨膜蛋白質(zhì)，L形，長(zhǎng)臂一側(cè)（包括黃素蛋白、鐵硫蛋白）突出于線粒體基質(zhì)（結(jié)合NADH）。輔基有FMN、Fe-S。

復(fù)合體Ⅰ可催化兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程：

①傳遞電子：NADH→FMN→Fe-S→CoQ

②質(zhì)子泵：每傳遞2個(gè)電子可將4個(gè)H+從線粒體內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)（N側(cè)）泵到胞漿側(cè)（P側(cè)）。

2）復(fù)合體Ⅱ?qū)㈦娮訌溺晁醾鬟f給泛醌。

復(fù)合體Ⅱ是琥珀酸-泛醌還原酶，即三羧酸循環(huán)中的琥珀酸脫氫酶，功能是將電子從琥珀酸傳遞給Q。

不是跨膜蛋白質(zhì)，其疏水亞基錨定于線粒體內(nèi)膜，突向基質(zhì)的亞基含有結(jié)合琥珀酸的位點(diǎn)、FAD、Fe-S輔基。

復(fù)合體Ⅱ傳遞電子，但無質(zhì)子泵功能：

電子傳遞：琥珀酸→FAD→Fe-S →CoQ

此過程釋放自由能小，不足以將H+泵出線粒體內(nèi)膜。

3）復(fù)合體Ⅲ將電子從還原型泛醌傳遞至細(xì)胞色素c。

復(fù)合體Ⅲ（泛醌-細(xì)胞色素C還原酶），功能是接受二氫泛醌的電子并傳遞給細(xì)胞色素c。

Q從復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ募集氫，產(chǎn)生QH2穿梭至復(fù)合體Ⅲ，后者將電子傳遞給細(xì)胞色素c蛋白。

其有兩個(gè)Q結(jié)合位點(diǎn)，分別位于P側(cè)和N側(cè)。

電子傳遞：CoQH2→Cyt b→Fe-S →Cytc1→Cytc（Q循環(huán)）

?? 每?jī)煞肿観H2經(jīng)過Q循環(huán)，生成1分子Q和1分子QH2，將2e-經(jīng)細(xì)胞色素c1傳遞給2分子細(xì)胞色素c。

質(zhì)子泵：每傳遞2e-向間隙釋放4H+。

細(xì)胞色素c是呼吸鏈中唯一的水溶性球狀蛋白，與線粒體內(nèi)膜的外表面疏松結(jié)合，不包含在上述復(fù)合體中。

4）復(fù)合體Ⅳ將電子從細(xì)胞色素c傳遞給氧。

復(fù)合體Ⅳ（細(xì)胞色素C氧化酶），是呼吸鏈的出口，功能是接受還原型細(xì)胞色素c的電子并傳遞給氧生成水。

亞基2的半胱氨酸的巰基可結(jié)合2個(gè)Cu離子，每個(gè)Cu離子都可傳遞電子，形成一個(gè)雙核中心的功能單元，稱CuA中心。血紅素a3的Fe離子和CuB形成第二個(gè)雙核中心。

雙核中心是復(fù)合體Ⅳ發(fā)揮電子傳遞的功能單位。

電子傳遞：Cyt c→CuA→Cyt a→Cyt a3–CuB→O2

質(zhì)子泵：每傳遞2e-將2H+泵至膜間隙。

3、呼吸鏈的排列順序

NADH和FADH2是呼吸鏈的電子供體。FMA和FAD作為黃素蛋白輔基參與電子傳遞。

?? NADH通過呼吸鏈徹底氧化，參與能量代謝。

NADPH主要用于還原反應(yīng)，而非參與能量代謝。

?? 復(fù)合體Ⅱ并非位于復(fù)合體Ⅰ的下游，二者是并列關(guān)系。

排列順序：

1）NADH氧化呼吸鏈

NADH →復(fù)合體Ⅰ→CoQ? →復(fù)合體Ⅲ→Cyt c →復(fù)合體Ⅳ→O2

2）琥珀酸氧化呼吸鏈（FADH2呼吸鏈）

琥珀酸 →復(fù)合體Ⅱ →CoQ →復(fù)合體Ⅲ→Cyt c →復(fù)合體Ⅳ→O2

?? 呼吸鏈內(nèi)的電子由電位低的組分向電位高的組分傳遞。

?

4、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、P/O比值的概念

氧化磷酸化： NADH和FADH2通過線粒體呼吸鏈逐步失去電子被氧化生成水，電子傳遞過程伴隨著能量的逐步釋放，此釋能過程驅(qū)動(dòng)ADP磷酸化生成ATP，所以NADH和FADH2的氧化過程與ADP的磷酸化過程相偶聯(lián)。

?? 人體90%的ATP都是由氧化磷酸化產(chǎn)生。能量來自線粒體氧化體系。

底物水平磷酸化：與高能磷酸鍵水解反應(yīng)偶聯(lián)，使底物分子的高能鍵轉(zhuǎn)移至ADP(GDP)，生成ATP(GTP)的過程。不經(jīng)電子傳遞。

?

5、氧化磷酸化偶聯(lián)部位在復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ內(nèi)

判斷依據(jù)

P/O比值：氧化磷酸化過程中，每消耗1/2molO2所需磷酸的摩爾數(shù)，即所能合成ATP的摩爾數(shù)（一對(duì)電子通過呼吸鏈傳遞給氧所生成ATP分子數(shù)）。

?? 一對(duì)電子經(jīng)NADH呼吸鏈傳遞，P/O比值為2.5，生成2.5分子ATP。

一對(duì)電子經(jīng)PADH2呼吸鏈傳遞，P/O比值為1.5，可產(chǎn)生1.5分子ATP。

自由能變化

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?

了解

1、氧化呼吸鏈各復(fù)合體中電子傳遞物質(zhì)

線粒體氧化體系含多種傳遞氫和電子的組分（傳給氧）

底物脫氫和失去電子是生物氧化的基本化學(xué)過程。

能夠傳遞氫和電子的物質(zhì)稱為遞電子體或遞氫體。

1）煙酰胺腺嘌呤核苷酸傳遞氫和電子。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+），通過煙酰胺環(huán)傳遞H+和電子，是雙電子傳遞體，接受一個(gè)H+。游離出一個(gè)H+。故還原型的NAD+常寫作NADH+H+。氧化還原反應(yīng)時(shí)變化發(fā)生在五價(jià)氮和三價(jià)氮之間。

NAD+C’2的羥基磷酸化形成NADP+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸），后者與NAD+機(jī)制相同，接受氫和電子，形成NADPH+H+，但參與不同反應(yīng)。

2）黃素核苷酸衍生物傳遞氫和電子。

黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）是維生素B2與核苷酸形成的有機(jī)化合物，均通過維生素B2的異咯嗪環(huán)進(jìn)行可逆的加氫、脫氫。異咯嗪環(huán)可接受1個(gè)H+和1個(gè)電子形成不穩(wěn)定的FMNH.和FADH.，再接受1個(gè)H+和1個(gè)電子轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原型FMNH2和FADH2。FMN和FAD是黃素蛋白的輔基。屬于單、雙電子傳遞體。

3）有機(jī)化合物泛醌傳遞氫和電子。

泛醌（輔酶Q），脂溶性，可在線粒體內(nèi)膜自由擴(kuò)散。CoQ可進(jìn)行單雙電子的傳遞，也能加1個(gè)或2個(gè)氫。

4）鐵硫蛋白和細(xì)胞色素蛋白傳遞電子。

鐵硫蛋白是單電子傳遞體（Fe2+óFe3++e-?? ）每次傳遞1個(gè)電子。

?? 鐵硫中心是Fe離子通過S與鐵硫蛋白中半胱氨酸殘基的巰基連接而成。

細(xì)胞色素（Cyt）含血紅素輔基，通過血紅素輔基中的Fe離子發(fā)揮單電子傳遞作用。

注意！

含血紅素的有兩紅兩過一色素（肌紅蛋白、血紅蛋白、過氧化物酶、過氫化物酶、細(xì)胞色素）。

2、氧化磷酸化偶聯(lián)機(jī)制是產(chǎn)生跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度

見課本P128~P132