第八章：生物氧化

生物氧化：機體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過一系列的氧化還原反應，最終生成水的過程稱為生物氧化。

第一節(jié)：氧化呼吸鏈是由電子傳遞功能的復合體組成

氧化呼吸鏈=電子傳遞鏈：是由參與氧化還原反應的多種蛋白酶復合體，在線粒體內(nèi)膜上按一定的順序排列組成的。其中傳遞氫的酶蛋白或輔助因子稱為遞氫體，傳遞電子的則成為電子傳遞體。

Nad fad

nadp

一：氧化呼吸鏈由4種具有傳遞電子能力的復合體組成

氧化呼吸鏈上的四種蛋白酶復合體，分別稱之為復合體一，二，三，四

復合體一：nadh-泛醌還原酶

復合體二：琥珀酸-泛醌還原酶

復合體三：泛醌-細胞色素還原酶

復合體四：細胞色素氧化酶

（一）復合體一將nadh中的電子傳遞給泛醌

（二）復合體二將電子從琥珀酸傳遞到泛醌

（三）復合體三將電子從還原型泛醌傳遞至細胞色素c

（四）復合體四將電子從細胞色素c傳遞給氧

二：nadh和fadh2是氧化呼吸鏈的電子供體

供能

Nadh-復合體一-輔酶Q-復合體三-細胞色素c-復合體四-氧氣

Fadh2=琥珀酸-復合體二-輔酶Q-復合體三-細胞色素c-復合體四-氧氣

第二節(jié)：氧化磷酸化將氧化呼吸鏈釋能與adp磷酸化偶聯(lián)生成atp

底物水平磷酸化：與脫氫反應偶聯(lián)，直接將高能代謝物分子中的能量轉(zhuǎn)移至adp，生成atp的過程，稱為底物水平磷酸化

氧化磷酸化：代謝物脫下的氫，經(jīng)線粒體內(nèi)氧化呼吸鏈電子傳遞釋放能量，此釋能過程與驅(qū)動adp磷酸化生成atp相偶聯(lián)，即還原當量的氧化過程與adp的磷酸化過程相偶聯(lián)，產(chǎn)生能量atp，因此又稱為偶聯(lián)磷酸化。

一：氧化磷酸化偶聯(lián)部位在復合體一，三，四內(nèi)

（一）p/o比值

一對電子通過氧化呼吸鏈傳遞給一個氧原子生成一分子水，其釋放的能量使adp磷酸化生成atp，此過程需要消耗氧和磷酸。P/o比值是指在氧化磷酸化過程中，每消耗一個氧原子與所需要消耗磷酸的分子數(shù)的比值，稱為磷氧比值。

（二）自由能變化

二：氧化磷酸化偶聯(lián)機制是產(chǎn)生跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度

化學滲透假說：電子經(jīng)氧化呼吸鏈傳遞時釋放的能量，通過復合體的質(zhì)子泵功能，驅(qū)動h+從線粒體基質(zhì)泵出至內(nèi)膜。由于質(zhì)子不能自由穿過線粒體內(nèi)膜返回基質(zhì)，這種質(zhì)子的泵出引起內(nèi)膜兩側(cè)的質(zhì)子濃度和電位的差別，從而形成跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子電化學梯度，儲存電子傳遞釋放的能量。當質(zhì)子順濃度梯度回流至基質(zhì)時，驅(qū)動adp與磷酸生成atp。

抑制劑對電子傳遞鏈的影響

三：質(zhì)子順濃度梯度回流釋放能量用于合成atp

四：atp在能量代謝中起核心作用

（一）atp是體內(nèi)能量捕獲和釋放利用的重要分子

（二）Atp是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移和磷酸核苷化合物相互轉(zhuǎn)變的核心

（三）Atp通過轉(zhuǎn)移自身基團提供能量

（四）磷酸肌酸是高能鍵能量的儲存形式

第三節(jié)：氧化磷酸化的影響因素

一：體內(nèi)能量狀態(tài)可調(diào)節(jié)氧化磷酸化速率

二：抑制劑可阻斷氧化磷酸化的過程

（一）呼吸鏈抑制劑阻斷電子傳遞過程

魚藤酮，粉蝶霉素a，異戊巴比妥阻斷復合體1從鐵硫中心到泛醌的電子傳遞。

萎銹靈是復合體二的抑制劑

等等

（二）解偶聯(lián)劑阻斷adp的磷酸化過程

解偶聯(lián)劑：可使氧化與磷酸化的偶聯(lián)脫離，電子可沿呼吸鏈正常傳遞并建立跨內(nèi)膜的質(zhì)子電化學梯度儲存能量，但不能使adp磷酸化合成atp。作用的基本機制是使質(zhì)子不經(jīng)過atp合酶回流至基質(zhì)來驅(qū)動atp的合成，而是經(jīng)過其他途徑進入基質(zhì)，因而atp的生成受到抑制。

（三）atp合酶抑制劑同時抑制電子傳遞和atp的生成

三：甲狀腺激素可促進氧化磷酸化和產(chǎn)熱

四：線粒體DNA突變可影響氧化磷酸化功能

五：線粒體內(nèi)膜選擇性協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)運氧化磷酸化相關(guān)代謝產(chǎn)物

（一）胞質(zhì)中nadh通過穿梭機制進入線粒體的氧化呼吸鏈

1.a-磷酸甘油穿梭主要存在于腦和骨骼肌中

a-磷酸甘油穿梭：胞質(zhì)中nadh在磷酸甘油脫氫酶的作用下，將2h傳遞給磷酸二羥丙酮，使其還原為a-磷酸甘油，后者通過線粒體外膜，到達線粒體內(nèi)膜。在內(nèi)膜上，a-磷酸甘油生成磷酸二羥丙酮和fadh2，fadh2直接將2h傳遞給泛醌進入氧化呼吸鏈。一分子nadh經(jīng)此穿梭能產(chǎn)生1.5個atp。

2.蘋果酸-天冬氨酸穿梭主要存在于肝和心肌中

蘋果酸-天冬氨酸穿梭：胞質(zhì)中的nadh使草酰乙酸還原為蘋果酸，蘋果酸進入線粒體基質(zhì)后重新生成草酰乙酸和nadh?；|(zhì)中的草酰乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘於彼岷笾匦禄氐桨|(zhì)，進入基質(zhì)中的nadh則進入氧化呼吸鏈進行氧化，一分子nadh產(chǎn)生2.5個atp分子。

（二）atp-adp轉(zhuǎn)位酶協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)運adp進入和atp移出線粒體

第四節(jié)：其它氧化與抗氧化體系

一：線粒體氧化呼吸鏈也可產(chǎn)生活性氧

二：抗氧化酶體系有清除反應活性氧的功能

超氧化物歧化酶：可催化一分子氧負離子氧化生成氧氣，另一分子氧負離子還原生成過氧化氫，兩個相同的底物歧化生成了2個不同的底物。

三：微粒體色素p450單加氧酶催化底物分子羥基化

單加氧酶：催化氧分子中的一個氧原子加到底物分子上，另一個氧原子被氫還原生成水，故又稱混合功能氧化酶或羥化酶。