1、考博生物化学与分子生物学重点http:/ 2012-3-6 来源：华慧考博网 作者：kaobo 考博生物化学与分子生物学重点第七章 生物氧化 一、生物氧化的概念和特点： 物质在生物体内氧化分解并释放出能量的过程称为生物氧化。与体外燃烧一样，生物氧化也是一个消耗 O2，生成 CO2 和 H2O，并释放出大量能量的过程。但与体外燃烧不同的是，生物氧化过程是在 37，近于中性的含水环境中，由酶催化进行的；反应逐步释放出能量，相当一部分能量以高能磷酸酯键的形式储存起来。 二、线粒体氧化呼吸链： 在线粒体中，由若干递氢体或递电子体按一定顺序排列组成的，与细胞呼吸过程有关的链式反应体系称为呼吸链。这些递氢
2、体或递电子体往往以复合体的形式存在于线粒体内膜上。主要的复合体有： 1 复合体 （NADH-泛醌还原酶）：由一分子 NADH 还原酶（FMN），两分子铁硫蛋白（Fe-S）和一分子 CoQ 组成，其作用是将（ NADH+H+）传递给 CoQ。 铁硫蛋白分子中含有非血红素铁和对酸不稳定的硫。其分子中的铁离子与硫原子构成一种特殊的正四面体结构，称为铁硫中心或铁硫簇，铁硫蛋白是单电子传递体。泛醌（CoQ）是存在于线粒体内膜上的一种脂溶性醌类化合物。分子中含对苯醌结构，可接受二个氢原子而转变成对苯二酚结构，是一种双递氢体。2 复合体 （琥珀酸- 泛醌还原酶）：由一分子琥珀酸脱氢酶（FAD），两分子铁硫蛋
3、白和两分子 Cytb560 组成，其作用是将 FADH2 传递给 CoQ。 细胞色素类：这是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质，为单电子传递体。细胞色素可存在于线粒体内膜，也可存在于微粒体。存在于线粒体内膜的细胞色素有Cytaa3，Cytb （b560， b562，b566 ），Cytc ，Cytc1；而存在于微粒体的细胞色素有 CytP450 和 Cytb5。 3 复合体 （泛醌- 细胞色素 c 还原酶）：由两分子 Cytb（分别为Cytb562 和 Cytb566），一分子 Cytc1 和一分子铁硫蛋白组成，其作用是将电子由泛醌传递给 Cytc。 4 复合体 （细胞色素 c 氧化酶）：由一分子 C
4、yta 和一分子 Cyta3 组成，含两个铜离子，可直接将电子传递给氧，故 Cytaa3 又称为细胞色素 c 氧化酶，其作用是将电子由 Cytc 传递给氧。 三、呼吸链成分的排列顺序： 由上述递氢体或递电子体组成了 NADH 氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链两条呼吸链。 1NADH 氧化呼吸链：其递氢体或递电子体的排列顺序为：NAD+ FMN (Fe-S)CoQb(Fe-S) c1 c aa3 1/2O2 。丙酮酸、-酮戊二酸、异柠檬酸、苹果酸、-羟丁酸、 -羟脂酰 CoA 和谷氨酸脱氢后经此呼吸链递氢。 2琥珀酸氧化呼吸链：其递氢体或递电子体的排列顺序为： FAD (Fe-S)CoQ b(Fe-
5、S) c1 c aa3 1/2O2 。琥珀酸、 3-磷酸甘油（线粒体）和脂酰 CoA 脱氢后经此呼吸链递氢。 四、生物体内能量生成的方式： 1氧化磷酸化：在线粒体中，底物分子脱下的氢原子经递氢体系传递给氧，在此过程中释放能量使 ADP 磷酸化生成 ATP，这种能量的生成方式就称为氧化磷酸化。 2底物水平磷酸化：直接将底物分子中的高能键转变为 ATP 分子中的末端高能磷酸键的过程称为底物水平磷酸化。 五、氧化磷酸化的偶联部位： 每消耗一摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数称为 P/O 比值。当底物脱氢以NAD+为受氢体时，P/O 比值约为 3；而当底物脱氢以 FAD 为受氢体时，P/O比值约为 2。
6、故 NADH 氧化呼吸链有三个生成 ATP 的偶联部位，而琥珀酸氧化呼吸链只有两个生成 ATP 的偶联部位。 六、氧化磷酸化的偶联机制： 目前公认的机制是 1961 年由 Mitchell 提出的化学渗透学说。这一学说认为氧化呼吸链存在于线粒体内膜上，当氧化反应进行时，H+通过氢泵作用（氧化还原袢）被排斥到线粒体内膜外侧（膜间腔），从而形成跨膜 pH 梯度和跨膜电位差。这种形式的能量，可以被存在于线粒体内膜上的 ATP 合酶利用，生成高能磷酸基团，并与 ADP 结合而合成 ATP。 在电镜下，ATP 合酶分为三个部分，即头部，柄部和基底部。但如用生化技术进行分离，则只能得到 F0（基底部+部分
7、柄部）和 F1（头部+部分柄部）两部分。ATP 合酶的中心存在质子通道，当质子通过这一通道进入线粒体基质时，其能量被头部的 ATP 合酶催化活性中心利用以合成 ATP。 七、氧化磷酸化的影响因素： 1ATP/ADP 比值：ATP/ADP 比值是调节氧化磷酸化速度的重要因素。ATP/ADP 比值下降，可致氧化磷酸化速度加快；反之，当 ATP/ADP 比值升高时，则氧化磷酸化速度减慢。 2甲状腺激素：甲状腺激素可以激活细胞膜上的 Na+,K+-ATP 酶，使 ATP水解增加，因而使 ATP/ADP 比值下降，氧化磷酸化速度加快。 3药物和毒物： 呼吸链的抑制剂：能够抑制呼吸链递氢或递电子过程的药物
8、或毒物称为呼吸链的抑制剂。能够抑制第一位点的有异戊巴比妥、粉蝶霉素 A、鱼藤酮等；能够抑制第二位点的有抗霉素 A 和二巯基丙醇；能够抑制第三位点的有CO、H2S 和 CN-、N3-。其中，CN- 和 N3-主要抑制氧化型 Cytaa3-Fe3+，而 CO 和 H2S 主要抑制还原型 Cytaa3-Fe2+。 解偶联剂：不抑制呼吸链的递氢或递电子过程，但能使氧化产生的能量不能用于 ADP 的磷酸化的试剂称为解偶联剂。其机理是增大了线粒体内膜对 H+的通透性，使 H+的跨膜梯度消除，从而使氧化过程释放的能量不能用于 ATP 的合成反应。主要的解偶联剂有 2,4-二硝基酚。 氧化磷酸化的抑制剂：对电
9、子传递和 ADP 磷酸化均有抑制作用的药物和毒物称为氧化磷酸化的抑制剂，如寡霉素。 八、高能磷酸键的类型： 生物化学中常将水解时释放的能量20kJ/mol 的磷酸键称为高能磷酸键，主要有以下几种类型： 1磷酸酐键：包括各种多磷酸核苷类化合物，如 ADP，ATP 等。 2混合酐键：由磷酸与羧酸脱水后形成的酐键，主要有 1,3-二磷酸甘油酸等化合物。 3烯醇磷酸键：见于磷酸烯醇式丙酮酸中。 4磷酸胍键：见于磷酸肌酸中，是肌肉和脑组织中能量的贮存形式。磷酸肌酸中的高能磷酸键不能被直接利用，而必须先将其高能磷酸键转移给 ATP，才能供生理活动之需。这一反应过程由肌酸磷酸激酶（CPK）催化完成。 九、线
10、粒体外 NADH 的穿梭： 胞液中的 3-磷酸甘油醛或乳酸脱氢，均可产生 NADH。这些 NADH 可经穿梭系统而进入线粒体氧化磷酸化，产生 H2O 和 ATP。 1磷酸甘油穿梭系统：这一系统以 3-磷酸甘油和磷酸二羟丙酮为载体，在两种不同的 -磷酸甘油脱氢酶的催化下，将胞液中 NADH 的氢原子带入线粒体中，交给 FAD，再沿琥珀酸氧化呼吸链进行氧化磷酸化。因此，如 NADH 通过此穿梭系统带一对氢原子进入线粒体，则只得到 2 分子 ATP。 2苹果酸穿梭系统：此系统以苹果酸和天冬氨酸为载体，在苹果酸脱氢酶和谷草转氨酶的催化下。将胞液中 NADH 的氢原子带入线粒体交给 NAD+，再沿 NADH 氧化呼吸链进行氧化磷酸化。因此，经此穿梭系统带入一对氢原子可生成 3 分子 ATP。网编推荐：2012 考博没过，2013 怎么办：http:/ 考博英语备考资料：http:/ 考博英语词汇汇总：http:/
