西北农林科技大学生物化学考研参考资料第七章生物氧化(西北农林科技大学考研专业目录)

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ⅰ（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ⅱ（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ⅲ（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ⅳ（细胞色素c氧化酶）：由一分子cyta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。?
1．nadh氧化呼吸链：其递氢体或递电子体的排列顺序为：nad+ →[ fmn (fe-s)]→coq→b(fe-s)→ c1 → c →aa3 →1/2o2 。丙酮酸、α-酮戊二酸、异柠檬酸、苹果酸、β-羟丁酸、β-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-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。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：?
1．atp/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：?
⑴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+。?
⑵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。?
⑶氧化磷酸化的抑制剂：对电子传递和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α-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。