生物氧化复习资料

生物氧化复习资料

生物体内，物质氧化的常见方式：加氧、脱氢、失去电子

营养物质经柠檬酸循环或其他代谢途径进行脱氢反应，产生的成对氢原子以还原当量NADH+氢离子或FADH2的形式存在，是生物氧化过程中产生的主要还原电子载体

第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成

氧化呼吸链：生物体将NADH+氢离子和FADH2彻底氧化生产水和ATP的过程与细胞呼吸有关，需要消耗氧，参与氧化还原反应的组分由含辅助因子的多种蛋白酶复合体组成，形成一个连续的传递链

真核细胞中主要在线粒体中进行

递氢体：传递氢的酶蛋白或辅助因子（递氢的过程也需传递电子）电子传递体：传递电子

一）氧化呼吸链是由4种具有传递电子能力的复合体组成

氧化呼吸链的四种蛋白酶复合体位于线粒体内膜上，分别为复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

其中复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ镶嵌于线粒体内膜的双层脂质膜，复合体Ⅱ仅镶嵌于双层脂质膜的内侧

电子传递的过程主要通过金属离子价键的变化、氢原子（氢离子+电子）转移的方式进行。本质是由电势能转化为化学能的过程

复合体Ⅰ：NADH—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氧化酶

（一）复合体Ⅰ将NADH+氢离子中的电子传递给泛醌

复合体Ⅰ中的电子传递路径：还原型NADH失去电子被氧化生成NAD+，其电子被复合体Ⅰ接受并传递给泛醌

复合体Ⅰ可催化两个同时进行的过程：将一对电子从还原型的NADH传递到泛醌的过程中，可同时偶联质子的泵出过程，将4个氢离子从内膜基质侧泵到内膜胞质侧。复合体Ⅰ有质子泵功能，所需能量来自于电子传递过程。

注：泛醌又称辅酶Q（CoQ），是一种小分子、脂溶性醌类化合物

（二）复合体Ⅱ将电子从琥珀酸传递到泛醌

复合体Ⅱ是柠檬酸循环中的琥珀酸脱氢酶，其功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌——琥珀酸的脱氢反应是FDA转变为FADH2，后者再将电子传递到铁硫中心，然后传递给泛醌

注：铁硫中心是由氧化呼吸链中的铁硫蛋白其中的铁离子通过无机硫原子或铁硫蛋白中的半胱氨酸残基的硫原子相连，形成铁硫中心。铁硫蛋白是单电子传递体复合体Ⅱ没有氢离子泵的功能

（三）复合体Ⅲ将电子从还原型泛醌传递到细胞色素C

复合体Ⅲ的功能：泛醌从复合体Ⅰ或复合体Ⅱ募集还原当量并穿梭传递到复合体Ⅲ，后者再将电子传递到细胞色素c

注：细胞色素（Cyt）是一类含血红素样辅基的电子传递蛋白，为单电子传递体细胞色素c是氧化呼吸链唯一的水溶性球状蛋白

（四）复合体Ⅳ将电子从细胞色素c传递给氧

复合体Ⅳ的功能：将Cytc的电子传递给分子氧，使之还原为水

复合体Ⅳ有质子泵的功能

二） NADH和FADH2是氧化呼吸链的电子供体

氧化呼吸链有两条途径：

一）NADH氧化呼吸链，以NADH为电子供体，电子传递顺序为：

NADH✍复合体Ⅰ✍泛醌✍复合体Ⅲ✍细胞色素C✍复合体Ⅳ✍氧气

二）FADH2氧化呼吸链，也称琥珀酸氧化呼吸链，以FADH2为电子供体，电子传递顺序为：

琥珀酸✍复合体Ⅱ✍泛醌✍复合体Ⅲ✍细胞色素c✍复合体Ⅳ✍氧气

第二节氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化偶联生成ATP

细胞中由ADP磷酸化生成ATP的方式有两种：

一：与脱氢反应偶联，直接将高能代谢分子中的能量转移到ADP，生成ATP，称底物水平磷酸化

二：ATP形成的主要方式是氧化水平磷酸化，即由代谢物脱下的氢，经线粒体氧化呼吸链电子传递释放能量，此释能过程与驱动ADP磷酸化生成ATP相偶联，即还原当量的氧化过程与ADP的磷酸化过程相偶联，产生能量ATP，又称偶联磷酸化氧化磷酸化偶联部位在复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ内

氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度，当质子从线粒体膜间腔返回到基质中时，这种势能可被位于线粒体内膜上的ATP合酶利用以合成ATP

第三节氧化磷酸化影响因素

（一）体内能量状态可调节氧化磷酸化速率

ATP/ADP比值下降，可致氧化磷酸化速度加快，反之氧化磷酸化速度降低

（二）药物和毒物——呼吸链抑制剂（能抑制呼吸链递氢或递电子）

（三）甲状腺激素——可加快氧化磷酸化速率

胞质中的NADH通过穿梭机制进入线粒体的氧化呼吸链

一）3—磷酸甘油穿梭主要存在于脑和骨骼肌中

NADH通过此穿梭系统带一对氢原子进入线粒体，经琥珀酸氧化呼吸链氧化磷酸化，产生1.5个ATP

穿梭路径：在胞质中，磷酸二羟基丙酮在甘油磷酸脱氢酶的作用下生成3—磷酸甘油，伴随NADH脱氢生成NAD+，3—磷酸甘油进入线粒体，再由甘油磷酸脱氢酶的催化下生成磷酸二氢基丙酮，同时生成FADH2,磷酸二氢基丙酮再进入胞质完成穿梭

（二）苹果酸—天冬氨酸穿梭主要存在于肝和心肌中

NADH通过此穿梭系统带一对氢原子进入线粒体，经NADH氧化呼吸链氧化磷酸化，产生2.5个ATP

穿梭途径：在胞质中，草酰乙酸在苹果酸脱氢酶的作用下生成苹果酸，同时NADH 脱氢生成NAD+，苹果酸进入线粒体在苹果酸脱氢酶的作用下再次生成草酰乙酸，并伴随NAD+转化成NADH。草酰乙酸在线粒体内与谷氨酸在转氨酶的作用下生成天冬氨酸和α—酮戊二酸，天冬氨酸和α—酮戊二酸出线粒体，在胞质内由转氨酶催化再转化为草酰乙酸和谷氨酸。