第八章生物氧化(中医).ppt

1、第第 八八 章章生生 物物 氧氧 化化Biological Oxidation1 1生物氧化生物氧化2 2呼吸链呼吸链3 3氧化磷酸化氧化磷酸化4 4底物水平磷酸化底物水平磷酸化1 1甲亢患者发热多汗，基础代谢率高，为什么？甲亢患者发热多汗，基础代谢率高，为什么？2 2何为氧化磷酸化何为氧化磷酸化,并说明感冒发烧的机理。并说明感冒发烧的机理。3 3氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？本本 章章 重重 点点物物质质在在生生物物体体内内进进行行氧氧化化分分解解称称生生物物氧氧化化，主主要要指指糖糖、脂脂肪肪、蛋蛋白白质质等等在在体体内内分分解解时时逐逐步步释放能量，最终

2、生成释放能量，最终生成CO2 和和 H2O的过程。的过程。糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 CO2和和H2O O2能量能量ADP+PiATP热能热能*生物氧化的概念 第一节 概述（一）生物氧化的方式（一）生物氧化的方式一、生物氧化的方式与特点一、生物氧化的方式与特点1.加氧反应加氧反应2.脱氢反应脱氢反应3.脱电子反应脱电子反应*生物氧化与体外氧化之相同点生生物物氧氧化化中中物物质质的的氧氧化化方方式式有有加加氧氧、脱脱氢氢、失失电电子子，遵遵循循氧氧化化还还原原反反应应的的一般规律。一般规律。物物质质在在体体内内外外氧氧化化时时所所消消耗耗的的氧氧量量、最最终终产产物物（CO2，H2O）和和释释

3、放放能能量量均相同。均相同。（二）（二）生物氧化的特点生物氧化的特点w是是在在细细胞胞内内温温和和的的环环境境中中（体体温温，pH接接近近中中性性），在在一一系系列列酶酶促促反反应应逐逐步步进进行行，能能量量逐逐步步释释放放有有利利于于有有利利于于机机体体捕捕获获能能量，提高量，提高ATP生成生成的效率。的效率。w进进行行广广泛泛的的加加水水脱脱氢氢反反应应使使物物质质能能间间接接获获得得氧氧，并并增增加加脱脱氢氢的的机机会会；脱脱下下的的氢氢与与氧氧结结合合产产生生H2O，有有机机酸酸脱脱羧羧产产生生CO2。速率可调。速率可调。*生物氧化与体外氧化之不同点生物氧化生物氧化体外氧化体外氧化w能

4、量是突然释放的。能量是突然释放的。w产产生生的的CO2、H2O由由物物质质中中的的碳碳和和氢氢直直接接与与氧氧结结合生成。合生成。糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA TAC TAC 2H 2H 呼呼吸吸链链 H H2 2O O ADP+Pi ATP COCO2 2 *生物氧化的一般过程二、参与生物氧化的酶类（一）氧化酶类（一）氧化酶类（二）需氧脱氢酶类（二）需氧脱氢酶类（三）不需氧脱氢酶类（三）不需氧脱氢酶类（四）其它酶类（四）其它酶类三、生物氧化过程中CO2的生成定义定义代代谢谢物物脱脱下下的的成成对对氢氢原原子子（2

5、H）通通过过多多种种酶酶和和辅辅酶酶所所催催化化的的连连锁锁反反应应逐逐步步传传递递，最最终终与与氧氧结结合合生生成成水水，这这一一系系列列酶酶和和辅辅酶酶称称为为呼呼吸吸链链(respiratory chain)又又称称电电子子传传递递链链(electron transfer chain)。组成组成递氢体和电子传递体（递氢体和电子传递体（2H 2H+2e）一、呼吸链第二节呼吸链与氧化磷酸化第二节呼吸链与氧化磷酸化（一）呼吸链的组成四种具有传递电子功能的酶复合体四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)*泛醌泛醌 和和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。均不包含在上述四种复合体中。

6、人线粒体呼吸链复合体人线粒体呼吸链复合体 由以下实验确定由以下实验确定 标准氧化还原电位标准氧化还原电位 拆开和重组拆开和重组 特异抑制剂阻断特异抑制剂阻断 还原状态呼吸链缓慢给氧还原状态呼吸链缓慢给氧二、呼吸链成分的排列顺序1.NADH氧化呼吸链氧化呼吸链NADH 复合体复合体Q 复合体复合体Cyt c 复合体复合体O22.琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸琥珀酸 复合体复合体 Q 复合体复合体Cyt c 复合体复合体O2NADH氧化呼吸链氧化呼吸链 FADH2氧化呼吸链氧化呼吸链(二)氧化磷酸化 氧化磷酸化氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)是是指指在呼吸

7、链电子传递过程中偶联在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，磷酸化，生成生成ATP，又称为，又称为偶联磷酸化偶联磷酸化。底底 物物 水水 平平 磷磷 酸酸 化化 (substrate level phosphorylation)是是底底物物分分子子内内部部能能量量重重新新分分布布，生生成成高高能能键键，使使ADP磷磷酸酸化化生生成成ATP的的过程。过程。二、二、ATP的生成的生成(一)底物水平磷酸化氧化磷酸化偶联部位电子子传递链自由能自由能变化化 ATP氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位ATP ATP 氧化磷酸化的偶联机理化学渗透假说化学渗透假说(chemiosmotic hypothesi

8、s)电电子子经经呼呼吸吸链链传传递递时时，可可将将质质子子（H+）从从线线粒粒体体内内膜膜的的基基质质侧侧泵泵到到内内膜膜胞胞浆浆侧侧，产产生生膜膜内内外外质质子子电电化化学学梯梯度度储储存存能能量量。当当质质子子顺浓度梯度回流时驱动顺浓度梯度回流时驱动ADP与与Pi生成生成ATP。F0 F1 Cyt c Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 H+1/2O2+2H+H2O ADP+Pi ATP H+H+H+胞液侧胞液侧 基质侧基质侧+-化学渗透假说详细示意图化学渗透假说详细示意图线粒体基质线粒体基质 线粒体膜线粒体膜+-H+O2 H2O H+e-ADP+Pi ATP 化学渗

9、透假说简单示意图化学渗透假说简单示意图(2)ATP合酶合酶由由亲亲水水部部分分 F1（33亚亚基基）和和疏疏水水部部分分 F0（a1b2c912亚基）组成。亚基）组成。ATP合酶结构模式图合酶结构模式图呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置 Cytc Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 1/2O2+2H+H2O 胞液侧胞液侧 基质侧基质侧 线粒体内膜线粒体内膜 e-e-e-e-e-NAD+和和NADP+的结构的结构R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+（一）以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶类NAD+（NADP+）和和NADH（NADPH）相互转变相互转变氧化还原反应时变

10、化发生在五价氮和三价氮之间。氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。FMN结结构构中中含含核核黄黄素素，发发挥挥功功能能的的部部位位是是异异咯咯嗪嗪环环，氧氧化化还还原原反反应应时时不不稳稳定定中中间间产产物物是是FMN。（二）黄素蛋白铁铁硫硫蛋蛋白白中中辅辅基基铁铁硫硫簇簇(Fe-S)含含有有等等量量铁铁原原子子和和硫硫原原子子，其其中中铁铁原原子子可可进进行行Fe2+Fe3+e 反应传递电子。反应传递电子。表示无机硫表示无机硫 （三）铁硫蛋白 铁硫蛋白铁硫蛋白 S SS S无机硫无机硫半胱氨酸硫半胱氨酸硫泛醌（辅酶泛醌（辅酶Q,CoQ,Q）由多个异戊二烯连接由多个异戊二烯连接形成较长的

11、疏水侧链（人形成较长的疏水侧链（人CoQ10），），氧化还原反应氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。时可生成中间产物半醌型泛醌。（四）泛醌复合体复合体的功能的功能 NADH+H+NAD+FMN FMNH2还原型还原型Fe-S 氧化型氧化型Fe-S QQH2细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。（五）细胞色素（一）以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶类u 功能功能:将氢从将氢从NADH传递给泛醌传递给泛醌(ubiquinone)u 功能功能:将氢从琥珀酸传递给泛醌将氢从琥珀酸传递

12、给泛醌 （二）黄素蛋白（三）铁硫蛋白u 功能：将氢从泛醌传递给细胞色素功能：将氢从泛醌传递给细胞色素cu 功能：将电子从细胞色素功能：将电子从细胞色素c传递给氧传递给氧（四）泛醌u 功能功能:电子传递体电子传递体 （五）细胞色素电子传递链电子传递链三、胞浆中NADH的氧化胞浆中胞浆中NADH必须经一定必须经一定转运机制转运机制进入进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。转运机制转运机制主要有主要有-磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭(-glycerophosphate shuttle)苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭(malate-asparate shuttle)

13、1.-磷酸甘油穿梭机制磷酸甘油穿梭机制 NADH+H+FADH2 NAD+FAD 线粒体线粒体 内膜内膜 线粒体线粒体 外膜外膜膜间隙膜间隙 线粒体线粒体 基质基质-磷酸甘油磷酸甘油 脱脱氢酶酶 呼吸链呼吸链 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 -磷酸甘油磷酸甘油 2.苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭机制机制NADH+H+NAD+NADH+H+NAD+谷氨酸谷氨酸-天冬氨酸天冬氨酸 转运体转运体苹果酸苹果酸-酮 戊二酸戊二酸转运体运体 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸戊二酸 谷氨酸谷氨酸 苹果酸苹果酸 脱氢酶脱氢酶 谷草转谷草转 氨酶氨酶 胞液胞液 线线粒粒体体内内膜膜 基质基质 呼吸链呼

14、吸链 天冬氨酸天冬氨酸 四.影响氧化磷酸化的因素（1）ADP的调节作用的调节作用ATP/ADP的比的比（2）激素的调节）激素的调节 主要激素主要激素:甲状腺素甲状腺素 甲亢按其病因不同可分为多种类甲亢按其病因不同可分为多种类型，其中最常见的是弥漫性甲状腺肿型，其中最常见的是弥漫性甲状腺肿伴甲亢，约占全部甲亢病的伴甲亢，约占全部甲亢病的90%90%，男，男女均可发病，但以中青年女性多见。女均可发病，但以中青年女性多见。男女比例为：男女比例为：1:4-61:4-6。甲亢是甲状腺功能亢进的简称，是由多种原因引起的甲甲亢是甲状腺功能亢进的简称，是由多种原因引起的甲状腺激素分泌过多所至的一组常见内分泌疾

15、病。主要临床状腺激素分泌过多所至的一组常见内分泌疾病。主要临床表现为多食、消瘦、畏热、多汗、心悸、激动等高代谢症表现为多食、消瘦、畏热、多汗、心悸、激动等高代谢症候群，神经和血管兴奋增强，以及不同程度的甲状腺肿大候群，神经和血管兴奋增强，以及不同程度的甲状腺肿大和眼突、手颤、胫部血管杂音等为特征，严重的可出现甲和眼突、手颤、胫部血管杂音等为特征，严重的可出现甲亢危相、昏迷甚至危及生命。亢危相、昏迷甚至危及生命。心慌、心动过速、怕热、多汗、食欲亢进、消瘦、体重心慌、心动过速、怕热、多汗、食欲亢进、消瘦、体重下降、疲乏无力及情绪易激动、性情急躁、失眠、思想不下降、疲乏无力及情绪易激动、性情急躁、失

16、眠、思想不集中、眼球突出、手舌颤抖、甲状腺肿或肿大、女性可有集中、眼球突出、手舌颤抖、甲状腺肿或肿大、女性可有月经失调甚至闭经，男性可有阳痿或乳房发育等。甲状腺月经失调甚至闭经，男性可有阳痿或乳房发育等。甲状腺肿大呈对称性，也有的患者是非对称性肿大，甲状腺肿或肿大呈对称性，也有的患者是非对称性肿大，甲状腺肿或肿大会随着吞咽上下移动，也有一部分甲亢患者有甲状腺肿大会随着吞咽上下移动，也有一部分甲亢患者有甲状腺结节。结节。A.呼吸链抑制剂呼吸链抑制剂 阻断呼吸链中某些部位电子传递。阻断呼吸链中某些部位电子传递。B.解偶联剂解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离。使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：解偶联蛋白如：解偶联蛋白 C.氧化磷酸化抑制剂氧化磷酸化抑制剂 对电子传递及对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素如：寡霉素 （3）抑制剂的作用）抑制剂的作用鱼藤酮鱼藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素A A异戊巴比妥异戊巴比妥 抗霉素抗霉素A A二巯基丙醇二巯基丙醇 CO、CN-、N3-及及H2S 各种呼吸链抑制剂的阻断位点各种呼吸链抑制剂的阻断位点阿的平阿的平 CN CN可结合复合体可结