生物氧化2教學(xué)內(nèi)容

1、生物氧化2 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：抗霉素抑制劑：抗霉素A(antimycin A)阻斷阻斷Cyt bH傳遞電子到泛醌傳遞電子到泛醌(QN) ；粘噻唑菌醇則作用；粘噻唑菌醇則作用QP位點(diǎn)位點(diǎn)。 復(fù)合體復(fù)合體 抑制劑：抑制劑：CN、N3緊密結(jié)合氧化型緊密結(jié)合氧化型Cyt a3，阻斷電子由，阻斷電子由Cyt a到到CuB- Cyt a3間傳遞。間傳遞。CO與還原型與還原型Cyt a3結(jié)合，結(jié)合，阻斷電子傳遞給阻斷電子傳遞給O2。 魚藤酮魚藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素A A異戊巴比妥異戊巴比妥 抗霉素抗霉素A A二巰基丙醇二巰基丙醇 CO、CN-、N3-及及H2S各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)各種呼吸鏈抑制劑的阻斷

2、位點(diǎn)2 2、解偶聯(lián)劑破壞電子傳遞建立的跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度、解偶聯(lián)劑破壞電子傳遞建立的跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度 解偶聯(lián)劑解偶聯(lián)劑(uncoupler)可使氧化與磷酸化的偶可使氧化與磷酸化的偶聯(lián)相互分離，基本作用機(jī)制是聯(lián)相互分離，基本作用機(jī)制是破壞破壞電子傳遞過程建電子傳遞過程建立的跨內(nèi)膜的立的跨內(nèi)膜的質(zhì)子電化學(xué)梯度質(zhì)子電化學(xué)梯度，使電化學(xué)梯度儲(chǔ)存，使電化學(xué)梯度儲(chǔ)存的的能量以熱能形式釋放能量以熱能形式釋放，ATP的生成受到抑制。的生成受到抑制。 如：二硝基苯酚如：二硝基苯酚(dinitrophenol, DNP) ；解偶；解偶聯(lián)蛋白聯(lián)蛋白(uncoupling protein，UCP1)。解偶聯(lián)蛋白作用

3、機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）Cyt cQ胞液側(cè)胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè) 解偶聯(lián)解偶聯(lián) 蛋白蛋白熱能熱能ADP+Pi ATP 3、ATP合酶抑制劑同時(shí)抑制電子傳遞和合酶抑制劑同時(shí)抑制電子傳遞和ATP的生成的生成這類抑制劑對(duì)電子傳遞及這類抑制劑對(duì)電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制磷酸化均有抑制作用。例如寡霉素作用。例如寡霉素(oligomycin)可結(jié)合可結(jié)合F0單位，二單位，二環(huán)己基碳二亞胺環(huán)己基碳二亞胺(dicyclohexyl carbodiimide, DCCP)共價(jià)結(jié)合共價(jià)結(jié)合F0的的c亞基谷氨酸殘基，阻斷質(zhì)子從亞基谷氨酸殘基，阻斷質(zhì)子從F0質(zhì)質(zhì)子通道回流，

4、抑制子通道回流，抑制ATP合酶活性。由于線粒體內(nèi)膜合酶活性。由于線粒體內(nèi)膜兩側(cè)質(zhì)子電化學(xué)梯度增高影響呼吸鏈質(zhì)子泵的功能，兩側(cè)質(zhì)子電化學(xué)梯度增高影響呼吸鏈質(zhì)子泵的功能，繼而抑制電子傳遞。繼而抑制電子傳遞。 寡霉素寡霉素(oligomycin) 寡霉素寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖合酶結(jié)構(gòu)模式圖可阻止質(zhì)子從可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回質(zhì)子通道回流，抑制流，抑制ATP生生成。成。Na+，K+ATP酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增加。酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增加。（二）（二）ADP 是調(diào)節(jié)正常人體氧化磷酸化速率的主要是調(diào)節(jié)正常人體氧化磷酸化速率的主要因素因素（三）甲狀腺激素刺激機(jī)體耗氧量和產(chǎn)熱同時(shí)增加（三）甲狀腺

5、激素刺激機(jī)體耗氧量和產(chǎn)熱同時(shí)增加（四）線粒體（四）線粒體DNA突變可影響機(jī)體氧化磷酸化功能突變可影響機(jī)體氧化磷酸化功能電子傳遞鏈及電子傳遞鏈及氧化磷酸化系氧化磷酸化系統(tǒng)概貌統(tǒng)概貌H+ 跨膜質(zhì)子電化跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度；學(xué)梯度；H+m內(nèi)膜內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè)H+；H+c 內(nèi)內(nèi)膜胞液側(cè)膜胞液側(cè)H+四、ATP在能量的生成、利用、轉(zhuǎn)移和儲(chǔ)存中起核心作用n高能磷酸鍵高能磷酸鍵水解時(shí)釋放的能量大于水解時(shí)釋放的能量大于21kJ/mol的磷的磷酸酯鍵，常表示為酸酯鍵，常表示為 P。n高能磷酸化合物高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物含有高能磷酸鍵的化合物化合物化合物E0kJ/mol(kcal/mol)磷酸烯醇式丙酮

6、酸磷酸烯醇式丙酮酸61.9(14.8)氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸51.4(12.3)1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸49.3(11.8)磷酸肌酸磷酸肌酸43.1(10.3)ATP ADPPi30.5(7.3)乙酰輔酶乙酰輔酶A31.5(7.5)ADP AMPPi27.6(6.6)焦磷酸焦磷酸27.6(6.6)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖20.9(5.0)一些重要有機(jī)磷酸化合物水解釋放的標(biāo)準(zhǔn)自由能一些重要有機(jī)磷酸化合物水解釋放的標(biāo)準(zhǔn)自由能 核苷二磷酸激酶的作用核苷二磷酸激酶的作用ATP + UDP ADP + UTPATP + CDP ADP + CTPATP + GDP ADP + GTP腺苷酸激酶

7、的作用腺苷酸激酶的作用 ADP + ADP ATP + AMP肌酸激酶的作用肌酸激酶的作用磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。 ATP的生成和利用的生成和利用ATP ADP 肌酸肌酸 磷酸磷酸肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 機(jī)械能機(jī)械能( (肌肉收縮肌肉收縮) )滲透能滲透能( (物質(zhì)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)) ) 化學(xué)能化學(xué)能( (合成代謝合成代謝) )電能電能( (生物電生物電) )熱能熱能( (維持體溫維持體溫) )生物體內(nèi)能量的儲(chǔ)存和利生物體內(nèi)能量的儲(chǔ)存和利用都以用都以ATP為中心。為中心。五、通過線粒體

8、內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)五、通過線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)線粒體外膜通透性高，線粒體對(duì)物質(zhì)通線粒體外膜通透性高，線粒體對(duì)物質(zhì)通過的選擇性主要依賴于內(nèi)膜中不同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白過的選擇性主要依賴于內(nèi)膜中不同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transporter)對(duì)各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。對(duì)各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。 線粒體內(nèi)膜的主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白線粒體內(nèi)膜的主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 胞胞 漿漿線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白H2PO4H+H2PO4H+酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋果酸蘋果酸 -酮戊二酸酮戊二酸腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ADPATP 丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白丙酮酸丙酮酸

9、OH-三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋果酸蘋果酸檸檬酸檸檬酸堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白脂酰肉堿脂酰肉堿肉肉堿堿胞胞 漿漿線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白H2PO4H+H2PO4H+磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白H2PO4H+H2PO4H+酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋果酸蘋果酸 -酮戊二酸酮戊二酸 -酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋果酸蘋果酸 -酮戊二酸酮戊二酸腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

10、ADPATP 腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ADPATP 丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白丙酮酸丙酮酸OH-丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白丙酮酸丙酮酸OH-三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋果酸蘋果酸檸檬酸檸檬酸三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋果酸蘋果酸檸檬酸檸檬酸堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白脂酰肉堿脂酰肉堿肉肉堿堿肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白脂酰肉堿脂酰肉堿肉肉堿堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功功 能能（一）（一） 胞漿中胞漿中NADH的氧化的氧化胞漿中胞漿中NADH必須經(jīng)一定必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)入

11、線粒體，進(jìn)入線粒體，再經(jīng)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。再經(jīng)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制主要有主要有-磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭(-glycerophosphate shuttle)蘋果酸蘋果酸-天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭 (malate-asparate shuttle) NADH+H+ FADH2 NAD+ FAD 線粒體線粒體 內(nèi)膜內(nèi)膜 線粒體線粒體 外膜外膜膜間隙膜間隙 線粒體線粒體 基質(zhì)基質(zhì)-磷酸甘油磷酸甘油 脫氫酶脫氫酶 呼吸鏈呼吸鏈 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 PiCH2O-CH2OH C=OPiCH2O-CH2OH C=O-磷酸甘油磷酸甘油 PiCH2O-CH2OH CHOHPiCH

12、2O-CH2OH CHOH1. - -磷酸甘油穿梭機(jī)制磷酸甘油穿梭機(jī)制 2. 蘋果酸蘋果酸- -天冬氨酸穿梭機(jī)制天冬氨酸穿梭機(jī)制NADH +H+ NAD+ -OOC-CH2-C-COO-O-OOC-CH2-C-COO-OHHNADH +H+ NAD+ 谷氨酸谷氨酸-天冬氨酸天冬氨酸 轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)體蘋果酸蘋果酸-酮酮 戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體 -OOC-CH2-C-COO-OHH蘋果酸蘋果酸 -OOC-CH2-C-COO-O草酰乙酸草酰乙酸 -OOC-CH2-CH2-C-COO-O-OOC-CH2-CH2-C-COO-O-酮戊二酸酮戊二酸 -OOC-CH2-CH2-C-COO-H3N+H谷氨酸谷氨

13、酸 蘋果酸蘋果酸 脫氫酶脫氫酶 谷草轉(zhuǎn)谷草轉(zhuǎn) 氨酶氨酶 胞液胞液 線線粒粒體體內(nèi)內(nèi)膜膜 基質(zhì)基質(zhì) 呼吸鏈呼吸鏈 -OOC-CH2-C-COO-H3N+H天冬氨酸天冬氨酸 -OOC-CH2-C-COO-H3N+H-OOC-CH2-CH2-C-COO-H3N+H （二）（二） 腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(adenine nucleotide transporter) 參與參與ADP與與ATP反向轉(zhuǎn)運(yùn)。反向轉(zhuǎn)運(yùn)。第三節(jié)第三節(jié) 不生成不生成ATP的氧化途徑的氧化途徑Oxidation without ATP Generation一、抗氧化酶體系有清除反應(yīng)活性氧類一、抗氧化

14、酶體系有清除反應(yīng)活性氧類的功能的功能n反應(yīng)活性氧類反應(yīng)活性氧類(reactive oxygen species, ROS)O2e-O 2 -e-+2H+H2O2e-+H+OHH2Oe-+H+H2O反應(yīng)活性氧類反應(yīng)活性氧類nROS主要來源主要來源 線粒體：線粒體：超氧陰離子超氧陰離子O2-，是體內(nèi)，是體內(nèi)O2-的主要來的主要來源；源； O2-在線粒體中再生成在線粒體中再生成H2O2和和OH。 過氧化酶體：過氧化酶體：FAD將從脂肪酸等底物獲得的電將從脂肪酸等底物獲得的電子交給子交給O2生成生成H2O2和羥自由基和羥自由基OH。 胞漿胞漿需氧脫氫酶需氧脫氫酶（如黃嘌呤氧化酶等）也可催（如黃嘌呤氧化

15、酶等）也可催化生成化生成O2-。 細(xì)菌感染、組織缺氧等病理過程，環(huán)境、藥物細(xì)菌感染、組織缺氧等病理過程，環(huán)境、藥物等等外源因素外源因素也可導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生活性氧類。也可導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生活性氧類。 活性氧對(duì)機(jī)體造成的傷害活性氧對(duì)機(jī)體造成的傷害w 心臟缺血再灌注w 衰老w 動(dòng)脈硬化癥、高血壓、骨關(guān)節(jié)炎、白內(nèi)障以及帕金森氏病n抗氧化酶體系抗氧化酶體系1、過氧化氫酶、過氧化氫酶(catalase)又稱觸酶，其輔基含又稱觸酶，其輔基含4 4個(gè)血紅素個(gè)血紅素2H2O2 2H2O + O2 過氧化氫酶過氧化氫酶 可去除細(xì)胞生長和代謝產(chǎn)生的可去除細(xì)胞生長和代謝產(chǎn)生的H2O2和過氧化物和過氧化物(R-O-OH)，是，是

16、體內(nèi)防止活性氧類損傷主要的酶體內(nèi)防止活性氧類損傷主要的酶。2、谷胱甘肽過氧化物酶、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GPx)H2O2 + 2GSH 2 H2O +GS-SG2GSH + R-O-OH GS-SG + H2O + R-OH 谷胱甘肽過氧化物酶 H2O2(ROOH) H2O(ROH+H2O) 2G SH G S S G NADP+ NADPH+H+ 此類酶可保護(hù)生物膜及血紅蛋白免遭損傷。此類酶可保護(hù)生物膜及血紅蛋白免遭損傷。 谷胱甘谷胱甘肽還原酶肽還原酶 含硒的谷胱甘肽過氧化物酶含硒的谷胱甘肽過氧化物酶 3、超氧化物歧化酶、超氧化物歧化酶2O2+ 2H+ SODH2O2 + O2 H2O + O2 過氧化氫酶過氧化氫酶SOD：超氧化物歧化酶：超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase)小分子自由基清除劑小分子自由基清除劑w 維生素Cw 維生素Ew Beta-胡蘿卜素二、微粒體細(xì)胞色素P450單加氧酶催化底物分子羥基化RH + NADPH