生物氧化中醫(yī)

生物氧化中醫(yī)第1頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一1．生物氧化2．呼吸鏈3．氧化磷酸化4．底物水平磷酸化1．甲亢患者發(fā)熱多汗，基礎代謝率高，為什么？2．何為氧化磷酸化,并說明感冒發(fā)燒的機理。3．氰化物為什么能引起細胞窒息死亡？本章重點第2頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一物質(zhì)在生物體內(nèi)進行氧化分解稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時逐步釋放能量，最終生成CO2和H2O的過程。糖脂肪蛋白質(zhì)CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能*生物氧化的概念第3頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)概述（一）生物氧化的方式一、生物氧化的方式與特點1.加氧反應2.脫氫反應3.脫電子反應第4頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一*生物氧化與體外氧化之相同點生物氧化中物質(zhì)的氧化方式有加氧、脫氫、失電子，遵循氧化還原反應的一般規(guī)律。物質(zhì)在體內(nèi)外氧化時所消耗的氧量、最終產(chǎn)物（CO2，H2O）和釋放能量均相同。（二）生物氧化的特點第5頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一是在細胞內(nèi)溫和的環(huán)境中（體溫，pH接近中性），在一系列酶促反應逐步進行，能量逐步釋放有利于有利于機體捕獲能量，提高ATP生成的效率。進行廣泛的加水脫氫反應使物質(zhì)能間接獲得氧，并增加脫氫的機會；脫下的氫與氧結合產(chǎn)生H2O，有機酸脫羧產(chǎn)生CO2。速率可調(diào)。*生物氧化與體外氧化之不同點生物氧化體外氧化能量是突然釋放的。產(chǎn)生的CO2、H2O由物質(zhì)中的碳和氫直接與氧結合生成。第6頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一糖原三酯酰甘油蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2*生物氧化的一般過程第7頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一二、參與生物氧化的酶類

（一）氧化酶類

（二）需氧脫氫酶類

（三）不需氧脫氫酶類

（四）其它酶類三、生物氧化過程中CO2的生成第8頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一定義代謝物脫下的成對氫原子（2H）通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應逐步傳遞，最終與氧結合生成水，這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈(respiratorychain)又稱電子傳遞鏈(electrontransferchain)。組成遞氫體和電子傳遞體（2H2H++2e）一、呼吸鏈第二節(jié)呼吸鏈與氧化磷酸化第9頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一（一）呼吸鏈的組成四種具有傳遞電子功能的酶復合體(complex)*泛醌和Cytc

均不包含在上述四種復合體中。人線粒體呼吸鏈復合體第10頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一由以下實驗確定

①標準氧化還原電位

②拆開和重組

③特異抑制劑阻斷

④還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧二、呼吸鏈成分的排列順序第11頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一1.NADH氧化呼吸鏈NADH→復合體Ⅰ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸鏈

琥珀酸→復合體Ⅱ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O2第12頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一第13頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈第14頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

(二)氧化磷酸化氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)是指在呼吸鏈電子傳遞過程中偶聯(lián)ADP磷酸化，生成ATP，又稱為偶聯(lián)磷酸化。

底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)

是底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程。二、ATP的生成

(一)底物水平磷酸化第15頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞鏈自由能變化

第16頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一ATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位ATP

ATP第17頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一氧化磷酸化的偶聯(lián)機理化學滲透假說(chemiosmotichypothesis)

電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時，可將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側泵到內(nèi)膜胞漿側，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學梯度儲存能量。當質(zhì)子順濃度梯度回流時驅(qū)動ADP與Pi生成ATP。第18頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液側基質(zhì)側++++++++++---------化學滲透假說詳細示意圖第19頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一線粒體基質(zhì)線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化學滲透假說簡單示意圖第20頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一(2)ATP合酶由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和疏水部分F0（a1b2c9～12亞基）組成。ATP合酶結構模式圖第21頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一呼吸鏈各復合體在線粒體內(nèi)膜中的位置第22頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一ⅢⅠⅡⅣCytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸1/2O2+2H+H2O胞液側基質(zhì)側線粒體內(nèi)膜e-e-e-e-e-第23頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一NAD+和NADP+的結構R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

（一）以NAD或NADP為輔酶的脫氫酶類第24頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還原反應時變化發(fā)生在五價氮和三價氮之間。第25頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一FMN結構中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應時不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是FMN?。（二）黃素蛋白第26頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵原子可進行Fe2+Fe3++e反應傳遞電子。?表示無機硫（三）鐵硫蛋白第27頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一鐵硫蛋白SS無機硫半胱氨酸硫第28頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏水側鏈（人CoQ10），氧化還原反應時可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。（四）泛醌第29頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一復合體Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2還原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2第30頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一細胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。（五）細胞色素第31頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一第33頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一第34頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一第35頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一（一）以NAD或NADP為輔酶的脫氫酶類功能:

將氫從NADH傳遞給泛醌

(ubiquinone)功能:

將氫從琥珀酸傳遞給泛醌（二）黃素蛋白（三）鐵硫蛋白

功能：將氫從泛醌傳遞給細胞色素c功能：將電子從細胞色素c傳遞給氧（四）泛醌功能:

電子傳遞體（五）細胞色素第36頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一電子傳遞鏈第37頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一三、胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運機制進入線粒體，再經(jīng)呼吸鏈進行氧化磷酸化。轉(zhuǎn)運機制主要有α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)蘋果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)第38頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一1.

α-磷酸甘油穿梭機制第39頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

NADH+H+

FADH2NAD+

FAD線粒體內(nèi)膜線粒體外膜膜間隙線粒體基質(zhì)α-磷酸甘油脫氫酶呼吸鏈磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油第40頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一2.

蘋果酸-天冬氨酸穿梭機制第41頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一NADH+H+NAD+NADH+H+NAD+谷氨酸-天冬氨酸轉(zhuǎn)運體蘋果酸-α-酮戊二酸轉(zhuǎn)運體蘋果酸草酰乙酸α-酮戊二酸谷氨酸蘋果酸脫氫酶谷草轉(zhuǎn)氨酶胞液線粒體內(nèi)膜基質(zhì)呼吸鏈天冬氨酸第42頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一四.影響氧化磷酸化的因素（1）ADP的調(diào)節(jié)作用—[ATP/ADP]的比（2）激素的調(diào)節(jié)

主要激素:甲狀腺素甲亢按其病因不同可分為多種類型，其中最常見的是彌漫性甲狀腺腫伴甲亢，約占全部甲亢病的90%，男女均可發(fā)病，但以中青年女性多見。男女比例為：1:4-6。第43頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一甲亢是甲狀腺功能亢進的簡稱，是由多種原因引起的甲狀腺激素分泌過多所至的一組常見內(nèi)分泌疾病。主要臨床表現(xiàn)為多食、消瘦、畏熱、多汗、心悸、激動等高代謝癥候群，神經(jīng)和血管興奮增強，以及不同程度的甲狀腺腫大和眼突、手顫、脛部血管雜音等為特征，嚴重的可出現(xiàn)甲亢危相、昏迷甚至危及生命。心慌、心動過速、怕熱、多汗、食欲亢進、消瘦、體重下降、疲乏無力及情緒易激動、性情急躁、失眠、思想不集中、眼球突出、手舌顫抖、甲狀腺腫或腫大、女性可有月經(jīng)失調(diào)甚至閉經(jīng)，男性可有陽痿或乳房發(fā)育等。甲狀腺腫大呈對稱性，也有的患者是非對稱性腫大，甲狀腺腫或腫大會隨著吞咽上下移動，也有一部分甲亢患者有甲狀腺結節(jié)。第44頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一A.呼吸鏈抑制劑

阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。B.解偶聯(lián)劑使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。如：解偶聯(lián)蛋白C.氧化磷酸化抑制劑

對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素（3）抑制劑的作用第45頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一魚藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點阿的平×第46頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一CN－可結合復合體Ⅳ中氧化型Cytaa3，阻斷電子傳遞給O2，導致呼吸鏈中斷，ATP生成受阻，細胞的能量供應受阻，引起細胞代謝障礙，功能紊亂甚至喪失。第47頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一寡霉素(oligomycin)可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成寡霉素ATP合酶結構模式圖第48頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一解偶聯(lián)蛋白作用機制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液側基質(zhì)側解偶聯(lián)蛋白熱能

H+

H+ADP+PiATP第49頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一電子傳遞鏈及氧化磷酸化系統(tǒng)概貌ΔμH+跨膜質(zhì)子電化學梯度；H+m內(nèi)膜基質(zhì)側H+；H+c

內(nèi)膜胞液側H+第50頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一一、高能化合物五、高能化合物的儲存與利用第51頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一ATP高能磷酸鍵與高能磷酸化合物高能磷酸鍵水解時釋放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯鍵，常表示為P。高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物第52頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一化合物△G°′（kJ/mol）磷酸烯醇式丙酮酸61.91,3-二磷酸甘油酸49.4磷酸肌酸43.1乙酰磷酸42.3磷酸精氨酸32.2ATP（→ADP+Pi）30.5ADP27.21-磷酸葡萄糖20.96-磷酸果糖15.96-磷酸葡萄糖13.81-磷酸甘油9.2表6-2一些磷酸化合物水解的標準自由能變化第53頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一核苷二磷酸激酶的作用ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP腺苷酸激酶的作用

ADP+ADPATP+AMP三、高能化合物的儲存和利用第54頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一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。第55頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

ATP的生成和利用ATPADP肌酸磷酸肌酸

氧化磷酸化底物水平磷酸化~P~P機械能(肌肉收縮)滲透能(物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運)化學能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫)生物體內(nèi)能量的儲存和利用都以ATP為中心。第56頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)

其他氧化酶系TheOthersOxidationEnzymeSystems第57頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一一、微粒體中的酶類（一）加單氧酶(monoxygenase)*催化的反應：RH+NADPH+H++O2ROH+NADP++H2O故又稱混合功能氧化酶(mixed-functionoxidase)或羥化酶(hydroxylase)。上述反應需要細胞色素P450(CytP450)參與。第58頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一第59頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一（二）加雙氧酶此酶催化氧分子中的2個氧原子加到底物中帶雙鍵的2個碳原子上。例如：

(O2)

色氨酸吡咯酶第60頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一二、過氧化物酶體中的酶類（一）過氧化氫酶(catalase)又稱觸酶，其輔基含4個血紅素2H2O22H2O+O2過氧化氫酶

第61頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一（二）過氧化物酶(perioxidase)以血紅素為輔基，催化H2O2直接氧化酚類或胺類化合物

R+H2O2RO+H2ORH2+H2O2R+2H2O過氧化物酶

過氧化物酶

第62頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一反應氧族：超氧離子(O2﹣)、H2O2、羥自由基(?OH)的統(tǒng)稱。

三、超氧化物歧化酶2O2﹣+2H+SODH2O