醫(yī)學(xué)氧化磷酸化的影響因素PPT培訓(xùn)課件

氧化磷酸化的影響因素四、ATP在能量代謝中起核心作用ATP合酶的作用：線粒體內(nèi)膜存在ATP合酶，電子傳遞產(chǎn)生的質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力通過(guò)ATP合酶的離子通道促使質(zhì)子回流、釋放的能量用于產(chǎn)生ATPATP：高能磷酸化合物ATP是高能磷酸化合物高能磷酸化合物：含有磷酸基并在水解時(shí)釋放較大自由能（大于25kJ/mol），表示為

～PATP是高能磷酸化合物：ATP結(jié)構(gòu)中的β和γ磷酸酯鍵水解時(shí)釋放的能量比通常的磷酸酯鍵多，如：γ磷酸酯鍵水解ΔG為

－30.5kJ/mol化合物△E0′kJ/mol(kcal/mol)磷酸烯醇式丙酮酸－61.9(－14.8)氨基甲酰磷酸－51.4(－12.3)1，3-二磷酸甘油酸－49.3(－11.8)磷酸肌酸－43.1(－10.3)ATP→ADP＋Pi－30.5(－7.3)乙酰輔酶A－31.5(－7.5)ADP→AMP＋Pi－27.6(－6.6)焦磷酸－27.6(－6.6)葡糖-1-磷酸－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）ATP是體內(nèi)能量捕獲和釋放利用的重要分子ATP是體內(nèi)最重要的高能磷酸化合物，是細(xì)胞可直接利用的能量形式（一）ATP是體內(nèi)能量捕獲和釋放利用的重要分子ATP供能方式高能磷酸鍵水解釋放能量基團(tuán)轉(zhuǎn)移葡萄糖

葡糖-6-磷酸（二）ATP是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移和磷酸核苷化合物相互轉(zhuǎn)變的核心

ATP+UDP→ADP+UTPATP+CDP→ADP+CTPATP+GDP→ADP+GTP核苷二磷酸激酶催化

（三）ATP通過(guò)轉(zhuǎn)移自身基團(tuán)提供能量ATP通過(guò)共價(jià)鍵與底物或酶分子相連，將Pi、Ppi、AMP基團(tuán)轉(zhuǎn)移到底物或蛋白上而形成中間產(chǎn)物磷酸肌酸：肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式（四）磷酸肌酸是高能鍵能量的儲(chǔ)存形式ATP的生成、儲(chǔ)存和利用氧化磷酸化的影響因素第三節(jié)Regulationofoxidativephosphorylation

體內(nèi)能量狀態(tài)可調(diào)節(jié)氧化磷酸化速率--[ADP]：濃度高，氧化速率加快

抑制劑

其它：--甲狀腺激素：誘導(dǎo)ATP酶合成，加速ATP分解--線粒體DNA突變：能量代謝障礙--核基因突變：線粒體所需蛋白缺陷，能量代謝受阻氧化磷酸化的調(diào)控一、體內(nèi)能量狀態(tài)可調(diào)節(jié)氧化磷酸化速率

氧化磷酸化是機(jī)體合成能量載體ATP的最主要的途徑機(jī)體根據(jù)能量需求調(diào)節(jié)氧化磷酸化速率，從而調(diào)節(jié)ATP的生成量細(xì)胞內(nèi)ADP的濃度以及ATP/ADP的比值感應(yīng)機(jī)體能量狀態(tài)的變化耗能代謝反應(yīng)活躍時(shí)，ATP分解為ADP和Pi的速率增加，使ATP/ADP的比值降低、ADP的濃度增加，氧化磷酸化速率加快

ATP和ADP也同時(shí)調(diào)節(jié)糖酵解、檸檬酸循環(huán)途徑，調(diào)節(jié)NADH和FADH2的生成

二、抑制劑可阻斷氧化磷酸化過(guò)程（一）呼吸鏈抑制劑阻斷電子傳遞過(guò)程復(fù)合體Ⅰ抑制劑：魚藤酮、粉蝶霉素A、異戊巴比妥等復(fù)合體Ⅱ的抑制劑：萎銹靈復(fù)合體Ⅲ抑制劑：抗霉素A，阻斷Cytb傳遞電子到泛醌(QN)

復(fù)合體Ⅳ抑制劑：CN－、N3－緊密結(jié)合中氧化型Cyta3，阻斷電子由Cyta到CuB-Cyta3間傳遞；CO與還原型Cyta3結(jié)合，阻斷電子傳遞給O2

呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)（二）解偶聯(lián)劑阻斷ADP的磷酸化過(guò)程氧化過(guò)程與磷酸化過(guò)程分離二硝基苯酚：結(jié)合H＋，破壞質(zhì)子梯度內(nèi)源性解偶聯(lián)蛋白UCP1：棕色脂肪組織線粒體，使組織產(chǎn)熱解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）ATP合酶抑制劑抑制電子傳遞、ATP合成寡霉素（Oligomycin）:與Fo結(jié)合，阻滯質(zhì)子回流，抑制ATP合成，抑制質(zhì)子泵作用各種抑制劑對(duì)電子傳遞鏈的影響三、線粒體的內(nèi)膜選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)代謝物線粒體外膜通透性高，線粒體對(duì)物質(zhì)通過(guò)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)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入線粒體出線粒體ATP-ADP轉(zhuǎn)位酶ADP3-ATP4-磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白H2PO4-+H+二羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白HPO42-蘋果酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋果酸α-酮戊二酸天冬氨酸-谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白谷氨酸天冬氨酸單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白丙酮酸OH-三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋果酸檸檬酸堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白鳥氨酸瓜氨酸肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白脂酰肉堿肉堿線粒體內(nèi)膜的某些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)代謝物的轉(zhuǎn)運(yùn)

胞漿NADH的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)胞漿NADH需轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體基質(zhì)進(jìn)行氧化轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制：--α-磷酸甘油穿梭--蘋果酸-天冬氨酸穿梭α-磷酸甘油穿梭存在部位：腦、骨骼肌胞液中的NADH通過(guò)穿梭將2H交給FAD，進(jìn)入琥珀酸氧化呼吸鏈產(chǎn)生1.5分子ATP

蘋果酸-天冬氨酸穿梭

存在部位：肝、心肌

胞液NADH通過(guò)穿梭進(jìn)入NADH氧化呼吸鏈產(chǎn)生2.5分子ATPATP、ADP、Pi的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)在細(xì)胞pH條件下，ADP、ATP呈解離狀態(tài)

腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（移位酶）反向轉(zhuǎn)運(yùn)ATP和ADP出入線粒體內(nèi)膜每分子ATP4-和ADP3-反向轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，向內(nèi)膜外凈轉(zhuǎn)移1個(gè)負(fù)電荷，相當(dāng)于多1個(gè)H+轉(zhuǎn)入線粒體基質(zhì)其他氧化與抗氧化體系第四節(jié)Oxidativereactionsandanti-oxidants一、微粒體中的加氧酶類微粒體細(xì)胞色素P450加單氧酶功能：使底物羥化--參與類固醇激素、膽汁酸及膽色素等的生成--藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化

機(jī)制：催化O2中的一個(gè)氧原子加入底物，另一個(gè)氧原子被還原成H2ORH

+

NADPH

+

H++

O2

→

ROH

+

NADP＋

+

H2O細(xì)胞色素P450單加氧酶作用機(jī)制二、線粒體呼吸鏈也可產(chǎn)生活性氧反應(yīng)活性氧類(reactiveoxygenspecies,ROS):O2的不完全還原產(chǎn)物：超氧陰離子(·O2-)，羥自由基(·OH）、H2O2等化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，氧化性強(qiáng)ROS主要來(lái)源線粒體：細(xì)胞內(nèi)95％的ROS來(lái)自線粒體，超氧陰離子O·-2以及后續(xù)H2O2和·OH

－ROS主要由復(fù)合體I和復(fù)合體III中的“Q循環(huán)”中產(chǎn)生-半醌型泛醌（QH·)，可直接將單個(gè)電子泄漏給O2而生成·O2-

過(guò)氧化酶體：FAD將從脂肪酸等底物獲得的電子交給O2生成H2O2和羥自由基·OH胞漿需氧脫氫酶：如黃嘌呤氧化酶也可催化生成O·-2細(xì)菌感染、組織缺氧等病理過(guò)程；環(huán)境、藥物等外源因素氧化氧化殺死入侵細(xì)菌H2O2可使2I-氧化為I2，使酪氨酸碘化生成甲狀腺素強(qiáng)氧化性，可誘發(fā)氧化應(yīng)激，引起細(xì)胞膜脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、DNA等氧化損傷破壞細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)和功能，與機(jī)體的衰老、疾病的發(fā)生密切相關(guān)ROS的作用抗氧化抗氧化體系清除ROS催化2分子·O2-分別進(jìn)行氧化和還原，生成O2和H2O2活性強(qiáng)，是人體防御超氧離子損傷的重要酶哺乳動(dòng)物細(xì)胞有3種SOD同工酶：

Cu/Zn-SOD：胞外、胞質(zhì)

Mn-SOD：線粒體超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）過(guò)氧化氫酶(catalase)含4個(gè)血紅素輔基

催化活性極強(qiáng)，40,000底物/秒

存在部位：過(guò)氧化酶體、胞質(zhì)及微粒體中2H2O2→2H2O+O2存在部位：胞漿、線粒體、過(guò)氧化酶體含硒代半胱氨酸，活性必需基團(tuán)

消除H2O2和其它過(guò)氧化物類（ROOH）

保護(hù)生物膜及血紅蛋白谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathioneperoxidase）含硒的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶

各種代謝物在生物體內(nèi)的氧化分解稱為生物氧化

線粒體是能量加工廠，主要生產(chǎn)ATP：糖、脂肪、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生的NADH、FADH2在線粒體內(nèi)經(jīng)氧化分解產(chǎn)生CO2、H2O和能量ATP是體內(nèi)代謝的核心，作為能量貨幣，參與能量?jī)?chǔ)存、轉(zhuǎn)移、代謝等

氧化磷酸化是機(jī)體產(chǎn)生能量的主要機(jī)制，通過(guò)氧化過(guò)程和磷酸化過(guò)程相偶聯(lián)產(chǎn)生ATP氧化過(guò)程：線粒體基質(zhì)的NADH和FADH2通過(guò)電子傳遞鏈進(jìn)行氧化，產(chǎn)生CO2、H2O磷酸化過(guò)程：是產(chǎn)生ATP的主要機(jī)制，電子傳遞鏈在氧化電子的過(guò)程中、泵出質(zhì)子儲(chǔ)存能量、至膜間隙側(cè)而產(chǎn)生跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度，儲(chǔ)存電子氧化釋放的能量，形成質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力，促使質(zhì)子回流至基質(zhì)釋能而產(chǎn)成ATP

兩條電子傳遞鏈：NADH呼吸鏈、琥珀酸呼吸鏈，傳遞一對(duì)電子分別產(chǎn)生2.5和1.5分子的ATP抑制劑可導(dǎo)致氧化磷酸化受阻，抑制能量的產(chǎn)生

微粒體等也存在多種氧化酶類進(jìn)行底物的氧化修飾而發(fā)生生物氧化

線粒體呼吸鏈也可產(chǎn)生R