生物氧化中醫(yī)

關(guān)于生物氧化中醫(yī)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2頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第一節(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(yīng)2.脫氫反應(yīng)3.脫電子反應(yīng)第3頁,共70頁，2024年2月25日，星期天*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(yīng)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4頁,共70頁，2024年2月25日，星期天是在細胞內(nèi)溫和的環(huán)境中（體溫，pH接近中性），在一系列酶促反應(yīng)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(yīng)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(jié)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(jié)合生成。第5頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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6頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、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7頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)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（2H

2H++2e）一、呼吸鏈第二節(jié)呼吸鏈與氧化磷酸化第8頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（一）呼吸鏈的組成四種具有傳遞電子功能的酶復(fù)合體(complex)*泛醌和Cytc

均不包含在上述四種復(fù)合體中。人線粒體呼吸鏈復(fù)合體第9頁,共70頁，2024年2月25日，星期天由以下實驗確定

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10頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1.NADH氧化呼吸鏈NADH→復(fù)合體Ⅰ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸鏈

琥珀酸→復(fù)合體Ⅱ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2第11頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共70頁，2024年2月25日，星期天NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈第13頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

(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14頁,共70頁，2024年2月25日，星期天氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞鏈自由能變化

第15頁,共70頁，2024年2月25日，星期天ATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位ATP

ATP第16頁,共70頁，2024年2月25日，星期天氧化磷酸化的偶聯(lián)機理化學(xué)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(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)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17頁,共70頁，2024年2月25日，星期天ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)++++++++++---------化學(xué)滲透假說詳細示意圖第18頁,共70頁，2024年2月25日，星期天線粒體基質(zhì)線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化學(xué)滲透假說簡單示意圖第19頁,共70頁，2024年2月25日，星期天(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(jié)構(gòu)模式圖第20頁,共70頁，2024年2月25日，星期天呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置第21頁,共70頁，2024年2月25日，星期天ⅢⅠⅡⅣCytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸1/2O2+2H+H2O胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)線粒體內(nèi)膜e-e-e-e-e-第22頁,共70頁，2024年2月25日，星期天NAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

（一）以NAD或NADP為輔酶的脫氫酶類第23頁,共70頁，2024年2月25日，星期天NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還原反應(yīng)時變化發(fā)生在五價氮和三價氮之間。第24頁,共70頁，2024年2月25日，星期天FMN結(jié)構(gòu)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(yīng)時不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是FMN?。（二）黃素蛋白第25頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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(yīng)傳遞電子。?表示無機硫（三）鐵硫蛋白第26頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鐵硫蛋白SS無機硫半胱氨酸硫第27頁,共70頁，2024年2月25日，星期天泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏水側(cè)鏈（人CoQ10），氧化還原反應(yīng)時可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。（四）泛醌第28頁,共70頁，2024年2月25日，星期天復(fù)合體Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2還原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2第29頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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30頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第31頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第33頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第34頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（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35頁,共70頁，2024年2月25日，星期天電子傳遞鏈第36頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三、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37頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1.

α-磷酸甘油穿梭機制第38頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

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39頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2.

蘋果酸-天冬氨酸穿梭機制第40頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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41頁,共70頁，2024年2月25日，星期天四.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42頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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(jié)節(jié)。第43頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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44頁,共70頁，2024年2月25日，星期天魚藤酮粉蝶霉素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45頁,共70頁，2024年2月25日，星期天CN－可結(jié)合復(fù)合體Ⅳ中氧化型Cytaa3，阻斷電子傳遞給O2，導(dǎo)致呼吸鏈中斷，ATP生成受阻，細胞的能量供應(yīng)受阻，引起細胞代謝障礙，功能紊亂甚至喪失。第46頁,共70頁，2024年2月25日，星期天寡霉素(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(jié)構(gòu)模式圖第47頁,共70頁，2024年2月25日，星期天解偶聯(lián)蛋白作用機制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)解偶聯(lián)蛋白熱能

H+

H+ADP+PiATP第48頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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(xué)梯度；H+m內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)H+；H+c

內(nèi)膜胞液側(cè)H+第49頁,共70頁，2024年2月25日，星期天一、高能化合物五、高能化合物的儲存與利用第50頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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51頁,共70頁，2024年2月25日，星期天化合物△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52頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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53頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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54頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

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(xué)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55頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)

其他氧化酶系TheOthersOxidationEnzymeSystems第56頁,共70頁，2024年2月25日，星期天一、微粒體中的酶類（一）加單氧酶(monoxygenase)*催化的反應(yīng)：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(yīng)需要細胞色素P450(CytP450)參與。第57頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第58頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（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59頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、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60頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（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61頁,共70頁，2024年2月25日，星期天反應(yīng)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+SODH2O2+O2H2O+O2過氧化氫酶SOD：超氧化物歧化酶(superoxidedismutase)第62頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

谷胱甘肽過氧化物酶

H2O2(ROOH)

H2O(ROH+H2O)2G–SHG–S–S–GNADP+NADPH+H+*此類酶可保護生物膜及血紅蛋白免遭損傷

谷胱甘肽還原酶3.含硒的谷胱甘肽過氧化物酶第63頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第64頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1．通常生物氧化是指生物體內(nèi)A．脫氫反應(yīng)B．營養(yǎng)物氧化生成H2O和CO2的過程C．加氧反應(yīng)D.與氧分子結(jié)合的反應(yīng)E．釋出電子的反應(yīng)2．生命活動中能量的直接供體是（2005）A．三磷酸腺苷B．脂肪酸C．氨基酸D．磷酸肌酸E．葡萄糖(B)(A)第65頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3．下列有關(guān)氧化磷酸化的敘述，錯誤的是（2002）A．物質(zhì)在氧化時伴有ADP磷酸化生成ATP的過程B．氧化磷酸化過程存在于線粒體內(nèi)C．P/O可以確定ATP的生成數(shù)D．氧化磷酸化過程有兩條呼吸鏈E．經(jīng)呼吸鏈傳遞至氧產(chǎn)生3分子ATP4．下列有關(guān)氧化磷酸化的敘述錯誤的是（2006）A．物