生物化学与分子生物学生物氧化专家讲座.pptx

目录,目录,*,生物氧化,生物化学与分子生物学生物氧化,第1页,物质在生物体内进行氧化称,生物氧化,(biological oxidation),，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成,CO,2,和,H,2,O,过程。,糖,脂肪,蛋白质,CO,2,和,H,2,O,O,2,能量,ADP+Pi,ATP,热能,生物氧化概念,生物化学与分子生物学生物氧化,第2页,糖原,三酯酰甘油,蛋白质,葡萄糖,脂酸,+,甘油,氨基酸,乙酰,CoA,TAC,2H,呼吸链,H,2,O,ADP+Pi,ATP,CO,2,生物氧化普通过程,生物化学与分子生物学生物氧化,第3页,第一节 氧化呼吸链是由含有电子传递功效复合体组成,生物化学与分子生物学生物氧化,第4页,生物体将,NADH+H,+,和,FADH,2,彻底氧化生成水和,ATP,过程与细胞呼吸相关，需要消耗氧，参加氧化还原反应组分由含辅助因子各种蛋白酶复合体组成，形成一个连续传递链，所以称为氧化呼吸链（,oxidative respiratory chain,）。也称,电子传递链,(electron transfer chain),。,氧化呼吸链定义,生物化学与分子生物学生物氧化,第5页,酶复合体是线粒体内膜氧化呼吸链天然存在形式，所含各组分详细完成电子传递过程。电子传递过程释放能量驱动,H,+,移出线粒体内膜，转变为跨内膜,H,+,梯度能量，再用于,ATP,生物合成。,一、,氧化呼吸链由,4,种含有传递电子能力复合体组成,生物化学与分子生物学生物氧化,第6页,人线粒体呼吸链复合体,复合体,酶名称,质量,(kD),多肽链数,功效辅基,含结合位点,复合体,NADH-,泛醌还原酶,850,39,FMN,，,Fe-S,NADH（基质侧）,CoQ（脂质关键）,复合体,琥珀酸,-,泛醌还原酶,140,4,FAD,，,Fe-S,琥珀酸（基质侧）,CoQ（脂质关键）,复合体,泛醌,-,细胞色素,C,还原酶,250,11,血红素,b,L,b,H,c,1,Fe-S,Cyt c,（膜间隙侧）,细胞色素,c,13,1,血红素,c,Cyt c,1Cyt a,复合体,细胞色素,C,氧化酶,162,13,血红素,a,，,a,3,，,Cu,A,Cu,B,Cyt c,（膜间隙侧）,泛醌不包含在上述四种复合体中。,生物化学与分子生物学生物氧化,第7页,Cytc,ox,NAD,H,+,H,+,NAD,+,1/2O,2,+,2H,+,H,2,O,胞液侧,基质侧,线粒体内膜,QH2,Q,延胡索酸,琥珀酸,QH2,Q,4H,+,4H,+,4H,+,4H,+,Cytc,ox,Cytc,red,Cytc,red,4H,+,4H,+,电子传递链各复合体在线粒体内膜中位置,生物化学与分子生物学生物氧化,第8页,Cytc,ox,NAD,H,+,H,+,NAD,+,1/2O,2,+,2H,+,H,2,O,胞液侧,基质侧,线粒体内膜,QH2,Q,延胡索酸,琥珀酸,4H,+,4H,+,4H,+,4H,+,Cytc,ox,Cytc,red,Cytc,red,4H,+,4H,+,电子传递链各复合体在线粒体内膜中位置,生物化学与分子生物学生物氧化,第9页,复合体,又称,NADH-,泛醌还原酶或,NADH,脱氢酶，接收来自,NADH+H,+,电子并转移给泛醌（,ubiquinone,）。,复合体,可催化两个同时进行过程：,电子传递：,NADHFMNFe-S CoQ,质子泵出：,复合体,有质子泵功效，每传递,2,个电子可将,4,个,H,+,从内膜基质侧泵到胞浆侧。,（一）复合体,将,NADH+H,+,中电子传递给泛醌,生物化学与分子生物学生物氧化,第10页,NAD,+,和,NADP,+,结构,R=H:NAD,+,;R=H,2,PO,3,:NADP,+,生物化学与分子生物学生物氧化,第11页,NAD,+,（,NADP,+,）和,NADH,（,NADPH,）相互转变,氧化还原反应时改变发生在,五价氮,和,三价氮,之间。,生物化学与分子生物学生物氧化,第12页,FMN,结构中含,核黄素,，发挥功效部位是,异咯嗪环,，氧化还原反应时不稳定中间产物是,FMN,。在可逆氧化还原反应中显示,3,种分子状态，属于,单、双电子传递体。,生物化学与分子生物学生物氧化,第13页,铁硫蛋白中辅基,铁硫中心,(Fe-S),含有等量铁原子和硫原子，其中一个铁原子可进行,Fe,2+,Fe,3+,+e,反应传递电子。,属于单电子传递体,。,表示无机硫,生物化学与分子生物学生物氧化,第14页,铁硫蛋白,S,S,无机硫,半胱氨酸硫,生物化学与分子生物学生物氧化,第15页,泛醌（辅酶,Q,CoQ,Q,）由多个异戊二烯连接形成较长疏水侧链（人,CoQ,10,），氧化还原反应时可生成中间产物,半醌型泛醌,。内膜中,可移动电子载体,，在各复合体间募集并穿梭传递还原当量和电子。在,电子传递和质子移动,偶联中起着关键作用。,生物化学与分子生物学生物氧化,第16页,复合体,功效,NADH+H,+,NAD,+,FMN,FMNH,2,还原型,Fe-S,氧化型,Fe-S,Q,QH,2,生物化学与分子生物学生物氧化,第17页,复合体,是三羧酸循环中,琥珀酸脱氢酶,，又称,琥珀酸,-,泛醌还原酶,。,电子传递：,琥珀酸,FAD,几个,Fe-S CoQ,复合体,没有,H,+,泵功效,。,（二）复合体,将电子从琥珀酸传递到泛醌,生物化学与分子生物学生物氧化,第18页,生物化学与分子生物学生物氧化,第19页,（三）复合体,将电子从还原型泛醌传递给细胞色素,c,复合体,又叫,泛醌,-,细胞色素,C,还原酶,。人,复合体,含有细胞色素,b(b562,b566),、细胞色素,c1,和一个可移动铁硫蛋白,(Rieske protein),。,泛醌,从复合体,、,募集还原当量和电子并穿梭传递到复合体,。,电子传递过程：,CoQH2(Cyt bLCyt bH)Fe-S Cytc1Cytc,生物化学与分子生物学生物氧化,第20页,细胞色素,(cytochrome,Cyt),细胞色素是一类以,铁卟啉为辅基催化电子传递酶类,，依据它们吸收光谱不一样而分类。,生物化学与分子生物学生物氧化,第21页,复合体,电子传递经过,“,Q,循环”,实现。,复合体,每传递,2,个电子向内膜胞浆侧释放,4,个,H,+,，,复合体,也有质子泵作用,。,Cyt c,是,呼吸链唯一水溶性球状蛋白,，不包含在复合体中。将取得电子传递到复合体,。,生物化学与分子生物学生物氧化,第22页,人复合体,又称,细胞色素,C,氧化酶,(cytochrome c oxidase),。,电子传递：,Cyt cCuACyt aCyt a,3,CuBO,2,Cyt a,3,CuB,形成活性双核中心，将电子传递给,O,2,。,复合体,也,有质子泵功效，,每,传递,2,个电子使,2,个,H,+,跨内膜向胞浆侧转移。,（四）复合体,将电子从细胞色素,C,传递给氧,生物化学与分子生物学生物氧化,第23页,复合体,电子传递过程,生物化学与分子生物学生物氧化,第24页,细胞色素,c,氧化酶,CuB-Cyta3,中心使,O,2,还原成水过程，有强氧化性中间物一直和双核中心紧密结合，不会引发细胞损伤。,生物化学与分子生物学生物氧化,第25页,1,、,NADH,氧化呼吸链,NADH,复合体,CoQ,复合体,Cyt c,复合体,O,2,2,、琥珀酸氧化呼吸链,琥珀酸 复合体,CoQ,复合体,Cyt c,复合体,O,2,二、,NADH,和,FADH,2,是氧化呼吸链电子供体,依据电子供体及其传递过程，当前认为，氧化呼吸链有两条路径：,生物化学与分子生物学生物氧化,第26页,NADH,FMN,(Fe-S),琥珀酸,FAD,(Fe-S),CoQ,Cyt bCyt cCyt c,Cyt aa,3,O,2,NADH,氧化呼吸链,FADH,2,氧化呼吸链,生物化学与分子生物学生物氧化,第27页,标准氧化还原电位,特异抑制剂阻断,还原状态呼吸链迟缓给氧,将呼吸链拆开和重组,氧化呼吸链各组分次序排列是,由以下试验确定,生物化学与分子生物学生物氧化,第28页,呼吸链中各种氧化还原正确标准氧化还原电位,氧化还原对,E,0,(V),氧化还原对,E,0,(V),NAD,+,/NADN+H,+,0.32,Cyt c1 Fe,3+,/Fe,2+,0.22,FMN/FMNH,2,0.219,Cyt c Fe,3+,/Fe,2+,0.254,FAD/FADH,2,0.219,Cyt a Fe,3+,/Fe,2+,0.29,Cyt b,L,(b,H,)Fe,3+,/Fe,2+,0.05(0.10),Cyt a3 Fe,3+,/Fe,2+,0.35,Q,10,/Q,10,H,2,0.06,1/2O,2,/H,2,O,0.816,生物化学与分子生物学生物氧化,第29页,第二节 氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与,ADP,磷酸化偶联生成,ATP,生物化学与分子生物学生物氧化,第30页,底物水平磷酸化,(substrate level phosphorylation),与脱氢反应偶联，生成底物分子高能键，使,ADP(GDP),磷酸化生成,ATP(GTP),过程。不经电子传递。,氧化磷酸化,(oxidative phosphorylation),是指在呼吸链电子传递过程中偶联,ADP,磷酸化，生成,ATP,，又称为,偶联磷酸化,。,ATP,生成方式,生物化学与分子生物学生物氧化,第31页,一、氧化磷酸化偶联部位在复合体,、,、,内,依据,P/O,比值,自由能改变,:G=-nFE,氧化磷酸化偶联部位：,复合体,、,、,生物化学与分子生物学生物氧化,第32页,线,粒,体,离,体,实,验,测,得,一,些,底,物,P/O,比,值,底,物,呼,吸,链,组,成,P/O,比,值,可,能,生,成,ATP,数,-,羟,丁,酸,NAD,+,复,合,体,CoQ,复,合,体,2.5,2.5,Cyt,c,复,合,体,O,2,琥,珀,酸,复,合,体,CoQ,复,合,体,1.5 1.5,Cyt,c,复,合,体,O,2,抗,坏,血,酸,Cyt,c,复,合,体,O,2,0.88,1,细,胞,色,素,c(Fe,2+,),复,合,体,O,2,0.61,-,0.68 1,（一）,P/O,比值,指氧化磷酸化过程中，每消耗,1/2,摩尔,O,2,所生成,ATP,摩尔数（或一对电子经过氧化呼吸链传递给氧所生成,ATP,分子数）。,生物化学与分子生物学生物氧化,第33页,（二）自由能改变,依据热力学公式，,pH7.0,时标准自由能改变,(G0),与还原电位改变,(E0),之间有以下关系：,n,为传递电子数；,F,为法拉第常数,(96.5kJ/molV),G0=-nFE0,生物化学与分子生物学生物氧化,第34页,电子传递链自由能改变,生物化学与分子生物学生物氧化,第35页,ATP,ATP,ATP,氧化磷酸化偶联部位,NADH,FMN,(Fe-S),琥珀酸,FAD,(Fe-S),CoQ,Cyt bCyt cCyt c,Cyt aa,3,O,2,生物化学与分子生物学生物氧化,第36页,二、氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜质子梯度,化学渗透假说,(chemiosmotic hypothesis),电子经呼吸链传递时，可将质子,(H,+,),从线粒体内膜基质侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动,ADP,与,Pi,生成,ATP,。,生物化学与分子生物学生物氧化,第37页,氧化磷酸化依赖于完整封闭线粒体内膜；,线粒体内膜对,H,+,、,OH,、,K,、,Cl,离子是不通透；,电子传递链可驱动质子移出线粒体，形成可测定跨内膜电化学梯度；,增加线粒体内膜外侧酸性可造成,ATP,合成，而线粒体内膜加入使质子经过物质可降低内膜质子梯度，结果电子虽能够传递，但,ATP,生成降低。,化学渗透假说已经得到广泛试验支持。,生物化学与分子生物学生物氧化,第38页,线粒体基质,线粒体膜,+,-,H,+,O,2,H,2,O,H,+,e,-,ADP,+,Pi,ATP,化学渗透假说简单示意图,生物化学与分子生物学生物氧化,第39页,F,0,F,1,Cyt c,Q,NAD,H,+,H,+,NAD,+,延胡索酸,琥珀酸,H,+,1/2O,2,+,2H,+,H,2,O,ADP+Pi,ATP,4H,+,2H,+,4H,+,胞液侧,基质侧,+,-,电子传递过程,复合体,(4H,+,),、,(4 H,+,),和,(2H,+,),有质子泵功效,。,生物化学与分子生物学生物氧化,第40页,化学渗透示意图及各种抑制剂对电子传递链影响,生物化学与分子生物学生物氧化,第41页,三、质子顺浓度梯度回流释放能量用于合成,ATP,F,1,：亲水部分,（动物：,3,3,亚基复合体，,OSCP,、,IF1,亚基,），线粒体内膜基质侧颗粒状突起，,催化,ATP,合成,。,F,0疏水部分,（,ab,2,c,912,亚基，动物还有其它辅助亚基），镶嵌在线粒体内膜中，形成,跨内膜质子通道,。,ATP,合酶结构组成,生物化学与分子生物学生物氧化,第42页,生物化学与分子生物学生物氧化,第43页,ATP,合酶组成可旋转发动机样结构,F,0,2,个,b,亚基一端锚定,F,1,亚基，另一端经过,和,33,稳固结合，使,a,、,b,2,和,3,3,、,亚基组成稳定,定子部分,。,部分,和,亚基共同形成穿过,3,3,间中轴，,还与,1,个,亚基疏松结合作用，下端与嵌入内膜,c,亚基环紧密结合。,c,亚基环、,和,亚基组成,转子部分,。,质子,顺梯度向基质,回流,时，转子部分相对定子部分旋转，使,ATP,合酶利用释放能量,合成,ATP,。,生物化学与分子生物学生物氧化,第44页,当,H,+,顺浓度递度经,F,0,中,a,亚基和,c,亚基之间回流时，,亚基发生旋转,，,3,个,亚基构象发生改变,。,ATP,合酶工作机制,ATP,合成结合变构机制,(binding change mechanism),生物化学与分子生物学生物氧化,第45页,四、,ATP,在能量代谢中起关键作用,细胞内代谢反应都是依序进行、能量逐步得失。,ATP,称之为,高能磷酸化合物,，可直接为细胞各种生理活动提供能量，同时也有利于细胞对能量代谢进行严格调控。,生物体能量代谢有其显著特点。,生物化学与分子生物学生物氧化,第46页,高能磷酸键,水解时释放能量大于,21KJ/mol,磷酸酯键，常表示为,P,。,高能磷酸化合物,含有高能磷酸键化合物,生物化学与分子生物学生物氧化,第47页,化合物,E,0,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),乙酰辅酶,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),一些主要有机磷酸化合物水解释放标准自由能,生物化学与分子生物学生物氧化,第48页,（一）,ATP,是体内能量捕捉和释放利用主要分子,ATP,是体内最主要高能磷酸化合物，是细胞可直接利用能量形式。,ATP,在生物能学上最主要意义在于，经过其水解反应释放大量自由能和需要供能反应偶联，使这些反应在生理条件下完成。,生物化学与分子生物学生物氧化,第49页,核苷二磷酸激酶作用,ATP+UDP ADP+UTP,ATP+CDP ADP+CTP,ATP+GDP ADP+GTP,腺苷酸激酶作用,ADP+ADP ATP+AMP,（二）,ATP,是体内能量转移和磷酸核苷化合物相互转变关键,生物化学与分子生物学生物氧化,第50页,（三）,ATP,经过转移本身基团提供能量,因为,ATP,分子中高能磷酸键水解释放能量多，易释放,Pi,、,PPi,基团，很多酶促反应由,ATP,经过共价键与底物或酶分子相连，将,ATP,分子中,Pi,、,PPi,或者,AMP,基团转移到底物或酶蛋白上而形成中间产物，经过化学转变后再将这些基团水解而形成终产物。,生物化学与分子生物学生物氧化,第51页,磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量一个贮存形式。,（四）磷酸肌酸是高能键能量储存形式,生物化学与分子生物学生物氧化,第52页,ATP,生成、储存和利用,ATP,ADP,肌酸,磷酸,肌酸,氧化磷酸化,底物水平磷酸化,P,P,机械能,(,肌肉收缩,),渗透能,(,物质主动转运,),化学能,(,合成代谢,),电能,(,生物电,),热能,(,维持体温,),生物体内能量储存和利用都以,ATP,为中心。,生物化学与分子生物学生物氧化,第53页,第三节,氧化磷酸化影响原因,生物化学与分子生物学生物氧化,第54页,一、体内能量状态可调整氧化磷酸化速率,氧化磷酸化是机体合成能量载体,ATP,最主要路径，所以机体依据能量需求调整氧化磷酸化速率，从而调整,ATP,生成量。,生物化学与分子生物学生物氧化,第55页,二、抑制剂可阻断氧化磷酸化过程,（一）呼吸链抑制剂阻断电子传递过程,复合体,抑制剂：鱼藤酮,(rotenone),、粉蝶霉素,A(piericidin A),及异戊巴比妥,(amobarbital),等,阻断传递电子到泛醌,。,复合体,抑制剂：萎锈灵,(carboxin),。,生物化学与分子生物学生物氧化,第56页,复合体,抑制剂：抗霉素,A(antimycin A),阻断,Cyt bH,传递电子到泛醌,(,Q,N,),；粘噻唑菌醇则作用,Q,P,位点,。,复合体,抑制剂：,CN,、,N,3,紧密结合中氧化型,Cyt a,3,，阻断电子由,Cyt a,到,CuB-Cyt a,3,间传递。,CO,与还原型,Cyt a,3,结合，,阻断电子传递给,O,2,。,生物化学与分子生物学生物氧化,第57页,NADH,FMN,(Fe-S),琥珀酸,FAD,(Fe-S),CoQ,Cyt bCyt cCyt c,Cyt aa,3,O,2,鱼藤酮,粉蝶霉素,A,异戊巴比妥,抗霉素,A,二巯基丙醇,CO,、,CN,-,、,N,3,-,及,H,2,S,各种呼吸链抑制剂阻断位点,生物化学与分子生物学生物氧化,第58页,不一样底物和抑制剂对线粒体氧耗影响,生物化学与分子生物学生物氧化,第59页,（二）解偶联剂阻断,ADP,磷酸化过程,解偶联剂,(uncoupler),可使氧化与磷酸化偶联相互分离，基本作用机制是,破坏,电子传递过程建立跨内膜,质子电化学梯度,，使电化学梯度储存,能量以热能形式释放,，,ATP,生成受到抑制。,如：二硝基苯酚,(dinitrophenol,DNP),；解偶联蛋白,(uncoupling protein,，,UCP1),。,生物化学与分子生物学生物氧化,第60页,解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）,F,0,F,1,Cyt c,Q,胞液侧,基质侧,解偶联,蛋白,热能,H,+,H,+,ADP+Pi,ATP,生物化学与分子生物学生物氧化,第61页,（三）,ATP,合酶抑制剂同时抑制电子传递和,ATP,生成,这类抑制剂对电子传递及,ADP,磷酸化都有抑制作用。比如寡霉素,(oligomycin),可结合,F,0,单位，二环己基碳二亚胺,(dicyclohexyl carbodiimide,DCCP),共价结合,F,0,c,亚基谷氨酸残基，阻断质子从,F,0,质子半通道回流，抑制,ATP,合酶活性。因为线粒体内膜两侧质子电化学梯度增高影响呼吸链质子泵功效，继而抑制电子传递。,生物化学与分子生物学生物氧化,第62页,寡霉素,(oligomycin),寡霉素,ATP,合酶结构模式图,可阻止质子从,F0,质子通道回流，抑制,ATP,生成。,生物化学与分子生物学生物氧化,第63页,电子传递链及氧化磷酸化系统概貌,H,+,跨膜质子电化学梯度；,H,+,m,内膜基质侧,H,+,；,H,+,c,内膜胞液侧,H,+,生物化学与分子生物学生物氧化,第64页,Na,+,，,K,+,ATP,酶和解偶联蛋白基因表示均增加。,三、甲状腺激素可促进氧化磷酸化和产热,生物化学与分子生物学生物氧化,第65页,四、线粒体,DNA,突变可影响机体氧化磷酸化功效。,线粒体,DNA,（,mtDNA,）呈裸露环状双螺旋结构，缺乏蛋白质保护和损伤修复系统，轻易受到损伤而发生突变，其突变率远高于核内基因组,DNA,。,生物化学与分子生物学生物氧化,第66页,五、线粒体内膜选择性协调转运氧化磷酸化相关代谢物,线粒体外膜通透性高，线粒体对物质经过选择性主要依赖于内膜中不一样转运蛋白,(transporter),对各种物质转运。,生物化学与分子生物学生物氧化,第67页,转运蛋白,进入线粒体,出线粒体,ATP-ADP,转位酶,ADP,3-,ATP,4-,磷酸盐转运蛋白,H,2,PO,4,-,+H,+,二羧酸转运蛋白,HPO,4,2-,苹果酸,-,酮戊二酸转运蛋白,苹果酸,-,酮戊二酸,天冬氨酸,-,谷氨酸转运蛋白,谷氨酸,天冬氨酸,单羧酸转运蛋白,丙酮酸,OH,-,三羧酸转运蛋白,苹果酸,柠檬酸,碱性氨基酸转运蛋白,鸟氨酸,瓜氨酸,肉碱转运蛋白,脂酰肉碱,肉碱,线粒体内膜一些转运蛋白对代谢物转运,生物化学与分子生物学生物氧化,第68页,（一）胞浆中,NADH,经过穿梭机制进入线粒体氧化呼吸链,胞浆中,NADH,必须经一定,转运机制,进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。,-,磷酸甘油穿梭,(-glycerophosphate shuttle),苹果酸,-,天冬氨酸穿梭,(malate-asparate shuttle),转运机制：,生物化学与分子生物学生物氧化,第69页,1.-,磷酸甘油穿梭主要存在于脑和骨骼肌中,生物化学与分子生物学生物氧化,第70页,NADH+H,+,FAD,H,2,NAD,+,FAD,线粒体,内膜,线粒体,外膜,膜间隙,线粒体,基质,-,磷酸甘油,脱氢酶,呼吸链,磷酸二羟丙酮,-,磷酸甘油,生物化学与分子生物学生物氧化,第71页,2.,苹果酸,-,天冬氨酸穿梭主要存在于肝和心肌中,生物化学与分子生物学生物氧化,第72页,NADH,+H,+,NAD,+,NADH,+H,+,NAD,+谷氨酸,-,天冬氨酸,转运体,苹果酸,-,-,酮,戊二酸转运体,苹果酸,草酰乙酸,-,酮戊二酸,谷氨酸,苹果酸,脱氢酶,谷草转,氨酶,胞液,线,粒,体,内,膜,基质,呼吸链,天冬氨酸,生物化学与分子生物学生物氧化,第73页,（二）,ATP-ADP,转位酶协调转运,ADP,进入和,ATP,移出线粒体,生物化学与分子生物学生物氧化,第74页,ATP,4-,F,0,F,1,胞液侧,基质侧,腺苷酸,转运蛋白,磷酸,转运蛋白,ADP,3-,H,2,PO,4,-,ATP,4-,H,+,H,+,H,+,H,+,H,2,PO,4,-,H,2,PO,4,-,ADP,3-,ADP,3-,每分子,ATP,4-,和ADP,3-,反向转运时，向内膜外净转移,1,个负电荷，相当于多,1,个,H,+,转入线粒体基质。,生物化学与分子生物学生物氧化,第75页,第四节,其它氧化与抗氧化体系,生物化学与分子生物学生物氧化,第76页,反应活性氧类,(reactive oxygen species,ROS),O,2,e,-,O,-,2,e,-,+2H,+,H,2,O,2,e,-,+H,+,OH,H,2,O,e,-,+H,+,H,2,O,反应活性氧类,一、线粒体氧化呼吸链也可产生活性氧,生物化学与分子生物学生物氧化,第77页,ROS,主,要起源,线粒体：,超氧阴离子,O,-2,，是体内,O,-2,主要起源；,O,-2,在线粒体中再生成,H,2,O,2,和,OH,。,过氧化酶体：,FAD,将从脂肪酸等底物取得电子交给,O,2,生成,H,2,O,2,和羟自由基,OH,。,胞浆,需氧脱氢酶,（如黄嘌呤氧化酶等）也可催化生成,O,-2,。,细菌感染、组织缺氧等病理过程，环境、药品等,外源原因,也可造成细胞产生活性氧类。,生物化学与分子生物学生物氧化,第78页,需氧脱氢酶和氧化酶,二、抗氧化酶体系有去除反应活性氧类功效,生物化学与分子生物学生物氧化,第79页,抗氧化酶体系,1.,过氧化氢酶,(catalase),又称触酶，其辅基含,4,个血红素,2H,2,O,2,2H,2,O,+,O,2,过氧化氢酶,生物化学与分子生物学生物氧化,第80页,可去除细胞生长和代谢产生,H,2,O,2,和过氧化物,(R-O-OH),，是,体内预防活性氧类损伤主要酶,。,2.,谷胱甘肽过氧化物酶,(glutathione peroxidase,，,GPx),H,2,O,2,+2GSH 2 H,2,O+GS-SG,2GSH+R-O-OH GS-SG+H,2,O+R-OH,生物化学与分子生物学生物氧化,第81页,谷胱甘肽过氧化物酶,H,2,O,2,(,ROOH),H,2,O,(ROH+H,2,O),2G,SH,G,S,S,G,NADP,+,NADPH+H,+,这类酶可保护生物膜及血红蛋白免遭损伤。,谷胱甘肽还原酶,含硒谷胱甘肽过氧化物酶,生物化学与分子生物学生物氧化,第82页,3.,超氧化物歧化酶,2O,2,+2H,+,SOD,H,2,O,2,+O,2,H,2,O,+,O,2,过氧化氢酶,SOD,：超氧化物歧化酶,(superoxide dismutase),生物化学与分子生物学生物氧化,第83页,三、微粒体细胞色素,P450,单加氧酶催化底物分子羟基化,RH+NADPH+H,+,+O,2,ROH+NADP,+,+H,2,O,上述反应需要细胞色素,P450(Cyt P450),参加。,细胞色素,P450,单加氧酶,(cytochrome P450 monooxygenase),，又称混合功效氧化酶,(mixed-function oxidase),或羟化酶,(hydroxylase),生物化学与分子生物学生物氧化,第84页,细胞色素,P450,单加氧酶作用机制,生物化学与分子生物学生物氧化,第85页,