第六章 生物氧化:物质在生物体内进行的氧化作用,称为生物氧化。主要指营养物质在生物体内氧化分解,逐步释放能量,最终生成CO2和H2O的过程。由于消耗O2,产生CO2,与细胞呼吸有关,所以又称为细胞呼吸。    生物氧化可以在线粒体内或线粒体外进行。线粒体内进行的生物氧化伴随有大量ATP生成,在生物能量代谢中具有重要的作用。    生物氧化的特点是:在温和的条件下(37℃、接近中性PH环境等)进行;有酶催化参与;反应物分子中的能量是逐步释放,有相当一部分能量储存在ATP分子中;以有机酸脱羧的方式产生 CO2。加氧、脱氢和脱电子反应属于氧化反应。生物氧化过程中,代谢物脱下的氢(2H)经过多种酶和辅酶催化的连锁反应的逐步传递,最终与氧结合生成水。由于该过程与细胞呼吸有密切关系,所以将此递氢链称为呼吸链。能传递氢的酶或辅酶称递氢体,能传递电子的酶或辅酶称递电子体。递氢的同时必然递电子,故呼吸链也称为电子传递链。    组成呼吸链的成分大多数镶嵌在线粒体内膜中,用超声或去垢剂处理线粒体内膜,可分离得到4个有电子传递功能的复合体:I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。复合体I又称NADH一泛醌还原酶,可将电子从NADH传递给泛醌;复合体Ⅱ又称琥珀酸一泛醌还原酶,可将电子从琥珀酸传递给泛醌;复合体Ⅲ又称泛醌一细胞色素C还原酶,能把电子从泛醌传递给Cyt C;复合体IV又称细胞色素C氧化酶,能把电子从 Cyt C传递给氧。以上四种复合体按一定顺序排列组成两条呼吸链,分别是NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链,排列顺序是:1. NADH氧化呼吸链NADH →复合体Ⅰ→Q →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O22. 琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸 →复合体Ⅱ →Q →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2   呼吸链电子传递过程中释放的能量,大约有40℅可使ADP磷酸化生成ATP,此过程叫氧化磷酸化。物质氧化时,每消耗1摩尔氧原子所消耗无机磷的摩尔数(或ADP的摩尔数),称P/O比值;或者表述成每消耗1摩尔氧原子所生成的ATP摩尔数。在电子传递过程中同时伴有电位改变,在标准状态下,以ΔE0'表示电位变化,以ΔG0'表示自由能改变,两者之间的关系符合以下公式:ΔG0'=-nFΔE0'(n为电子数,F为法拉第常数)。通过测定不同底物经呼吸链氧化的P/O比值或通过呼吸链各组分之间电位差与自由能变化之间的关系计算所得的结果表明,在NADH氧化呼吸链中,存在3个偶联部位,物质经该呼吸链氧化可生成2.5分子ATP;而在琥珀酸氧化呼吸链中,存在2个偶联部位,物质经该呼吸链氧化可生成1.5分子ATP。氧化磷酸化的作用机理目前有几种学说,其中化学渗透假说是目前较为普遍公认的学说。该学说认为,电子经呼吸链传递释放的能量,可将质子从线粒体基质侧泵到内膜外侧,产生质子电化学梯度而积蓄能量,当质子梯度达到一定程度时,经ATP合酶F0质子通道回流,产生的能量由F1催化ADP磷酸化生成ATP。氧化磷酸化作用可受到多种因素的影响。能阻断呼吸链中某一部位的电子传递,使电子不能传递给氧的一类物质称为呼吸链抑制剂,例如鱼藤酮、抗霉素A、氰化物、叠氮化物和CO等。能解除氧化与磷酸化正常偶联的物质,称解偶联剂,如2,4-二硝基苯酚(DNP),其作用是破坏质子浓度梯度而影响ATP的生成。对电子传递和磷酸化均有抑制作用的称为氧化磷酸化抑制剂,如寡霉素。除氧化磷酸化外,体内还有一种生成ATP的方式,称为底物水平磷酸化,即代谢物分子氧化过程中生成高能磷酸直接转移给ADP生成ATP。由于线粒体内膜对物质的通透具有严格的选择性,在线粒体外生成的NADH不能直接进入线粒体经呼吸链氧化,需要借助穿梭系统才能使2H进入线粒体内。其中通过α-磷酸甘油穿梭,2H氧化时能生成1.5分子ATP;经苹果酸-天冬氨酸穿梭系统将2H带入线粒体,氧化时可生成2.5分子ATP。体内有许多高能化合物,以含高能磷酸键的物质尤为重要,这类物质水解时释放的能量较多;现在认为,这是整个分子释放的能量,并不存在键能特别高的化学键。ATP是多种生理活动能量的直接提供者,体内能量的生成、转化、贮存和利用,都以ATP为中心。    生物体内,除线粒体的氧化体系外,在微粒体、过氧化物酶体以及细胞其他部位还存在其他氧化体系,参与呼吸链以外的生物氧化过程,其特点是不伴有磷酸化生成ATP,主要与体内代谢物、药物和毒物的生物转化有关。6.1生物氧化概述:准确背诵生物氧化的基本概念,记忆生物氧化的三种方式,并清楚脱氢是主要方式,深入理解生物氧化的一般过程。
6.2氧化呼吸链:1、准确背诵氧化呼吸链的基本概念,记住四种组成呼吸链的酶复合体,知道它们在线粒体内膜上的位置。 2、准确背诵复合体Ⅰ 的名称和功能,知道组成复合体Ⅰ 的各种酶和辅酶,并记住各组分是递氢体还是递电子体,记住具体参与传递作用的功能位点,清楚复合体Ⅰ 有质子泵功能、泛醌不属于任何一个复合体。 3、准确背诵复合体Ⅱ 的名称和功能,知道组成复合体Ⅱ 的各种酶和辅酶,并记住各组分是递氢体还是递电子体,记住具体参与传递作用的功能位点,清楚复合体Ⅱ无质子泵功能。 4、准确背诵复合体Ⅲ的名称和功能,知道组成复合体Ⅲ的各种酶和辅酶,记住细胞色素类物质的功能及其辅基,清楚复合体Ⅲ 有质子泵功能。 5、准确背诵复合体Ⅳ的名称和功能,知道复合体Ⅳ的双核中心,清楚复合体Ⅳ有质子泵功能。 6、准确背诵NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链的传递顺序,知道两条呼吸链传递顺序确定的实验室依据。
6.3氧化磷酸化:1、准确背诵氧化磷酸化的基本概念,知道氧化磷酸化是机体生成ATP的主要方式。准确背诵氧化磷酸化的三个偶联部位机,记住确定偶联部位的实验依据:P/O比值和自由能变化,并准确背诵P/O比值的概念,测试题正确率在95%以上。 2、知道化学渗透假说的基本内容,记住ATP合酶的两个功能部分。 3、能够理解氧化磷酸化的偶联机制。
6.4氧化磷酸化影响因素:1、理解呼吸链抑制剂对氧化磷酸化的影响,准确记忆氰化物阻断呼吸链电子传递的具体位点,测试题准确率达100%。 2、理解解偶联剂对氧化磷酸化的影响,准确记忆棕色脂肪组织解偶联的具体机制。 3、理解ATP合酶抑制剂对氧化磷酸化的影响。
6.1生物氧化概述:准确背诵生物氧化的基本概念,记忆生物氧化的三种方式,并清楚脱氢是主要方式,深入理解生物氧化的一般过程。
6.2氧化呼吸链:1、准确背诵氧化呼吸链的基本概念,记住四种组成呼吸链的酶复合体,知道它们在线粒体内膜上的位置。 2、准确背诵复合体Ⅰ 的名称和功能,知道组成复合体Ⅰ 的各种酶和辅酶,并记住各组分是递氢体还是递电子体,记住具体参与传递作用的功能位点,清楚复合体Ⅰ 有质子泵功能、泛醌不属于任何一个复合体。 3、准确背诵复合体Ⅱ 的名称和功能,知道组成复合体Ⅱ 的各种酶和辅酶,并记住各组分是递氢体还是递电子体,记住具体参与传递作用的功能位点,清楚复合体Ⅱ无质子泵功能。 4、准确背诵复合体Ⅲ的名称和功能,知道组成复合体Ⅲ的各种酶和辅酶,记住细胞色素类物质的功能及其辅基,清楚复合体Ⅲ 有质子泵功能。 5、准确背诵复合体Ⅳ的名称和功能,知道复合体Ⅳ的双核中心,清楚复合体Ⅳ有质子泵功能。 6、准确背诵NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链的传递顺序,知道两条呼吸链传递顺序确定的实验室依据。
6.3氧化磷酸化:1、准确背诵氧化磷酸化的基本概念,知道氧化磷酸化是机体生成ATP的主要方式。准确背诵氧化磷酸化的三个偶联部位机,记住确定偶联部位的实验依据:P/O比值和自由能变化,并准确背诵P/O比值的概念,测试题正确率在95%以上。 2、知道化学渗透假说的基本内容,记住ATP合酶的两个功能部分。 3、能够理解氧化磷酸化的偶联机制。
6.4氧化磷酸化影响因素:1、理解呼吸链抑制剂对氧化磷酸化的影响,准确记忆氰化物阻断呼吸链电子传递的具体位点,测试题准确率达100%。 2、理解解偶联剂对氧化磷酸化的影响,准确记忆棕色脂肪组织解偶联的具体机制。 3、理解ATP合酶抑制剂对氧化磷酸化的影响。
[单选题]细胞色素中起传递电子作用的元素是:





答案:铁
[单选题] 以下是关于呼吸链的叙述,正确的是:
呼吸链中各组分是按标准氧化还原电位由高到低的顺序排列的
通过呼吸链传递一个氢原子都可产生1.5分子的ATP
NADH呼吸链的组成中不包括复合体Ⅰ
呼吸链中的各个组分都是递氢体
抑制细胞色素aa3后呼吸链中各组分都呈还原态[单选题]在呼吸链中FAD之所以能传递氢是因为其分子中含有:
吡啶环
苯醌结构
异咯嗪环
铁硫簇
铁卟啉[单选题]下列不属于呼吸链抑制剂的是:
异戊巴比妥
氰化物
鱼藤酮
2,4二硝基苯酚
抗霉素A[单选题]在体外进行实验,底物COOH-CH2- CH2-COOH氧化时的P/O比值为1.7,脱下的2H从何处进入呼吸链:
FMN
COQ
Cyt aa3
FAD
NAD+[单选题]关于P/O比值的描述不正确的是:
测定某底物的P/O比值,可用来推断其氧化磷酸化的耦联部位
每消耗一摩尔氧分子所产生的ATP的摩尔数
每消耗一摩尔氧原子所消耗无机磷摩尔数
Vitc通过CytC进入呼吸链,其P/O比值为1
每消耗一摩尔氧原子所消耗ADP摩尔数[单选题]NAD+中含有以下哪种维生素:
VitB6
VitB12
VitB2
VitPP
VitC[单选题]以下因素对氧化磷酸化的影响正确的是:
新生儿体内棕色脂肪组织缺乏时,机体产热增加
甲状腺激素可使氧化磷酸化的速度减慢
解耦联蛋白可使氧化和磷酸化脱离,但不会影响呼吸链的电子传递
异戊巴比妥和二巯基丙醇抑制呼吸链的相同位点
ADP浓度增高时,氧化磷酸化的速度减慢[单选题]研究呼吸链证明:
两条呼吸链的会合点是CytC
两条呼吸链都含有复合体Ⅰ
CoQ既包含在复合体Ⅰ中又包含在复合体Ⅱ中
寡霉素既阻断了呼吸链的电子传递又阻断了ADP的磷酸化
一对氢原子经两条呼吸链传递都可产生2.5分子ATP[单选题]对ATP合酶的描述正确的是:
F0和F1中都含有寡霉素敏感蛋白
F1中含有质子通道
通常又可称为复合体Ⅴ
F0和F1都是亲水的

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