生物氧化中医课件.ppt
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- 生物 氧化 中医 课件
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1、生物氧化中医1 1生物氧化生物氧化2 2呼吸链呼吸链3 3氧化磷酸化氧化磷酸化4 4底物水平磷酸化底物水平磷酸化1 1甲亢患者发热多汗,基础代谢率高,为什么?甲亢患者发热多汗,基础代谢率高,为什么?2 2何为氧化磷酸化何为氧化磷酸化,并说明感冒发烧的机理。并说明感冒发烧的机理。3 3氰化物为什么能引起细胞窒息死亡?氰化物为什么能引起细胞窒息死亡?本本 章章 重重 点点3氰化物为什么能引起细胞窒息死亡?甲亢按其病因不同可分为多种类型,其中最常见的是弥漫性甲状腺肿伴甲亢,约占全部甲亢病的90%,男女均可发病,但以中青年女性多见。-磷酸甘油穿梭机制*生物氧化与体外氧化之不同点解偶联蛋白作用机制(棕色
2、脂肪组织线粒体)2何为氧化磷酸化,并说明感冒发烧的机理。A物质在氧化时伴有ADP磷酸化生成ATP的过程泛醌(辅酶Q,CoQ,Q)由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链(人CoQ10),氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。渗透能(物质主动转运)(三)不需氧脱氢酶类H+跨膜质子电化学梯度;甲状腺肿大呈对称性,也有的患者是非对称性肿大,甲状腺肿或肿大会随着吞咽上下移动,也有一部分甲亢患者有甲状腺结节。NADH+H+G(kJ/mol)物质在生物体内进行氧化分解称生物氧化,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CO2 和 H2O的过程。D氧化磷酸化过程存在于线粒体内氧化磷酸化抑制剂
3、物质在生物体内进行氧化分解称物质在生物体内进行氧化分解称生物氧化生物氧化,主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量,最终生成释放能量,最终生成CO2 和和 H2O的过程。的过程。糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 CO2和和H2O O2能量能量ADP+PiATP热能热能*生物氧化的概念 第一节 概述(一)生物氧化的方式(一)生物氧化的方式一、生物氧化的方式与特点一、生物氧化的方式与特点1.加氧反应加氧反应2.脱氢反应脱氢反应3.脱电子反应脱电子反应*生物氧化与体外氧化之相同点 生物氧化中物质的氧化方式有加氧、生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子
4、,遵循氧化还原反应的脱氢、失电子,遵循氧化还原反应的一般规律。一般规律。物质在体内外氧化时所消耗的氧量、物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物(最终产物(CO2,H2O)和释放能量)和释放能量均相同。均相同。(二)(二)生物氧化的特点生物氧化的特点w是在细胞内温和的环境中(体是在细胞内温和的环境中(体温,温,pH接近中性),在一系列接近中性),在一系列酶促反应逐步进行,能量逐步酶促反应逐步进行,能量逐步释放有利于有利于机体捕获能释放有利于有利于机体捕获能量,提高量,提高ATP生成的效率。生成的效率。w进行广泛的加水脱氢反应使物进行广泛的加水脱氢反应使物质能间接获得氧,并增加脱氢质能间接获得氧
5、,并增加脱氢的机会;脱下的氢与氧结合产的机会;脱下的氢与氧结合产生生H2O,有机酸脱羧产生,有机酸脱羧产生CO2。速率可调。速率可调。*生物氧化与体外氧化之不同点生物氧化生物氧化体外氧化体外氧化w能量是突然释放的。能量是突然释放的。w产生的产生的CO2、H2O由物质由物质中的碳和氢直接与氧结中的碳和氢直接与氧结合生成。合生成。糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA 呼吸链呼吸链 ADP+Pi ATP *生物氧化的一般过程二、参与生物氧化的酶类(一)氧化酶类(一)氧化酶类(二)需氧脱氢酶类(二)需氧脱氢酶类(三)不需氧脱氢酶类
6、(三)不需氧脱氢酶类(四)其它酶类(四)其它酶类三、生物氧化过程中CO2的生成定义定义代谢物脱下的成对氢原子(代谢物脱下的成对氢原子(2H)通过多种)通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递,最终与酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递,最终与氧结合生成水,这一系列酶和辅酶称为氧结合生成水,这一系列酶和辅酶称为呼吸链呼吸链(respiratory chain)又称又称电子传递链电子传递链(electron transfer chain)。组成组成递氢体和电子传递体(递氢体和电子传递体(2H 2H+2e)一、呼吸链第二节呼吸链与氧化磷酸化第二节呼吸链与氧化磷酸化(一)呼吸链的组成四种具有传递电子功能的
7、酶复合体四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)*泛醌泛醌 和和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。均不包含在上述四种复合体中。人线粒体呼吸链复合体人线粒体呼吸链复合体复合体复合体酶名称酶名称复合体复合体复合体复合体复合体复合体复合体复合体NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶泛醌泛醌-细胞色素细胞色素C还原酶还原酶细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶辅基辅基FMN,Fe-S FAD,Fe-S 铁卟啉,铁卟啉,Fe-S 铁卟啉,铁卟啉,Cu 多肽链数多肽链数394 1013 复合体复合体酶名称酶名称复合体复合体复合体复合体复合体复合体复合体复合体NADH-泛醌
8、还原酶泛醌还原酶琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶泛醌泛醌-细胞色素细胞色素C还原酶还原酶细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶辅基辅基FMN,Fe-S FAD,Fe-S 铁卟啉,铁卟啉,Fe-S 铁卟啉,铁卟啉,Cu 多肽链数多肽链数394 1013 由以下实验确定由以下实验确定 标准氧化还原电位标准氧化还原电位 拆开和重组拆开和重组 特异抑制剂阻断特异抑制剂阻断 还原状态呼吸链缓慢给氧还原状态呼吸链缓慢给氧二、呼吸链成分的排列顺序1.NADH氧化呼吸链氧化呼吸链NADH 复合体复合体Q 复合体复合体Cyt c 复合体复合体O22.琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸琥珀酸 复合体复合体 Q 复
9、合体复合体Cyt c 复合体复合体O2氧氧化化还还原原对对E(V)NAD+/NADH+H+-0.32FMN/FMNH2-0.30FAD/FADH2-0.06Cyt b Fe3+/Fe2+0.04(或或0.10)Q10/Q10H20.07Cyt c1 Fe3+/Fe2+0.22Cyt c Fe3+/Fe2+0.25Cyt a Fe3+/Fe2+0.29Cyt a3 Fe3+/Fe2+0.551/2 O2/H2O 0.82呼呼吸吸链链中中各各种种氧氧化化还还原原对对的的标标准准氧氧化化还还原原电电位位NADH氧化呼吸链氧化呼吸链 FADH2氧化呼吸链氧化呼吸链(二)氧化磷酸化 氧化磷酸化氧化磷酸化
10、(oxidative phosphorylation)是是指在呼吸链电子传递过程中偶联指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化,磷酸化,生成生成ATP,又称为,又称为偶联磷酸化偶联磷酸化。底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)是底物分子内部能量重新分是底物分子内部能量重新分布,生成高能键,使布,生成高能键,使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的的过程。过程。二、二、ATP的生成的生成(一)底物水平磷酸化氧化磷酸化偶联部位区段区段电位变化电位变化(E)自由能变化自由能变化G=-nFE能否生成能否生成ATP(G是否大于是否大于30.5KJ)Cy
11、t aa3O2 0.53V 102.3KJ/mol 能能NAD+CoQ0.36V 69.5KJ/mol 能能CoQCyt c 0.21V 40.5KJ/mol 能能电子传递链自由能变化电子传递链自由能变化ATP氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位ATP ATP 氧化磷酸化的偶联机理化学渗透假说化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis)电子经呼吸链传递时,可将质子(电子经呼吸链传递时,可将质子(H+)从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧,产从线粒体内膜的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顺浓度
12、梯度回流时驱动ADP与与Pi生成生成ATP。F0 F1 Cyt c Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 H+1/2O2+2H+H2O ADP+Pi ATP H+H+H+胞液侧胞液侧 基质侧基质侧+-化学渗透假说详细示意图化学渗透假说详细示意图线粒体基质线粒体基质 线粒体膜线粒体膜+-H+O2 H2O H+e-ADP+Pi ATP 化学渗透假说简单示意图化学渗透假说简单示意图(2)ATP合酶合酶由亲水部分由亲水部分 F1(33亚亚基基)和疏水部)和疏水部分分 F0(a1b2c912亚基)组成。亚基)组成。ATP合酶结构模式图合酶结构模式图呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
13、Cytc Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 1/2O2+2H+H2O 胞液侧胞液侧 基质侧基质侧 线粒体内膜线粒体内膜 e-e-e-e-e-NAD+和和NADP+的结构的结构R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+(一)以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶类NAD+(NADP+)和)和NADH(NADPH)相互转变)相互转变氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。FMN结构中含核黄素,发挥功能的部位是结构中含核黄素,发挥功能的部位是异咯嗪环,氧化还原反应时不稳定中间产物是异咯嗪环,氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN。(二
14、)黄素蛋白铁硫蛋白中辅基铁硫簇铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原含有等量铁原子和硫原子,其中铁原子可进行子和硫原子,其中铁原子可进行Fe2+Fe3+e 反应传递电子。反应传递电子。表示无机硫表示无机硫 (三)铁硫蛋白功能:将氢从NADH传递给泛醌(ubiquinone)代谢物脱下的成对氢原子(2H)通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递,最终与氧结合生成水,这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)又称电子传递链(electron transfer chain)。物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物(CO2,H2O)和释放能量均相同。男女比例为:1:4-6
15、。是在细胞内温和的环境中(体温,pH接近中性),在一系列酶促反应逐步进行,能量逐步释放有利于有利于机体捕获能量,提高ATP生成的效率。3氰化物为什么能引起细胞窒息死亡?CN可结合复合体中氧化型Cytaa3,阻断电子传递给O2,导致呼吸链中断,ATP生成受阻,细胞的能量供应受阻,引起细胞代谢障碍,功能紊乱甚至丧失。CP/O可以确定ATP的生成数A物质在氧化时伴有ADP磷酸化生成ATP的过程H+m内膜基质侧H+;产生的CO2、H2O由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。ATP(ADP+Pi)铁硫蛋白铁硫蛋白 无机硫无机硫半胱氨酸硫半胱氨酸硫泛醌(辅酶泛醌(辅酶Q,CoQ,Q)由多个异戊二烯连接)由多个
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