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生物氧化
鎖定
生物氧化概念
生物氧化特點
生物氧化和有機物質體外燃燒在化學本質上是相同的,遵循氧化還原反應的一般規律,所耗的氧量、最終產物和釋放的能量均相同。
(1)是在細胞內進行酶催化的氧化過程,反應條件温和(水溶液中PH約為7和常温)。
(2)在生物氧化的過程中,同時伴隨生物還原反應的產生。
(3)水是許多生物氧化反應的供氧體,通過加水脱氫作用直接參與了氧化反應。
(5)生物氧化是一個分步進行的過程。每一步都有特殊的酶催化,每一步反應的產物都可以分離出來。這種逐步反應的模式有利於在温和的條件下釋放能量,提高能源利用率。
(6)生物氧化釋放的能量,通過與ATP合成相偶聯,轉換成生物體能夠直接利用的生物能ATP。
生物氧化部位
生物氧化所屬體系
生物氧化酶類
重要的為氧化酶和脱氫酶兩類,脱氫酶尤為重要。
氧化酶為含銅或鐵的蛋白質,能激活分子氧,促進氧對代謝物的直接氧化,只能以氧為受氫體,生成水。重要的有細胞色素氧化酶,可使還原型氧化成氧化型,亦可將氫放出的電子傳遞給分子氧使其活化。心肌中含量甚多。此外還有過氧化物酶、過氧化氫酶等。
脱氫酶分需氧脱氫酶和不需氧脱氫酶。前者可激活代謝物分子中的氫,與分子氧結合,產生過氧化氫。在無分子氧時,可利用亞甲藍為受氫體。需氧脱氫酶皆以FMN或FAD為輔酶。不需氧脱氫酶可激活代謝物分子中的氫,使脱出的氫轉移給遞氫體或非分子氧。一般在無氧或缺氧環境下促進代謝物氧化。大部分以NAD或NADP為輔酶。
生物氧化體系
有不需傳遞體和需傳遞體的兩種體系。
生物氧化氧化生成
生物氧化氧化作用
糖代謝中的三羧酸循環和脂肪酸β-氧化是在線粒體內生成NADH(還原當量),可立即通過電子傳遞鏈進行氧化磷酸化。在細胞的胞漿中產生的NADH ,如糖酵解生成的NADH則要通過穿梭系統(shuttle system)使NADH的氫進入線粒體內膜氧化。
(一)α-磷酸甘油穿梭作用
胞液中的NADH在α-磷酸甘油脱氫酶的催化下,使磷酸二羥丙酮還原為α-磷酸甘油,後者通過線粒體內膜,並被內膜上的α-磷酸甘油脱氫酶(以FAD為輔基)催化重新生成磷酸二羥丙酮和FADH2,後者進入琥珀酸氧化呼吸鏈,生成1.5分子ATP。葡萄糖在這些組織中徹底氧化生成的ATP比其他組織要少,1摩爾G→30摩爾ATP。
(二)蘋果酸-天冬氨酸穿梭作用
胞液中的NADH在蘋果酸脱氫酶催化下,使草酰乙酸還原成蘋果酸,後者藉助內膜上的α-酮戊二酸載體進入線粒體,又在線粒體內蘋果酸脱氫酶的催化下重新生成草酰乙酸和NADH。NADH進入NADH氧化呼吸鏈,生成2.5分子ATP。草酰乙酸經穀草轉氨酶催化生成天冬氨酸,後者再經酸性氨基酸載體轉運出線粒體轉變成草酰乙酸。
[1]
生物氧化相關因素
(一)抑制劑
(二)解偶聯劑
2,4-二硝基苯酚(DNP)和頡氨黴素可解除氧化和磷酸化的偶聯過程,使電子傳遞照常進行而不生成ATP。DNP的作用機制是作為H+的載體將其運回線粒體內部,破壞質子梯度的形成。由電子傳遞產生的能量以熱被釋出。
(三)ADP的調節作用
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