生物氧化復習筆記
1、 物質在體內氧化和體外氧化有什么異同?
體內氧化即是生物氧化。它是在細胞內的由酶催化的氧化反應,幾乎每步反應都由酶來催化進行。不需要高溫,也步需要強堿及強氧化劑的協助,在體溫和中性pH環境中即可進行;是逐步進行、逐步完成的,不會驟然放出大量的熱量。
更不會產生高溫、高熱。另外,反應中逐步釋放的能量相當一部分可使ADP生產ATP,儲存在ATP分子中,以供生理生化活動的必需。
2、 何謂呼吸鏈?
線粒體中有線粒體氧化體系。其主要功能是使作用物脫下的氫經一系列的酶或輔酶的傳遞,最后與激活的氧結合成水。同時逐步釋放能量。
儲存于ATP中,起到遞氫或電子的作用的酶或輔酶叫電子傳遞鏈。他們按照一定的順序排列在線粒體內膜上,組成遞氫或遞氫電子體。該體系進行的一系列的連鎖反應是與細胞膜攝取氧的呼吸相關,又叫做呼吸鏈(respiratory chain)。
3、 列舉維生素在生物氧化中的作用。
Vitamin B2和Vitamin PP參與生物氧化。
核黃素構成黃酶的輔酶成分;維PP是尼克酰胺,構成脫氫酶輔酶成分。
輔酶Ⅰ(Co Ⅰ),尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+),是體內很多脫氫酶的輔酶。是連接作用物與呼吸鏈的重要環節。分子中含有尼克酰胺(NAD+)、核糖、磷酸與一份子的腺苷酸。NAD+的主要功能是接受從代謝物中脫下的2H(2H++ 2e),然后傳給另一傳遞體黃素蛋白。
輔酶Ⅱ(Co Ⅱ),NADP+黃素蛋白種類很多,其輔基有兩種,一種是黃素單核苷酸(FMN),另一種是黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。兩者均含核黃素,此外,FMN含有一分子磷酸,而FAD只比FMN多含一分子的腺苷酸(AMP)。
黃素蛋白可催化代謝物脫氫,脫下的氫可被該酶的輔基FMN或FAD接受(脫氫酶的含義)。NADH脫氫酶就是黃素蛋白的一種,它可將氫由NADH轉移到NADH脫氫酶的輔基FMN上,使FMN還原為FMNH2。尚有不少的脫氫酶是以FAD為輔基的,如琥珀酰脫氫酶,他們可以直接將作用物脫下的氫傳遞進入呼吸鏈。
4、 細胞色素體系分哪幾類?其輔基各為何?
細胞色素是位于線粒體內膜的含鐵電子傳遞體,其輔基為鐵卟啉。現根據其吸收光譜的不同分為三類,即細胞色素a、b、c
細胞色素分類 其輔基
A 色素a、a3很難分開,組成一個復合體,Cyt aa3的輔基為血紅素A,它是唯一能將電子傳遞給氧的細胞色素,所以也叫做細胞色素氧化酶。
A3
B 鐵原卟啉Ⅸ(其與多肽鏈間無共價鍵結合)
C 血紅素c
C1 血紅素c
5、 試述體內ATP如何生成?
ATP是生物組織細胞能夠直接利用的唯一能源,在糖類、脂類和蛋白質等物質氧化分解中釋放出的能量,有相當大的部分能使ADP磷酸化為ATP。
體內ATP生產的方式有兩種,作用物(底物)水平磷酸化和氧化磷酸化。
1、 底物水平磷酸化: 在高能化合物釋放能量的同時,伴有ADP磷酸化生成ATP的作用(為什么會有這個磷酸化發生那?)稱為底物水平磷酸化,與呼吸鏈的電子傳遞無關。通過底物水平磷酸化形成的ATP在體內所占的比例很小。
如1 mol的葡萄糖徹底氧化產生的36(或38) mol ATP中只有4(或6)mol ATP(3-磷酸甘油醛==1,3-二磷酸甘油酸產生的NADH)是由底物水平磷酸化產生的,其余的ATP全由氧化磷酸化產生的。
2、 氧化磷酸化: 代謝物氧化脫氫經呼吸鏈傳遞給氧生成水的同時,釋放能量用以使ADP磷酸化為ATP,由于是代謝物的氧化反應與ADP的磷酸化反應偶聯發生,故稱之為氧化磷酸化。值得注意的是,氧化磷酸化是體內生成ATP的主要方式,在糖、脂等氧化分解代謝中除少數外,幾乎全通過氧化磷酸化生成ATP。
3、 如果一個反應只有代謝物的氧化反應,而不伴隨ADP磷酸化為ATP,則稱為氧化磷酸化的解偶聯。
4、 何謂穿梭系統?體內有哪些重要穿梭系統?有何重要性?
線粒體內生成的NADH和FADH2可直接參與氧化磷酸化的過程,但在胞液中生成的NADH不能自由透過線粒體內膜,故線粒體外NADH所攜帶的氫必須通過某種轉運機制才能進入線粒體,然后經過呼吸鏈進行氧化磷酸化過程。這需要一種穿梭系統來協助完成。(問:FADH2能自由進入線粒體內膜么?)
穿梭系統有如下兩種:蘋果酸-天冬氨酸穿梭作用和α-磷酸甘油穿梭作用:
1、 α-甘油穿梭。這種穿梭作用主要存在在腦和骨骼肌中,因此這些組織中糖酵解過程中的3-磷酸甘油醛脫氫產生的NADH+H+可以通過α-磷酸甘油穿梭進入線粒體,產生36分子的ATP。
2、 蘋果酸-天冬氨酸穿梭作用。存在于肝和心肌等組織,因此這些組織中糖酵解過程中的3-磷酸甘油醛脫氫產生的NADH+H+可以通過蘋果酸-天冬氨酸穿梭進入線粒體,產生38分子的ATP。
3、 過氧化氫酶、過氧化物酶有何生理功用?在機制上有何異同?
過氧化氫酶:以血紅素為輔基,是催化H2O2分解的重要酶;
過氧化物酶:催化H2O2分解生成水,并釋放出氧原子直接氧化酚類和胺類物質。
4、 解釋下列名詞:
生物氧化、呼吸鏈、氧化磷酸化、作用物磷酸化、P/O比值、超氧化物歧化酶。
生物氧化:物質在生物體內的氧化分解為生物氧化,在細胞的線粒體內及線粒體外均可進行,但氧化過程不同線粒體內的氧化產能伴有ATP的生成,其主要表現是細胞內氧的消耗和CO2的釋放,故叫做細胞呼吸。(只有線粒體內的氧化伴有ATP生成,并且CO2和水的產生是在線粒體內的。)
呼吸鏈:線粒體氧化體系的主要功能是使作用物脫下的氫經一系列酶或輔酶的傳遞,最后與激活的氧結合成水,同時逐步釋放能量,使ADP磷酸化生成ATP,將能量儲存于ATP中,起傳遞氫或電子作用的酶或輔酶成為電子傳遞體。該體系進行的一系列連鎖反應是與細胞攝取氧的呼吸過程相關,所以叫呼吸鏈。
氧化磷酸化:代謝物氧化脫氫經呼吸鏈傳遞給氧生成水的同時,釋放能量用以使ADP磷酸化成為ATP,由于是代謝物的氧化反應與ADP的磷酸化反應偶聯發生,叫做氧化磷酸化。
氧化磷酸化是體內生成ATP的主要方式,在糖、脂等氧化分解過程中除少數外,幾乎全部通過氧化磷酸化生成ATP,如果只有代謝氧化,而不伴隨ADP磷酸化的過程,則成為氧化磷酸化的解偶聯。
底物水平磷酸化:在高能化合物釋放能量的同時,伴有ADP磷酸化生成ATP的作用成為作用物水平磷酸化,與呼吸鏈的電子傳遞無關。也是底物水平磷酸化。
P/O 比值:P/O值是指每消耗一摩爾氧原子所需消耗無機磷的摩爾數。氧化磷酸化過程中,無機磷酸是由于ADP磷酸化生成ATP的,所以無機磷的原子數可間接反應ATP的生成數。
超氧化物歧化酶:超氧化物歧化酶(SOD),是人體防御內外環境中超氧離子對人體侵害的重要酶。SOD廣泛存在于各種組織中,半衰期極短。SOD對腫瘤的生長有抑制作用,其活性降低是許多腫瘤的特征。同時,SOD可減少動物因缺血所造成的心肌區域性梗塞的范圍和程度。