生物氧化過程

1、生物氧化過程瀾滄二中 和繼榮一、 生物氧化是指化全物失電子、得氧、脫氫。相反的過挰稱為生物還原。二、與生物氧化過程相關(guān)的脫氫酶的輔基1、 FMN與FADFMN與FAD的基本結(jié)構(gòu)相同，都是異咯嗪環(huán)和核糖醇相與連接的結(jié)構(gòu)。其活性點(diǎn)都是異咯嗪基上1位和10位N。下面是核黃素的結(jié)構(gòu)：核糖醇異咯嗪基核黃素FMN（黃素單核苷酸）和FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）的結(jié)構(gòu)如下： FMN的化學(xué)結(jié)構(gòu) FMN立體結(jié)構(gòu) FAD的化學(xué)結(jié)構(gòu) FAD的立體結(jié)構(gòu)脫氫過程是通過FMN、FND各自氧化態(tài)和還原態(tài)之間的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)的：FMN或FND的氧化態(tài) FMN或FND的還原態(tài)FMN和FAD的工作模式如下：SH2+E-FMNS+E-F

2、MNH2SH2+E-FADS+E-FADH2其中SH2是有兩個(gè)可以脫去的氫的底物。有一類黃酶是需氧黃酶，其反應(yīng)過程如下：需氧黃酶另一類是不需氧黃酶,其反應(yīng)如下：傳遞體不需氧黃酶傳遞體-2H2、 NAD和NADPNAD與NADP的基本結(jié)構(gòu)相同，是尼克酰胺（吡啶衍生物）和腺嘌呤相連的產(chǎn)物。其活性位點(diǎn)都是尼克酰胺上的C4和N。下面是尼克酰胺的結(jié)構(gòu)：尼克酰胺的結(jié)構(gòu) NAD(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)的結(jié)構(gòu)如下： NAD的結(jié)構(gòu) NAD的立體結(jié)構(gòu) NADP(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)的結(jié)構(gòu)如下： NADP的結(jié)構(gòu) NADP的立體結(jié)構(gòu)以NAD、NADP為輔基的脫氫酶脫下的氫由NAD+（CoI）或NADP+(CoI

3、I)接受。NAD+或NADP+吡啶環(huán)上的N為+5價(jià)，可逆的接受電子轉(zhuǎn)變成+3價(jià)的N。催化代謝物分子脫下2個(gè)氫原子，其中一個(gè)氫原了加到吡啶環(huán)氮對(duì)位碳原子上，另一個(gè)氫原子裂解為H+和e-，e-和吡啶環(huán)上的5價(jià)氮結(jié)合，中和其正電荷而變?yōu)?價(jià)氮，質(zhì)子留在介質(zhì)中，該反應(yīng)如下： NAD+或NADP+(氧化態(tài)) NADH + H+或NADPH + H+ (還原態(tài))它是一類需氧黃酶，其反應(yīng)過程如下：傳遞體3、CoA（輔酶A） 其主要結(jié)構(gòu)是泛酸和腺嘌呤相連的結(jié)構(gòu)。CoA是酰化反應(yīng)的輔酶。它通過自身的巰基的接受和放出酰基起轉(zhuǎn)移?；淖饔谩７核岷虲oASH的結(jié)構(gòu)如下：-丙氨酸,-二羥,-二甲基丁酸泛酸的結(jié)構(gòu) CoA

4、SH的化學(xué)結(jié)構(gòu) CoASH的立體結(jié)構(gòu)4、輔酶Q; 這是一類遞氫體，它是醌的衍生物。一搬將輔酶Q寫成CoQ。不同的CoQ只是R基不同。其工作原理如下： 5、還有一類是以卟啉為主要基團(tuán)的細(xì)胞色素，它們構(gòu)成生物氧化中的遞電子體。三、呼吸鏈由供氫體、傳遞體、受氫體以及相應(yīng)的酶組成的氧化還原鏈稱為呼吸鏈。（1）NADH氧化呼吸鏈:BB(2) 琥珀酸氧化呼吸鏈-以FAD為輔基的氧化呼吸鏈:延胡索酸琥珀酸細(xì)胞色素體系(3) 線粒體中的氧化呼吸鏈:O2aa3cc1b琥珀酸-磷酸甘油脂酰CoAFAD+CoQFMNFe-SNAD+丙酮酸-酮戊二酸硫辛酸-羥丁酸谷氨酸異檸檬酸蘋果酸c1bFADFe-SFMNFe-S

5、其中 稱為復(fù)合物II， 稱為復(fù)合物I， 稱為復(fù)合物III，Cyt aa3稱為復(fù)合物IV.四、糖的分解代謝（1）糖酵解途徑（EMP），該過程在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中。是將葡萄糖分解為丙酮酸的過程。該過程不需要氧的參與。該過程包括以下幾個(gè)步驟： 葡萄糖己糖磷酸激酶作用下形成6-磷酸葡萄糖，這是EMP的第一個(gè)限速反應(yīng)：己糖磷酸激酶葡萄糖（G） 6-磷酸葡萄糖（G-6-P） G-6-P異構(gòu)化為6-磷酸果糖（F-6-P），果糖在ATP作用下亦可生成F-6-P：磷酸果糖激酶磷酸己糖異構(gòu)酶 F-6-P生成1,6-二磷酸果糖（F-1,6-P）,這是EMP的第二個(gè)限速反應(yīng)： F-1,6-P裂解為一分子磷酸二羥丙酮和一分

6、子3-磷酸甘油醛：3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮縮醛酶 磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛在磷酸丙酮異構(gòu)酶的作用下互變，完成第五步反應(yīng)。經(jīng)過以上五步EMP完成第一階段的反應(yīng)?？偟膩碚f這是個(gè)耗能的過程，肖耗了2ATP。 1,3-二磷酸甘油酸(1,3-DPG)的生成:磷酸甘油酸脫氫酶 1,3-DPG轉(zhuǎn)為3-PGA(3-磷酸甘油酸):磷酸甘油酸激酶 3-PGA轉(zhuǎn)為2-PGA:磷酸甘油酸變位酶 2-PGA轉(zhuǎn)為PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）：丙酮酸激酶烯醇化酶 醇式丙酮酸的生成，這是EMP的第三個(gè)限速步驟： 以上便是EMP的第二階段，這是個(gè)產(chǎn)能反應(yīng)。在有氧和無氧的條件下丙酮酸的去路是不同的。在無氧的條件下丙酮酸變?yōu)橐?/p>

7、醇：凈反應(yīng)為： G+2Pi+2ADPàEtOH+2ATP+2H2O在有些生物體內(nèi)無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸：凈反應(yīng)為： G+2Pi+2ADPà 2乳酸+2ATP+2H2O在有氧的條件下丙酮酸和CoA結(jié)合，生成乙酰CoA進(jìn)入TCA。（2）TCA循環(huán)三羧酸循環(huán)（英語：Tricarboxylic acid cycle；TCA cycle），或檸檬酸循環(huán)（Citric acid cycle），是需氧生物體內(nèi)普遍存在的代謝途徑，因?yàn)樵谶@個(gè)循環(huán)中幾個(gè)主要的中間代謝物是含有三個(gè)羧基的檸檬酸，因此得名；或者以發(fā)現(xiàn)者漢斯·阿道夫·克雷伯命名為克雷伯氏循環(huán)，簡稱克氏循環(huán)（Kreb

8、s cycle）。三羧酸循環(huán)是三大營養(yǎng)素（糖類、脂類、氨基酸）的最終代謝通路，又是糖類、脂類、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。在三羧酸循環(huán)中，反應(yīng)物葡萄糖或者脂肪酸會(huì)變成乙酰輔酶A。這種“活化醋酸”（一分子輔酶和一個(gè)乙?；噙B），會(huì)在循環(huán)中分解生成最終產(chǎn)物二氧化碳并脫氫，質(zhì)子將傳遞給輔酶煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）和黃素腺嘌呤（FAD），使之成為NADH + H+和FADH2。NADH + H+和FADH2會(huì)繼續(xù)在呼吸鏈中被氧化成NAD+和FAD，并生成水。這種受調(diào)節(jié)的“燃燒”會(huì)生成ATP，提供能量。真核生物的線粒體和原核生物的細(xì)胞質(zhì)是三羧酸循環(huán)的場(chǎng)所。它是呼吸作用過程中的一步，但在需氧型生物中，它

9、先于呼吸鏈發(fā)生。厭氧型生物則首先遵循同樣的途徑分解高能有機(jī)化合物，例如糖酵解，但之后并不進(jìn)行三羧酸循環(huán)，而是進(jìn)行不需要氧氣參與的發(fā)酵過程。三羧酸循環(huán)是四步糖代謝（高能量碳鍵的斷裂）中的第三步。 其它三步是糖酵解、丙酮酸氧化脫羧和呼吸鏈（電子傳遞鏈）：糖酵解丙酮酸氧化脫羧三羧酸循環(huán)呼吸鏈 乙酰CoA與草酰乙酸結(jié)合生成檸檬酸：檸檬酸草酰乙酸檸檬酸合成酶這是TCA的第一個(gè)限速反應(yīng)。 檸檬酸異構(gòu)化為異檸檬酸。這個(gè)反應(yīng)包括脫水和加水兩步，都是由順烏頭酸酶（acnotiase）崔化的。異檸檬酸順烏頭酸 異檸檬酸被氧化為酮戊二酸。異檸檬酸脫氫酶崔化這個(gè)反應(yīng)。這是TCA的第二個(gè)限速反應(yīng)。異檸檬酸酮戊二酸草酰琥珀酸 酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰輔酶A.該反應(yīng)由酮戊二酸酶系催化,有三個(gè)酶,六種輔因子.琥珀酰CoA酮戊二酸酮戊二酸氧化脫羧酶系這是TCA的第三個(gè)限速反應(yīng),也是第二個(gè)氧化反應(yīng). 琥珀酰輔酶A變?yōu)殓晁? 這個(gè)反應(yīng)是TCA中唯一的底物水平磷酸化反應(yīng)生成的GTP在二磷酸核苷激酶催化下生成ATP.琥珀酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸硫激