一、教学目的

学习生物体内ATP生成的氧化体系，了解氧化磷酸化是细胞内ATP形成的主要方式。

二、教学要求

（一）掌握氧化呼吸链的定义、NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链各成分名称、呼吸链成分排列顺序及氧化磷酸化偶联部位。了解氧化磷酸化偶联机制。

（二）掌握胞液中NADH进入线粒体的两种方式。

（三）熟悉影响氧化磷酸化的因素，了解体内高能化合物的种类。

（四）了解其他氧化与抗氧化体系。

三、教学内容

（一）生成ATP的氧化体系：呼吸链、氧化磷酸化、影响氧化磷酸化的因素、ATP在能量代谢中的核心作用、通过线粒体内膜的物质转运。

（二）其他氧化体系及抗氧化体系。

                                                        第六章 生物氧化

二、名词解释

1.biological oxidation

2.respiratory chain

3.oxidative phosphorylation

4.substrate-levelphosphorylation

5.  P/O ratio

6.uncoupler

答案：

1.生物氧化:物质在生物体内进行氧化称为生物氧化,主要是糖、脂肪、蛋白质等

营养物质在体内氧化分解,最终生成CO2和H2O,同时释放能量供生命活动需要的过程。

2.呼吸链:生物体将NADH+H+和FADH2所带的氢在线粒体内膜上经过一系列由递氢体及递电子体组成的蛋白酶复合体的作用,最后氧化生成水并释放出能量,这一过程与细胞呼吸有关,需要消耗氧,称为呼吸链。

3.氧化磷酸化:由代谢物脱下的氢,经线粒体氧化呼吸链电子传递过程中产生的能量使ADP磷酸化形成ATP的偶联过程,即还原当量的氧化过程与ADP的磷酸化过程偶联,产生能量ATP。

4.底物水平磷酸化:代谢物脱氢氧化,使分子内部能量重新分布形成高能化合物,直接将高能化合物分子中的能量转移至ADP或GDP,生成ATP或GTP的过程。

5.P/O比值:氧化磷酸化过程中,每消耗1/2摩尔O2所需磷酸的摩尔数,即所能合成ATP的摩尔数(或一对电子通过氧化呼吸链传递给氧所生成ATP的分子数)。

6.解偶联剂:可使氧化与磷酸化的偶联脱离,电子可沿呼吸链正常传递并建立跨内膜的质子电化学梯度储存能量,但不能用于ADP磷酸化合成ATP。

三、填空题

1.生物氧化类型可分为    和      的氧化体系。

答案：线粒体  非线粒体

2.生物氧化的方式有     、      和      。

答案：加氢  脱氢 失电子

3.  构成呼吸链的复合体共有      种。

答案：4

4.复合体I又称      ,含有的辅基为      和      。

答案：NADH-泛醒还原酶   FMN   Fe-S

5.复合体Ⅱ又称     ，含有     和    辅基。

答案：琥珀酸-泛醌还原酶   FAD   Fe-S

6.复合体Ⅲ又称      ，包括     、      、     和     成分。

答案：泛醌-细胞色素c还原酶  Cyt b562   Cyt b566     Cyt c1     Fe-S

7.复合体Ⅳ又称     ，可把电子直接传给     使其转变为     。

答案：细胞色素c氧化酶    O₂    H₂0

8.NADH氧化呼吸链包括     、      、      和     成分。

答案：FMN  Fe-S  CoQ    细胞色素类

9.琥珀酸氧化呼吸链包括       、      、       和       成分。

答案：FADFe-S  CoQ    细胞色素类

10.体内ATP生成方式有       和        。

答案：底物水平磷酸化     氧化磷酸化

11.ATP可以将高能磷酸基团转移给       生成      ,作为肌肉和脑组织中能量的储存形式。

答案：肌酸    磷酸肌酸

12.DNP又称       是呼吸链的      ,其作用机制为       。

答案：二硝基苯酚   解偶联剂    破坏质子的电化学梯度

13.甲状腺激素能诱导细胞膜      的合成,使ATP加速分解成ADP和Pi,ADP增加促进      。

答案：Na+,K+-ATP酶     氧化磷酸化

14.线粒体DNA的特点是      ，可编码      个氧化磷酸化复合体蛋白质亚基,当这些基因突变时可导致      和      等疾病。

答案：呈裸露的环状双螺旋结构   13   帕金森病   阿尔茨海默病(老年性痴呆症)

15. 胞质中NADH转运入线粒体的方式有       和      。

答案：苹果酸-天冬氨酸穿梭   α-磷酸甘油穿梭

四、简答题

1.  简述生物氧化中水和CO2的生成方式。

答：水的生成:代谢物氧化时脱下的2H先由NAD+或FAD接受,再通过呼吸链传递给氧,生成水；CO2的生成:代谢物中的碳原子先被氧化成羧基,再通过脱羧反应生成CO2。

2.什么是P/O比值？有何意义？

答：P/O比值是指氧化磷酸化过程中,每消耗1摩尔氧原子所生成ATP的摩尔数。通过测定P/O比值,可了解ATP的生成量,并推算出氧化磷酸化的偶联部位。

3简述呼吸链抑制剂对氧化磷酸化的影响。

答：呼吸链抑制剂能阻断呼吸链中某些部位电子传递,使电子不能传递给氧使氧化磷酸化中止。

4.  简述解偶联剂对呼吸链中电子传递的影响

答：解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离,使ATP生成减少, ADP/ATP升高,从而导致电子传递过程加快,细胞耗氧速度增加。

5.  简述甲状腺素对氧化磷酸化的影响。

答：甲状腺素可诱导细胞膜上Na+-K+-ATP酶的生成,使ATP加速分解为ADP和Pi,ADP增多促进氧化磷酸化。

6.机体内有哪两条主要呼吸链？

答：①NADH氧化呼吸链:NADH→FMN(Fe-S)→CoQ→Cyt b→Cyt c1→Cyt c→

Cytaa3→O2。②琥珀酸氧化呼吸链:琥珀酸→FAD(Fe-S)→CoQ→Cyt b→Cyt

c1→Cyt c→Cyt aa3→O2。

7.体内ATP是如何生成的？

答：体内ATP的生成方式有二,即氧化磷酸化和底物水平磷酸化,以前者为主要方式。

8.呼吸链中各组分排列顺序如何确定？

答：通过测定呼吸链各组分的标准氧化还原电位;利用呼吸链各组分特有的吸收光谱;测定离体线粒体缓慢给氧时光吸收的改变;以及采用特殊的抑制剂对呼吸链阻断等实验,可推论得出呼吸链各组分排列顺序。

五、论述题

1.  试述影响氧化磷酸化的主要因素。

答：(1)ADP/ATP比值:是调节氧化磷酸化的基本因素,ADP/ATP增高时,氧化磷酸化速度加快,促使ADP转变为ATP

（2）甲状腺素:通过使ATP水解为ADP和Pi,使氧化磷酸化加快。

(3)呼吸链抑制剂:可阻断呼吸链中某环节的电子传递,从而抑制氧化磷酸化。

(4)解偶联剂:能使氧化与磷酸化偶联过程脱离,使ATP不能合成,但不阻断呼吸链中电子传递。

(5)氧化磷酸化抑制剂:对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。

（6）线粒体DNA突变

2.化学渗透学说的要点是什么？

答：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外侧,产生膜内外质子电化学梯度,即H+浓度梯度和跨膜电位差,以此储存能量。当质子浓度梯度经ATP合酶回流时，驱动ADP与Pi结合生成ATP。

FADH2。磷酸二羟丙酮可穿出线粒体内膜至胞液,继续进行穿梭,而FADH2,则进入琥珀酸氧化呼吸链

3.试述胞液中的NADH进入线粒体的穿梭机制。

答：胞液中生成的NADH不能自由透过线粒体内膜，需通过α-磷酸甘油穿梭或苹果酸-天冬氨酸穿梭作用，进入线粒体后，才能经呼吸链氧化。

（1）α-磷酸甘油穿梭：胞液中的NADH在胞液中磷酸甘油脱氢酶催化下,使磷酸二羟丙酮还原成α-磷酸甘油,后者通过线粒体内膜,再经线粒体磷酸甘油脱氢酶催化,生成磷酸二羟丙酮和FADH2。磷酸二羟丙酮可穿出线粒体内膜至胞液,继续进行穿梭,而FADH2则进入琥珀酸氧化呼吸链。

（2）苹果酸-天冬氨酸穿梭作用:胞液中的NADH在苹果酸脱氢酶的作用下，使草酰乙酸还原成苹果酸,后者通过线粒体内膜进入线粒体后,又在线粒体内苹果酸脱氢酶作用下,重新生成草酰乙酸和NADH。NADH进入NADH氧化呼吸链,草酰乙酸经谷草转氨酶的作用生成天冬氨酸,后者经酸性氨基酸载体转运出线粒体,再转变成草酰乙酸,继续进行穿梭。

案例8：氧化呼吸链与煤气中毒

患者，女性，53岁，因神志不清约1小时入院。患者于约1小时前被人发现平卧于床上，不省人事。其房内用煤炉取暖，炉盖未封，室内煤炭气味较浓烈，疑为煤气中毒，开窗通风后未见明显好转，为诊治急来我院。患者自发病以来未进饮食，大小便未见明显异常。

体格检查：T 37.6℃，P 94次／分，R 22次／分，Bp l6／13.3kPa（120／100）mmHg。

浅昏迷状态，查体不合作。口唇黏膜呈樱桃红色，其余皮肤黏膜未见明显异常。全身浅表淋巴结未触及肿大。双眼睑无浮肿，巩膜无黄染，双瞳孔等大同圆，直径约3mm，对光反应灵敏。耳鼻外形正常，无异常分泌物。咽无充血。颈部无抵抗感，气管居中。双肺呼吸音粗，未闻及干湿啰音。心率P 94次／分，律齐，未闻及杂音。腹平软，无压痛及反跳痛，肝脾肋下未及，移动性浊音阴性。肛门、外生殖器未见异常。脊柱四肢无畸形，活动自如。生理反射存在，病理反射未引出。

辅助检查：

1．碳氧血红蛋白（HbCO）测定：HbCO>50％。

2．动脉血气分析：动脉血氧分压（PaO₂）、氧饱和度（Sat O₂）、动脉血二氧化碳分压（PaC O₂）下降，碱丢失（BE负值增大）。

3．血常规：WBC 1.02×10¹⁰／L, N 80.6％；RBC 4.25×10¹²／L；Hb 148g／L。

4．血生化：Na⁺ 144.6mmol／L；K⁺ 4.39mmol／L；Cl^- 110.9mmol／L；Ca²⁺ 2.38

mmol／L；BUN 4.81mmol／L；无机磷1.4mmol／L。

5．心肌酶：AST 116.2U／L；LD ₁ 477.2U／L； HBDH 317.3U／L； CK 7470.4U／L；CK—MB 351.5U／L。

6．脑电图示广泛异常改变。

案例分析：

呼吸链抑制剂能阻断呼吸链中某些部位的电子传递。如鱼藤酮（rote-none）、粉蝶霉素A（piericidin A）及异戊巴比妥（amobarbital）等，它们与复合体І中的铁硫蛋白结合，从而阻断电子传递。抗霉素A（antimycinA）、二巯丙醇（dimercaptopropanol, BAL）抑制复合体Ш中Cyt b与Cyt c₁间的电子传递。CO、CN^-、N₃^-及H₂S抑制细胞色素C氧化酶，使电子不能传给氧，上述案例中的煤气（即CO）中毒机制在于此。目前发生的城市火灾事故中，由于装饰材料中的N和C经高温可形成HCN，因此，伤员除因燃烧不完全造成CO中毒外，还存在CN^-中毒。此类抑制剂可使细胞内呼吸停止，与此相关的细胞生命活动停止，导致人迅速死亡。

教学建议：

（1）掌握呼吸链抑制剂的种类。

（2）熟悉CO中毒机制及其临床表现。

高能化合物（High-energy compound）

ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸脂类化合物。除了ATP外，生物细胞中还存在多种其他的高能化合物。这些化合物在复杂的细胞活动中，作为ATP的补充，也起着自由能供体的重要作用。一般将水解时能释放25 kJ/mol 以上自由能的键视为高能键，用符号“~”表示，含有高能键的化合物称为高能化合物。

用于DNA或RNA合成的所有核苷酸（脱氧核苷酸）—ATP（dATP）、GTP（dGTP）、CTP（dCTP）和UTP（dTTP）都是通过高能磷酸键的断裂释放出能量以推动核酸的合成。

2017考研真题：

1.单选题

20. 在生物氧化中的 P/O 的含义

A. 生成 ATP 数与消耗 1/2 02 的比值

B. 所需的蛋白质与消耗的 1/2 02 的比值

C. 需要的磷酸与生成的 1/2 02 的比值

D. 需要的磷脂与消耗的 1/2 02 的比值

正确答案：C