鸿知(厦门)教育科技有限公司 www.hongzedu.com 南京师范大学生物化学考研:《生物氧化》考试重难点解析
一、复习要点
本章重点知识点 1、氨基酸 2、蛋白质的共价结构 3、蛋白质的三维结构 4、蛋白质结构与功能的关系 5、蛋白质的分离、纯化和表征 历年真题 考点 F1F0-ATP合酶的结构和主要功能 乙醛酸循环的关键酶 氧化磷酸化抑制剂 化学渗透学说 底物水平磷酸化 细胞色素c位置 解偶联剂 细胞溶胶内NADH的再氧化 电子传递链 呼吸链复合体成分 辅酶Q 呼吸电子传递链 氧化磷酸化 考试题型 简答 填空 选择 选择 判断 选择 填空、名词解释 问答 选择 判断 选择 名词解释 名词解释 复习建议 本章内容在考试中出现频率一般,各种题型都有出现。纵观历年真题,主要以小题形式出现,出问答的可能性不大。名词注意氧化磷酸化、P/O比、呼吸链。解偶联剂。应注意把握细节。 真题年份 2014 2014 2014、2013、2012 2014 2013 2012 2012、2011 2014、2011 2011、2010 2009 2008 2006 2014、2006
二、本章核心知识点精析
(一)电子传递和氧化呼吸链 1、电子传递链
电子从NADH到O2的传递所经过的途径形象的称为电子传递链,或称呼吸链。这些递氢
鸿知(厦门)教育科技有限公司 www.hongzedu.com 体或递电子体往往以复合体的形式存在于线粒体内膜上。主要的复合体有:
(1)复合体Ⅰ(NADH-Q还原酶):由一分子NADH还原酶(FMN),两分子铁硫蛋白(Fe-S)和一分子CoQ组成,其作用是将(NADH、H)传递给CoQ。
铁硫蛋白分子中含有非血红素铁和对酸不稳定的硫。其分子中的铁离子与硫原子构成一种特殊的正四面体结构,称为铁硫中心或铁硫簇,铁硫蛋白是单电子传递体。泛醌(CoQ)是存在于线粒体内膜上的一种脂溶性醌类化合物。分子中含对苯醌结构,可接受二个氢原子而转变成对苯二酚结构,是一种双递氢体。
(2)复合体Ⅱ(琥珀酸-Q还原酶):由一分子琥珀酸脱氢酶(FAD),两分子铁硫蛋白和两分子Cytb560组成,其作用是将FADH2传递给CoQ。
细胞色素类:这是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质,为单电子传递体。
(3)复合体Ⅲ(Q-细胞色素c还原酶):由两分子Cytb(分别为Cytb562和Cytb566),一分子Cytc1和一分子铁硫蛋白组成,其作用是将电子由泛醌传递给Cytc。
(4)复合体Ⅳ(细胞色素c氧化酶):由一分子Cyta和一分子Cyta3组成,含两个铜离子,可直接将电子传递给氧,故Cytaa3又称为细胞色素c氧化酶,其作用是将电子由Cytc传递给氧。
2、呼吸链成分的排列顺序
由上述递氢体或递电子体组成了NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链两条呼吸链。 (1)NADH氧化呼吸链
NAD+ →复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ→ c →复合体Ⅳ→1/2O2
丙酮酸、α-酮戊二酸、异柠檬酸、苹果酸、β-羟丁酸、β-羟脂酰CoA和谷氨酸脱氢后经此呼吸链递氢。 (2)琥珀酸氧化呼吸链
复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ → c →复合体Ⅳ →1/2O2
琥珀酸、3-磷酸甘油(线粒体)和脂酰CoA脱氢后经此呼吸链递氢。 3、电子传递的抑制剂
NADH NADH-Q QH2 细胞色素c1 细胞色素c 细胞色素氧化酶 O2
鱼藤酮 抗菌素A
CN N3 CO
--+
+
安密妥
(二)氧化磷酸化作用 1、氧化磷酸化与底物水平磷酸化
(1)氧化磷酸化:在线粒体中,底物分子脱下的氢原子经递氢体系传递给氧,在此过程中释放能量使ADP磷酸化生成ATP,这种能量的生成方式就称为氧化磷酸化。 (2)底物水平磷酸化:直接将底物分子中的高能键转变为ATP分子中的末端高能磷酸键的过程称为底物水平磷酸化。
鸿知(厦门)教育科技有限公司 www.hongzedu.com 2、磷氧比(P/O)
每消耗一摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数称为P/O比值。当底物脱氢以NAD为受氢体时,P/O比值约为2.5;而当底物脱氢以FAD为受氢体时,P/O比值约为1.5。故NADH氧化呼吸链有三个生成ATP的偶联部位,而琥珀酸氧化呼吸链只有两个生成ATP的偶联部位。 3、氧化磷酸化的偶联机制
目前公认的机制是1961年由Mitchell提出的化学渗透学说。这一学说认为氧化呼吸链存在于线粒体内膜上,当氧化反应进行时,H通过氢泵作用被排斥到线粒体内膜外侧(膜间腔),从而形成跨膜pH梯度和跨膜电位差。这种形式的能量,可以被存在于线粒体内膜上的ATP合酶利用,生成高能磷酸基团,并与ADP结合而合成ATP。
4、氧化磷酸化的解偶联与抑制 (1)解偶联
使电子传递与ATP的生成(磷酸化)分离。解偶联剂破坏质子梯度的形成,从而抑制ATP的生成,但不抑制电子的传递,因此电子传递过程中生成的自由能转变为热能。如解偶联剂2,4—二硝基苯酚(DNP)。
(2)氧化磷酸化的抑制剂
既抑制氧的利用,又抑制ATP的形成,但不直接抑制电子传递链上载体的作用。寡霉素就属于这类抑制剂。
(3)离子载体抑制剂
它和解偶联剂的区别在于他是除H以外其他1价阳离子的载体。例如缬氨霉素能结合K,使K+容易透过膜;短杆菌肽可使K、Na以及其他一些1价阳离子穿过膜。
(三)细胞溶胶内NADH的再氧化
胞液中的3-磷酸甘油醛或乳酸脱氢,均可产生NADH。细胞溶胶内的NADH不能透过线粒体内膜进入线粒体氧化。这些NADH可经穿梭系统而进入线粒体氧化磷酸化,产生H2O和ATP。 1、甘油-3-磷酸穿梭途径
这一途径以3-磷酸甘油和磷酸二羟丙酮为载体,在两种不同的α-磷酸甘油脱氢酶的催化下,将胞液中NADH的氢原子带入线粒体中,交给FAD,再沿琥珀酸氧化呼吸链进行氧化磷酸化。因此,如NADH通过此穿梭系统带一对氢原子进入线粒体,则只得到1.5分子ATP。 2、苹果酸-天冬氨酸穿梭途径
在心脏和肝脏细胞溶胶中,以苹果酸和天冬氨酸为载体,在苹果酸脱氢酶和谷草转氨酶的催化下。将胞液中NADH的氢原子带入线粒体交给NAD,再沿NADH氧化呼吸链进行氧化磷酸化。因此,经此穿梭系统带入一对氢原子可生成2.5分子ATP。 (四)葡萄糖彻底氧化的总结算
表9-1 葡萄糖彻底氧化生成ATP分子的统计
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