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氧化呼吸鏈
1.NADH氧化呼吸鏈 人體內(nèi)大多數(shù)脫氫酶都以NAD+作輔酶,在脫氫酶催化下底物SH2脫下的氫交給NAD+生成NADH+H+,在NADH脫氫酶作用下,NADH+H+將兩個(gè)氫原子傳遞給FMN生成FMNH2,再將氫傳遞至CoQ生成CoQH2,此時(shí)兩個(gè)氫原子解離成2H++2e,2H+游離于介質(zhì)中,2e經(jīng)Cyt b、c1、c、aa3傳遞,最后將2e傳遞給1/2O2,生成O2-,O2與介質(zhì)中游離的2H+結(jié)合生成水
2.琥珀酸氧化呼吸鏈 琥珀酸在琥珀酸脫氫酶作用下脫氫生成延胡索酸,F(xiàn)AD接受兩個(gè)氫原子生成FADH2,然后再將氫傳遞給CoQ,生成CoQH2,此后的傳遞和NADH氧化呼吸鏈相同
3.線粒體氧化呼吸鏈總結(jié) 線粒體中物質(zhì)代謝會(huì)生成大量的NADH+H+和FADH2-它們可來自丙酮酸氧化脫羧、三羧酸循環(huán)、脂肪酸的β-氧化和L-谷氨酸的氧化脫氨等反應(yīng)
呼吸鏈中各種傳遞體的排列順序
1.標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的數(shù)值表示氧化還原能力的大小,標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位負(fù)值越大,其還原性越強(qiáng),容易被氧化;標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位正值越大,其氧化性越強(qiáng),容易被還原。因此呼吸鏈中各種組分的排列順序應(yīng)當(dāng)由低電位依次向高電位排列
2.還原程度來確定。Chance和Williams使用分光光度法測(cè)定離體的線粒體在有氧條件下三羧酸循環(huán)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),呼吸鏈中各種傳遞體的還原程度。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)從底物一側(cè)到氧一側(cè)的各種傳遞體的還原程度應(yīng)當(dāng)是遞減的,底物的一側(cè)最高,氧一側(cè)最低,如下表中數(shù)據(jù)所示。
表6-1 有氧動(dòng)態(tài)平衡時(shí)電子傳遞體的還原程度
傳遞體NADFPCyt bCyt cCty aa3
還原型S201661
FP:黃素蛋白
這種情況好象物理學(xué)上的聯(lián)通管,圖6?A中,若進(jìn)水量等于出水量,即流量達(dá)到平衡時(shí),離進(jìn)水口最近的水管中水位最高,離出水管最近的水管中水位最低,從進(jìn)水管到出水管水位逐漸減低,若把水流視為電子流,就是上述實(shí)驗(yàn)中的情況。
3.使用特異的抑制劑 特異的抑制劑能阻斷呼吸鏈中的特定環(huán)節(jié),阻斷部位的底物一側(cè)的各種傳遞體應(yīng)為還原型,阻斷部位的氧一側(cè)的各種傳遞體應(yīng)為氧化型,正象我們阻斷聯(lián)通管的底部一樣,阻斷部位以前的各水管中水是滿的,而阻斷部位以后的各水管中水均流光
4.在體外實(shí)驗(yàn)中,將線粒體分成各種復(fù)合物,檢測(cè)其各自催化的反應(yīng),再將其重組,檢測(cè)其催化能力。
美國(guó)格林(Green)等實(shí)驗(yàn)室成功地將呼吸鏈分離成具有催化活性的四種復(fù)合物以及CoQ和Cytc.檢測(cè)各個(gè)復(fù)合物的功能發(fā)現(xiàn):
可以看出CoQ在復(fù)合物Ⅰ與Ⅲ,Ⅱ與Ⅲ之間傳遞還原當(dāng)量,Cyt c在復(fù)合物Ⅲ與Ⅳ之間傳遞還原當(dāng)量。他們又將這四種復(fù)合物1:1:1:1的比例混合,加上CoQ和Cyt c重組,基本上恢復(fù)了線粒體原有的催化能力。
借助上述實(shí)驗(yàn)方法,呼吸鏈各組分的排列順序已基本明確,但仍有些不一致的看法,其中以CoQ至細(xì)胞色素C這一部分研究得還很不清楚,對(duì)于Fe-S和CoQ的定位和數(shù)量也有爭(zhēng)議。
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