第一节概述 体内大部分物质都可进行氧化反应,在生物体内进行的氧化反应与体外氧化反应有许多共同之处:它们都遵循氧化反应的一般规律,常见 的氧化方式有脱电子、脱氢和加氧等类型;最终氧化分解产物是C02和H20,同时释放能量。但是生物氧化反应又有其特点:①体外氧化反应 主要以热能形式释放能量;而生物氧化主要以生成ATP方式释放能量,为生物体所利用。②其最大区别在于:体外氧化往往在高温,强酸,强 碱或强氧化剂的催化下进行;而生物氧化是在恒温(37℃)和中性H环境下进行,催化氧化反应的催化剂是酶。 一、生物氧化酶类 体内催化氧化反应的酶有许多种,按照其催化氧化反应方式不同可分为三大类。 (一)脱氢氧化酶类 这一类中依据其反应受氢体或氧化产物不同,又可以分为三种, 1.氧化酶类(oxidases) 氧化酶直接作用于底物,以氧作为受氢体或受电子体,生成产物是水。氧化酶均为结合蛋白质,辅基常含有C2+,如细胞色素氧化酶、酚 氧化酶、抗坏血酸氧化酶等。抗坏血酸氧化酶可催化下述反应: 抗坏血酸越年复化通脱氢抗坏直酸十H,0 +1/202 2.需氧脱氢酶类(aerobic dehydrogenases) 需氧脱氢酶以FAD或FMN为辅基,以氧为直接受氢体,产物为H2O2或超氧离子(O2),某些色素如甲烯蓝(methylene blue,MB)、铁氰化钾 (【K3F(CN)6]、二氯酚靛酚可以作为这类酶的人工受氢体。如D?氨基酸氧化酶(辅基FAD)、L-氨基酸氧化酶(辅基FMN)、黄嘌呤氧化酶(辅 基FAD)、醛脱氢酶(辅基FAD)、单胺氧化酶(辅基FAD)、二胺氧化酶等。 胺YO,+H0 次黄呤(或黄吟)HO+O 醛人H,O,+NH 黄票岭(成尿酸) 人H0, 单胺氧化醇(含FAD) 黄琴吟氧化醇(含FAD.Mo.Fe) 粒细胞中NADH氧化酶和NADPH氧化酶也是需氧脱氢酶,它们催化下述反应: NAD(P)H+20,NADP)H氯化鹰NAD(P)+205+H+ 超氧离子在超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)催化下生成H202与O2: 0+05+2Ht00H,0,+0, 3.不需氧脱氢酶类(anaerobic dehydrogenases) 这是人体内主要的脱氢酶类,其直接受氢体不是O2,而只能是某些辅酶(NAD+、NADP+)或辅基(FAD、FMN),辅酶或辅基还原后又将氢 原子传递至线粒体氧化呼吸链,最后将电子传给氧生成水,在此过程中释放出来的能量使ADP磷酸化生成ATP,如3?磷酸甘油醛脱氢酶、琥珀 酸脱氢酶、细胞色素体系等。 3-磷酸甘油醛)YNAD+B 琥珀酸YFAD 1,3-二醉酸廿袖酸人NADH+H 延胡索酸入FADH 3一映酸甘油醛脱氢酶 琥珀酸脱氢酶(SDH) 4.加氧酶类(oxygenases) 顾名思义,加氧酶催化加氧反应。根据向底物分子中加入氧原子的数目,又可分为加单氧酶(monooxygenase)和加双氧酶(dioxygenase): (I)加单氧酶又称为多功能氧化酶、混合功能氧化酶(mixed function oxidase)、羟化酶(hydroxylase)。加单氧酶催化O2分子中的一个原子 加到底物分子上使之羟化,另一个氧原子被NDPH+H+提供的氢还原生成水,在此氧化过程中无高能磷酸化合物生成,反应如下: RH+NADPH+H+O,加#毫ROH+NADP+HO 加单氧酶实际上是含有黄素酶及细胞色素的酶体系,常常是由细胞色素P450、NADPH细胞色素P450还原酶、NADPH和磷脂组成的复合 物。细胞色素P450是一种以血色素为辅基的b族细胞色素,其中的Fe3+可被Na2S203等还原为Fe2+,还原型的细胞色素P450与C0结合后在 450nm有最大吸收峰,故名细胞色素P450,它的作用类似于细胞色素aa3,能与氧直接反应,将电子传递给氧,因此也是一种终末氧化酶. 加单氧酶主要分布在肝、肾组织微粒体中,少数加单氧酶也存在于线粒体中,加单氧酶主要参与类固醇激素(性激素、肾上腺皮质激素)、 胆汁酸盐、胆色素、活性维生素D的生成和某些药物、毒物的生物转化过程。加单氧酶可受底物诱导,而且细胞色素P450基质特异性低,一种 基质提高了加单氧酶的活性便可同时加快几种物质的代谢速度,这与体内的药物代谢关系十分密切,例如以苯巴比妥作诱导物,可以提高机体 代谢胆红素、睾酮、氢化可地松、香豆素、洋地黄毒苷的速度,临床用药时应予考虑。第一节 概 述 体内大部分物质都可进行氧化反应,在生物体内进行的氧化反应与体外氧化反应有许多共同之处:它们都遵循氧化反应的一般规律,常见 的氧化方式有脱电子、脱氢和加氧等类型;最终氧化分解产物是CO2和H2O,同时释放能量。但是生物氧化反应又有其特点:①体外氧化反应 主要以热能形式释放能量;而生物氧化主要以生成ATP方式释放能量,为生物体所利用。②其最大区别在于:体外氧化往往在高温,强酸,强 碱或强氧化剂的催化下进行;而生物氧化是在恒温(37℃)和中性pH环境下进行,催化氧化反应的催化剂是酶。 一、生物氧化酶类 体内催化氧化反应的酶有许多种,按照其催化氧化反应方式不同可分为三大类。 (一)脱氢氧化酶类 这一类中依据其反应受氢体或氧化产物不同,又可以分为三种。 1.氧化酶类(oxidases) 氧化酶直接作用于底物,以氧作为受氢体或受电子体,生成产物是水。氧化酶均为结合蛋白质,辅基常含有Cu2+,如细胞色素氧化酶、酚 氧化酶、抗坏血酸氧化酶等。抗坏血酸氧化酶可催化下述反应: 2.需氧脱氢酶类(aerobic dehydrogenases) 需氧脱氢酶以FAD或FMN为辅基,以氧为直接受氢体,产物为H2O2或超氧离子(O2),某些色素如甲烯蓝(methylene blue,MB)、铁氰化钾 ([K3Fe(CN)6]、二氯酚靛酚可以作为这类酶的人工受氢体。如D?氨基酸氧化酶(辅基FAD)、L-氨基酸氧化酶(辅基FMN)、黄嘌呤氧化酶(辅 基FAD)、醛脱氢酶(辅基FAD)、单胺氧化酶(辅基FAD)、二胺氧化酶等。 粒细胞中NADH氧化酶和NADPH氧化酶也是需氧脱氢酶,它们催化下述反应: 超氧离子在超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)催化下生成H2O2与O2: 3.不需氧脱氢酶类(anaerobic dehydrogenases) 这是人体内主要的脱氢酶类,其直接受氢体不是O2,而只能是某些辅酶(NAD+、NADP+)或辅基(FAD、FMN),辅酶或辅基还原后又将氢 原子传递至线粒体氧化呼吸链,最后将电子传给氧生成水,在此过程中释放出来的能量使ADP磷酸化生成ATP,如3?磷酸甘油醛脱氢酶、琥珀 酸脱氢酶、细胞色素体系等。 4.加氧酶类(oxygenases) 顾名思义,加氧酶催化加氧反应。根据向底物分子中加入氧原子的数目,又可分为加单氧酶(monooxygenase)和加双氧酶(dioxygenase)。 (1)加单氧酶 又称为多功能氧化酶、混合功能氧化酶(mixed function oxidase)、羟化酶(hydroxylase)。加单氧酶催化O2分子中的一个原子 加到底物分子上使之羟化,另一个氧原子被NADPH+H+提供的氢还原生成水,在此氧化过程中无高能磷酸化合物生成,反应如下: 加单氧酶实际上是含有黄素酶及细胞色素的酶体系,常常是由细胞色素P450、NADPH细胞色素P450还原酶、NADPH和磷脂组成的复合 物。细胞色素P450是一种以血色素为辅基的b族细胞色素,其中的Fe3+可被Na2S2O3等还原为Fe2+,还原型的细胞色素P450与CO结合后在 450nm有最大吸收峰,故名细胞色素P450,它的作用类似于细胞色素aa3,能与氧直接反应,将电子传递给氧,因此也是一种终末氧化酶。 加单氧酶主要分布在肝、肾组织微粒体中,少数加单氧酶也存在于线粒体中,加单氧酶主要参与类固醇激素(性激素、肾上腺皮质激素)、 胆汁酸盐、胆色素、活性维生素D的生成和某些药物、毒物的生物转化过程。加单氧酶可受底物诱导,而且细胞色素P450基质特异性低,一种 基质提高了加单氧酶的活性便可同时加快几种物质的代谢速度,这与体内的药物代谢关系十分密切,例如以苯巴比妥作诱导物,可以提高机体 代谢胆红素、睾酮、氢化可地松、香豆素、洋地黄毒苷的速度,临床用药时应予考虑