7生物氧化

第七章生物氧化一、名词解释1. 生物氧化（biological oxidation）：生物细胞将糖、脂、蛋白质等燃料分子氧化分解，最终生成CO2和H2O并释放出能量的作用。

生物氧化包括：有机碳氧化变成CO2；底物氧化脱氢、氢及电子通过呼吸链传递、分子氧与传递的氢结成水；在有机物被氧化成CO2和H2O的同时，释放的能量使ADP转变成ATP；2．呼吸链（respiratory chain）：有机物在生物体内氧化过程中所脱下的氢原子，经过一系列有严格排列顺序的传递体组成的传递体系进行传递，最终与氧结合生成水，这样的电子或氢原子的传递体系称为呼吸链或电子传递链。

电子在逐步的传递过程中释放出能量被用于合成ATP，以作为生物体的能量来源；3．氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）：在底物脱氢被氧化时，电子或氢原子在呼吸链上的传递过程中伴随ADP磷酸化生成ATP的作用，称为氧化磷酸化。

氧化磷酸化是生物体内的糖、脂肪、蛋白质氧化分解合成ATP的主要方式；4．磷氧比（P/O）：电子经过呼吸链的传递作用最终与氧结合生成水，在此过程中所释放的能量用于ADP磷酸化生成ATP。

经此过程消耗一个原子的氧所要消耗的无机磷酸的分子数（也是生成ATP的分子数）称为磷氧比值（P／O）。

如NADH的磷氧比值是3，FADH2的磷氧比值是2；5．底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）：在底物被氧化的过程中，底物分子内部能量重新分布产生高能磷酸键（或高能硫酯键），由此高能键提供能量使ADP（或GDP）磷酸化生成ATP（或GTP）的过程称为底物水平磷酸化。

此过程与呼吸链的作用无关，以底物水平磷酸化方式只产生少量ATP；6．铁硫蛋白（iron-sulfur protein, Fe-S）：又称铁硫中心，其特点是含铁原子和硫原子，或与蛋白质肽链上半胱氨酸残基相结合；7. 细胞色素（cytochrome, Cyt）：位于线粒体内膜的含铁电子传递体，其辅基为铁卟啉；二、填空题1. 生物氧化有3种方式：脱氢、脱质子和与氧结合。

机械能(肌肉收缩) 渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢) 电能(生物电) 热能(维持体温)
二、ATP的生成方式
（一）底物水平磷酸化
把底物分子中高能磷酸键（或高能硫酯 键）的能量转交给ADP（或GDP）而生成 ATP（或GTP）的过程 主要存在于三个反应步骤
（二）氧化磷酸化
氧化磷酸化是指在物质代谢过程中脱下的 氢，经呼吸链递氢递电子释放能量，伴有ADP 磷酸化生成ATP的过程。
一、 ATP的结构及其转换作用
（一）ATP的结构和作用
NH2
O HO
O
O P OH
O CH2
N
N
P~ O P~ O
O NH
N
OH
OH
高能键
高能磷酸键
高能硫酯键
OH OH
高能磷酸化合物：ATP、GTP 、磷酸肌酸等
高能硫酯化合物：乙酰辅酶A 、琥珀酰辅酶A等
三、高能磷酸键的储备
磷酸肌酸（C～P）是肌肉和脑组织中(高能
脂酸+甘油
乙酰CoA
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
催化生物氧化的主要酶类 • 最常见的酶类为不需要脱氢酶类 • 不需氧脱氢酶类催化底物脱氢，不是以氧 为直接受氢体，而是以NAD+,FAD等为受 氢体，这类受氢体接受氢后，形成 NADH,FADH2等，通过线粒体内膜的呼吸 链传递电子，最终使2H与1/2O2结合生成 水。如（异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢 酶）。 • 上述酶类分别存在于不同的亚细胞结构中。 线粒体是体内生物氧化最重要的场所，生 命活动所需的总能量中约95%来自线粒体 内呼吸链的氧化反应，产生大量ATP.
磷酸键）能量的贮存形式。但磷酸肌酸中的高能 磷酸键不能被直接利用，而必须先将其高能磷酸 键转移给ATP，才能供生理活动之需。这一反应 过程由肌酸激酶（CPK）催化完成

代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后， 经过一系列的传递体，最后传递给被激活 的氧原子，而生成水的全部体系。 在生物细胞中，接受代谢物上脱下的氢(或 电子)的载体有三种: NAD+、NADP+ 和 FAD。
呼吸链有两条：
NADH开始的呼吸链
—— NADH呼吸链；
FADH2开始的呼吸链 —— FADH2呼吸链。
+e Fe3+ Fe2+
-e
铁硫蛋白的结构及递电子机理
1Fe 0S24Cys 4Fe
4S24Cys 2Fe
2S24Cys
S Fe
4. 辅酶Q (CoQ)
辅酶-Q（CoQ）：脂溶性醌类化合物， 又称泛醌，非蛋白电子载体。 特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌， 位于呼吸链的中心
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
辅酶-Q不只接受NADH脱氢酶的H,还接受 线粒体其他脱氢酶脱下的H,如琥珀酸脱 氢酶，因此它。
第二节 线粒体电子传递体系
一.线粒体呼吸链（respiratory
chain)
线粒体基质是呼吸底物氧化的场所,底
物在这里氧化所产生的NADH和FADH2将 质子和电子转移到内膜的载体上，经 过一系列氢载体和电子载体的传递， 最后传递给O2生成H2O。
（一）呼吸链的概念
呼吸链（电子传递体系或电子传递链）：
•
• ATP与高能磷酸键
NH2 O O Oγ β α N O P O P～ O P ～ - O O CH O O 2 O N N N
OH OH AMP ADP ATP
•
ATP + H2O ADP + H2O AMP + H2O
ADP + Pi AMP + Pi

生物化学习题第七章生物氧化第一作业一、名词解释1、底物水平磷酸化：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。

2、生物氧化：有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化。

3、电子传递体系：代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经一系列传递体，最后将质子和电子传递给氧而生成水的全部体系称为呼吸链，也称电子传递体系或电子传递链4、氧化磷酸化作用：伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。

二、问答题1．比较生物氧化与体外燃烧的异同点。

相同点：终产物都是二氧化碳和水；释放的总能量也完全相同。

不同点：体外燃烧是有机物的碳和氢与空气中的氧直接化合成CO2和H2O ，并骤然以光和热的形式向环境散发出大量能量。

而生物氧化反应是在体温及近中性的PH 环境中通过酶的催化下使有机物分子逐步发生一系列化学反应。

反应中逐步释放的能量有相当一部分可以使ADP 磷酸化生成ATP ，从而储存在ATP 分子中，以供机体生理生化活动之需。

一部分以热的形势散发用来维持体温。

第二作业２．呼吸链的组成成分有哪些？试述主要和次要的呼吸链及排列顺序。

组成成分：NAD+，黄素蛋白（辅基FMN、FAD），铁硫蛋白，辅酶Q，细胞色素b、c1、c、a、a3。

主要的呼吸链有NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链。

呼吸链排列顺序：FAD（Fe-S）↓NADH→（FMN）→CoQ→Cytb→Cytc1→Cytc→Cytaa3→O2（Fe-S）3．试述氧化磷酸化的偶联部位；用哪些方法可以证明氧化磷酸化的偶联部位?三个偶联部位：NADH和CoQ之间；CoQ和Cytc之间；Cytaa3和O2之间证明方法：①计算P/O比值：β-羟丁酸的氧化是通过NADH呼吸链，测得P/O比值接近于3。

琥珀酸氧化时经FAD到CoQ，测得P/O比值接近于2，因此表明在NAD+与CoQ之间存在偶联部位，抗坏血酸经Cytc进入呼吸链，P/O比值接近于1，而还原型Cytc经aa3被氧化，P/O比值接近1，表明在aa3到氧之间也存在偶联部位。