[生化]生物氧化PPT

2e
2Fe2+ 1/2O2
2H+
• 人体内大多数脱氢酶都以NAD+作辅酶，在脱氢酶催化下底 物MH2脱下的氢交给NAD+生成NADH+H+，在NADH脱氢酶作用 下，NADH+H+将两个氢原子传递给FMN生成FMNH2，再将氢传
递至CoQ生成CoQH2，此时两个氢原子解离成2H+和2e,2H+游
离于介质中，2e经Cyt b、c1、c、aa3传递，最后将2e传递 给1/2 O2，生成O2-, O2与介质中游离的2H+结合生成水
例如：天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）
C C C C ATP（正效应剂） CTP（负效应剂） C
R R
C C
R R R R
R R R R R R
C C
C
C C
无催化活性构象(T-型)
有催化活性构象(R-型)
3.高能荷抑制ATP的生成， 促进ATP的应用，即促进 机体内的合成代谢。 4.大多数细胞的能荷处于 0.8-0.95之间。进一步说 明细胞内ATP的产生和利 用都处于一个相对稳定的 状态。
ATP ATP ATP
• ATP能量生成依据(三个部位的自由能变化) • ΔG0 ’ =-nF ΔE0 ’
– FMN→CoQ:ΔG0’=-2*23.062*(0.1+0.3)=-18.4496千卡/mol – Cytb→CytC: ΔG0’=-2*23.062*(0.25-0.07)=-8.30232千卡/mol – Cytaa3→O2: ΔG0’=-2*23.062*(0.82-0.29)=-23.9千卡/mol
生物氧化
细胞内温和条件 （常温、常压、中性pH、水溶液）

第二节 线粒体氧化体系
一、呼吸链（respiratory chain） 二、呼吸链的组成成分和作用 三、呼吸链的蛋白质复合体 四、呼吸链中各组分的排列顺序
Go on~
一、呼吸链（respiratory chain）
• 呼吸链是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。 • 在真核生物细胞内，它位于线粒体内膜上， 原核生物中，它位于细胞膜上。
功能：将底物上的氢激活
并脱下。
辅酶：NAD+或NADP+
NAD+ 和NADP+的结构
OR
NAD+：R=H NADP+：R=PO32-
尼克酰胺核苷酸的作用原理：
H
H H CONH 2
C CONH2 N R
+
+ H + e + H+
N R
+ H+
H
2H
H
e
H+
NAD(P)+
+2H
-2H
NAD(P)H+H+

Cys Cys
S S
Fe3+
S S
Fe3+S S来自Cys Cys+e-
Cys Cys
S S Fe3+
S S Fe2+
S S
Cys Cys
（4）泛醌（CoQ）
一种脂溶性的醌类化合物，其分子中的苯醌 结构能进行可逆的加氢反应，是氢传递体。
CoQ + 2H
CoQH2
（5）细胞色素（cytochrome,Cyt）

内膜约含 80％的蛋白质，包括电子传递链和氧 化磷酸化的有关组分，是线粒体功能的主要 担负者 。 线粒体 的内腔 充满半流动的基质 （衬质），其中包含大量的酶类以及线粒体 DNA和核糖体。 线粒体基质酶类包括 TCA酶类、脂肪酸-氧化 酶类和氨基酸分解代谢酶类。
哺乳动物线粒体 DNA 为环状分子，编码包括 细胞色素氧化酶、细胞色素 b 和 F0 疏水亚基 在内的10多种蛋白质，约占内膜总蛋白质的 20％，其余的蛋白质均由核基因编码，在细 胞质中合成后运入线粒体。 线粒体内膜的内表面有一层排列规则的球形颗 粒，通过一个细柄与构成嵴的内膜相连接， 这就是ATP合酶(偶联因子F1-F0)。
6.1.1.3 生物氧化中CO2和H2O的生成 ① CO2的生成 代谢底物在酶的作用下经一系列脱氢、加水等 反应，转变为含羧基的化合物，经脱羧反应 生成CO2，包括直接脱羧和氧化脱羧。
② H2O的生成 生物氧化中底物脱下的氢与氧结合生成水。
6.1.2 生物氧化的自由能变化 6.1.2.1 自由能概念 生物体不能直接利用热能做动，在生命活动过 程中所需的能量都来自体内生化反应释放的 自由能。 自由能(free energy) ：在恒温、恒压条件下一 个体系可用于做有用功的能量。又称Gibbs自 由能，以G表示。
②黄素蛋白(flavoproteins) 与电子传递链有关的黄素蛋白有两种，分别以 FMN和FAD为辅基。
在FAD、FMN分子中的异咯嗪部分可进行可逆 的脱氢加氢反应。氧化型黄素辅基从NADH接 受两个电子和一个质子，或从底物(如琥珀酸) 接受两个电子和两个质子而还原： NADH+H++FMN=NAD++FMNH2 琥珀酸+FAD=延胡索酸+FADH2

（四）呼吸链（电子传递链）各个成员
细胞色素
（简写为cyt. ）是含铁的电子传递体，辅基为 铁卟啉的衍生物，铁原子处于卟啉环的中心， 构成血红素。各种细胞色素的辅基结构略有不 同。线粒体呼吸链中主要含有细胞色素a, b, c 和c1等，组成它们的辅基分别为血红素A、B和 C。细胞色素a, b, c可以通过它们的紫外-可见 吸收光谱来鉴别。
受电子和质子，还原成
QH2（还原型）；QH2 也容易给出电子和质子，
CH3O
(CH2CH C CH2)nH
重新氧化成Q。因此， 它在线粒体呼吸链中作 为电子和质子的传递体。
O
CH3
n=6-10
（四）呼吸链（电子传递链）各个成员
泛醌细胞色素c还原酶
简写为QH2-cyt. c还原酶, 即复合物III, 它是线粒 体内膜上的一种跨膜蛋白复合物，其作用是催化 还原型QH2的氧化和细胞色素c（cyt. c）的还原。
它是由NAD+接受多种代谢产物脱氢得 到的产物。NADH所携带的高能电子是 线粒体呼吸链主要电子供体之一。
（四）呼吸链（电子传递链）各个成员
铁硫蛋白
铁硫蛋白(简写为Fe-S)是一种与电子传递有关的蛋白质，它与 NADHQ还原酶的其它蛋白质组分结合成复合物形式存在。
它主要以 (2Fe-2S) 或 (4Fe-4S) 形式存在。(2Fe-2S)含有两 个活泼的无机硫和两个铁原子。铁硫蛋白通过Fe3+ Fe2+ 变 化起传递电子的作用
考研生化第ogical oxidation
生物能量转换示意图
呼吸链（电子传递链）各组成成分在线粒体内膜上的定位 1、各组分不对称分布；2、高能质子泵出，形成[H+ ]电化学梯度