第六章 生物氧化——电子传递链和氧化磷酸化

⽣物化学复习资料第六章⽣物氧化与氧化磷酸化（⼀）名词解释1、⽣物氧化（biological oxidation）：有机物质在⽣物体内氧化分解⽣成⼆氧化碳和⽔并释放能量的过程。

2、电⼦传递链⼜称呼吸链（electron transter chain ETC）：指存在于线粒体内膜（原核⽣物存在于质膜）上的⼀系列氢传递体和电⼦递体，按⼀定的顺序组成了从供氢体到氧之间传递电⼦的链。

3、氧化磷酸化作⽤（oxidative phosphorylation）：指电⼦在电⼦传递链上传递和ATP形成相互偶联的过程。

即与⽣物氧化作⽤相伴⽽⽣的磷酸化作⽤。

4、磷氧⽐（P/O ratio）：指在⽣物氧化中，每消耗⼀个氧原⼦所⽣成的ATP分⼦数，或每消耗⼀摩尔原⼦氧⽣成的ATP摩尔数。

（⼆）问答题1、何谓⽣物氧化？它有何特点？其作⽤的关键是什么？⽣物氧化的⽅式？①见名词解释“⽣物氧化”；②特点：A、活细胞内，反应条件温和；B、⼀系列酶的催化下逐步进⾏；C、能量逐步释放，部分能量可被利⽤，利⽤效率较⾼；③作⽤的关键；⼀是代谢物分⼦中的氢如何脱出，⼆是脱出的氢如何与分⼦氧结合成⽔并释放能量；④⽅式：通常为三种氧化⽅式A：加氧：在⼀种物质分⼦上直接加氧NH3-CH2-COOH+1/2O2→O=CHCOOH+NH4+H2O -2HB：脱氢：加⽔脱氢：CH3CHO——→CH3 – CH – OH——→CH3COOH|OH-2H直接脱氢：HOOC—CH2—CH2—COOH——→HOOC—CH=CH—COOHC：脱电⼦：-eCyt（Fe2+）——→Cyt（Fe3+）2、举例说明⾼能化合物可分为哪⼏种键型。

（1）磷氧键型，如1，3—⼆磷酸⽢油酸、ATP、磷酸烯醇式丙酮酸；（2）磷氮键型，如磷酸肌酸；（3）硫脂键型，如⼄酰CoA；（4）甲硫键型，如S—腺苷甲硫氨酸；（5）碳氧键型，如氨酰——tRNA。

3、电⼦传递链上有哪⼏类电⼦传递体？各如何作⽤？（1）烟酰胺核苷酸类。

第六章生物氧化与氧化磷酸化一、练习题目(一)名词解释1．生物氧化2．高能磷酸化合物3．电子传递链4．磷酸原5．电子传递抑制剂6．氧化磷酸化作用7．底物水平磷酸化作用8．解偶联作用9．磷氧比(P／O)10．穿梭作用(二)问答题1．何谓生物氧化?它有何特点?其作用的关键是什么?生物氧化的方式?2．举例说明高能化合物可分为哪几种键型。

3．影响ATP水解时自由能释放的重要因素是什么?4．电子传递链上有哪几类电子传递体?各作用如何?5．如何证明电子传递链各组分的排列顺序和方向?6．写出电子传递链的排列顺序。

7．在电子传递链上可拆离成哪几个电子传递复合物?各复合物作用是什么?8．电子传递抑制剂主要有哪几种?其毒害作用机理是什么?9．谷氨酸十丙酮酸α酮戊二酸十丙氨酸：已知25℃时丙氨酸合成的Keq为1．107，试计算该反应的ΔG0’值。

10．计算下列各反应的ΔG0’值：(1)ATP+GDP→GTP+ADP；(2)3—磷酸甘油酸+ATP→1.3—二磷酸甘油酸+ADP；(3)NADH氧化生成水11．在真核生物中，指出下列各反应中P/O比的理论值：(1)3—磷酸甘油醛→1，3—二磷酸甘油酸；(2)琥珀酸—延胡索酸；(3)异柠檬酸→α→酮戊二酸；(4) α—酮戊二酸→琥珀酸12．真核生物细胞质内形成的NADH+H+，当其电子传递给氧时，为什么只产生2ATP?13．关于氧化磷酸化机理有哪几种主要学说，其中目前较为公认的是哪一种，其主要内容是什么?其实验证明是什么?14．在真核生物中，根据化学历程计算lmol葡萄糖彻底氧化能产生多少ATP?(三)填空题1．自由能的单位是______________。

当△G>0时，则反应____________自发进行，此反应称为__________反应，其Keq__________1。

2．标准自由能变化与标准氧化还原电势变化的关系为____________。

3．在标准条件下，一般将水解时释放以上自由能的化合物称为高能化合物。

第六章生物氧化Biological Oxidation一、授课章节及主要内容：第六章生物氧化二、授课对象：临床医学、预防、法医（五年制）、临床医学（七年制）三、授课学时本章共4节课时（每个课时为45分钟）。

讲授安排如下：第一次课（2学时）：第一节生成A TP的氧化体系——氧化磷酸化偶联部位第二次课（2学时）：影响氧化磷酸化的偶联机理——第二节其他氧化体系四、教学目的与要求生物氧化、呼吸链和氧化磷酸化的定义; ATP生成的方式;氧化磷酸化的过程。

五、重点与难点重点：1．主要是生成ATP的氧化体系；2．呼吸链电子传递的过程；3．ATP生成的方式；4．A TP的利用和储存形式；5．胞浆NADH+H+的氧化。

难点：氧化磷酸化的偶联机理六、教学方法及授课大致安排以面授为主，适当结合临床提问启发。

每次课预留5分钟小结本次课掌握内容及预留复习题，全章结束后小结本章内容。

七、主要外文专业词汇biological oxidation (生物氧化) electron transfer chain (电子传递链)respiratory chain (呼吸链) NAD+ (氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)oxidative phosphorylation (氧化磷酸化) α-glycerophosphate shuttle (α-磷酸甘油穿梭)uncoupler (解偶联剂) CoQ (辅酶Q)malate-asparate shuttle (苹果酸-天冬氨酸穿梭) superoxide dismutase(SOD) (超氧物歧化酶) catalase (过氧化氢酶) FMN (黄素腺嘌呤单核苷酸)mixed-function oxidase (混合功能氧化酶) creatine phosphate (磷酸肌酸)ATP synthase (ATP合酶) FAD (黄素腺嘌呤二核苷酸)chemiosmotic hypothesis (化学渗透假说) peroxidase (过氧化物酶)cytochrome (细胞色素) NADP+ (氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)八、思考题1.何为生物氧化?有何特点?2.试述呼吸链的定义,体内有哪两条呼吸链?3.试写出两条呼吸链组分的排列次序和ATP的生成部位。

第六章生物氧化1.电子传递链：两条：电子从NADH沿着电子传递链传递到氧；电子从FADH2等传递到氧。

2.氧化磷酸化作用：是NADH和FADH2通过与氧化呼吸链的电子传递相联系的合成A TP 的作用。

每个NADH被氧化可合成2.5分子A TP分子每个FADH2被氧化大约可合成1.5分子A TP分子3.电子传递抑制：鱼藤酮：抑制NADH脱氢酶的电子传递；抗霉素：抑制Cytbc1复合体；氰化物、叠氮化物和CO都抑制细胞色素氧化酶4.解偶联剂：2，4-二硝基苯酚：使电子传递进行但不合成A TP。

5.胞液NADH的再氧化作用：α-磷酸甘油穿梭：每分子胞液NADH约合成1.5个A TP；苹果酸-Asp穿梭：每分子胞液NADH合成2.5个A TP第七章氨基酸代谢1.一些基本概念如氮平衡、必需氨基酸、食物蛋白质的互补作用、蛋白质的腐败作用、AA 代谢库等。

2.AA降解：通过脱去α-氨基，形成的碳骨架（α-酮酸）转变为一种或几种代谢中间物：如可引起葡萄糖的净合成，则称为生糖AA；如可引起产生酮体，则为生酮AA；有些AA可产生一种以上的中间产物，既能生糖又能生酮，即为生糖兼生酮AA。

3.转氨基作用：⑴此反应的受体通常优先利用α-酮戊二酸。

⑵重要的转氨酶为ALT（GPT）和AST（GOT），均与谷AA有关。

⑶所有转氨酶的辅酶都是磷酸吡哆醛（PLP），它是VitB6的衍生物，在转氨作用中可迅速地转变为磷酸吡哆胺。

4.谷AA的氧化脱氨基作用：由转氨基作用产生的谷AA在谷AA脱氢酶作用下氧化脱氨基产生氨。

此酶广泛分布于肝、肾等组织，其特点在于能利用NAD+ 或NADP+两种辅酶并受别构调节，GTP、ATP为别构抑制剂。

5.联合脱氨基作用：⑴转氨基与L-谷AA氧化脱氨基的联合脱氨基作用，是体内大多数AA 脱氨基的主要方式；也是体内某些非必需AA合成的主要途径。

⑵肌肉组织中，主要通过“嘌呤核苷酸循环”脱去氨基。

6.α-酮酸的代谢：合成非必需AA、转变为糖和脂类和氧化功能。

生物氧化的名词解释生物化学
生物氧化是指在氧气的参与下，能源物质 (如糖类、脂肪、蛋白质) 在细胞内分解成二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。

这一过程在线粒体内进行，被称为电子传递链或呼吸链。

电子传递链是由一系列递氢体和递电子体组成的链式反应体系，它将能源物质分解代谢脱下的氢原子氧化成水，并在水分子中释放出能量。

氧化磷酸化是生物氧化的一个过程，它在线粒体中发生，是指 ADP 磷酸化成为ATP 的过程，ATP 是细胞内的主要能量储备形式。

PO 比值是指物质氧化时，每消耗 1mol 氧原子所消耗的无机磷的摩尔原子数。

影响生物氧化的因素包括呼吸链抑制剂、解耦联剂、ADP 等。

第六章生物氧化与氧化磷酸化1.解释以下名词〔1〕生物氧化〔2〕氧化磷酸化〔3〕底物水平磷酸化〔4〕P/O 〔5〕解偶联剂〔6〕线粒体穿越系统〔7〕解偶联作用〔8〕呼吸链〔9〕能荷〔10〕电子传递链磷酸化〔11〕高能化合物2.填空题(1) 生物氧化是__________在细胞中__________，同时发生__________的进程。

(2) 高能化合物通常指水解时__________的化合物，其中最重要的是__________，被称能量代谢的__________。

(3) 真核细胞生物氧化的主要场所是________，呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于________。

(4) 呼吸链的复合物Ⅳ又称__________复合物，它把电子传递给O2，故又称它为__________。

(5) 由NADH→O2的电子传递中，释放的能量足以偶联ATP分解的3个部位是__________、__________和__________。

(6) 罕见的呼吸链电子传递抑制剂中，鱼藤酮专注地抑制_________的电子传递；抗霉素A专注地抑制_________的电子传递；CN-、N3-和CO那么专注地阻断由_________到_________的电子传递。

(7) 氧化磷酸化ATP分解酶在水解ATP时，每水解一分子ATP发生_____个质子从线粒体基质移位到细胞浆。

(8) 2，4-二硝基酚〔DNP〕可以阻碍________的生成，而________照样停止。

DNP在这里被称为________。

(9) 线粒体的氧化___________与磷酸化___________的偶联是经过___________来完成的。

3.选择题(1~n个答案)：(1) 1分子丙酮酸完全氧化分解发生多少CO2和ATPa、3CO2，15ATPb、2CO2，12ATPc、3CO2，16ATPd、3CO2，12ATP(2) 下述哪些酶催化底物水平磷酸化反响a、磷酸甘油酸激酶b、磷酸果糖激酶c、丙酮酸激酶d、琥珀酸硫激酶(3) 一分子葡萄糖完全氧化可以生成多少分子ATPa、35b、38c、30d、24(4) 以下哪种化合物不是高能化合物a、6-磷酸葡萄糖b、ATPc、琥珀酰辅酶Ad、PEP(5) 以下哪一进程不在线粒体中停止a、三羧酸循环b、脂肪酸氧化c、电子传递d、糖酵解e、氧化磷酸化(6) 以下哪种物质招致氧化磷酸化解偶联a、鱼藤酮b、抗霉素Ac、2,4-二硝基酚d、寡霉素(7) 下述哪种物质专注地抑制F0因子?A、鱼藤酮b、抗霉素A c、寡霉素d、苍术苷(8) 氰化物中毒时呼吸链中受抑制的部位在a、NADH→FMNb、FMN→CoQc、CoQ→Cytaa3d、Cytaa3→1/2O2e、以上都不是(9) 抗霉素A对呼吸链(电子传递链)抑制的作用点在a、NADH脱氢酶左近b、细胞色素b左近c、细胞色素氧化酶d、偶联ATP的生成(10) 鱼藤酮是呼吸链专注的抑制剂，它作用于a、NADH→辅酶Q恢复酶b、琥珀酸→辅酶Q恢复酶c、恢复辅酶Q→细胞色素C恢复酶d、细胞色素氧化酶(11) 氰化钾抑制的是a、细胞色素Cb、细胞色素氧化酶c、超氧化物歧化酶d、ATP酶(12) 在呼吸链中，将复合物Ⅰ和复合物Ⅱ与细胞色素系统衔接起来的物质是什么a、FMNb、Fe-S蛋白c、CoQd、Cytb(13) 在正常呼吸的线粒体中，恢复水平最高的细胞色素是a、细胞色素ab、细胞色素Cc、细胞色素bd、细胞色素ae、细胞色素aa3(14) 以下分子中位于线粒体膜的内侧的是a、F0b、细胞色素Cc、辅酶Qd、F1(15) 以下哪些酶系定位于线粒体内膜?A、F1-F0H+-ATPase b、CF l-CF0H+-ATPaseC、呼吸链d、TCA循环酶系(16) 以下哪一个是正确的a、线粒体内膜对H+离子没有通透性b、线粒体内膜能通透H+离子由外向外c、线粒体内膜能通透H+离子由外向内d、线粒体内膜能自在通透H+离子(17) 生物体的呼吸链中假定缺乏辅酶Q，可替代辅酶Q作为中间体的是a、磷脂b、维生素A相似物c、胆固醇d、维生素K相似物(18) 完整的线粒体当存在以下状况之一时，传递电子的速度才干到达最高值a、ADP高ATP低b、ADP低Pi高c、A TP低Pi高d、ADP高Pi高(19) 以下哪一项不是呼吸链的组成局部a、NADHb、NADPHc、FADH2d、FMNH2e、Cytaa34.问答题：〔1〕什么是生物氧化？生物氧化中的CO2、H2O和能量是怎样发生的？〔2〕比拟底物水平磷酸化、氧化磷酸化的主要异同点。

第六章生物氧化习题一、名词解释1．生物氧化：有机物质在生物体活细胞内氧化分解，同时释放能量的过程。

2 氧化磷酸化：指底物脱下的2H经过电子传递链传递到分子氧形成水的过程中释放出能量与ADP磷酸化生成 ATP的过程相偶联生成ATP的方式。

3 底物水平磷酸化：某些底物分子中含有高能磷酸键，可转移至ADP生成ATP的过程。

4呼吸链：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分子而生成水的全部体系称呼吸链。

5 高能化合物：在生物体内随水解反应或基团转移反应可放出大量自由能的化合物成为高能化合物。

6 磷氧比：指每消耗1mol氧原子所产生的ATP的物质的量。

7 电子传递抑制剂：能够阻断电子传递链中某一部位电子传递的物质称为电子传递抑制剂。

8 解偶联剂：具有解偶联作用的化合物称为解偶联剂。

9 氧化磷酸化抑制剂：是指直接作用于线粒体F0F1-ATP酶复合体中的F1组分而抑制ATP合成的一类化合物。

10 F0F1-ATP合酶：位于线粒体内膜基质一边，由F0和F1构成的复合体。

是一种ATP驱动的质子运输体，当质子顺电化学梯度流动时催化ATP的合成；当没有氢离子梯度通过质子通道F0时，F1的作用是催化ATP的水解。

二、选择题1．生物氧化的底物是：〔 D 〕A、无机离子B、蛋白质C、核酸D、小分子有机物2．除了哪一种化合物外，以下化合物都含有高能键？〔 D 〕A、磷酸烯醇式丙酮酸B、磷酸肌酸C、ADPD、G-6-PE、1,3-二磷酸甘油酸3．以下哪一种氧化复原体系的氧化复原电位最大？〔 C 〕A、延胡羧酸→丙酮酸B、CoQ(氧化型) →CoQ(复原型)C、Cyta Fe2+→Cyta Fe3+D、Cytb Fe3+→Cytb Fe2+E、NAD+→NADH4．呼吸链的电子传递体中，不是蛋白质而是脂质的组分是：〔 D 〕A、NAD+B、FMNC、FE、SD、CoQE、Cyt5．2,4－二硝基苯酚抑制细胞的功能,可能是由于阻断以下哪一种生化作用而引起? 〔 E 〕A、NADH脱氢酶的作用B、电子传递过程C、氧化磷酸化D、三羧酸循环E、电子传递与氧化磷酸化的偶联过程6．能使线粒体电了传递与氧化磷酸化解偶联的试剂是：〔 A 〕A、2，4-二硝基苯酚B、寡霉素C、一氧化碳D、氰化物7．呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是：〔 D 〕A、c1→b→c→aa3→O2B、c→c1→b→aa3→O2C、c1→c→b→aa3→O2D、b→c1→c→aa3→O28．在呼吸链中，将复合物I、复合物II与细胞色素系统连接起来的物质是什么？〔 C 〕A、FMNB、Fe·S蛋白C、CoQD、Cytb9．下述那种物质专一的抑制F0因子？〔 C 〕A、鱼藤酮B、抗霉素AC、寡霉素D、氰化物10．下述分子哪种不属于高能磷酸化合物：〔 C 〕A、ADPB、磷酸烯醇式丙酮酸C、乙酰COAD、磷酸肌酸11．细胞色素c是——：〔 C 〕A、一种小分子的有机色素分子B、是一种无机色素分子C、是一种结合蛋白质D、是一种多肽链12．以下哪种物质抑制呼吸链的电子由NADH向辅酶Q的传递：〔 B 〕A、抗霉素AB、鱼藤酮C、一氧化碳D、硫化氢13．以下哪个部位不是偶联部位：〔 B 〕A、FMN→CoQB、NADH→FMNC、b→cD、a1a3→O214．ATP的合成部位是：〔 B 〕A、OSCPB、F1因子C、F0因子D、任意部位15．目前公认的氧化磷酸化理论是：〔 C 〕A、化学偶联假说B、构象偶联假说C、化学渗透假说D、中间产物学说16．以下代谢物中氧化时脱下的电子进入FADH2电子传递链的是：〔 D 〕A、丙酮酸B、苹果酸C、异柠檬酸D、琥珀酸17．以下呼吸链组分中氧化复原电位最高的是：〔 C 〕A、FMNB、CytbC、CytcD、Cytc118．ATP含有几个高能键：〔 B 〕A、1个B、2个C、3个D、4个19．在使用解偶联剂时，线粒体内膜：〔 B 〕A、膜电势升高B、膜电势降低C、膜电势不变D、两侧pH升高20．线粒体电子传递链各组分：〔 C 〕A、均存在于酶复合体中B、只能进行电子传递C、氧化复原电势一定存在差异D、即能进行电子传递，也能进行氢的传递二、填空题1．生物氧化是有机分子在细胞中氧化分解，同时产生可利用的能量的过程。

⽣物化学06.第六章⽣物氧化幻灯⽚1第六章⽣物氧化 (Biological Oxidation)物质在⽣物体内进⾏氧化称⽣物氧化，主要指糖、脂肪、蛋⽩质等在体内分解时逐步释放能量，最终⽣成CO2 和 H2O 的过程。

ADP+Pi 幻灯⽚2第⼀节概述 (Outline)⼀、⽣物氧化的⽅式与特点 (⼀)⽣物氧化的⽅式⽣物氧化与物质在体外的氧化⽅式在化学本质上是相同的，⽣物氧化的⽅式有加氧、脱氢和失电⼦反应。

幻灯⽚3 1.加氧反应RCHO+1/2O2 RCOOH醛酸2.脱氢反应CH3CH(OH)COOH CH3COCOOH+2H乳酸丙酮酸3.失电⼦反应Fe2+ Fe3+ + e幻灯⽚4(⼆)⽣物氧化的特点体外氧化⽣物氧化热能糖CO2和H2O O2能量ATP 脂肪蛋⽩质相同点氧化⽅式均为加氧、脱氢、失电⼦。

耗氧、释放能量、终产物（CO2，H2O ）均相同。

不同点为细胞内恒定条件下酶促反应逐步进⾏，能量逐步释放，⽣成ATP 。

加⽔脱氢反应使物质间接获得氧，脱下的氢与氧结合产⽣H2O ，有机酸脱羧产⽣CO2。

为不恒定条件下⾮酶促反应，能量以热能形式突然释放。

产⽣的CO2、H2O 由物质中的碳和氢直接与氧结合⽣成。

幻灯⽚5⼆、⽣物氧化的酶类 (⼀) 氧化酶类细胞⾊素氧化酶、抗坏⾎酸氧化酶等属于此类酶，该类酶的亚基常含有铁、铜等⾦属离⼦。

幻灯⽚62eSH2:底物S:产物2H+ H2OSH2+2Cu2+O2- S 2Cu+1/2O22e(⼆) 需氧脱氢酶类L -氨基酸氧化酶、黄嘌呤氧化酶等属于此类酶。

(三) 不需氧脱氢酶类乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等。

幻灯⽚7三、⽣物氧化过程中C O 2的⽣成⼈体内C O 2的⽣成来源于有机酸的脱羧反应。

根据脱去的羧基在有机酸分⼦中的位置不同，分为α-脱羧和β-脱羧两种；⼜根据脱羧是否伴有氧化，可分为单纯脱羧和氧化脱羧两种类型。

(⼀)α-单纯脱羧氨基酸脱羧酶CO R-CH NH + 2 22HH2O2SH2SO2FMN 或 FADFMNH2 或 FADH22HSH2SFMN(或FAD)FMNH2(或FADH2) SH2SNAD+(NADP+)NADH+H+(NADPH+H+)α2 NHR- CH- COOH2胺α-氨基酸幻灯⽚8(⼆)α-氧化脱羧(三)β-单纯脱羧丙酮酸羧化酶丙酮酸草酰⼄酸(四)β-氧化脱羧幻灯⽚9第⼆节呼吸链与氧化磷酸化(r e s p i r a t o r y c h a i n a n d o x i d a t i v e p h o s p h o r y l a t i o n )⼀、什么是呼吸链⼄酰辅酶A+ CO2SCoA ~ CH 3 C HSCoA+ 丙酮酸α CH 3 CCOO丙酮酸脱氢酶系 +NADH+H+NADαβCOCOOH HCH2 - COOC2 +CH3COCOOH+ C2CHOH-COOHCH-COOH CH 2 -COO αβ异柠檬酸 CH 2 -COO CH 2 CO-COO α-酮戊⼆酸异柠檬酸脱氢酶+NADH+H+NAD代谢物脱下的成对氢原⼦（2H ）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合⽣成⽔，这⼀系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)⼜称电⼦传递链(electron transfer chain)。