生物、氧化体系
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人民卫生出版社《生物化学》第六章 生物氧化
⊿Gº’ = -nF ⊿Eº'
n：传递电子数；F：法拉第常数
➢ 合成1摩尔ATP 需能量约30.5kJ
偶联部位
NADH~CoQ CoQ~Cytc Cyta-a3~O2
电位变化 (∆E0')
0.36V 0.21V 0.53V
自由能变化 (∆G0')
69.5KJ/mol 40.5KJ/mol 102.3KJ/mol
三、NADH和FADH2是呼吸链的电子供体
1、NADH氧化呼吸链 NADH →复合体Ⅰ→CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
2、琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸 →复合体Ⅱ →CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
呼吸链各组分的排列顺序的实验依据
➢ 标准氧化还原电位 ➢ 特异抑制剂阻断 ➢ 还原状态呼吸链缓慢给氧 ➢ 将呼吸链拆开和重组
生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
➢ 反应环境温和，酶促反应逐步进 行，能量逐步释放，能量容易捕 获，ATP生成效率高。
体外氧化
➢ 能量突然释放。
➢ 通过加水脱氢反应使物质能间接 获得氧；脱下的氢与氧结合产生 H2O，有机酸脱羧产生CO2。
➢ 物质中的碳和氢直接氧 结合生成CO2和H2O 。
生物氧化的一般过程
胞液侧 4H+
2H+ 4H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
Q
Ⅰ
--
NADH+H+
NAD+
Ⅱ
-
延胡索酸
琥珀酸
Ⅳ
Ⅲ- - -
生物氧化的概念与特点.
2
细胞色素c（Fe2+）
细胞色素c（Fe3+）
+0.22
1
细胞色素a（Fe2+）
细胞色素a（Fe3+）
+0.29
1
H2 Fe2+
H+ Fe3+
+0.421
2
+0.77
1
H2O
O2
+0.816
2
非标准状态下的氧化还原电位
在非标准条件下实际的氧化还原电位（E’）可用Nernst方程计算：
其中，R为气体常数（8.314 J／mol ·K） T为绝对温度 n为每分子转移的电子数 F为法拉第常数（96.485 k J／V ·mol）。 因此：在250C，n＝2时：2.303RT／nF 项值为0.03。
Chap 6
Cellular Respiration
第一节 生物氧化的概念与特点 第二节 生物氧化与生物能(自学) 第三节 生物氧化体系（重点） 第四节 氧化磷酸化作用（重点）
第一节 生物氧化的概念与特点
一、生物氧化的概念
糖、脂肪、氨基酸等营养物质，在活细胞内进 行一系列的氧化分解，最终生成H2O和CO2、 释出能量的过程，称为生物氧化
HAD+
-0.32
2
3-磷酸甘油醛 + Pi
1,3-二磷酸甘油酸
-0.29
2
乙醇
乙醛
-0.197
2
乳酸
丙酮酸
-0.185
2
FADH2 苹果酸
FAD 草酰乙酸
-0.18
2
-0.166
2
琥珀酸
延胡索酸
生物氧化
体内两条重要呼吸链
1. NADH氧化呼吸链 氧化呼吸链
NADH →复合体Ⅰ→Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体Ⅰ 复合体Ⅲ 复合体 复合体 复合体Ⅳ 复合体Ⅳ→O2
2. 琥珀酸氧化呼吸链
复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 琥珀酸 →复合体Ⅱ →Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体 复合体 复合体Ⅳ 复合体Ⅳ→O2
氧化反应和还原反应同时存在
许多氧化还原酶类的辅酶，常是先接受电子或氢原 子，然后又供出电子或氢，这样来回发生氧化还原 反应的过程，实际上就起到了传递电子或氢的作用。
第一节
生成ATP的氧化磷酸化体系 的氧化磷酸化体系 生成
The Oxidative Phosphorylation System with ATP Producing
140
4
250 13 162
11 1 13
泛醌不包含在上述四种复合体中。 泛醌不包含在上述四种复合体中。
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
4H+
Ⅱ
琥珀酸 延胡索酸
4H+
Cytc ox Cytc red Cytc red
2H+
胞液侧
Cytc ox
QH2 Q
基质侧
Ⅲ
线粒体内膜
Ⅳ
Ⅰ
1/2O2+2H+ H2 O
质量 (kD) 850 多肽 链数 39 功能辅基 FMN，Fe-S ， FAD，Fe-S ， 血红素b 血红素 L, bH, c1, Fe-S 血红素c 血红素 血红素a， 血红素 ，a3， CuA, CuB 含结合位点 NADH（基质侧） （基质侧） CoQ（脂质核心） （脂质核心） 琥珀酸（基质侧） 琥珀酸（基质侧） CoQ（脂质核心） （脂质核心） Cyt c（膜间隙侧） （膜间隙侧） Cyt c1， Cyt a Cyt c（膜间隙侧） （膜间隙侧）
生物化学 第八章 生物氧化
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）
生物氧化
2H+
2CytFe3+ 2CytFe2+
O2½ O2
39
第三节 生物氧化和能量代谢
一 高能化合物和高能磷酸化和物 1. 高能化合物 体内的ATP等有机化合物在水解时可释放 出大量自由能，通常称为高能化合物或富含能量 的物质。换言之，所谓高能化合物是指化合物进 行水解反应时伴随的标准自由能变化（ΔG0’）等 于或大于ATP水解成ADP的标准自由能变化的化 合物。在PH7.0条件下，ATP水解为ADP和磷酸时， 其ΔG0’为-30.5KJ/mol。
22
5. 细胞色素体系（cytochromes,Cyt）
根据吸收光谱的不同可分为三类,即细胞色 素a,b,c（Cyta,Cytb，Cytc）。 线粒体的电子传递至少含有五种不同的细胞 色素：称为细胞色素b、c、c1、a、a3。 细胞色素b、c、c1辅基为血红素。 细胞色素a、a3不易分开，统称为细胞色素 aa3，其辅基为修饰过的血红素，称为血红素A， 唯一可将电子直接传递给氧的细胞色素，因此 又称为细胞色素氧化酶。
44
45
2.氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）
氧化是底物脱氢或失电子的过程，电子 沿呼吸链向氧传递的过程中，逐步释放能 量——氧化放能；而磷酸化是ADP与Pi合成 ATP的过程——磷酸化吸能；这种氧化与磷酸 化两个过程紧密地偶联在一起形成ATP的过程 就是氧化磷酸化。氧化是磷酸化的基础，而 磷酸化是氧化的结果。如果只有代谢物的氧 化过程，而不伴随有ADP的磷酸化过程，则 称为氧化磷酸化的解偶联（uncoupling）.
46
三.ATP在呼吸链中形成的部位
即氧化磷酸化的偶联部位，确定方法有： 1.P/O比值测定 P/O比值指在一定时间内，氧化磷 酸化过程中消耗一摩尔氧所消耗的无机 磷的摩尔数，或者说消耗一摩尔氧所生 成的ATP的摩尔数。
第六章 生物氧化
❖ 6．ATP产生的最主要方式是氧化磷酸化。 ()
化学渗透假说简单示意图
线粒体内膜
线粒体基质
ADP
H2O
ATP
化 学 渗 透 假 说
化学渗透假说详细示意图
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
线粒体内膜
Q
F
Ⅰ
Ⅱ
-
-
Ⅳ
0
- Ⅲ---
--
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
H2O 1/2O2+2H+
基质侧
ADP+Pi
-
F1
ATP
H+
ATP合酶的分子结构
线粒体膜间隙 线粒体内膜
线粒体基粒
第六章 生物氧化
一、概述
生物氧化－有机物质在生物体内的氧化分解。
生物氧化的两大体系： 线粒体生物氧化体系：产能 非线粒体生物氧化体系：生物转化 主要解毒,参与代谢物、药物及 毒物的清除、排泄
非线粒体生物氧化：生物转化 主要功能：解毒 超氧化物歧化酶（SOD ）
清除体内的超氧离子(O2﹣)
2O2﹣+ 2H+ SOD H2O2 + O2 过氧化氢酶 H2O + O2
1．以下有关生物氧化的叙述有误的是 ( )。
A．生物氧化是有机物质在生物体内的氧 化分解过程；
B．生物氧化的两大体系是：线粒体生物 氧化体系及非线粒体生物氧化体系；
C．生物氧化过程ATP在人体内的生成方式 有底物磷酸化和氧化磷酸化；
化学渗透假说简单示意图
线粒体内膜
线粒体基质
ADP
H2O
ATP
化 学 渗 透 假 说
化学渗透假说详细示意图
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
线粒体内膜
Q
F
Ⅰ
Ⅱ
-
-
Ⅳ
0
- Ⅲ---
--
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
H2O 1/2O2+2H+
基质侧
ADP+Pi
-
F1
ATP
H+
ATP合酶的分子结构
线粒体膜间隙 线粒体内膜
线粒体基粒
第六章 生物氧化
一、概述
生物氧化－有机物质在生物体内的氧化分解。
生物氧化的两大体系： 线粒体生物氧化体系：产能 非线粒体生物氧化体系：生物转化 主要解毒,参与代谢物、药物及 毒物的清除、排泄
非线粒体生物氧化：生物转化 主要功能：解毒 超氧化物歧化酶（SOD ）
清除体内的超氧离子(O2﹣)
2O2﹣+ 2H+ SOD H2O2 + O2 过氧化氢酶 H2O + O2
1．以下有关生物氧化的叙述有误的是 ( )。
A．生物氧化是有机物质在生物体内的氧 化分解过程；
B．生物氧化的两大体系是：线粒体生物 氧化体系及非线粒体生物氧化体系；
C．生物氧化过程ATP在人体内的生成方式 有底物磷酸化和氧化磷酸化；
生物化学之生物氧化反应
β-氧化脱羧
OO== O=
O= O=
二、生物氧化中物质的氧化方式
• 加氧
RCHO + 1/2O2
RCOOH
• 脱氢
RCH2OH -2H RCHO
• 加水脱氢 • 失电子
+H2O
OH
CH3CHO
CH3CH
OH
Fe2+ -e Fe3+
-2H CH3COOH
第三节 线粒体氧化体系
(mitochondrion)
呼吸链偶联部位: NADH→Q、Q→Cytc、Cytaa3→O2
氧化磷酸化产生ATP的偶联部位
底物
底物（琥珀酸）
FAD （Fe-S）
NAD FMN Q （Fe-S）
b c1 c aa3 O2
~P
ADP ATP
~P
~P
ADP ATP ADP ATP
三、氧化磷酸化作用机理
（一）线粒体(mitochondrion)结构
线粒体内膜和脊上有许多球状小体突出: ATP合成酶系
Ⅰ
Ⅲ
Ⅳ
四、影响氧化磷酸化的因素
• 抑制剂（inhibitor） • ADP的调节 • 甲状腺素（thyroxine）的调节 • 线粒体（mitochondrial）DNA突变（mutation）
（一）抑制剂——呼吸链抑制
机理: 阻断氢与电子的传递
组成呼吸链的细胞色素: Cytb、 Cytc1. Cytc、 Cytaa3
递电子体
Fe2+
细胞色素氧化酶 Fe3+ + e-
蛋白质
Cys
细
S
胞 色
H3C-CH
Cys
CH3
S
OO== O=
O= O=
二、生物氧化中物质的氧化方式
• 加氧
RCHO + 1/2O2
RCOOH
• 脱氢
RCH2OH -2H RCHO
• 加水脱氢 • 失电子
+H2O
OH
CH3CHO
CH3CH
OH
Fe2+ -e Fe3+
-2H CH3COOH
第三节 线粒体氧化体系
(mitochondrion)
呼吸链偶联部位: NADH→Q、Q→Cytc、Cytaa3→O2
氧化磷酸化产生ATP的偶联部位
底物
底物（琥珀酸）
FAD （Fe-S）
NAD FMN Q （Fe-S）
b c1 c aa3 O2
~P
ADP ATP
~P
~P
ADP ATP ADP ATP
三、氧化磷酸化作用机理
（一）线粒体(mitochondrion)结构
线粒体内膜和脊上有许多球状小体突出: ATP合成酶系
Ⅰ
Ⅲ
Ⅳ
四、影响氧化磷酸化的因素
• 抑制剂（inhibitor） • ADP的调节 • 甲状腺素（thyroxine）的调节 • 线粒体（mitochondrial）DNA突变（mutation）
（一）抑制剂——呼吸链抑制
机理: 阻断氢与电子的传递
组成呼吸链的细胞色素: Cytb、 Cytc1. Cytc、 Cytaa3
递电子体
Fe2+
细胞色素氧化酶 Fe3+ + e-
蛋白质
Cys
细
S
胞 色
H3C-CH
Cys
CH3
S
第七章-生物氧化1
第七章生物氧化第一节概论●一、生物氧化的涵义：●一切生物都靠能量维持生存，生物体所需的能量大都来自体内的糖、脂肪、蛋白质等有机物的氧化。
●人们把有机分子糖、脂、蛋白质等在活细胞内氧化分解，产生CO2、H2O并释放能量形成ATP的过程称生物氧化（细胞氧化、细胞呼吸、组织呼吸）。
●生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原作用。
二、生物氧化的特点●生物氧化在形式上虽有加氧，脱氢和失电子的不同形式，但从氧化的基本概念来看，生物氧化与体外的化学氧化实质相同，所不同的是生物氧化是在活细胞内进行，并且必须有酶参加，放出能量以ATP形式储存起来，供需要时使用。
●1、体温条件下，有机分子经系列酶促反应，逐步氧化释能，可以使放出的能量得到最有效的利用。
●2、在氧化过程中产生的能量一般都贮存在一些特殊的化合物中，主要是ATP。
三、生物氧化与物质代谢的关系：●二者不完全相同，有交叉。
●在物质分解代谢中常常见到脱氢反应，●脱出的氢如何与氧结合成水，以及如何释放能量等等即是生物氧化的问题。
●生物氧化是生物新陈代谢的重要基本反应之一，生命活动的能量保障。
第二节生物氧化体系的类型一、无传递体的生物氧化体系（一酶体系）●代谢物经氧化酶或需氧脱氢酶作用后，脱出的氢直接以1分子氧为受体生成H2O或H2O2。
氧化酶体系●氧化酶的作用为其分子中的金属离子(如Cu2+ )直接从代谢物中脱出氢取得电子，将电子传给分子氧使之活化，活化氧(O2- )与游离在溶液中的H+结合成水。
由氧化酶催化的反应不能在无氧情况下进行，因为不能用其它受氢体代替氧。
●如：多酚氧化酶和抗坏血酸酶。
●多酚氧化酶：催化多酚类（对苯二酚，邻苯二酚，邻苯三酚）直接将H转给分子氧的酶，分子中含Cu，广泛分布与真菌及高等植物。
●抗坏血酸酶：为含Cu的酶，广布于植物，特别是黄瓜，南瓜。
在有氧条件下，可使L抗坏血酸氧化成L—脱氧抗坏血酸和水。
需氧脱氢酶体系●需氧脱氢酶能激活代谢物中的氢，将脱出的氢和一对电子传递给脱氢酶的辅酶；在有氧条件下，还原态辅酶(FMNH2和FADH2 )能将由氢放出的2个电子传给分子氧使之活化成过氧离子；无氧条件下,还原态辅酶(FMNH2和FADH2 )能将由氢放出的2个电子传给亚甲蓝或醌为受氢体而使反应进行。
生物化学(生物氧化)
电极电位大小及各种因素的影响用奈斯特方程来表示，其方
程为:
E′=Eº′+
RT
C氧化态
nF In C还原态
(三)氧化还原电位与自由能的关系
△Gº’=-nF △Eº’
三. 高能磷酸化合物
(一)高能磷酸化合物的概念
高能磷酸化合物：一般将水解时释放20.9KJ/mol以上自由 能的化合物称之，含有高能量的键称为高能键，常 用” ～” 符号表示，典型的代表是三磷酸腺苷(ATP)含有 两个高能键。
二、三羧酸循环生成的ATP
乙酰CoA＋3NAD+＋FAD ＋ GDP＋Pi＋2H2O→
CO2＋3NADH＋FADH2＋GTP＋2H+＋CoASH 每个分子G彻底氧化为H2O和CO2，共能产生： 5（或7）＋12.5×2＝30（或32）分子ATP
三、三羧酸循环的回补反应
草酰乙酸的回补反应
1、丙酮酸的羧化 图6-25 丙酮酸的羧化
(二)呼吸链 呼吸链(respiratory chain,电子传递链ETC):指代谢物上
脱下的氢(质子和电子)经一系列递氢体或电子传递体按对电 子亲和力渐渐升高的顺序依次传递，最后传给分子氧而生 成水的全部体系。
NADH呼吸链
呼吸链
FADH2呼吸链
图5-17 NADH呼吸链（A）和FADH2呼吸链（B）
第五章 生物氧化
第一节 生物氧化概述 一.生物氧化 (一)生物氧化(biological oxidation)：糖、脂、蛋白质等有机 物质在活细胞内氧化分解，产生CO2和H2O并放出能量的 作用称生物氧化。
特点：一系列酶引起的,在活细胞内发生氧化还原反应。 反应部位：真核线粒体、原核细胞膜
(二)生物氧化的方式 1.CO2的生成 脱羧作用：α 脱羧和β 脱羧两种类型 脱羧过程：氧化脱羧 直接脱羧 (1) α 直接脱羧 丙酮酸脱羧反应 (2) β 直接脱羧 草酰乙酸脱羧反应 (3) α 氧化脱羧 丙酮酸氧化脱羧反应 (4) β 氧化脱羧 苹果酸氧化脱羧反应
程为:
E′=Eº′+
RT
C氧化态
nF In C还原态
(三)氧化还原电位与自由能的关系
△Gº’=-nF △Eº’
三. 高能磷酸化合物
(一)高能磷酸化合物的概念
高能磷酸化合物：一般将水解时释放20.9KJ/mol以上自由 能的化合物称之，含有高能量的键称为高能键，常 用” ～” 符号表示，典型的代表是三磷酸腺苷(ATP)含有 两个高能键。
二、三羧酸循环生成的ATP
乙酰CoA＋3NAD+＋FAD ＋ GDP＋Pi＋2H2O→
CO2＋3NADH＋FADH2＋GTP＋2H+＋CoASH 每个分子G彻底氧化为H2O和CO2，共能产生： 5（或7）＋12.5×2＝30（或32）分子ATP
三、三羧酸循环的回补反应
草酰乙酸的回补反应
1、丙酮酸的羧化 图6-25 丙酮酸的羧化
(二)呼吸链 呼吸链(respiratory chain,电子传递链ETC):指代谢物上
脱下的氢(质子和电子)经一系列递氢体或电子传递体按对电 子亲和力渐渐升高的顺序依次传递，最后传给分子氧而生 成水的全部体系。
NADH呼吸链
呼吸链
FADH2呼吸链
图5-17 NADH呼吸链（A）和FADH2呼吸链（B）
第五章 生物氧化
第一节 生物氧化概述 一.生物氧化 (一)生物氧化(biological oxidation)：糖、脂、蛋白质等有机 物质在活细胞内氧化分解，产生CO2和H2O并放出能量的 作用称生物氧化。
特点：一系列酶引起的,在活细胞内发生氧化还原反应。 反应部位：真核线粒体、原核细胞膜
(二)生物氧化的方式 1.CO2的生成 脱羧作用：α 脱羧和β 脱羧两种类型 脱羧过程：氧化脱羧 直接脱羧 (1) α 直接脱羧 丙酮酸脱羧反应 (2) β 直接脱羧 草酰乙酸脱羧反应 (3) α 氧化脱羧 丙酮酸氧化脱羧反应 (4) β 氧化脱羧 苹果酸氧化脱羧反应
第六章生物氧化 (2)
1．复合体Ⅰ（NADH-泛醌还原酶）
将电子从还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 （reduced nicotinamide adenine dinucleotide, NADH），传递给泛醌
NADH
e FMN
FeS
CoQ
H+
（1）辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ
NAD+（辅酶I，coenzyme I，Co I）与NADP+ （辅酶II，coenzyme II，Co II）是烟酰胺脱 氢酶类的辅酶，结构如下：
自学
第二节 其他氧化体系
自学
第六章 生 物 氧 化
掌握：呼吸链 NADH氧化呼吸链、FAD氧 化呼吸链，氧化磷酸化。
熟悉：ATP和其它高能化合物。 了解：影响氧化磷酸化的因素，胞液中
NADH的氧化 胞液NADH的两种穿梭途径。
一般了解：其它氧化体系。
物质在生物体内氧化分解并释放出能 量的过程称为生物氧化。
与体外燃烧不同的是，生物体内的生 物氧化过程是在37℃，近于中性的含 水环境中，由酶催化进行的；反应逐 步释放出能量，相当一部分能量以高 能磷酸酯键的形式储存起来。
直接将底物分子中的高能键转变为ATP分 子中的末端高能磷酸键的过程称为底物水 平磷酸化。
底物水平磷酸化仅见于下列三个反应
⑴
1,3-二磷酸甘油酸+ADP 油酸+ATP
3-磷酸甘油酸激酶 3-磷酸甘
⑵
磷酸烯醇式丙酮酸+ADP 酸+ATP
丙酮酸激酶
烯醇式丙酮
⑶ 琥珀酰CoA+H3PO4+GDP +CoA+GTP
3．复合体Ⅲ（泛醌-细胞色素c还原酶）：
2Cytb + Cytc1 +（Fe-S）
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氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ 氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ 根据自由能变化和P/O比值 比值 根据自由能变化和 ⊿Gº'=-nF⊿Eº' ⊿
目录
P/O比 线粒体离体实验测得的一些底物的 比值
底 物 -羟 羟 β 丁酸 呼吸链的组成 NAD+→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ → →Cyt c→复合体Ⅳ→O2 → 琥珀酸 复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ → →Cyt c→复合体Ⅳ→O2 → 抗坏血酸 Cyt c→复合体Ⅳ→O2 → 复合体Ⅳ→O2 0.88 0.61-0.68 1 1
NAD+
OH -OOC-CH 2-C-COO H
线 粒 体 内 膜
谷氨酸
H
谷草转 氨酶
O -OOC-CH2-CH2-C-COO-
NADH +H+
α-酮戊二酸 酮戊二酸
OH
NAD+
-OOC-CH 2-C-COO -
苹果酸
苹果酸-α-酮 苹果酸 酮 戊二酸转运体
H
胞液
基质
目录
第四节 生物氧化与能量代谢
的活性部位将电子交给O 其中Cyt aa3 的活性部位将电子交给 2。
目录
（二）呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
目录
1. NADH氧化呼吸链 氧化呼吸链
NADH →FMN, Fe-S → CoQ →Cytbc1-c-aa3 →O2
H3N
-
+ -
OOC-CH2-C-COO H
天冬氨酸
O
O -OOC-CH 2-C-COO -
H3 N
-
+ -
呼吸链
草酰乙酸
H3 N
-
+ -
OOC-CH2-CH2-C-COO H
-OOC-CH 2 -C-COO -
NADH +H+
苹果酸 脱氢酶
OOC-CH2-CH2-C-COO
O -OOC-CH2-CH2-C-COO-
目录
（一）呼吸链的组成
四种具有传递电子功能的酶复合体(complex) 四种具有传递电子功能的酶复合体 人线粒体呼吸链复合体
复合体
复合体Ⅰ 复合体Ⅰ 复合体Ⅱ 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 复合体Ⅲ 复合体Ⅳ 复合体Ⅳ
酶名称
NADH-泛醌还原酶 泛醌还原酶 琥珀酸-泛醌还原酶 琥珀酸 泛醌还原酶
多肽链数
39 4
目录
O=C O C
P
ADP
ATP
COOH C OH
OH
磷酸甘油酸激酶
CH2 O
P
CH2 O
P
1,3-二磷酸 二磷酸 甘油酸
COOH C O CH2
3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸
COOH C=O CH3
ADP
P
K+
Mg2+
ATP
丙酮酸激酶
(pyruvate kinase)
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
（一）氧化磷酸化偶联部位
目录
目录
功能：将电子从泛醌传递给细胞色素 功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c
QH2→
b562; b566; Fe-S; c1
→Cyt c
目录
目录
细胞色素氧化酶
功能：将电子从细胞色素 传递给氧 功能：将电子从细胞色素c传递给氧
复合体Ⅳ 复合体Ⅳ 还原型Cyt c → Cyta→a3 还原型 → O2
生物氧化 是在细胞内温和的环境中 体温， 接近中性 接近中性） （ 体温 ， pH接近中性 ） ， 在一系列酶促反应逐步进 行 ， 能量逐步释放有利于 有利于机体捕获能量 ， 提 生成的效率。 高ATP生成的效率。 生成的效率 进行广泛的加水脱氢反应 使物质能间接获得氧 ， 并 增加脱氢的机会 ； 脱下的 氢与氧结合产生H ， 氢与氧结合产生 2O，有机 酸脱羧产生CO2。 酸脱羧产生 体外氧化
辅基
FMN，Fe-S ， FAD，Fe-S ， 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉， 铁卟啉，Cu 铁卟啉，
目录
泛醌-细胞色素 还原酶 10 细胞色素C还原酶 泛醌 细胞色素 细胞色素c氧化酶 细胞色素 氧化酶 13
均不包含在上述四种复合体中。 * 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
1。NAD+和NADP+的结构 。
目录
3。 铁硫蛋白 中辅基铁硫簇 。 中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等 含有等 量铁原子和硫原子， 其中铁原子可进行Fe 量铁原子和硫原子 ， 其中铁原子可进行 2+ ∆ 反应传递电子。 Fe3++e 反应传递电子。
Ⓢ 表示无机硫
目录
铁硫蛋白
S
无机硫
S
半胱氨酸硫
目录
4。泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊 。泛醌（辅酶 ）
目录
1. 3-磷酸甘油穿梭机制 主要存在于肌肉、神经，产生2ATP 主要存在于肌肉、神经，产生2ATP
目录
CH2OH
CH2OH C=O CH2O- Pi
呼吸链
NADH+H+
C=O CH2O- Pi
3-磷酸甘油 磷酸甘油 脱氢酶
磷酸二羟丙酮
CH2OH CH2OH CHOH CH2O- Pi
FADH2
R=H: NAD+;
R=H2PO3:NADP+
目录
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变 （ ）
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。 氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。
目录
2。FMN FAD为辅酶的脱氢酶 。 为辅酶的脱氢酶 FMN结构中含核黄素 ， 发挥功能的部位是异咯嗪 结构中含核黄素， 结构中含核黄素 氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN• 。 环，氧化还原反应时不稳定中间产物是
生 物 氧 化
Biological Oxidation
目录
生物氧化的概念(细胞氧化、细胞呼吸) * 生物氧化的概念(细胞氧化、细胞呼吸)
物质在生物体内进行氧化称生物氧化， 物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主 生物氧化 要指糖、脂肪、 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 的过程。 放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。 的过程 糖 脂肪 蛋白质
目录
各种呼吸链抑制剂的阻断位点
抗霉素A 抗霉素A 二巯基丙醇 CO、CN-、 、 N 3 -及 H 2 S
×
×
× 鱼藤酮 粉蝶霉素A 粉蝶霉素A 异戊巴比妥
目录
（二）ADP的调节作用 的调节作用
呼吸控制率(respiratory control ratio, RCR) 呼吸控制率
（三）甲状腺激素
CO2的生成方式： CO2的生成方式：体内有机酸脱羧 的生成方式
可分为： 可分为：α-单纯脱羧 α-氧化脱羧 β-单纯脱羧 β-氧化脱羧
目录
第一节 线粒体氧化体系
The Oxidation System of ATP Producing
目录
一、呼吸链
定义 代谢物脱下的成对氢原子（ ） 代谢物脱下的成对氢原子 （ 2H）通过位于 线粒体内膜上的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， 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 呼吸链(respiratory chain)又称 电 又称电 酶和辅酶称为 呼吸链 又称 子传递链(electron transfer chain)。 。 子传递链 组成 递氢体和电子传递体（ 递氢体和电子传递体（2H ∆ 2H+ + 2e） ）
O2 CO2和H2O ADP+Pi
能量
ATP
热能
目录
* 生物氧化与体外氧化之相同点
生物氧化中物质的氧化遵循氧化还原反应的 一般规律。 一般规律。 物质在体内外氧化时所消耗的氧量、 物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产 物（CO2，H2O）和释放能量均相同。 ）和释放能量均相同。
目录
* 生物氧化与体外氧化之不同点
高能磷酸键与高能磷酸化合物 高能磷酸键 水解时释放的能量大于30KJ/mol的磷酸 水解时释放的能量大于 的磷酸 酯键， 酯键，常表示为 ∼P。 。 高能磷酸化合物 含有高能磷酸键的化合物
目录
目录
二、ATP的形成 的形成
* 定义 氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation) 是指在呼吸链电子传递过程中偶联 在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸 是指在呼吸链电子传递过程中偶联 磷酸 生成ATP，又称为偶联磷酸化。 偶联磷酸化。 化，生成 ，又称为偶联磷酸化 底 物 水 平 磷 酸 化 (substrate level phosphorylation) 是底物分子内部能量重新分 生成高能键， 磷酸化生成ATP的 布 ， 生成高能键 ， 使 ADP磷酸化生成 磷酸化生成 的 过程。 过程。
FAD
NAD+
CHOH CH2O- Pi
3-磷酸甘油 磷酸甘油
线粒体 外膜
膜间隙
线粒体 内膜
线粒体 基质
目录
2. 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制 主要存在于心肌、肝脏；产生3ATP 主要存在于心肌、肝脏；产生3ATP
目录
H3N
-
+ -
OOC-CH2-C-COO H
谷氨酸谷氨酸 天冬氨酸 转运体
能量是突然释放的。 能量是突然释放的。
产生的CO2 、 H2O由 产生的 由 物质中的碳和氢直接 与氧结合生成。 与氧结合生成。
目录
* 生物氧化的一般过程
目录
P/O比 线粒体离体实验测得的一些底物的 比值
底 物 -羟 羟 β 丁酸 呼吸链的组成 NAD+→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ → →Cyt c→复合体Ⅳ→O2 → 琥珀酸 复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ → →Cyt c→复合体Ⅳ→O2 → 抗坏血酸 Cyt c→复合体Ⅳ→O2 → 复合体Ⅳ→O2 0.88 0.61-0.68 1 1
NAD+
OH -OOC-CH 2-C-COO H
线 粒 体 内 膜
谷氨酸
H
谷草转 氨酶
O -OOC-CH2-CH2-C-COO-
NADH +H+
α-酮戊二酸 酮戊二酸
OH
NAD+
-OOC-CH 2-C-COO -
苹果酸
苹果酸-α-酮 苹果酸 酮 戊二酸转运体
H
胞液
基质
目录
第四节 生物氧化与能量代谢
的活性部位将电子交给O 其中Cyt aa3 的活性部位将电子交给 2。
目录
（二）呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
目录
1. NADH氧化呼吸链 氧化呼吸链
NADH →FMN, Fe-S → CoQ →Cytbc1-c-aa3 →O2
H3N
-
+ -
OOC-CH2-C-COO H
天冬氨酸
O
O -OOC-CH 2-C-COO -
H3 N
-
+ -
呼吸链
草酰乙酸
H3 N
-
+ -
OOC-CH2-CH2-C-COO H
-OOC-CH 2 -C-COO -
NADH +H+
苹果酸 脱氢酶
OOC-CH2-CH2-C-COO
O -OOC-CH2-CH2-C-COO-
目录
（一）呼吸链的组成
四种具有传递电子功能的酶复合体(complex) 四种具有传递电子功能的酶复合体 人线粒体呼吸链复合体
复合体
复合体Ⅰ 复合体Ⅰ 复合体Ⅱ 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 复合体Ⅲ 复合体Ⅳ 复合体Ⅳ
酶名称
NADH-泛醌还原酶 泛醌还原酶 琥珀酸-泛醌还原酶 琥珀酸 泛醌还原酶
多肽链数
39 4
目录
O=C O C
P
ADP
ATP
COOH C OH
OH
磷酸甘油酸激酶
CH2 O
P
CH2 O
P
1,3-二磷酸 二磷酸 甘油酸
COOH C O CH2
3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸
COOH C=O CH3
ADP
P
K+
Mg2+
ATP
丙酮酸激酶
(pyruvate kinase)
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
（一）氧化磷酸化偶联部位
目录
目录
功能：将电子从泛醌传递给细胞色素 功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c
QH2→
b562; b566; Fe-S; c1
→Cyt c
目录
目录
细胞色素氧化酶
功能：将电子从细胞色素 传递给氧 功能：将电子从细胞色素c传递给氧
复合体Ⅳ 复合体Ⅳ 还原型Cyt c → Cyta→a3 还原型 → O2
生物氧化 是在细胞内温和的环境中 体温， 接近中性 接近中性） （ 体温 ， pH接近中性 ） ， 在一系列酶促反应逐步进 行 ， 能量逐步释放有利于 有利于机体捕获能量 ， 提 生成的效率。 高ATP生成的效率。 生成的效率 进行广泛的加水脱氢反应 使物质能间接获得氧 ， 并 增加脱氢的机会 ； 脱下的 氢与氧结合产生H ， 氢与氧结合产生 2O，有机 酸脱羧产生CO2。 酸脱羧产生 体外氧化
辅基
FMN，Fe-S ， FAD，Fe-S ， 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉， 铁卟啉，Cu 铁卟啉，
目录
泛醌-细胞色素 还原酶 10 细胞色素C还原酶 泛醌 细胞色素 细胞色素c氧化酶 细胞色素 氧化酶 13
均不包含在上述四种复合体中。 * 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
1。NAD+和NADP+的结构 。
目录
3。 铁硫蛋白 中辅基铁硫簇 。 中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等 含有等 量铁原子和硫原子， 其中铁原子可进行Fe 量铁原子和硫原子 ， 其中铁原子可进行 2+ ∆ 反应传递电子。 Fe3++e 反应传递电子。
Ⓢ 表示无机硫
目录
铁硫蛋白
S
无机硫
S
半胱氨酸硫
目录
4。泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊 。泛醌（辅酶 ）
目录
1. 3-磷酸甘油穿梭机制 主要存在于肌肉、神经，产生2ATP 主要存在于肌肉、神经，产生2ATP
目录
CH2OH
CH2OH C=O CH2O- Pi
呼吸链
NADH+H+
C=O CH2O- Pi
3-磷酸甘油 磷酸甘油 脱氢酶
磷酸二羟丙酮
CH2OH CH2OH CHOH CH2O- Pi
FADH2
R=H: NAD+;
R=H2PO3:NADP+
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NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变 （ ）
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。 氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。
目录
2。FMN FAD为辅酶的脱氢酶 。 为辅酶的脱氢酶 FMN结构中含核黄素 ， 发挥功能的部位是异咯嗪 结构中含核黄素， 结构中含核黄素 氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN• 。 环，氧化还原反应时不稳定中间产物是
生 物 氧 化
Biological Oxidation
目录
生物氧化的概念(细胞氧化、细胞呼吸) * 生物氧化的概念(细胞氧化、细胞呼吸)
物质在生物体内进行氧化称生物氧化， 物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主 生物氧化 要指糖、脂肪、 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 的过程。 放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。 的过程 糖 脂肪 蛋白质
目录
各种呼吸链抑制剂的阻断位点
抗霉素A 抗霉素A 二巯基丙醇 CO、CN-、 、 N 3 -及 H 2 S
×
×
× 鱼藤酮 粉蝶霉素A 粉蝶霉素A 异戊巴比妥
目录
（二）ADP的调节作用 的调节作用
呼吸控制率(respiratory control ratio, RCR) 呼吸控制率
（三）甲状腺激素
CO2的生成方式： CO2的生成方式：体内有机酸脱羧 的生成方式
可分为： 可分为：α-单纯脱羧 α-氧化脱羧 β-单纯脱羧 β-氧化脱羧
目录
第一节 线粒体氧化体系
The Oxidation System of ATP Producing
目录
一、呼吸链
定义 代谢物脱下的成对氢原子（ ） 代谢物脱下的成对氢原子 （ 2H）通过位于 线粒体内膜上的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， 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 呼吸链(respiratory chain)又称 电 又称电 酶和辅酶称为 呼吸链 又称 子传递链(electron transfer chain)。 。 子传递链 组成 递氢体和电子传递体（ 递氢体和电子传递体（2H ∆ 2H+ + 2e） ）
O2 CO2和H2O ADP+Pi
能量
ATP
热能
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* 生物氧化与体外氧化之相同点
生物氧化中物质的氧化遵循氧化还原反应的 一般规律。 一般规律。 物质在体内外氧化时所消耗的氧量、 物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产 物（CO2，H2O）和释放能量均相同。 ）和释放能量均相同。
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* 生物氧化与体外氧化之不同点
高能磷酸键与高能磷酸化合物 高能磷酸键 水解时释放的能量大于30KJ/mol的磷酸 水解时释放的能量大于 的磷酸 酯键， 酯键，常表示为 ∼P。 。 高能磷酸化合物 含有高能磷酸键的化合物
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二、ATP的形成 的形成
* 定义 氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation) 是指在呼吸链电子传递过程中偶联 在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸 是指在呼吸链电子传递过程中偶联 磷酸 生成ATP，又称为偶联磷酸化。 偶联磷酸化。 化，生成 ，又称为偶联磷酸化 底 物 水 平 磷 酸 化 (substrate level phosphorylation) 是底物分子内部能量重新分 生成高能键， 磷酸化生成ATP的 布 ， 生成高能键 ， 使 ADP磷酸化生成 磷酸化生成 的 过程。 过程。
FAD
NAD+
CHOH CH2O- Pi
3-磷酸甘油 磷酸甘油
线粒体 外膜
膜间隙
线粒体 内膜
线粒体 基质
目录
2. 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制 主要存在于心肌、肝脏；产生3ATP 主要存在于心肌、肝脏；产生3ATP
目录
H3N
-
+ -
OOC-CH2-C-COO H
谷氨酸谷氨酸 天冬氨酸 转运体
能量是突然释放的。 能量是突然释放的。
产生的CO2 、 H2O由 产生的 由 物质中的碳和氢直接 与氧结合生成。 与氧结合生成。
目录
* 生物氧化的一般过程