第八章生物氧化——【中山大学考研】
生物化学 第八章 生物氧化(共83张PPT)
苹果酸
△ G0′≈0(变化很小）
（八）苹果酸脱氢生成草酰乙酸
TCA循环
CH2COOH HO CHCOOH
苹果酸
NAD+
NADH+H+
苹果酸脱氢酶
CH2COOH O C COOH
草酰乙酸
△ G0′
完整的三羧酸循环
小结
TCA循环
8步反应(10步) 8种酶催化 反应类型：缩合1、氧化4、底物水平磷酸化1、
S
Fe
S
铁硫簇(Fe4S4) C
功能：参与电子传递
3、细胞色素：以铁卟啉为辅基的结合蛋白
+e
Fe3+
Fe2+
-e
功能：传递电子
第四节 三羧酸循环（TCA循环）
淀粉、糖原
葡萄糖
脂肪
甘油、脂肪酸
蛋白质 氨基酸
TCA循环
乙酰CoA
2H ADP＋Pi
CO2
ATP H2O
1/2O2
概念：
乙酰辅酶A的乙酰基部分通过一种循环, 在有氧 条件下被彻底氧化为CO2和H2O,由于该途径的第一个 代谢物是含有三个羧基的柠檬酸, 故称之为三羧酸循环
或柠檬酸循环,简称为TCA 循环。
为了纪念德国科学家Hans Krebs在阐明TCA循 环中所做出的突出贡献,又称之为Krebs循环。
TCA 循环也称为柠檬酸循环和Krebs循环
糖酵解产生的丙酮酸（实际上是乙酰CoA）被降 解成CO2
产生一些ATP
产生更多的NADH和FADH2
NADH和FADH2进入呼吸链，通过氧化磷酸化产 生更多的ATP。
4 KJ/mol)，这部分能量可推动ADP与Pi合成ATP。
生物化学-生物氧化()精品PPT教学课件
OO== O=
O= O=
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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
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第三节 线粒体氧化体系
☺高能磷酸化合物
=
COOH C-O～P CH2
ATP ADP
☺高能硫脂化合物 CH3CO～SCoA
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二、A高T能P 磷与酸高化能合物磷AT酸P的键形成
O
-
Oγ
P O
～ -
O
O P
～β
O
O Pα
O - O-
NH2 NN
NN O
CH2 O
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OH OH AMP ADP ATP
第八章 生物氧化
biological oxidation
第一课件网在线网站
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1
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本章主要内容
概述 生物氧化方式 线粒体氧化体系 生物氧化与能量代谢 非线粒体氧化体系
2
第一节 生物氧化概述
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一、生物氧化概念、意义
营养物
[O]
（糖、脂、蛋白质） 生物体
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泛醌 （CoQ） (Ubiquinone)
递氢体
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第八章 生物氧化
《动物生物化学》授课内容内 容第三章 生物氧化8 . 1 概 况1、生物氧化 发生在细胞内的有机物分解氧化，并消耗氧、产生CO2、H2O 和释放能量的过程。
此过程又称又称为“细胞呼吸”。
实质： 就是氧化还原过程，即电子、氢转移的同时，拌随能量转移的过程。
定义： 有机物在生物体内进行氧化还原，并发生能量转移的过程，为生物氧化。
2、偶联作用 在反应过程中发生能量交换、转移的偶联关系（是部分酶分子偶联催化的重要功能），或将能量贮存在特殊的高能分子中。
3、 “高能分子” A TP 含高能化学键的特殊有机分子（即能量载体）。
被分解时可释放出较高能量，推动另一反应的自发形成。
ATP 以偶联反应的方式推动非自发的反应。
例如，细胞中合成脂肪酸时有以下反应：乙酰CoA + CO 2 丙二酸单酰CoA ΔG = +18.84kj/moL ，不能自发进行。
乙酰CoA 羧化酶（生物素为辅酶）催化以下反应：E-生物素 + CO 2 + A TP +H 2O E-生物素- CO 2 + ADP + Pi ΔG = - 17.58 kj/moLE-生物素- CO 2 + 乙酰CoA E-生物素 + 丙二酸单酰CoA ΔG = -1.00 kj/moL总反应为：2H C N -O H OHH HO H H OCH 2O O -O O O P --P O O O P O C N CH HC C N N N αβγATP AM P ADP乙酰CoA + CO2+ A TP +H2O 丙二酸单酰CoA + ADP + PiΔG = -18.59kj/moL4、生物氧化的特点：①氧化过程发生在完整细胞内；②真核生物在线粒体中，原核生物在质膜上；③常温、常压、PH中性和水环境的条件；④在生物酶的催化作用下进行；⑤氧化方式为脱氢，脱下的氢经传递后与O2结合成水；⑥能量遂步释放，部分转化为热能消耗，另一部分转化合成ATP贮存；⑦终产物CO2等多数由脱羧反应产生，称为氧化脱羧作用。
生物化学考研考研生物氧化
糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生 成 CO2 和 H2O 并 释 放 出 能 量 的 过 程 称 为 生 物 氧 化 （ biological oxidation），其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行 的一系列氧化还原反应过程。
1、生物氧化的特点 2、生物氧化过程中CO2的生成 3、生物氧化过程中H2O的生成 4、有机物在体内氧化释能的三个阶段
脂肪
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油 葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
O2 H2O
ATP ADP++PiPi
磷酸化
电子传递 （氧化）
e-
NADH FADH2
三羧酸 循环
生物体内能量 产生的三个阶段
大分子降解成 基本结构单位
小分子化合物分 解成共同的中间 产物(如乙酰CoA)
共同中间物进入 三羧酸循环,氧 化脱下的氢由电 子传递链传递生 成H2O，释放出 大量能量，其中 一部分通过磷酸 化储存在ATP中 。
膜间隙
H+
e-
基质
底物 电子传递链
H+
ADP+Pi
H+
H+
ATP
F0F1 ATP酶
化学渗透假说模型
4H+
4H+
2H+
线粒体 外间隙
NADH+H+
NAD+
延胡索酸 琥珀酸
基质
ADP+Pi
内侧呈碱 性pH产生
化学能
质子迁移 驱动ATP
合成
内侧呈负 ATP 电性产生 电极电势
Boyer和Walker的工作
【生物化学】生物氧化
【生物化学】生物氧化第八章生物氧化生物氧化能源物质在生物体内完全氧化分解生成CO2和H2O并释放能量的过程呼吸链在线粒体内膜，由若干递氢体、递电子体按一定顺序排列组成的，把能源物质分解代谢脱下来的H氧化生成的H2O的链式反应体系称为电子传递链，亦称为呼吸链。
⑴NADH电子传递链（氧化呼吸链）：NADH→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体Ⅳ→Q2（NADH→FMNH2→FeS→Q→b→C1—C—aa3—1/2O2）⑵琥珀酸电子传递链（FADH2氧化呼吸链）：琥珀酸→复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体Ⅳ→Q2（FADH2→FeS→Q→b→C1—C—aa3—1/2O2）氧化磷酸化在线粒体中，能源物质分解代谢脱下的氢原子经电子传递链氧化生成水，在此过程中释放能量使ADP磷酸化生成ATP，ATP这种生成方式称为氧化磷酸化。
P/O比值指物质氧化时，每消耗1mol氧原子所消耗的无机磷的摩尔原子数胞液中NADH的氧化①α—磷酸甘油穿梭②苹果酸穿梭影响氧化磷酸化的因素1.抑制剂（1）呼吸链抑制剂：阻断呼吸链中某些部位电子传递。
CO、CN-、N3-及H2S抑制细胞色素C氧化酶，使电子不能结合氧。
此类抑制可使细胞内呼吸停止，导致人迅速死亡。
（2）解耦联剂：①可使氧化磷酸化耦联过程脱离②通道回流，而通过线粒体内膜中其他途径返回线粒体基质，从而破坏内膜两侧的侄子电化学梯度，使ATP的生成受到抑制，以电化学梯度储存的能量以热量形式释放。
（3）氧化磷酸化：①寡酶素可以阻止质子从F0 通道回流，抑制ATP生成。
②由于此时线粒体内膜两侧质子电化学梯度增高，影响呼吸链质子泵的功能，继而抑制电子传递。
2.ADP的调节作用正常计提的氧化磷酸化速率主要受ADP的调节成正比RCR，加入ADP后的耗氧量速率与仅有底物时的耗氧速率之比称为呼吸控制率（RCR）。
3.甲状腺激素（1）甲状腺激素诱导细胞膜上Na .K -ATP酶的合成使ATP加速分解为ADP和Pi，ADP增多促进氧化磷酸化。
思考题 中山大学考研细胞学
第一章：1. 根据细胞生物学研究的内容与你所掌握的生命科学知识,客观地、恰当地估价细胞生物学在生命科学中所处的地位以及它与其它生物科学的关系。
2. 从细胞学发展简史，你如何认识细胞学说的重要意义?3. 试简明扼要地分析细胞生物学学科形成的客观条件以及它今后发展的主要趋势。
4. 当前细胞生物学研究的热点课题中你最感兴趣的是哪些？为什么？第二章：1. 简述各种实验方法的基本原理。
2. 简述各种实验方法在研究工作中的应用。
第三章：生物膜的基本组成和结构特征是什么? 这些特征与膜的功能有哪些相?从生物膜结构模型的演化谈谈人们对生物膜结构的认识过程?细胞表面有哪几种常见的特化结构?跨膜运输的主要方式有哪些？比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。
动物细胞间有哪些连接方式?胞间连丝的基本结构与作用是什么？胞外基质的组成、分子结构及主要生物学功能是什么？第四章：1.比较粗面内质网和光面内质网的形态结构与功能。
2. 细胞内蛋白质合成部位及其去向如何?3. 粗面内质网上合成哪几类蛋白质，它们在内质网上合成的生物学意义是什么?4. 指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成。
5. 结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。
6.溶酶体是怎样发生的? 它有哪些基本功能?7.过氧化物酶体与溶酶体有哪些区别? 怎样理解过氧化物酶体是异质性的细胞器?8.图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。
9.何谓蛋白质的分选？已知膜泡运输有哪几种类型？第五章：1．准确描述线粒体的结构2．线粒体中电子传递链的主要成员有哪些？3．解释ATP合成的化学渗透学说4．何谓线粒体的半自主性5．准确描述叶绿体的结构6．光系统Ⅰ和光系统Ⅱ在光合作用中的作用7．叶绿体的半自主性第六章：1. 通过细胞骨架一章的学习，你对生命体的自组装原则有何认识?2. 除支持和运动外，细胞骨架还有什么功能? 怎样理解“骨架”的概念?3. 试述微管在体外组装的条件以及微管的主要功能。
《Q第八章生物氧化》PPT课件
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+
NADH+H+
NAD+
2e
电子传递链
2H+
1\2 O2 O=
H2O
一、 呼吸链（respiratory chain) 概念：
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 一系列的酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain) 又称电子传递链(electron transfer chain)。
生物氧化
主要内容:
（1）细胞如何在酶的催化下将有机物中的C变成CO2—
CO2如何脱形羧成反？应
（2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机物中的H
氧化成H2O—H2O如何形成？ 电子传递链 （3）当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎样 转化成ATP—能量如何产生？
底物水平磷酸化 氧化磷酸化
一、ATP (P252)
化合物水解时放出的能量＞20.9 KJ/mol者,称高能 化合物。其所含键称高能键。
高能磷酸键: ～ P 或 ～P
ATP是最主要的直接供能物质
其他高能化合物 如：磷酸肌酸（肌肉中的储存形式）
ATP的特殊作用
★作用：是能量的携带者或传递者，而非贮存者，是能量货币 ATP是生物细胞内能量代谢的偶联剂（是细胞内磷酸基团转移 的中间载体）
③传递体——中间传递氢或电子的物质。
④氧化酶——以氧为直接受氢体的氧化还原酶类---将来自传递体的氢传给 氧生成水。
第二节 生物氧化中水的生成
一、呼吸链的概念 二、呼吸链的组成 三、呼吸链的排列顺序
线粒体结构
药学分子生物学第八章生物氧化
2H+
Cytc ox
Cytc red
Cytc red
Ⅲ
线粒体内膜 Ⅳ
2H+
1/2O2+2H+
H2O
2H+
电子传递链各复合体在线粒体内膜中的位置
药学分子生物学第八章生物氧化
16
复合体之间氧化状态的转变
• 复合体各个组分传递电子的分子基础是什 么？
• 递氢体与递电子体
药学分子生物学第八章生物氧化
17
NAD+和NADP+的结构
药学分子生物学第八章生物氧化
6
生物氧化的一般过程
糖原
三酯酰甘油
蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
氨基酸
TAC CO2
ADP+Pi ATP
2H
呼吸链
药学N分A子D生H物+学H第+、八F章A生D物H氧2化
H2O
7
生物氧化的实质
• 实质为氧化磷酸化，是NADH、FADH2上 的电子通过一系列的电子传递体传递给O2 生成水，并将释放的能量使ADP磷酸化形 成ATP的过程。
The Oxidative Phosphorylation System with ATP Producing
药学分子生物学第八章生物氧化
12
定义
一、呼吸链
指线粒体内膜中按一定顺序排列的一系列具
有电子传递功能的酶复合体，通过连锁的氧化还
原反应将代谢物脱下的成对的氢原子最终传递给
氧生成水。这一系列酶和辅酶称为呼吸链
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
能量
药学分子生物学第八章生物氧化
中山大学生物化学复习整理
3.分解代谢和合成代谢不是简单的逆反应，他们通常采用不同的途径（不用 反应、不同部位等），从而增强生物体对代谢调控的应变能力，避免浪费能
量。例证：大叔肝脏糖异生和糖酵解的途径是不同的。 4.各代谢途径具有数量不多的通用活性载体。①ATP 是通用能量载体。② NAD+、NADP+和 FAD、FMN 是通用电子载体。③CoA 是通用酰基载体。 ④其他活性载体（重要辅酶）。 5.代谢途径主要有 6 种化学反应组成，反应机制通常比较简单。一些代谢途 径有共同顺序的化学反应， 称为代谢基序。 这 6 种反应是： 氧化还原、 ligation 需要 ATP 的裂解、异构化、集团转移、水解、增加或者移除功能集团。 6.各代谢途径具有共同的严密调节方式，已达到平衡和经济。 7.代谢是动态的 5. 代谢调节的三个水平： 分子水平、细胞水平、整体水平调节。 6. 支持 RNA 学说的离例子： NAD＋、NADP＋和 FAD 等通用电子载 体以及 ATP（通用能量载体）、 CoA（通用酰基载体）结构上都有 ADP，支持生命的 RNA 起源学说。 （早期的 RNA 世界... RNA 是在早期的 RNA 世界的早期生物分子。他们充 当催化剂和信息存储的分子。） 7. 支持叶绿体和线粒体起源学说的例子： 光合磷酸化和氧化磷酸化的普遍存在，成为叶绿体和线粒体起源学说的依据 之一。 （线粒体、叶绿体起源学说：最早能够进行产生 ATP 的有氧代谢的是原核 细胞。原始的真核细胞是在无氧条件下生存的，直到它们与这些原核细胞在 细胞质内建立共生关系的时候， 才获得氧化磷酸化的功能。 经过漫长的进化， 细菌的一些基因进入真核细胞的基因组，内共生细菌进化为线粒体。叶绿体 的进化途径相似。） 8. 代谢常用的研究材料： 大肠杆菌(Escherichia coli, E. coli) 大肠杆菌噬菌体(Bacteriophage Lambda or T4) 四膜虫(Tetrahymena thermophila) 小球藻(Chlorella vulgaris) 果蝇(Drosophila melanogaster) 鸽(Columba livia) 兔(Lepus californicus) 小鼠(Mus musculus) 大鼠(Rattus norvegicus) 9. 代谢的研究水平： 体内(in vivo):生物整体,整体器官,微生物细胞群 体外(in vitro)/试管内:组织切片,匀浆液,提取液 10. 代谢研究的基本方法： 苯环化合物示踪法——苯甲酸和苯乙酸(例：脂肪酸β- 氧化) 稳定同位素示踪法——常用稳定同位素： 2H,15N,13C,18O(例： DNA 半保留 复制) 放射性同位素示踪法——常用放射性同位素：3H,32P,14C (例：三羧酸循环 反应机制) 气体测量法(manometric method)——研究有气体变化的生物化学反应。 利用酶的抑制剂。例：糖酵解途径碘乙酸抑制甘油醛-3- 磷酸 脱氢酶；呼吸 链的研究
8叶绿体与光合作用 中山大学研究生入学考试细胞生物学真题各章节专项整理
24.( )在绿色植物以及细菌进行的光合作用中，H2O是唯一的电子供体。（12年）
四、问答题
25.从破裂的细胞中分离得到的线粒体与叶绿体，给予适当的营养，能够在数小时内在体外进行呼吸和光合作用。那么为什么这些细胞器不是生命的基本单位？（01年）
11.下面关于循环式和非循环式光合磷酸化的描述正确的是：( )（04年）
A.循环式光合磷酸化只涉及光系统Ⅱ，并只产生ATP；非循环式光合磷酸化涉及光系统Ⅱ，又涉及光系统Ⅰ，产物只有ATP
B.两种途径都释放氧
C.两种途径都涉及光系统Ⅱ和光系统Ⅰ
D.循环式光合磷酸化还原NADP + 并释放氧；非循环式光合磷酸化还原NADP + 但不释放氧
E.非循环式光合磷酸化还原NADP + 并释放氧；循环式光合磷酸化产生ATP 但不释放氧
17.光子的能量依赖于( )。（05年）
A.波长B.温度C.激发态D.是否是在真空中发射
12.下列4种色素中，哪个（或哪些）具有吸收聚集光能的作用而无光化学活性？( )（08年）
A.细胞色素 B.质体蓝素 C.质体醌 D.聚光色素
6.植物叶子萎焉时，细胞内的减小，结果其细胞壁有张力但没有作用，如同自行车橡胶轮胎一样，不再提供刚性。（06年）
7.在光合作用的电子传递中，当的量充足时，进行线性传递，反之，则进入循环式电子传递。（11年）
二、选择题
8.光系统的主要功能是( )。（00年）
A.固定光电子： B.将光能转变成化能：
C.将光质子传递给受体： D.将电子传递给H2O
生物化学第八章生物氧化
➢ 能量突然释放。
➢ 通过加水脱氢反应使物质能间
接获得氧，并增加脱氢的机会； ➢ 物质中的碳和氢直接
脱下的氢与氧结合产生H2O， 有机酸脱羧产生CO2。
氧 结 合 生 成 CO2 和 H2O 。
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4
目录
生物氧化的一般过程
糖原
三酯酰甘油
蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
氨基酸
TAC CO2
ADP+Pi ATP
血红素c 血红素a，a3，
CuA, CuB
含结合位点
NADH（基质侧） CoQ（脂质核心） 琥珀酸（基质侧） CoQ（脂质核心） Cyt c（膜间隙侧）
Cyt c1， Cyt a Cyt c（膜间隙侧）
➢ 泛醌不包含在上述四种复合体中。
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9
目录
4H+
Ⅱ
琥珀酸
胞液侧
延胡索酸
Ⅰ
基质侧
QH2 Q
NADH+H+
NAD+
4H+
4H+ Cytc ox
4H+
Cytc ox
Cytc red
Cytc red
Ⅲ
线粒体内膜 Ⅳ
4H+
1/2O2+2H+
H2O
4H+
电子传递链各复合体在线粒体内膜中的位置
教学ppt
10
目录
1、复合体Ⅰ作用是将NADH+H+中的电子传递给 泛醌(ubiquinone)
➢ 复合体Ⅰ又称NADH-泛醌还原酶。 ➢ 复合体Ⅰ电子传递：NADH→FMN→Fe-S→
➢ 电子传递过程：CoQH2→(Cyt bL→Cyt bH) →Fe-S →Cytc1→Cytc
中山大学生物化学复习资料
生物氧化㈠概述概念：糖、脂、蛋白质和核酸等有机物在机体内经过一系列的氧化分解，最终生成CO2和H2O等小分子物质并释放出化学能的总过程称为生物氧化，又称为组织呼吸或细胞呼吸生物氧化在线粒体内和线粒体外均可进行。
意义：线粒体内的氧化伴有ATP的生成，在生物能量代谢中起重要作用；线粒体外的氧化不伴有ATP生成，主要与体内代谢物、药物、毒物的生物转化有关。
线粒体内生物氧化的特点：①在细胞内由酶催化；②温和条件(37℃,pH中性)进行；③能量逐步释放，并有相当一部分能量储存在ATP分子中.㈡线粒体氧化体系⒈概念呼吸链：氢或电子的传递链就叫呼吸链，又称为电子传递系统。
氧化磷酸化：与生物氧化相伴而生的磷酸化作用称为氧化磷酸化，即代谢物被氧化释放的电子通过一系列电子传递体传到O2并伴随将ADP磷酸化产生ATP的过程。
P/O比值：每消耗1摩尔原子氧所消耗的磷的原子数。
底物水平磷酸化：指ATP的形成直接与代谢中间物上的磷酸基团的转移相偶联，即能量直接由高能化合物释放出来，用于ADP磷酸化成ATP。
体内三个底物水平磷酸化的反应：1,3-二磷酸甘油酸＋ADP→3-磷酸甘油酸＋ATP 3－磷酸甘油酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸＋ADP→丙酮酸＋ATP 丙酮酸激酶琥珀酸单酰CoA＋H3PO4 ＋GDP→琥珀酸＋CoASH+ GTP 琥珀酸单酰CoA合成酶⒉呼吸链的组分及排列顺序3. 影响氧化磷酸化的因素⑴鱼藤酮、粉蝶霉素A、异戊巴比妥可与复合物Ⅰ中的铁硫蛋白结合，阻断电子传递；⑵抗霉素A、二巯基丙醇抑制复合物Ⅱ；⑶H2S、CO及CN-抑制复合物Ⅲ；⑷寡霉素可抑制ATP合成酶，使ATP不能生成；⑸二硝基酚是解偶联剂，使氧化和磷酸化过程脱偶联。
4. 氧化磷酸化的作用机理化学渗透学说该学说是1961年由Peter Mitchell提出的，认为电子传递链是一个质子泵，以NADH呼吸链为例，每2个电子经该呼吸链传递到氧，就有6个质子从基质被排到内膜外溶液中，于是在内膜内外产生了内负外正的质子梯度。
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AH2
1/2O
酶 酶 酶3 …… 酶n 2
A 12
H2O
多酶体系
S1
Fe3
P2
+Cyt
P1
Fe2 +
S2
2.氧化酶： （1）一般氧化酶： 单独使底物脱氢，并把氢交给氧 的酶类，如一酶体系中的多酚氧 化酶。
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OH
2Cu2+
OH
O
2Cu+
O
H2O 1/2O2
6
（2）黄素氧化酶：接受底物的氢 ，并把它交给氧分子而生成过氧化 氢的酶。辅基通常是FAD。如黄嘌 呤氧化酶
黄嘌呤 尿酸
FAD FADH2
H2O2 O2
（3）末端氧化酶：处于氧化还原多酶体系末端的酶，能将递体的电子交给氧 生成水的酶，如上述多酶体系中的最后一个酶
3. 脱氢酶：催化底物脱氢，脱下的 氢 交 给 递 氢 体 的 酶 。 辅 基 通 常 FAD 或FMN。如：琥珀酸脱氢酶：
琥珀酸 延胡索酸
FAD
QH2
FADH2
Q
4、加氧酶：加双氧酶和加 单氧酶
1/2O2
R
R
OH
2021/1/4 Monday
7
四、自由能和氧化还原电位：
1. 自由能（G）：生物体系可以用于作功的能量。在生物体系中，其氧 化还原反应经常有 H+ 参加，其标准自由能是指pH＝7.0时的自由能 ，自由能的变化用 ΔG°′表示。
2. 2. 氧化还原电位：生物体系中为pH＝7.0时的电位（ΔE°′） 3. 3. 自由能与氧化还原电位的关系：ΔG°′ = -n FΔE° ′ 4. n：转移电子数目 F：法拉第常数96.4914kJ/molV
苹果酸酶
COOH C=O CH3
+ CO2 + NADPH + H+
苹果酸
丙酮酸
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5
6.H2O的生成方式 三、氧化酶类：
AH2
1/2O
酶2
A
H2O
一酶体系
1.电子转移酶 如：细胞色素类，这
是一类催化氧化还原反应的酶，其辅基
是血红素，作用部位是血红素中的铁离
子，接受电子和释放电子催化反应
酶；解链剂；
2021/1/4 Monday
1
第一节 概述
太阳 光 能
CO2+H2O
一、生物能流及传递方向： 化学能
渗透能
光合 作用
化 学 能
呼吸 作用
能 量 通 货
电能 机械能
热能
有机物
……
ATP
本质：能量储存于有机物中
本质：有机物氧化释能推动生命活动
损失 ： 热、熵
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18
16 磷酸烯醇式丙酮酸 14
12
10
甘油酸－ 1,3－2P
8
~P ~P
6
4
2
A~P+H2O=A-OH+Pi +40KJ/mol B-P+H2O=B-OH+Pi +6.0KJ/mol A~P + B-OH = AHE + BO-P + 36KJ/ mol
10
（2）产生高水解自由能的原因： ATP 4– + H2O —— ADP 3– + HPO4 2– + H+ 随水解后集中的负电荷得一分散；共振杂化数增加；低[H+]效应。
O
OH
OH
OH
HO P OH
HO P O
HO P OH
O P OH
OH
OH
O
OH
（3）作为能量通货的原因：能量居中、可作为大多数能量转换酶的能量供体或受体
ΔG °′ (kJ/mol)
-61.92 -49.37 -43.01 -30.54
磷酸化合物
ADP 畗AMP + Pi AMP 畗腺苷 + Pi 1— 磷酸葡萄糖 6— 磷酸葡萄糖
ΔG °′ (kJ/mol)
-30.54 -14.22 -20.92 -13.81
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3. ATP (1) 结构
R
R
OH
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（2） 脱氢: ①加水脱氢:
O
OH
R－C－H +H2O
R－C－H
O R－C－OH +2H++2e－
= －－ =
②脱氢
OH
HOOC-CH2-CH2-COOH
HOOC-CH=CH-COOH+2H++2 e－
琥珀酸
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸
（3）脱电子
Fe2+
Fe3++ e
2
二、生物氧化
1.概念：有机物在生物体内氧化分解成二氧化碳和水并释放和贮存能量 的过程，例如：
葡萄糖+O2—— 6 CO2 + 6 H2O + 能量 （2870.22 kJ/mol）
2.内容：有机物中的碳氧化为二氧化碳，氢成为水，能量贮存于ATP或
以热的形式释放 3.方式： （1）加氧：
1/2O2
O－
O－ P ～ O
O
= =
O－
P ～O
O
H
H
N
N
O－
H
P O CH2
N
O
O
N NH
OH OH
AMP ADP ATP
水解自由能：每个高能键的水解自由能为 30.5kJ/mol或7.3kcar/mol 结构特点：①密集的负电荷，内部势能高；②与Ca2+，或Mg2+以络合物形式 存在。
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第八章 生物氧化与氧化磷酸化
内容提示： 1、弄清生物氧化的方式、特点、意义；CO2和H2O生成方式； 2、清楚高能键、高能化合物类型；ATP作为能流通货的原因； 3、线粒体呼吸链组成成分及工作机理：电子传递机理、能量计算； 4、生物体中ATP的生成方式：底物磷酸化、氧化磷酸化；偶连部位；
氧化磷酸化机理：化学渗透学说要点； 5、明确下列概念及其生物学意义；能荷磷氧比值（P/O）；末端氧化
：
－
4.特点：条件温和，多步酶促反应，能量逐步释放，能量高效率贮存
于高能化合物中。
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5.CO2生成方式 （1） 直接脱羧
NH2
R-CH-COOH —————— RCH2-NH2+ CO2
氨基酸 氨基酸脱羧酶
胺
（2）氧化脱羧:
－－ － －－
COOH CHOH CH2 COOH
－=
COOH
C －O ~ P
O
O
HO P O ~ P OH
H —N ~ P C = NH
CH2
OH OH
N － CH3
PEP
PPi
②氮磷键型，高能键是由氮和磷构成，如磷酸肌酸。
③硫酯键型 ，高能键是属于硫酯键，如脂酰辅酶A。
CH3
O
~ R C S CoA
常见磷酸化合物标准水解自由能
磷酸化合物
磷酸烯醇式丙酮酸 1,3 二磷酸甘油酸 磷酸肌酸 ATP 畗ADP + Pi
五、高能化合物 1. 概念：水解自由能在20.92kJ/mol （ 5千卡/mol ）以上的化合物 高能化合物中被水解的基团称为“高能基团”，被水解的键称为“高能键”
用“～”表示，以磷酸作为高能基团的高能化合物称为“高能磷酸化合物”
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2. 高能化合物类型：①磷氧键型，其高能键是由磷和氧原子链结构成即 “O~P ”：例如磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）、焦磷酸（PPi）等。