大连理工大学生物化学课件__生物氧化
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生物化学 第八章 生物氧化(共83张PPT)
HO– CHCOOH
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。
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
β-氧化脱羧
OO== O=
O= O=
2020/12/6
7
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
2020/12/6
8
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
2020/12/6
28
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
2020/12/6
OH OH AMP ADP ATP
第八章 生物氧化
biological oxidation
第一课件网在线网站
2020/12/6
1
2020/12/6
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
2020/12/6
3
一、生物氧化概念、意义
营养物
[O]
（糖、脂、蛋白质） 生物体
2020/12/6
15
泛醌 （CoQ） (Ubiquinone)
递氢体
2020/12/6
OO== O=
O= O=
2020/12/6
7
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
2020/12/6
8
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
2020/12/6
28
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
2020/12/6
OH OH AMP ADP ATP
第八章 生物氧化
biological oxidation
第一课件网在线网站
2020/12/6
1
2020/12/6
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
2020/12/6
3
一、生物氧化概念、意义
营养物
[O]
（糖、脂、蛋白质） 生物体
2020/12/6
15
泛醌 （CoQ） (Ubiquinone)
递氢体
2020/12/6
生物化学---生物氧化课件
第六章
生物氧化
Biological Oxidation
* 生物氧化的概念
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。
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
能量
ATP
热能
* 生物氧化与体外氧化之相同点
▪ 生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、 失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。
肌酸激酶的作用 磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。
ATP的生成和利用 ATP
肌酸
磷酸 肌酸
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
生物体内能量的储存和利 用都以ATP为中心。
~P
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)
五、通过线粒体内膜的物质转运
FADH2氧化呼吸链
二、氧化磷酸化
* 定义 氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)
是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸 化，生成ATP，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 布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的 过程。
▪
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午8时56分31秒 下午8时56分20:56:3120.10.19
▪
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1920.10.1920:5620:56:3120:56:31Oc t-20
▪
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月19日 星期一8时56分 31秒M onday, October 19, 2020
生物氧化
Biological Oxidation
* 生物氧化的概念
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。
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
能量
ATP
热能
* 生物氧化与体外氧化之相同点
▪ 生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、 失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。
肌酸激酶的作用 磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。
ATP的生成和利用 ATP
肌酸
磷酸 肌酸
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
生物体内能量的储存和利 用都以ATP为中心。
~P
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)
五、通过线粒体内膜的物质转运
FADH2氧化呼吸链
二、氧化磷酸化
* 定义 氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)
是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸 化，生成ATP，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 布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的 过程。
▪
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午8时56分31秒 下午8时56分20:56:3120.10.19
▪
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1920.10.1920:5620:56:3120:56:31Oc t-20
▪
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月19日 星期一8时56分 31秒M onday, October 19, 2020
生物化学生物氧化ppt课件
第五章 生物氧化
一.生物氧化
第一节 生物氧化概述
(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CO O并放出能量的
作用称生物氧化。
22
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
第三节 其他生物氧化体系
非线粒体氧化体系，与ATP的生成无关
一、需氧脱氢酶
氧、亚甲蓝（或其他适当物质）作为受氢体，以FMN 或FAD为辅酶。儿茶酚氧化酶，含铜的末端氧化酶。 马铃薯块茎、苹果果实、茶叶等。制红茶、绿茶。
图5-36 多酚氧化酶系统
图5-1几种物质脱羧反应
? 2.水的生成 ? H 脱氢酶 传递体和氧化酶
O2 生成H2O
图5-2 生物氧化体系
二.能量守恒与转化
(一)自由能的概念 自由能(free energy)：在一个体系中，能够用来做有用功的
那部份能量，又称Gibbs自由能，用符号G来表示。 (二)氧化还原电位
通常用氧化还原电极电位(氧化还原电势)来相对表示各化合 物对电子亲和力的大小。
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 nF
In
C氧化态 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.生物氧化
第一节 生物氧化概述
(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CO O并放出能量的
作用称生物氧化。
22
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
第三节 其他生物氧化体系
非线粒体氧化体系，与ATP的生成无关
一、需氧脱氢酶
氧、亚甲蓝（或其他适当物质）作为受氢体，以FMN 或FAD为辅酶。儿茶酚氧化酶，含铜的末端氧化酶。 马铃薯块茎、苹果果实、茶叶等。制红茶、绿茶。
图5-36 多酚氧化酶系统
图5-1几种物质脱羧反应
? 2.水的生成 ? H 脱氢酶 传递体和氧化酶
O2 生成H2O
图5-2 生物氧化体系
二.能量守恒与转化
(一)自由能的概念 自由能(free energy)：在一个体系中，能够用来做有用功的
那部份能量，又称Gibbs自由能，用符号G来表示。 (二)氧化还原电位
通常用氧化还原电极电位(氧化还原电势)来相对表示各化合 物对电子亲和力的大小。
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 nF
In
C氧化态 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
大连理工大学生物化学课件--三羧酸循环(共58张PPT)
HSCoA
丙酮酸脱氢酶复合体的组成
NAD+
酶
辅酶
E1 ：丙酮酸脱氢酶
TPP CoA-SH
E2 ：二氢硫辛酰转乙酰基酶 硫辛酸
E3 ：二氢硫辛酸脱氢酶
FAD NAD＋
8
9
10
乙酰COA系列具有很高的酰基转移势能
11
功能是转送乙酰基或 其他酰基或氢
结合与蛋白质上的硫辛酸像 “摆动壁”一样把电子和酰基 从复合体中的一个酶转送到 另一个酶
丙酮酸+HCO3-+ATP
丙酮酸羧化酶 草酰乙酸+ADP+Pi
PEP+ CO2+GDP
PEP羧激酶
草酰乙酸+GTP
PEP+ HCO3-
PEP羧激酶 草酰乙酸+Pi
苹果酸+ HCO3- +NAD（P）H 苹果酸酶 苹果酸+NAD（P）+
41
厌氧细菌中不完整的TCA
TCA中间产物是某 些物质的合成原料 （前体）
ADP与NAD 浓度 ：使三羧酸循环 被氧化。
5、植物中乙醛酸循环是柠檬酸循环的支路
+
乙酰辅酶A进入TCA生成10个ATP
ATP与NADH浓度 ：使三羧酸循环 TCA中间产物是某些物质的合成原料（前体）
TCA中间产物是某些物质的合成原料（前体）
44
45
三羧酸循环的调节
糖有氧氧化的调节是基于能量的需求
有能量释放的过程。
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O + 能量
过程分三阶段，第一阶段在胞液(同酵解)，后两个阶 段在线粒体中进行。
大连理工大学生物化学课件--生物氧化
2H+
琥珀酸 FAD CoQH2 2Fe3+
细胞色素
O2-
H2O
Fe
延胡索酸 FADH2
S
CoQ
b- c1 - c-aa3
2e 2Fe2+
1 2 O2
15
电 子 传 递 链 标 准 氧 化 还 原 自 由 能 变 化
-0.4 -0.2
E0/V
ATP形成部位
NADH FMN
p121
复合体 I NADH-Q还原酶
- F1
-
NADH+H+
基质侧
ADP+Pi ATP H+
34
（2）ATP合酶
组成： 亲水部分 F1（α3β3γδε亚 基 ）疏水部分 F0 （a1b2c9～12亚基）
ATP合酶结构模式图
35
当H+ 顺浓度递度经F0 中a亚基和c亚基之间回流时，γ亚基 发生旋转，3个β亚基的构象发生改变。
开放形式对底物 的亲和力极低
NAD+
23
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
24
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
细胞色素：是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类， 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含5种（b、c、 c1、a和a3)，cytb和cytc1、cytc在呼吸链中为电子传递体， a和a3以复合物存在，称细胞色素氧化酶，其分子中除含Fe 外还含有Cu ，可将电子传递给氧，因此亦称其为末端氧 化酶。
40
ADP
~P
琥珀酸 FAD CoQH2 2Fe3+
细胞色素
O2-
H2O
Fe
延胡索酸 FADH2
S
CoQ
b- c1 - c-aa3
2e 2Fe2+
1 2 O2
15
电 子 传 递 链 标 准 氧 化 还 原 自 由 能 变 化
-0.4 -0.2
E0/V
ATP形成部位
NADH FMN
p121
复合体 I NADH-Q还原酶
- F1
-
NADH+H+
基质侧
ADP+Pi ATP H+
34
（2）ATP合酶
组成： 亲水部分 F1（α3β3γδε亚 基 ）疏水部分 F0 （a1b2c9～12亚基）
ATP合酶结构模式图
35
当H+ 顺浓度递度经F0 中a亚基和c亚基之间回流时，γ亚基 发生旋转，3个β亚基的构象发生改变。
开放形式对底物 的亲和力极低
NAD+
23
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
24
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
细胞色素：是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类， 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含5种（b、c、 c1、a和a3)，cytb和cytc1、cytc在呼吸链中为电子传递体， a和a3以复合物存在，称细胞色素氧化酶，其分子中除含Fe 外还含有Cu ，可将电子传递给氧，因此亦称其为末端氧 化酶。
40
ADP
~P
生物化学课件-生物氧化
電子體傳遞給被氧化酶啟動的氧而生成H2O 。
乙醇脫氫酶 CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+ NADH+H+
NAD+
2e
電子傳遞鏈
1\2 O2 O-
2H+
H2O
第一節 生物氧化概述
二、 生物化學反應的自由能變化
1、自由能（free energy）的概念 物理意義：恒溫恒壓下，體系中能對環境作功的那部分能 量稱為自由能，又稱Gibbs自由能，用G表示)。
CoQ Cyt b
Fe-S 細胞色素類 Cyt c1
Cyt c
Cyt aa3
O2
第三節 氧化磷酸化
第三節 氧化磷酸化
一、氧化磷酸化的概念及類型 概念: 伴隨線粒體生物氧化作用而發生的使ADP磷酸化生成
ATP的過程稱為氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)。
氧化磷酸化（電子傳遞磷酸化）: 是需氧生物合成ATP的主要方式。
第一節 生物氧化概述
三、高能化合物
(一）生物體內的高能化合物 1、磷氧鍵型（-O～P) (1)醯基磷酸化合物
（2）焦磷酸化合物
42.3kJ/mol
30.5kJ/mol
第一節 生物氧化概述
三、高能化合物
(一）生物體內的高能化合物 1、磷氧鍵型（-O～P) （3）烯醇式磷酸化合物
61.9 kJ/mol
第三節 氧化磷酸化
五、線粒體穿梭系統
1
磷
酸
甘 油 3-磷酸甘油
脫氫酶
穿
梭
機
制
3
3-磷酸甘油 脫氫酶
2、蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統
第三節 氧化磷酸化
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总反应: NADH + H+ + 1/2O2→NAD+ + H2O ΔG°′= - nFΔE°′
= - 2×96.5×[0.82-(-0.32)] = - 220.07千焦·mol-1
FADH2呼吸链电子传递过程中自由能变化
总反应：FADH2 + 1/2O2→FAD + H2O ΔG°′= - nFΔE°′
氨基酸脱羧酶
R CH2-NH2 +CO2
O
丙酮酸脱氢酶系CH3-C-来自OOHCH3COSCoA+CO2
CoASH NAD+
NADH+H+
5
3、生物氧化过程中H2O的生成
代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢，由相应的氢载体（ NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通过一系列 递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O。
复合体 I
NADH-Q还原酶
标 准 氧 化 还
0 琥珀酸等 0.2
FAD Fe-S
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
CoQ Cyt b Fe-S
复合物 III
细胞色素还原酶
原 自
0.4
Cyt c1
由
Cyt c
能
0.6
变
复合物 IV
Cyt aa3 细胞色素氧化酶
化
0.8
O2
16
NADH呼吸链电子传递过程中自由能变化
例：
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+
NADH+H+
NAD+
2e
电子传递链
1\2 O2 O=
2H+
H2O
6
4、生物氧化的三个阶段
糖原 葡萄糖
2H
三酯酰甘油 脂肪酸、甘油
乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
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（丙酮酸、乙酰CoA）
TAC CO2
9
➢定义
2、呼吸链概念
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
一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)又称电子
传递链(electron transfer 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以质子和电子的形式转移到 内膜的载体上，经过一系列氢载体和电子载体的传递，
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
中 间 产 物 进 入 TCA氧 化 ， 脱 下的氢由电子传递链传递生成 H2O，释放大量能量，其中一 部分通过磷酸化储存在ATP中
7
二、 线粒体电子传递体系
1、线粒体结构特点 2、电子传递呼吸链的概念 3、呼吸链的组成 4、机体内两条主要的呼吸链及其能量变化
8
1、线粒体结构
加脱氢的机会；脱下的氢与氧结合产生 H2O，有机酸脱羧产生CO2
突然释放 能量
碳和氢直接 与氧结合生 成CO2、H2O
4
2、生物氧化过程中CO2的生成
方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合
物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。 类型：α- 脱羧和β- 脱羧
氧化脱羧和单纯脱羧
例：
R
H2N-CH-COOH
= - 2×96.5×[0.82-(-0.18)] = - 193.0千焦·mol-1
17
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶（NADH脱氢酶）
功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone) 复合体Ⅰ
NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →CoQ
Cytc
e-
胞液侧
Ⅰ NADH+H+
NAD+
e-
Q e-
Ⅱ e-
Ⅲ
延胡索酸
琥珀酸
e-
Ⅳ 线粒体内膜 基质侧
H2O 1/2O2+2H+
13
NADH呼吸链电子传递和水的生成
MH2
还原型代 谢底物
M
氧化型代 谢底物
NAD+ NADH+H+
FMNH2
Fe
FMN
CoQ
S
CoQH2
2e 2Fe2+
细胞色素
b- c- c1 -aa3
FADH2 呼吸链
琥珀酸等
FAD Fe-S
复合物 II
琥珀酸-Q还原酶
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合体 I
NADH-Q还 原酶(NADH 脱氢酶)
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
细胞色素
NADH 呼吸链
还原酶
Cyt c Cyt aa3
O2
复合物 IV
细胞色素
氧化酶
12
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置及电子传递
NAD+和NADP+的结构
R=H:→ NAD+;
R=H2PO3→NADP+
18
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
19
FMN：结构中含核黄素，功能部位是异咯嗪环，氧化还 原反应时不稳定中间产物是FMN•
异咯嗪
20
铁硫蛋白：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和S常以等摩 尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成Fe-S中心，Fe与蛋白质分 子中的4个Cys残基的巯基与蛋白质相连结。铁硫蛋白中辅 基铁硫簇(Fe-S) 主要有三种类型，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子
糖、脂肪、蛋白质
O2 CO2+H2O+能量
ADP+Pi ATP 热能
3
1、生物氧化与体外氧化的异同点
比较项
生物氧化
体外氧化
氧化方式——加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应 相同点 的一般规律
氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2、H2O）和释放 的能量均相同
细胞、温和环境（体温，pH中性），一 系列酶促反应，逐步进行，能量逐步释 不同点 放利于机体捕获，提高ATP生成率 加水脱氢反应使物质能间接获得氧、增
最后传递给O2生成H2O。这种由载体组成的电子传递系 统称电子传递链，因为其功能和呼吸作用直接相关，亦
称为呼吸链。 10
3、呼吸链的组成
—— 递氢体和电子传递体（2H 2H+ + 2e-） 具有传递电子功能的酶复合体(complex)
* 泛醌 和 Cyt c 不包含在上述四种复合体中
11
电子传递中的电 子载体及其顺序
2Fe3+
2H+
1 2
O2
O2H2O
14
FADH2呼吸链电子传递和水的生成
琥珀酸 延胡索酸
FAD
Fe
FADH2
CoQH2
S
CoQ
2H+
2Fe3+
O2-
细胞色素
b- c1 - c-aa3
2e 2Fe2+
1
2 O2
H2O
15
电
ATP形成部位
子
-0.4 E0/V
NADH
p121
传
递
-0.2
链
FMN Fe-S
生物氧化
(Biological Oxidation)
1
重点内容
一、生物氧化的特点和方式 二、线粒体电子传递体的组成及传递机理 三、氧化磷酸化作用 四、氧化磷酸化机制 五、其它氧化体系（自学）
2
一、生物氧化的特点和方式
生物氧化（biological oxidation）：主要指糖类、脂肪、蛋 白质等有机物在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放 出能量的过程~，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。
= - 2×96.5×[0.82-(-0.32)] = - 220.07千焦·mol-1
FADH2呼吸链电子传递过程中自由能变化
总反应：FADH2 + 1/2O2→FAD + H2O ΔG°′= - nFΔE°′
氨基酸脱羧酶
R CH2-NH2 +CO2
O
丙酮酸脱氢酶系CH3-C-来自OOHCH3COSCoA+CO2
CoASH NAD+
NADH+H+
5
3、生物氧化过程中H2O的生成
代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢，由相应的氢载体（ NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通过一系列 递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O。
复合体 I
NADH-Q还原酶
标 准 氧 化 还
0 琥珀酸等 0.2
FAD Fe-S
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
CoQ Cyt b Fe-S
复合物 III
细胞色素还原酶
原 自
0.4
Cyt c1
由
Cyt c
能
0.6
变
复合物 IV
Cyt aa3 细胞色素氧化酶
化
0.8
O2
16
NADH呼吸链电子传递过程中自由能变化
例：
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+
NADH+H+
NAD+
2e
电子传递链
1\2 O2 O=
2H+
H2O
6
4、生物氧化的三个阶段
糖原 葡萄糖
2H
三酯酰甘油 脂肪酸、甘油
乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
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（丙酮酸、乙酰CoA）
TAC CO2
9
➢定义
2、呼吸链概念
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
一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)又称电子
传递链(electron transfer 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以质子和电子的形式转移到 内膜的载体上，经过一系列氢载体和电子载体的传递，
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
中 间 产 物 进 入 TCA氧 化 ， 脱 下的氢由电子传递链传递生成 H2O，释放大量能量，其中一 部分通过磷酸化储存在ATP中
7
二、 线粒体电子传递体系
1、线粒体结构特点 2、电子传递呼吸链的概念 3、呼吸链的组成 4、机体内两条主要的呼吸链及其能量变化
8
1、线粒体结构
加脱氢的机会；脱下的氢与氧结合产生 H2O，有机酸脱羧产生CO2
突然释放 能量
碳和氢直接 与氧结合生 成CO2、H2O
4
2、生物氧化过程中CO2的生成
方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合
物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。 类型：α- 脱羧和β- 脱羧
氧化脱羧和单纯脱羧
例：
R
H2N-CH-COOH
= - 2×96.5×[0.82-(-0.18)] = - 193.0千焦·mol-1
17
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶（NADH脱氢酶）
功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone) 复合体Ⅰ
NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →CoQ
Cytc
e-
胞液侧
Ⅰ NADH+H+
NAD+
e-
Q e-
Ⅱ e-
Ⅲ
延胡索酸
琥珀酸
e-
Ⅳ 线粒体内膜 基质侧
H2O 1/2O2+2H+
13
NADH呼吸链电子传递和水的生成
MH2
还原型代 谢底物
M
氧化型代 谢底物
NAD+ NADH+H+
FMNH2
Fe
FMN
CoQ
S
CoQH2
2e 2Fe2+
细胞色素
b- c- c1 -aa3
FADH2 呼吸链
琥珀酸等
FAD Fe-S
复合物 II
琥珀酸-Q还原酶
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合体 I
NADH-Q还 原酶(NADH 脱氢酶)
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
细胞色素
NADH 呼吸链
还原酶
Cyt c Cyt aa3
O2
复合物 IV
细胞色素
氧化酶
12
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置及电子传递
NAD+和NADP+的结构
R=H:→ NAD+;
R=H2PO3→NADP+
18
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
19
FMN：结构中含核黄素，功能部位是异咯嗪环，氧化还 原反应时不稳定中间产物是FMN•
异咯嗪
20
铁硫蛋白：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和S常以等摩 尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成Fe-S中心，Fe与蛋白质分 子中的4个Cys残基的巯基与蛋白质相连结。铁硫蛋白中辅 基铁硫簇(Fe-S) 主要有三种类型，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子
糖、脂肪、蛋白质
O2 CO2+H2O+能量
ADP+Pi ATP 热能
3
1、生物氧化与体外氧化的异同点
比较项
生物氧化
体外氧化
氧化方式——加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应 相同点 的一般规律
氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2、H2O）和释放 的能量均相同
细胞、温和环境（体温，pH中性），一 系列酶促反应，逐步进行，能量逐步释 不同点 放利于机体捕获，提高ATP生成率 加水脱氢反应使物质能间接获得氧、增
最后传递给O2生成H2O。这种由载体组成的电子传递系 统称电子传递链，因为其功能和呼吸作用直接相关，亦
称为呼吸链。 10
3、呼吸链的组成
—— 递氢体和电子传递体（2H 2H+ + 2e-） 具有传递电子功能的酶复合体(complex)
* 泛醌 和 Cyt c 不包含在上述四种复合体中
11
电子传递中的电 子载体及其顺序
2Fe3+
2H+
1 2
O2
O2H2O
14
FADH2呼吸链电子传递和水的生成
琥珀酸 延胡索酸
FAD
Fe
FADH2
CoQH2
S
CoQ
2H+
2Fe3+
O2-
细胞色素
b- c1 - c-aa3
2e 2Fe2+
1
2 O2
H2O
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电
ATP形成部位
子
-0.4 E0/V
NADH
p121
传
递
-0.2
链
FMN Fe-S
生物氧化
(Biological Oxidation)
1
重点内容
一、生物氧化的特点和方式 二、线粒体电子传递体的组成及传递机理 三、氧化磷酸化作用 四、氧化磷酸化机制 五、其它氧化体系（自学）
2
一、生物氧化的特点和方式
生物氧化（biological oxidation）：主要指糖类、脂肪、蛋 白质等有机物在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放 出能量的过程~，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。