呼吸链生物化学
呼吸链生物化学
第七章生物氧化1、生物氧化（biological oxidation）：物质在体内进行氧化称生物氧化。
主要指营养物质在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和水的过程。
生物氧化又称组织呼吸或细胞呼吸。
生物氧化释放的能量：主要（40%以上）用于ADP的磷酸化生成A TP，供生命活动之需。
其余以热能形式散发用于维持体温。
2、生物氧化内容（1）生物体内代谢物的氧化作用、代谢物脱下的氢与氧结合成水的过程。
（2）生物体内二氧化碳的生成。
（3）能量的释放、储存、利用（ATP的代谢——A TP的生成与利用）。
3、生物氧化的方式——遵循一般氧化还原规律。
（1）失电子：代谢物的原子或离子在代谢中失去电子，其原子正价升高、负价降低都是氧化。
（2）脱氢：代谢物脱氢原子（H=H++e）的同时失去电子。
（3）加氧：向底物分子直接加入氧原子或氧分子的反应使代谢物价位升高，属于氧化反应。
向底物分子加水、脱氢反应的结果是向底物分子加入氧原子，也属于氧化反应。
4、生物氧化的特点（1）在温和条件下进行（37℃，中性pH等）；（2）在一系列酶催化下完成；（3）能量逐步释放，部分储存在A TP分子中；（4）广泛以加水脱氢方式使物质间接获得氧；（5）水的生成由脱下的氢与氧结合产生；（6）反应在有水环境进行；（7）CO2由有机酸脱羧方式产生。
5、物质体外氧化（燃烧）与生物氧化的比较（1）物质体内、体外氧化的相同点：物质在体内外氧化所消耗的氧量、最终产物、和释放的能量均相同。
（2）物质体内、体外氧化的区别：体外氧化（燃烧）产生的二氧化碳、水由物质中的碳和氢直接与氧结合生成；能量的释放是瞬间突然释放。
5、营养物氧化的共同规律糖类、脂类和蛋白质这三大营养物的氧化分解都经历三阶段：分解成各自的构件分子（组成单位）、降解为乙酰CoA、三羧酸循环。
第一节 ATP生成的体系一、呼吸链（respiratory chain）：代谢物脱下的氢原子（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。
生物化学重点名词解释
生物化学重点名词解释—重点章节1．生物氧化（biological oxidation）2．呼吸链（respiratory chain）3．氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）4．磷氧比（P/O）5．底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）6．能荷（energy charge）7．诱导酶（Inducible enzyme）8．标兵酶（Pacemaker enzyme）9．操纵子（Operon）10．衰减子（Attenuator）11．阻遏物（Repressor）12．辅阻遏物（Corepressor）13．降解物基因活化蛋白（Catabolic gene activator protein）14．腺苷酸环化酶（Adenylate cyclase）15．共价修饰（Covalent modification）16．级联系统（Cascade system）17．反馈抑制（Feedback inhibition）18．交叉调节（Cross regulation）19．前馈激活（Feedforward activation）20．钙调蛋白（Calmodulin）21．糖异生(glycogenolysis)22．Q酶(Q-enzyme)23．乳酸循环(lactate cycle)24．发酵(fermentation)25．变构调节(allosteric regulation)26．糖酵解途径(glycolytic pathway)27．糖的有氧氧化(aerobic oxidation)28．肝糖原分解(glycogenolysis)29．磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)30．D-酶（D-enzyme）31．糖核苷酸（sugar-nucleotide）1．生物氧化：生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化2．呼吸链：有机物在生物体内氧化过程中所脱下的氢原子，经过一系列有严格排列顺序的传递体组成的传递体系进行传递，最终与氧结合生成水，这样的电子或氢原子的传递体系称为呼吸链或电子传递链。
第十二章__生物氧化--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)
复合体IV：细胞色素C氧化酶复合体。将电子传递给氧。
三、偶联的调控
（一）呼吸控制
电子传递与ATP形成在正常细胞内总是相偶联的，二者缺一不可。ATP与ADP浓度之比对电子传递速度和还原型辅酶的积累与氧化起着重要的调节作用。ADP作为关键物质对氧化磷酸化的调节作用称为呼吸控制。呼吸控制值是有ADP时氧的利用速度与没有时的速度之比。完整线粒体呼吸控制值在10以上，损伤或衰老线粒体可为1，即失去偶联，没有磷酸化。
在葡萄糖的分解代谢中，一分子葡萄糖共生成10个NADH和2个FADH2，其标准生成自由能是613千卡，而在燃烧时可放出686千卡热量，即90％贮存在还原型辅酶中。呼吸链使这些能量逐步释放，有利于形成ATP和维持跨膜电势。
原核细胞的呼吸链位于质膜上，真核细胞则位于线粒体内膜上。
二、构成
呼吸链包含15种以上组分，主要由4种酶复合体和2种可移动电子载体构成。其中复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、辅酶Q和细胞色素C的数量比为1：2：3：7：63：9。
三、抑制剂
1.鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素：阻断电子从NADH到辅酶Q的传递。鱼藤酮是极毒的植抗生素，抑制从细胞色素b到c1的传递。
3.氰化物、叠氮化物、CO、H2S等，阻断由细胞色素aa3到氧的传递。
第二节 氧化磷酸化
一、定义
与生物氧化相偶联的磷酸化作用称为氧化磷酸化作用。其作用是利用生物氧化放出的能量合成ATP：
生物化学三大代谢重点总结
第八章生物氧化1. 生物氧化：物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内彻底分解时逐步释放能量，最终生成C02和H2O的过程。
2. 生物氧化中的主要氧化方式：加氧、脱氢、失电子3. CO2的生成方式：体内有机酸脱羧4. 呼吸链：代谢物脱下的成对氢原子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，这一系列酶和辅酶称为呼吸链，又称电子传递链。
组成(1) N ADH 氧化呼吸链：苹果酸-天冬氨酸穿梭NADH —复合物I —CoQ —复合物III —Cyt c —复合物IV f O 产2.5个ATP(2) 琥珀酸氧化呼吸链：3-磷酸甘油穿梭琥珀酸—复合物II —CoQ —复合物III —Cyt c —复合物IV —O 产1.5个ATP含血红素的辅基：血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶、过氧化氢酶5. 细胞质NADH 的氧化：胞液中NADH必须经一定转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。
转运机制(1 ) 3-磷酸甘油穿梭：主要存在于脑和骨骼肌的快肌，产生 1.5个ATP(2 )苹果酸-天冬氨酸穿梭：主要存在于肝、心和肾细胞；产生2.5个ATP6. ATP的合成方式：(1 )氧化磷酸化：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。
偶联部位：复合体I、III、IV(2 )底物磷酸化：是底物分子内部能量重新分布，通过高能基团转移合成ATP。
磷/氧比：氧化磷酸化过程中每消耗1摩尔氧原子(0.5摩尔氧分子)所消耗磷酸的摩尔数或合成ATP的摩尔数。
7. 磷酸肌酸作为肌肉中能量的一种贮存形式第九章糖代谢寸一、糖的生理功能：(1 )氧化供能(2 )提供合成体内其它物质的原料(3 )作为机体组织细胞的组成成分吸收速率最快的为-半乳糖二、血糖1. 血糖：指血液中的葡萄糖正常空腹血糖浓度：3.9~6.1mmol/L2. 血糖的来源：（1）食物糖消化吸收（2）肝糖原分解（3）糖异生去路：（1 ）氧化分解供能（2）合成糖原（3）转化成其它糖类或非糖物质3. 血糖调节：肝脏调节、肾脏调节（肾糖阈）、神经调节、激素调节体内主要升血糖激素：胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素、生长激素、甲状腺素三、糖代谢1. 无氧酵解（无氧或缺氧；生成乳酸；释放少量能量）关键酶：己糖激酶、6- 磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶反应部位：胞液产能方式：底物磷酸化净生成2ATP⑴ 葡萄糖磷酸化为6- 磷酸葡萄糖-1ATP⑵ 6- 磷酸葡萄糖转变为6- 磷酸果糖⑶ 6- 磷酸果糖转变为1,6- 二磷酸果糖-1ATP⑷ 1,6- 二磷酸果糖裂解⑸ 磷酸丙糖的同分异构化⑹ 3- 磷酸甘油醛氧化为1,3- 二磷酸甘油酸【脱氢反应】⑺ 1,3- 二磷酸甘油酸转变成3- 磷酸甘油酸【底物磷酸化】+1*2ATP⑻ 3- 磷酸甘油酸转变为2- 磷酸甘油酸⑼ 2- 磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化+1*2ATP（11）丙酮酸加氢转变为乳酸生理意义：（1）是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。
生物化学：第二节 电子传递链
2、电子传递链分布 原核细胞存在于质膜上 真核细胞存在于线粒体的内膜上
二. 呼吸链的组成
电子传递中有四个复合体参与：
NADH-CoQ还原酶（复合物I） 琥珀酸-CoQ还原酶（复合物Ⅱ ） CoQ-细胞色素c还原酶（复合物III ） 细胞色素氧化酶（复合物Ⅳ）
铁硫中心只有1个Fe起氧化还原反应，在氧化型（ Fe3+）和还原型（Fe2+）之间转变。
呼吸链中的电子传递体：
3. 铁硫蛋白
铁硫蛋白在呼吸链中作为电子传递体，不传递氢 。
呼吸链中的铁硫蛋白通常与其它的电子传递体的 蛋白质（如黄素酶、细胞色素）结合成复合物，从 而具有不同的氧化还原电位，在呼吸链的不同部位 传递电子。目前对其具体作用机制并不十分清楚.
五. 呼吸链的电子传递过程
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
呼吸链中的电子传递体：
1. 烟酰胺脱氢酶
是指以NAD+或NADP+为辅酶的脱氢酶, 属于烟 酰胺的衍生物。以NAD+为辅酶的脱氢酶主要参与线 粒体底物到分子氧的传递, 以 NADP+为辅酶的脱氢 酶主要参与将电子传给生物合成过程.
呼吸链中的电子传递体：
（一）NADH-CoQ还原酶（复合物1） 由FMN + 铁硫蛋白
功能：先与NADH结合并将NADH上的两个高势能 电子转移到FMN辅基上，使NADH氧化，并使 FMN还原。
NADH+H++FMN
FMNH2+NAD+
二、琥珀酸-CoQ还原酶（复合体Ⅱ ）
琥珀酸脱氢酶，它是嵌在线粒体内膜的酶蛋白。也是此复合 体的一部分，其辅基包括FAD和Fe-S聚簇。
基础生物化学-生物氧化
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
生物化学重点
生物化学名词解释：1、从头合成：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料,经过一系列酶促反应,合成嘌呤核苷酸或嘧啶核苷酸的过程;2、呼吸链：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物,课通过链锁的氧化还原将代谢物脱下的电子最终传递给氧生成水,这一系列酶和辅酶称为呼吸链和电子传递链;3、糖酵解无氧氧化：在机体缺氧条件下,葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程;4、酶原和酶原激活：有些酶在细胞分泌合成或初分泌,或在其发挥催化功能前只是酶的无话性亲体,称酶原;酶原向酶的转化过程称为酶原激活;5、补救合成：利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷酸,经过简单地反应过程,合成嘌呤核苷酸,称为补救合成或重新利用途径;6、酶的活性中心：酶的必需集团在一级结构上可能相距很远,但在空间结构上彼此靠近,组成具有特定空间结构的区域,能和底物特异的结合并将底物转化为产物,这一区域称为酶的活性中心或活性部位;7、翻译：蛋白质生物合成也成翻译,是细胞内以mRNA为模板,按照mRNA分子中由核苷酸组成的密码信息合成蛋白质的过程;8、酶的共价修饰调节：酶蛋白肽链上某些残基在不同催化单向反映以酶的催化下发生可逆的共价修饰,从而引起酶活性的改变,这种调节称为酶的化学修饰调节又称共价修饰调节;9、中心法则：10、DNA的二级结构：DNA的二级结构是反向平行,右手螺旋的互补双链;11、氧化磷酸化：由代谢物脱下的氢,经线粒体氧化呼吸链电子传递释放能量,偶联驱动ADP 磷酸化生成ATP的过程;12、竞争性抑制作用：有些抑制剂与酶底物结构相似,可与底物竞争酶的活性中心,从而阻碍酶和底物结合生成中间产物;13、蛋白质变性：在某些物理和化学因素作用下,蛋白质特定的空间构象被破坏,即有序的空间结构变成无序的空间结构,从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失;14、半保留复制：DNA生物合成时,母链DNA解开为两股单链,各自作为模板按碱基配对规律,合成与模板互补的子链;子代细胞DNA的一股单链从亲代完整地接受过来,另一股单链则完全重新合成,两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致;15、生物转化：非营养物质、毒物、药物通过抗氧化酶和胆汁酸代谢分解不不是放ATP的过程;16、一碳单位：指某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团,包括甲基、甲稀基、甲烃基、甲酰基、亚氨甲基等;17、转氨基作用：在转氨基酶的催化下,可逆地把α-氨基酸的氨基转移给α-酮酸,结果是氨基酸脱去氨基生成相应的α-酮酸,而原来的α-酮酸则转变成另一种氨基酸;18、维生素：是维持人体正常生理功能所必需的营养素,是人体内不能合成或合成量甚少,必需由事物供给的一组低分子有机化合物;19、蛋白质的一级结构：蛋白质分子中,从N-端至C-端的氨基酸排列顺序;20、必须氨基酸：人体内有八种氨基酸体内需要而又不能自身合成,必需由事物提供的氨基酸;21、多肽链：22、生物氧化：物质在生物体内氧化称为生物氧化,主要是糖、脂肪、蛋白质等供能物质在体内分解时逐步释放能量,并最终生成二氧化碳和水的过程;23、核算变性：某些理化因素PH、温度、离子强度等会导致DNA双链互补碱基对之间的氢键发生断裂,使双链DNA解离为单链;24、蛋白质的等电点：当蛋白质溶液出于某一pH时,蛋白质解离呈正、负离子的趋势相同,称为兼性离子,静电荷为零;此时溶液的pH称为蛋白质的等电点;简答题：1、请说明糖代谢与蛋白质代谢之间的关系;组成人体蛋白质的20种氨基酸,除生酮氨酸亮、赖外,通专转氨或者脱氧作用生成相应α酮酸都可转变成某些糖代谢的中间代谢产物,如丙氨酸、草酰胺酸、α-酮戊二酸等;可通过糖异生途径转变为糖;而糖的中间产物仅能在体内转变成12种非必须氨基酸;2、请从核酸的和合成来说明“只要食物中不缺乏蛋白质,就不会缺乏核酸”这个观点;食物中的核酸进入人体后被人体消化吸收之后不能作为原料被利用,核酸在体内的合成有两条途径：从头合成和补救合成,从头合成为主要;而从头合成是以磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单原料合成的,而蛋白质可以分解成氨基酸,而氨基酸可以通过各种途径形成糖类和一碳单位;有糖则不会缺乏磷酸核糖和二氧化碳;有了核酸的原料,那么在体内有酶的参与可以合成核酸;所只要食物中不缺乏蛋白质,就不会缺乏核酸;3、叙述胆色素的正常代谢过程;可用简图表示;4、请用图说明胰高血糖素进行细胞信号传导的具体途径;5、什么是竞争性抑制剂举例说明竞争性抑制剂在医药上十分重要;有些抑制剂与酶底物结构相似,可与底物竞争酶的活性中心,从而阻碍酶和底物结合生成中间产物;这种抑制作用成为竞争一直作用;对磺胺类药物敏感的细菌在生长繁殖时,不能直接利用环境的叶酸,而在菌体酶催化下,以对氨基苯甲酸为底物合成二氢叶酸;而磺胺类药物的化学结构与对氨基苯甲酸相似,是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂抑制二氢叶酸合成;细菌以生长繁殖受阻,人类能直接利用叶酸,所磺胺类药物不影响人类核酸的合成;6、酮体是如何产生的酮体的产生利用有何意义①图②酮体在肝外组织生成心、肾、脑、骨骼肌意义：是肝输出能源的一种形式,是机脑组织尤其是脑组织的重要形式,有利于维持血糖水平恒定,节省蛋白质的消耗;7、什么是酶原和酶原激活,其生理意义如何有些酶在细胞分泌合成或初分泌,或在其发挥催化功能前只是酶的无话性亲体,称酶原;酶原向酶的转化过程称为酶原激活;意义：①消化管内蛋白酶以酶原形式分泌,不仅保护消化器官本身不受酶的水解破坏,而且保证酶在其特定的部位与环境发挥其催化作用;②酶原还可以视为酶的储存形式,如凝血和纤溶蛋白溶解酶类似酶原形式在血液循环中运行,一旦需要便不失时机地转化为有活性酶,发挥其对机体的保护作用;8、脑组织中谷氨酸若转变成尿素的主要代谢过程如何可用简图表示并说明其生理意义; 通过谷氨酰胺把谷氨酸运至肝或肾;谷氨酸在肝或肾内通过L-谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基;脱下的氨基通过鸟氨酸循环形成尿素;图：略意义：解除氨的毒性;9、试说明体内谷氨酸转变为葡萄糖的过程;①丙酮酸经丙酮酸羟化支路,变为磷酸烯醇式丙酮酸;②1,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖;③6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖;10、简述肝如何调节血糖浓度;11、给动物以丙酮酸,它在体内可转变成那些物质并指出转变的代谢途径名称;12、试述糖代谢和脂肪代谢之间的关系;13、说明变构调节概念,并举出两个例子;14、说出RNA的5中功能;①mRNA是蛋白质生物合成的直接模板;②mRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器;③rRNA与多种蛋白质组成核糖体,参与蛋白质的生物合成;④snmRNA在RNA转录后加工中起重要作用;⑤端体酶RNA与染色体末端的复制有关；也有参与基因表达的调控的RNA;15、说明三种氨基酸在体内的作用,与糖和脂肪作比较,为什么说氨基酸不足是一种好的供能物质①谷氨酸通过谷氨酸脱氢酶的催化生成Y-氢基丁酸是一直性神经递质,对中枢神经有抑制作用;②组氨酸经组氨酸生成5-羟色胺,脑中的5-羟色胺是一种神经递质,具有一直作用,影响传导,同时具有强烈的血管收缩作用;③色氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺是一种血管收缩剂,可以增加毛细血管的通透性;糖和脂肪的分解产物在体内的生理作用除供能作用以外,没有很大的作用,而氨基酸的生理作用很大,对全身各大系统器官的影响很大,如果缺少它,机体不能有序运转,且一种都不能缺,而糖和脂肪的影响没有那么大,所氨基酸不是一种好的供能物质;16、细胞内cAMP是如何生成的17、说明氢键在生物大分子蛋白质和核酸结构中的作用;氢键是蛋白质二级,三级,四级即高级结构中的结合力,使之形成与稳定,氢键又是维持DNA双螺旋结构的稳定的因素之一;18、说出氢键的三种功能或作用;①氢键是蛋白质二级,三级,四级即高级结构中的结合力,维持蛋白质的稳定;②是维持DNA双螺旋结构稳定的因素之一;③由于氢键的作用,NH3、H2O和HF具有反常高的熔点和沸点;19、说明共价调节概念和变构调节概念,并各举出1个例子;内源、外源性小分子化合物作为变构效应剂可与蛋白质分子活性中心;例子：①果糖2,6-二磷酸FBP对6-磷酸果糖激酶的变构激活或聚解;②原聚体与多聚体相互转化从而引起酶的活性改变,如乙酰CoA羧化酸21、说明转氨基概念,写出转氨基的结构反式,并举出两个转氨基的例子;在转氨基酶的催化下,可逆地把α-氨基酸的氨基转移给α-酮酸,结果是氨基酸脱去氨基生成相应的α-酮酸,而原来的α-酮酸则转变成另一种氨基酸;例子：略22、说明非竞争抑制的概念和变构调节的概念,并与结构调节作比较,指出两者的相似之处;23、试计算1个葡萄糖分子彻底氧化产生几个ATP分子,必须给出计算过程,必须同时说明底物水平磷酸化和氧化磷酸化各产生几个ATP。
呼吸链
呼吸链是指存在于线粒体内膜上的，按一定顺序排列的一系列酶或辅酶，其作用是以传递电子和质子的形式传递代谢脱下的氢原子（2H），最后是活化的氢和活化的氧结合生成水，该传递链进行的连锁反应与细胞摄取氧的呼吸过程有关，故称为呼吸链，也叫电子传递连。
（一）呼吸链的组成呼吸链的4个酶复合体和2个游离存在的电子传递体（CoQ和Cyt c）组成，他们按照上图的顺序排列。
1.图中显示的复合体Ⅰ，即NADH-Q还原酶（NADH-Q reductase），又称为NADH脱氢酶，只是一个具有相对分子质量880kDa的大蛋白质分子，含有42条多肽链，其中含有的辅基有黄素单核苷酸（FMN）、Fe-S簇（至少六种，且与蛋白质结合后称为铁-硫蛋白），功能是催化一对电子从NADH传递给CoQ，一对电子从复合物Ⅰ传递时伴随着4个质子被传递到膜间隙。
发生反应：NADH +Q+5H N+ →QH2 + 4H p+NAD+2.图中显示的紫色小体，即辅酶Q，又称泛醌，它以不同形式在电子传递链中起到传递电子的作用，处在中心地位，它在呼吸链中是一种和蛋白质结合不紧密的辅酶，这使得他在黄素蛋白和细胞色素类之间能够作为一种特殊灵活的电子载体起作用。
3.图中显示的复合体Ⅱ，即琥珀酸-Q还原酶，他是嵌在线粒体内膜的酶蛋白，完整的酶还包括柠檬酸中氧化为延胡索酸的琥珀酸脱氢酶，功能是催化电子从琥珀酸传递给辅酶Q，复合物Ⅱ传递电子时不伴随氢的传递。
4.图中显示的复合体Ⅲ，即细胞色素还原酶，他的作用是催化电子是从GH2转移到细胞色素c，其血红素辅基的铁原子，在电子传递中发生２价和３价之间价态的可逆变化，细胞色素还原酶每传递一对电子，同时传递4个H+到膜间隙。
发生如下反应：QH2+2细胞色素c1（氧化态）+2H N+→Q+ 2细胞色素c1（氧化态）+4H p+5.图中显示的蓝色小体，即细胞色素c，它是一个相对分子质量为１３kDa的较小球形蛋白质，它是唯一能溶于水的细胞色素，当他的单一血红素单位接受了来自复合体Ⅲ的一个电子后，细胞色素移动到复合体Ⅳ而将电子提供给位于复合体Ⅳ中的双核铜中心，在复合体Ⅲ和Ⅳ之间起传递电子的作用。
【生物化学】第五章-生物氧化-第二节-电子传递链
② 铁硫蛋白（Fe-S） （非血红素蛋白）
与电子传递有关
与其他递氢体或电 子传递体结合成复 合物存在
②铁硫蛋白(Iron-sulfur protein, Fe-S)
又叫铁硫中心或铁硫簇。 含有等量铁原子和硫原子。 铁除与硫连接外，还与肽链中Cys残基的巯 基连接。 铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子， 为单电子传递体。
Cyt-Fe2+
2e－21 O2
b
c1
c
a
a3
Fe -S
CoQH2 2e- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ O2- H2O
2H+
复合物III （泛醌－细胞色素 c还原酶）
复合物IV （细胞色素 c氧化酶）
－
2.电子传递链的成员组成
细胞色素a、b、c的区别
Cytb
辅基
原卟啉Ⅸ (血红素)
颜色 α带波长 与酶蛋白连接 红色 560nm 非共价结合
Cytc
原卟啉Ⅸ (血红素)
红色
550nm
与多肽链中 Cys 的 –SH相连
Cyta 血红素A 绿色 600nm 非共价结合
Cytochrome bc1 complex (complex III)
Reduced
The end of Chap1 !
电子传递的方向为：琥珀酸→FAD→Fe-S→Q。
复合体Ⅱ
琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
琥珀酸
FAD
2Fe2+-S Q
生物化学电子传递链名词解释
生物化学电子传递链名词解释
生物化学电子传递链名词解释：在线粒体内膜上存在传递电子的一组酶的复合体,由一系列能可逆地接受和释放电子或H+的化学物质所组成,它们在内膜上相互关联地有序排列成传递链。
电子传递链(electron transport chain,ETC)是一系列电子载体按对电子亲和力逐渐升高的顺序组成的电子传递系统。
所有组成成分都嵌合于线粒体内膜或叶绿体类囊体膜或其他生物膜中,而且按顺序分段组成分离的复合物，在复合物内各载体成分的物理排列也符合电子流动的方向。
其中线粒体中的电子传递链是伴随着营养物质的氧化放能，又称作呼吸链。
线粒体中的链的主要组分包括:.它们都是分子.除泛醌外,其他组分都是蛋白质,通过其可逆传递电子. 它们在膜表面形成四个复合体，称为复合体Ⅰ(NADH复合体)，复合体Ⅱ(脱氢酶复合体)，复合体Ⅲ(细胞色素复合体)，复合体Ⅳ(复合体)。
依次经过复合物Ⅰ、、复合体Ⅲ、、复合体Ⅳ最终把电子传递给氧气，并将质子排到最终经线粒体ATP合酶生成2.5个ATP.FADH2经复合体Ⅱ、辅酶Q、复合体Ⅲ、细胞色素C、复合体Ⅳ最终把电子传递给氧气，并将质子排到线粒体膜间隙最终经ATP合酶生成1.5个ATP.由于前者的生成ATP量大于后者，所以前者称为主电子传递链，后者称为次电子传递链。
生物化学复习提纲
生物化学复习提纲1.生物氧化a)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，并与之结合生成水的全部体系称呼吸链。
b)P/O比值：物质氧化时，每消耗1摩尔氧原子所消耗无机磷的摩尔数，即一对电子经电子传递链转移至1摩尔氧原子时生成ATP的摩尔数。
c)生物氧化：有机物在生物体内氧的作用下，生成CO2和水并释放能量的过程称为生物氧化。
d)高能化合物：含自由能高的磷酸化合物称为高能化合物。
e)氧化磷酸化：伴随放能的氧化作用而进行的磷酸化作用称为氧化磷酸化。
f)底物水平磷酸化：底物水平磷酸化是在被氧化的底物上发生磷酸化作用，即在底物被氧化的过程中，形成了某些高能的磷酸化合物，这些高能磷酸化合物通过酶的作用使ADP生成ATP。
g)电子水平磷酸化：电子由NADH或FADH2经呼吸链传递给氧，最终形成水的过程中伴有ADP磷酸化为ATP，这一过程称为电子水平磷酸化。
h)磷酸-甘油穿梭系统：在脑和骨骼肌，胞液中产生的还原当量转运进入线粒体氧化的方式。
以磷酸甘油为载体，进入线粒体FADH2氧化呼吸链氧化，生成1.5分钟ATP。
i)苹果酸-天冬氨酸穿梭系统：在心肌和肝，胞液中产生的还原当量转运进入线粒体氧化的方式。
以苹果酸为载体，进入线粒体NADH氧化呼吸链氧化，生成2.5分钟ATP。
各种生物的新陈代谢过程虽然复杂，但却有共同特点：反应条件温和，由酶所催化，对内外环境条件有高度的适应性和灵敏的自动调节机制。
有机物在生物体内氧的作用下，生成CO2和H2O并释放能量的过程称为生物氧化。
生物体内氧化反应有脱氢、脱电子、加氧等类型。
常见的高能化合物：磷酸烯醇丙酮酸、乙酰磷酸、腺苷三磷酸、磷酸肌酸、乙酰辅酶A典型的呼吸链有NADH呼吸链与FADH2呼吸链。
呼吸链由线粒体内膜上NADH脱氢酶复合物（复合物I），细胞色素b、c1复合物（复合物III）和细胞色素氧化酶（复合物IV）3个蛋白质复合物组成。
生物化学第一节 氧化呼吸链是由具有电子传递功能的
第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的2015-07-07 71757 0第八章生物氧化生物体内，物质常可通过加氧、脱氢、失去电子的方式被氧化。
营养物质经柠檬酸循环或其他代谢途径进行脱氢反应，产生的成对氢原子（2个氢质子的形式存在，是生物氧化和2个电子）以还原当量NADH+H+或FADH2(biological oxidation)过程中产生的主要还原性电子载体。
机体在进行有氧呼吸时，这些还原性电子载体通过一系列的酶催化和连续的氧化还原反应逐步失去电子（电子传递），最终使氢质子与氧结合生成水。
同时释放能量，驱动ADP磷酸化生成ATP，供机体各种生命活动的需要。
第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成彻底氧化生成水和ATP的过程与细胞的呼吸有生物体将NADH+H+和FADH2关，需要消耗氧，参与氧化还原反应的组分由含辅助因子的多种蛋白酶复合体组成，形成一个连续的传递链，因此称为氧化呼吸链( oxidative respiratory chain)。
真核细胞ATP的生成主要在线粒体中进行，在氧化呼吸链中，参与传递反应的酶复合体按一定顺序排列在线粒体内膜上，发挥传递电子或氢的作用。
其中传递氢的酶蛋白或辅助因子称之为递氢体，传递电子的则称之为电子传递体。
由于递氢过程也需传递电子(2H++2e-)，所以氧化呼吸链也称电子传递链(electron transfer chain)。
一、氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成氧化呼吸链是由位于线粒体内膜上的4种蛋白酶复合体( complex)组成，分别称之为复合体I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。
每个复合体都由多种酶蛋白和辅助因子（金属离子、辅酶或辅基）组成，但各复合体含有自己特定的蛋白质和辅助因子成分（表8-1）。
各复合体中的跨膜蛋白成分使其能够镶嵌在线粒体内膜中，并按照一定的顺序进行排列（图8-1）。
其中复合体I、Ⅲ和Ⅳ镶嵌于线粒体内膜的双层脂质膜，而复合体Ⅱ仅镶嵌在双层脂质膜的内侧。
生物氧化—氧化呼吸链(生物化学课件)
（二）氧化呼吸链组分的排列顺序
1、NADH氧化呼吸链
NADH →复合体Ⅰ→Q →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 →Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体Ⅳ→O2
NADH
琥珀酸
FAD (Fe-S)
FADH2氧化呼吸链
（琥珀酸、α-磷酸甘油、脂酰CoA）
➢ 电子传递过程： CoQH2→(Cyt bL→Cyt bH) →Fe-S
→Cytc1→Cytc
➢复合体Ⅲ每传递2个电子向内膜胞浆侧 释放4个H+，复合体Ⅲ也有质子泵作用。
细胞色素(cytochrome, Cyt)
细胞色素是一类含血红素样辅基（铁卟啉） 的电子传递蛋白,其中的铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子，为单电子传递体。
➢ 每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵到 胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能。
（1）NAD+和NADP+的结构 R=H: NAD+; R=H2PO3: NADP+
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。 双电子传递体。
（2）FMN和FAD的结构
氧化还原对 Cyt c1 Fe3+ /Fe2+ Cyt c Fe3+ /Fe2+ Cyt a Fe3+ /Fe2+ Cyt a3 Fe3+ /Fe2+
1/2O2 /H2O
E0‘(V) 0.22 0.254 0.29 0.35 0.816
电子传递链
O
H 3C 5
呼吸链生物化学
呼吸链生物化学在生命的微观世界里，细胞如同一个繁忙的工厂，进行着无数复杂而又有序的化学反应。
其中，呼吸链就像是一条高效的生产线，对于维持生命活动起着至关重要的作用。
呼吸链，也被称为电子传递链，是一系列存在于线粒体内膜上的电子载体按对电子亲和力逐渐升高的顺序组成的电子传递系统。
它的主要功能是将还原型辅酶（如 NADH 和 FADH₂）所携带的电子逐步传递给氧分子，生成水，并在此过程中释放出能量，用于合成三磷酸腺苷（ATP）。
让我们先来了解一下呼吸链中的主要成员。
NADHQ 还原酶，也被称为复合体Ⅰ，是呼吸链的起始部分。
它由黄素蛋白、铁硫蛋白等组成，可以接受 NADH 传递的电子，并将其转移给泛醌（Q）。
泛醌，又称辅酶 Q，是一种脂溶性醌类化合物，在呼吸链中起到电子传递的桥梁作用。
复合体Ⅱ，也就是琥珀酸泛醌还原酶，其功能是将电子从琥珀酸传递给 Q。
接下来是泛醌细胞色素 c 还原酶，即复合体Ⅲ，它能够促使电子从泛醌传递给细胞色素 c。
细胞色素 c 是一种小分子蛋白质，通过其血红素辅基中的铁离子价态的变化来传递电子。
最后是细胞色素 c 氧化酶，也就是复合体Ⅳ，它能够将电子从细胞色素 c 传递给氧分子，生成水。
这些电子载体在呼吸链中的排列顺序不是随机的，而是有着严格的规律。
电子总是从低电位流向高电位，从还原能力强的物质流向还原能力弱的物质。
这种定向的电子传递保证了能量的逐步释放和有效利用。
呼吸链中的电子传递过程并非一帆风顺，而是伴随着能量的释放和储存。
当电子在呼吸链中传递时，会造成跨线粒体内膜的质子电化学梯度，也就是形成了质子驱动力。
这种质子驱动力促使质子回流返回至线粒体基质，而质子回流所释放的能量被 ATP 合酶所利用，驱动ADP 和磷酸合成 ATP。
这就是著名的化学渗透假说，它解释了呼吸链与 ATP 合成之间的紧密联系。
在正常的生理条件下，呼吸链的运作是高度协调和精确调控的。
然而，当呼吸链出现故障时，可能会引发一系列的问题。
呼吸链名词解释生物化学
呼吸链名词解释生物化学呼吸链是生物体内的一种重要代谢途径,涉及许多细胞器和分子。
在该文中,我们将简要介绍呼吸链的基本概念和组成部分,以及它们的功能。
呼吸链由四个主要步骤组成:碳转运、氢转运、氧转运和能量代谢。
以下是每个步骤的详细解释:1. 碳转运在呼吸链中,碳转运是指将二氧化碳(CO2)从一个细胞类型转移到另一个细胞类型的过程。
CO2是细胞呼吸过程中产生的废物,通过呼吸链的碳转运过程将其从细胞外转移到细胞内,以维持细胞内部的平衡。
2. 氢转运氢转运是指将氢离子(H+)从一个细胞类型转移到另一个细胞类型的过程。
在呼吸链中,氢转运是由细胞质中的氢离子泵(Helix-2)实现的。
氢离子是细胞呼吸过程中产生的废物,通过氢转运将其从细胞内转移到细胞外,以维持细胞外的pH 值。
3. 氧转运氧转运是指将氧气(O2)从一个细胞类型转移到另一个细胞类型的过程。
在呼吸链中,氧转运是由细胞质中的氧气泵(Oxygenation channel)实现的。
氧气泵可以将氧气通过细胞膜进入细胞,然后通过细胞内部的膜孔转移到所需的细胞类型。
4. 能量代谢能量代谢是指通过呼吸链产生能量的过程。
在呼吸链中,产生能量的主要途径是细胞内的氧化代谢。
在氧化代谢中,细胞将废弃物质(如二氧化碳、氢离子和氨基酸)作为能量来源,将其氧化成氧气和二氧化碳,以产生能量。
除了上述四个主要步骤外,呼吸链还包括许多其他分子,如酶、转运蛋白和复合物等。
这些分子在呼吸链的每个步骤中发挥作用,共同协作,确保呼吸链的高效运作。
呼吸链是生物体内的一种重要代谢途径,涉及许多细胞器和分子。
了解呼吸链的基本概念和组成部分,有助于我们更好地理解细胞呼吸过程,以及它对健康和疾病的影响。
生物化学复习总结之呼吸链
氧化磷酸化 （Oxidative Phosphorylation)
生物氧化过程中，代谢物脱下的氢经呼吸链氧化
为水时所释放的能量转移给ADP形成ATP的过程。实
际上是氧化作用与氧化作用过程释放的能量用于形成
ATP的过程（磷酸化作用）两种作用的偶联反应。
ATP必须运输出线粒体
ATP 离开, ADP进入线粒体- 通过一种“转位酶” 。ATP离开是有利 的，因为细胞液比基质要 “+”。然而ATP出去和ADP进入有1个负电 荷的净转移——相当于有1个质子进入基质。 所以每1个ATP的输出 消耗1个H+ 。1个ATP合成大概需要消耗3 H+ 。于是，合成及加上 输出 1 ATP = 4H+
复合物Ⅳ：细胞色素C到O2
• 复合物Ⅳ又称细胞色素氧化酶
• 功能：在呼吸链的最后一步，把Cyt c的电子转移给 O2，使其还原生成H2O。
• 结构：The complex has a large molecule（分子） (MW
204 kD) and consists more than ten subunits (13); 电子传递的顺序为：Cyt c-CuA-a-a3-CuB-O2，每4 e通过复 合物时，酶从基质中消耗4个“底物”H+，生成2H2O，每通 过1 e，利用氧化还原反应的能量泵出1 H+到内膜外空间。
呼吸链复合物的生物化学研究
呼吸链复合物的生物化学研究呼吸链复合物是一个在细胞呼吸和能量产生中起着重要作用的复合物。
它由多个蛋白质组成，其中包括呼吸链复合物I到复合物IV。
这些蛋白质通过相互作用协同工作，将电子从NADH和FADH2等向氧气的电子传递，最终将能量转化为细胞所需的三磷酸腺苷（ATP）。
在这篇文章中，我们将探讨呼吸链复合物的生物化学研究，包括它们的结构和功能、它们的重要性以及当前存在的挑战和未来的前景。
1. 呼吸链复合物的结构和功能呼吸链复合物是由多个亚基组成的超级复合物。
每个亚基都有独特的功能和结构。
例如，呼吸链复合物I由至少45个亚单位组成，它在电子传递过程中接受来自NADH的电子，将它们转移给呼吸链复合物III。
呼吸链复合物II则由四个亚基组成，用于接受来自FADH2的电子，并将它们传递给呼吸链复合物III。
呼吸链复合物III由21个亚单位组成，作为电子传递的关键连接点。
最后，呼吸链复合物IV由13个亚单位组成，它在电子传递和氧气还原中发挥着关键作用。
2. 呼吸链复合物在细胞呼吸中的重要性呼吸链复合物在能量产生的过程中起着至关重要的作用。
在细胞内，NADH和FADH2等质子携带体将电子传递给呼吸链复合物。
随着电子从一个呼吸链复合物传递到另一个呼吸链复合物，质子被移动到细胞膜内。
这样，细胞内外的质子电位差被建立起来，进一步促进了ATP的产生。
因此，呼吸链复合物是细胞内能量产生的关键点之一。
3. 当前存在的挑战和未来的前景尽管呼吸链复合物已经被广泛研究，但是它们的功能和机制仍然存在着很多未知因素。
尤其是在新型技术得到发展的今天，有越来越多的工具和技术可以用来研究呼吸链复合物的结构和功能。
例如，基于冷冻电镜技术的三维结构研究可以为我们提供更清晰的呼吸链复合物结构，以及更深入的了解呼吸链复合物的工作原理。
此外，由于许多呼吸链复合物缺陷已经被证明与多种疾病和病理情况有关，包括肌无力症、脑萎缩病、癌症等，因此，呼吸链复合物的研究对于开发治疗这些疾病的新方法具有极大的潜力。
呼吸链生物化学
呼吸链生物化学呼吸是一种生物化学过程，是维持生命活动的基本要素之一。
呼吸链是指在细胞内进行的一系列能量转化和传递的过程，通过呼吸链，细胞可以将有机物的化学能转化为细胞所需的能量。
本文将围绕呼吸链的生物化学机制展开阐述。
一、呼吸链的概述呼吸链是通过一系列氧化还原反应将有机物的化学能转化为三磷酸腺苷（ATP）的过程。
它包含多个组分，如NADH脱氢酶复合物、细胞色素c氧化还原酶复合物和ATP合成酶等。
这些组分通过电子和质子的传递形成一个电化学梯度，从而驱动细胞内的ATP合成。
二、NADH脱氢酶复合物NADH脱氢酶复合物是呼吸链中的第一个关键酶复合物。
它的主要功能是将NADH的电子传递给呼吸链中的下一个组分。
在这个过程中，NADH被氧化还原成NAD+，同时产生一定数量的质子。
三、细胞色素c氧化还原酶复合物细胞色素c氧化还原酶复合物是呼吸链中的第二个关键酶复合物。
它的主要功能是将NADH脱氢酶复合物传递过来的电子通过细胞色素c传递给下一个组分。
在这个过程中，质子也会进一步被释放，并且细胞色素c本身还会发生氧化还原反应。
四、ATP合成酶ATP合成酶是呼吸链中的最后一个关键组分，它负责将电子传递链中积累的质子能转化为ATP。
在这个过程中，质子会通过ATP合成酶的膜嵴，在压力的作用下，使得ADP和磷酸结合生成ATP。
五、呼吸链的能量转化呼吸链过程中，化学能转化为电能（电子）和质子能（质子梯度），最终进一步转化为化学能（ATP）。
这个过程中产生的ATP是细胞进行各种生物化学反应所必需的能量。
六、调控呼吸链的因素呼吸链的活性受到多种因素的调控。
例如，细胞内的氧浓度可以影响呼吸链中氧的利用效率。
此外，细胞内的能量需求也会对呼吸链产生调节作用，比如ATP合成酶的活性会受到ATP浓度的负反馈抑制。
七、呼吸链的重要性呼吸链是生命活动中的重要组成部分，它提供了细胞所需的能量，支持了细胞的生长和分裂。
此外，呼吸链还与其他代谢途径密切相关，如糖酵解和脂肪酸代谢等。
细胞色素与呼吸链
细胞色素与呼吸链细胞色素和呼吸链是生物体内重要的生物化学过程之一。
细胞色素是一种细胞内的呼吸色素，通过其与氧气的结合，参与呼吸链的运转，进而产生能量。
本文将详细介绍细胞色素和呼吸链的结构、功能以及相互关系等内容。
一、细胞色素的结构和功能1. 细胞色素的结构细胞色素主要由一种复杂的有机物质组成，其中最常见的是细胞色素a。
细胞色素a分子由一个大的脂溶性的结构称为“色环”和一个较长的“脂尾”构成。
色环部分含有一个中心的金属离子，例如铁离子或镁离子。
2. 细胞色素的功能细胞色素的主要功能是参与细胞呼吸过程中电子的传递。
在呼吸过程中，细胞色素能够与氧气发生反应，形成氧合物，从而起到电子传递和接收的作用。
细胞色素a在光合作用和细胞呼吸中起到了至关重要的作用。
二、呼吸链的结构和功能1. 呼吸链的结构呼吸链是由多个细胞色素分子和蛋白质复合物组成的特殊结构。
其中，呼吸链分为三个复合物：复合物Ⅰ、复合物Ⅱ和复合物Ⅲ。
复合物Ⅱ和复合物Ⅲ中含有细胞色素b和细胞色素c，它们作为电子传递的介质。
2. 呼吸链的功能呼吸链是细胞能量产生的重要机制之一。
它通过氧化还原反应将电子从一个分子传递到另一个分子，从而释放能量。
这个能量通过逐步氧化有机物的过程中的电子传递而产生。
呼吸链中的细胞色素在电子传递中扮演着重要的角色。
三、细胞色素与呼吸链的相互关系细胞色素和呼吸链是紧密相关的。
细胞色素作为呼吸链中的电子传递介质，参与了能量的传递和转化过程。
细胞色素a捕获光合作用中的能量，并将其转化为电子，然后通过呼吸链将电子逐步传递给氧气，从而释放出更多的能量。
呼吸链是在细胞色素的参与下进行的。
它通过细胞膜上的复合物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ以及细胞色素b和细胞色素c的相互作用，将电子从一个分子传递到另一个分子，最终与氧气结合，形成水，并释放出大量的能量。
细胞色素和呼吸链的相互关系是生物体内能量转化的关键步骤之一。
它们共同参与了细胞的新陈代谢和能量供应，维持了生物体正常的生理功能。
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第七章生物氧化1、生物氧化（biological oxidation）：物质在体内进行氧化称生物氧化。
主要指营养物质在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和水的过程。
生物氧化又称组织呼吸或细胞呼吸。
生物氧化释放的能量：主要（40%以上）用于ADP的磷酸化生成ATP，供生命活动之需。
其余以热能形式散发用于维持体温。
2、生物氧化内容（1）生物体内代谢物的氧化作用、代谢物脱下的氢与氧结合成水的过程。
（2）生物体内二氧化碳的生成。
（3）能量的释放、储存、利用（ATP的代谢——ATP的生成与利用）。
3、生物氧化的方式——遵循一般氧化还原规律。
（1）失电子：代谢物的原子或离子在代谢中失去电子，其原子正价升高、负价降低都是氧化。
（2）脱氢：代谢物脱氢原子（H=H++e）的同时失去电子。
（3）加氧：向底物分子直接加入氧原子或氧分子的反应使代谢物价位升高，属于氧化反应。
向底物分子加水、脱氢反应的结果是向底物分子加入氧原子，也属于氧化反应。
4、生物氧化的特点（1）在温和条件下进行（37℃，中性pH等）；（2）在一系列酶催化下完成；（3）能量逐步释放，部分储存在ATP分子中；（4）广泛以加水脱氢方式使物质间接获得氧；（5）水的生成由脱下的氢与氧结合产生；（6）反应在有水环境进行；（7）CO2由有机酸脱羧方式产生。
5、物质体外氧化（燃烧）与生物氧化的比较（1）物质体内、体外氧化的相同点：物质在体内外氧化所消耗的氧量、最终产物、和释放的能量均相同。
（2）物质体内、体外氧化的区别：体外氧化（燃烧）产生的二氧化碳、水由物质中的碳和氢直接与氧结合生成；能量的释放是瞬间突然释放。
5、营养物氧化的共同规律糖类、脂类和蛋白质这三大营养物的氧化分解都经历三阶段：分解成各自的构件分子（组成单位）、降解为乙酰CoA、三羧酸循环。
第一节 ATP生成的体系一、呼吸链（ respiratory chain）：代谢物脱下的氢原子（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。
这一传递链称呼吸链。
又称电子传递链（electron transport chain ）。
呼吸链由按一定顺序排列在线粒体内膜上的递氢体、递电子体组成。
（一）呼吸链的组成用胆酸或脱氧胆酸处理线粒体内膜，可将呼吸链分离为：四种具有递电子功能的酶复合体：复合体Ⅰ——称NADH一泛醌还原酶（NADH脱氢酶）：复合体Ⅱ——称琥珀酸-泛醌还原酶（琥珀酸脱氢酶）：复合体Ⅲ——称泛醌-细胞色素C还原酶：复合体Ⅳ——称细胞色素氧化酶（细胞色素aa3）：二种游离成分：辅酶Q和细胞色素C不包含在复合体中。
1、复合体Ⅰ——将电子从NADH传给CoQ。
NAD+中的烟酰胺氮为5价，能接受电子成3价，而其对侧碳原子能进行加氢反应（仅1个氢原子）。
（1）NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）和NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）（2）FMN的氧化与还原黄素单核苷酸（FMN ）含有核黄素（维生素B2），FMN中发挥作用的是异咯嗪环。
核黄素与酶的辅基的形成：核黄素氧化还原机制：（3）铁硫蛋白与铁硫中心（Fe-S）Fe-S含有等量（各4）的铁原子与硫原子；通过铁原子与铁硫蛋白中的半胱氨酸残基的硫相连。
其铁原子可以进行氧化还原反应传递电子。
（4）复合体Ⅰ的功能（4）泛醌（CoQ）辅酶Q是一种脂溶性醌类化合物；含有一个较长的侧链（R），疏水性强。
其侧链由多个异戊间二烯组成，人的CoQ由10个异戊间二烯组成（Q10）。
泛醌可以接受或脱去1个电子和1个质子参与氧化还原。
泛醌参与氧化还原机制：2、复合体Ⅱ——将电子从琥珀酸传递给CoQ。
含如下成分：含黄素蛋白（以FAD为辅基）、铁硫蛋白（Fe-S）、细胞色素b560。
细胞色素是一类催化电子传递的酶，以铁卟啉为辅基，均有特殊的吸收光谱而呈颜色。
根据吸收光谱的不同，参与呼吸链的Cyt有3类：Cyt a、Cyt b、Cyt c；根据最大吸收峰的差别分为若干亚类。
3、复合体Ⅲ——将电子从泛醌传递给细胞色素C。
2种细胞色素b（Cyt b562、 Cyt b566）、细胞色素c1、铁硫蛋白。
细胞色素c呈水溶性，与线粒体内膜外表面结合不紧密而极易于分离，不属于任何复合体成分。
4、复合体Ⅳ——将电子从细胞色素C传递给氧。
含如下成分：细胞色素a、a3和2个铁卟啉辅基及与之相连的Cu。
Cyta和Cyta3很难分开，合称为Cytaa3。
其中2个铜原子分别连接2个铁卟啉辅基，铜原子可以进行氧化还原反应传递电子。
呼吸链各复合体位置示意图（二）呼吸链成分的排列顺序——确定呼吸链排列顺序的方法：1、根据各组分的EO′从低到高排列——电位低容易失去电子（见下表）。
2、在体外将呼吸链拆开重组——鉴定4种复合体的组成与排列顺序。
3、利用呼吸链特异阻断剂阻断电子传递——阻断部位以前的处于还原状态，后面的组分处于氧化状态，根据吸收光谱的改变检测。
4、以离体线粒体的还原态（无氧）对照——缓慢给氧，通过光谱观察各组分的氧化顺序。
（1）氧化-还原对——参加氧化还原反应的每种物质都有氧化型和还原型两种形式：如：AH2十B←→A十BH2；式中AH2/或BH2是还原型（剂），A和B是氧化型（剂）。
一物质的氧化型／还原型（如A／AH2或B／BH2等）构成氧化还原对（简称氧-还对），氧化还原对是共扼的。
氧-还对供出电子趋势的大小，可用标准氧化还原电位Eo′表示。
（2）标准氧化还原电位（E o′）——成对的氧化型/还原型物质的浓度为1摩尔，在PH7.0，25℃时组成半电池，以（生物化学）规定的标准氢电极做参比测得的电位（伏特/摩尔）。
E o′值表示的是同H+/H2相比，某氧-还对氧化还原能力的大小：1）E o′是负值，表示此氧-还对易供出电子而被氧化，是还原剂；2）E o′是正值，表示此氧-还对易获得电子而被还原，是氧化剂。
（3）标准氢电极与生物化学规定的标准氢电极1）标准氢电极：白金电极放入氢离子浓度为1摩尔/升的溶液，与1大气压的氢气平衡，此电极电位定为0伏特，作为参比电极E o。
2）生物化学上规定：加入pH=7.0的条件，将氢电极浓度定为10-7mol/L，测得的电位是E o′。
（4）电位测定装置2、两条氧化呼吸链及其排列顺序3、呼吸链电子传递过程4、重要代谢物进入呼吸链的途径二、氧化磷酸化ATP是机体主要供能物质。
ATP形成的主要方式是氧化磷酸化：呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化生成ATP。
ATP的另外形成方式是底物水平磷酸化：直接将代谢物分子中的能量转移到ADP（GDP）生成ATP（GTP）。
（一）氧化磷酸化的偶联部位——ATP生成的部位偶联部位的确定方法如下：1、P/O比值：物质氧化过程中每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷或ADP的摩尔数。
此数值代表ATP的生成数。
P/O的测定方法：将底物、ADP、H3PO4、Mg2+和分离较为完整的线粒体在模拟细胞内液的环境中相互作用；测定O2和H3PO4（或ADP）的消耗量，可以计算P/O，确定偶联部位。
2、自由能变化ΔG o′=- nFΔE o′＞30.5kJ可合成ATP，ΔG o′表示pH7时的标准自由能变化， n=2个氧还对反应时传递电子的数目（2），F是法拉第常数（96.5kJ/mol?V），ΔE o′为电位变化。
自由能变化的计算举例——NADH（H+）的氧化反应：从电位差（ΔE o′）计算ΔG o′，如果ΔG o′足以达到合成ATP（释放的自由能＞30.5kJ/mol）则存在偶联部位。
30.5kJ是合成1molATP所需的能量（标准状态），体内条件ΔG o′=-51.6kJ/mol（二）氧化磷酸化偶联机制——化学渗透学说化学渗透学说要点：1、呼吸链中递氢体与递电子体交替排列，并在膜中有固定位置，催化的反应是定向的，取决于电子走向。
2、电子经呼吸链传递时可将质子从线粒体内膜的基质泵到内膜外侧，产生膜内外质子电化学梯度（氢离子浓度梯度和跨膜电位差），以此储存能量。
3、当质子顺浓度梯度回流时驱动ATP合酶，利用ADP和Pi合成ATP。
说明：电子传递链在线粒体内膜中共构成3个回路，即形成3个氧化还原袢，每个回路均有质子泵。
呼吸链模式（三）ATP合酶（复合体Ⅴ）ATP合酶（ATP synthase）——三联体：F1：亲水部分，位于线粒体内膜的基质侧，含有5种肽链、9个甲基（α3β3γδε）。
功能是催化ATP的生成。
催化部位在β亚基，但必须与α亚基结合才有活性。
F0：疏水部分，镶嵌在线粒体内膜中的H+通道。
当H+顺浓度梯度经F0回流时，F1催化ADP和Pi合成并释放ATP。
F0和F1之间有寡霉素敏感蛋白（OSCP），OSCP使ATP合酶在寡霉素存在时无作用。
线粒体结构1、ATP合酶的结构模式2、ATP的作用机制——诱导契合-结合变化（β亚基有O、R、T三种构型）三、影响氧化磷酸化的因素氧化磷酸化的影响因素有：呼吸链抑制剂、解偶联剂、氧化磷酸化抑制剂；ADP的调节作用、甲状腺素的作用、线粒体DNA突变。
（一）呼吸链抑制剂，阻断电子传递。
此抑制剂可以停止细胞内呼吸，引起死亡。
（1）鱼藤酮、粉蝶霉素A、异戊巴比妥——与复合体Ⅰ的铁硫蛋白结合而阻断电子传递。
（2）抗霉素A、二巯基丙醇（BAL）——抑制复合体Ⅲ中Cytb与Cytc1间的电子传递。
（3）CO、CN-、N3-、H2S——抑制复合体Ⅳ（细胞色素氧化酶），使电子不能传递给氧。
呼吸链抑制剂及部位（二）解偶联剂（多属于能通过膜的阳离子载体），使氧化与磷酸化过程脱离。
作用机制：使呼吸链电子传递过程泵出的氢离子不经过ATP合酶的F0质子通道回流，而经其他途径返回线粒体基质。
破坏膜两侧的电化学梯度，电化学梯度储存的能量以热能形式散发。
1、解偶联蛋白质子通道（释放热能）存在于动物棕色脂肪组织；2、 FFA促进质子经解偶联蛋白反流至基质。
3、二硝基苯酚（DNP）结合质子在膜内移动。
4、其他：游离脂肪酸、水杨酸盐、双香豆素。
（三）氧化磷酸化抑制剂——对电子传递与ADP的磷酸化均抑制。
如寡霉素可与ATP合酶F1、F0之间柄部的寡霉素敏感蛋白（OSCP）结合，阻止质子从F0通道内流合成ATP。
质子不能内流导致膜两侧电化学梯度增高，影响质子泵的功能，进而抑制电子传递。
如苍术苷（酸）：特异抑制ATP/ADP载体（腺苷酸转位酶）。
各种抑制剂对线粒体耗氧量的影响——实验过程：（二）ADP的调节作用正常机体氧化磷酸化的速率主要受ADP的调节：机体利用ATP ↑→ADP ↑→ADP进入线粒体↑→氧化磷酸化↑。
反之ADP不足→氧化磷酸化↑。
这种调节可使ATP的生成适应生理需要。
用极谱法氧电极系统测量游离线粒体的呼吸过程（三）甲状腺素甲状腺素的作用有两个方面：1、促进氧化磷酸化：甲状腺素诱导膜上Na+-K+-ATP酶的合成，促进ATP分解为ADP，而促进氧化磷酸化。