生物氧化3种方式ppt
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生物氧化—无氧氧化体系(生物化学课件)
4、异柠檬酸穿梭 NADPH的电子可通过两条途径进入电子传递链。 ①经转氢酶催化， NADPH将氢先转移给NAD+:
生成的NADH再依上述方式将电子传递给电子传递链。
②通过异柠檬酸穿梭作用。通过该穿梭作用，胞质 中的NADPH转变为线粒体基质中的NADH，在这种转运过程 中电子耗能很少，故每个NADPH可产生
1、磷酸甘油/磷酸二羟丙酮穿梭 这一穿梭系统已发现于动物神经组织和骨骼肌的细
胞中。这种穿梭作用是磷酸甘油与磷酸二羟丙酮通过线 粒体内膜的交换，将胞质NADH的电子转移到线粒体内的 FAD，通过还原辅酶的再氧化将电子传入电子传递链。
线粒体外的NADH的一对电子通过该穿梭作用进入电 子传递链只能产生2个ATP。
2、苹果酸/天冬氨酸穿梭
这种穿梭作用发现于肝脏和心肌细胞质中。
通过这种穿梭作用，胞质中的NADH的一对电子进入 电子传递链传递给氧后，可产生3个ATP。
3、植物细胞质NADH的转运 与动物细胞不同，植物细胞线粒体内膜的内外两表面
均有以FAD为辅基的NADH脱氢酶。因此，胞质中的NADH扩 散到达内膜外表面时，即可被那里的NADH脱氢酶氧化， 氢被FAD接受后即可进入电子传递链。这种转运方式，胞 质NADH的一对电子也只能产生2个ATP。
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
生物化学生物氧化PPT课件
目录
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
氧化还原对
NAD+/NADH+H+
FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+
Q
QH2
Q.
e
e
e
2Fe-2S
e
上 述 Q.
线粒体 基质侧
e
C1 C
线粒 体内 膜胞 液侧
Q
目录
特点
1.消耗2分子的QH2，产生1分子1分子Q， 净消耗分子的QH2 2.传递电子给C1至C的是2Fe-2S 3.b566，b562产生半醌型Q，2个半醌型Q， 结合为QH2
目录
4. 复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶
FMN FMNH2复合体Ⅰ的功能来自还原型Fe-SQ
氧化型Fe-S
QH2
2H+
H+ 2H+ 2H+
目录
复合体Ⅰ
NADH+H+
NAD+
FMN Fe-S
CoQ
目录
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
组成: 黄素蛋白(FAD) 铁硫蛋白(Fe-S) Cytb560 (铁卟啉）
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌
1.反应条件：温和的环境中（体温， pH接近中性），
2.反应实质： 酶促反应 3.能量释放 ：逐步进行 4.产物生成：H2O由脱下的氢与氧
结合产生， CO2是有机酸脱羧产生。
体外氧化
高温
单纯化学反应 能量是突然释放的 CO2、H2O是由 物质中的碳和氢直接 与氧结合产生。
目录
* 生物氧化的一般过程
功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
氧化还原对
NAD+/NADH+H+
FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+
Q
QH2
Q.
e
e
e
2Fe-2S
e
上 述 Q.
线粒体 基质侧
e
C1 C
线粒 体内 膜胞 液侧
Q
目录
特点
1.消耗2分子的QH2，产生1分子1分子Q， 净消耗分子的QH2 2.传递电子给C1至C的是2Fe-2S 3.b566，b562产生半醌型Q，2个半醌型Q， 结合为QH2
目录
4. 复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶
FMN FMNH2复合体Ⅰ的功能来自还原型Fe-SQ
氧化型Fe-S
QH2
2H+
H+ 2H+ 2H+
目录
复合体Ⅰ
NADH+H+
NAD+
FMN Fe-S
CoQ
目录
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
组成: 黄素蛋白(FAD) 铁硫蛋白(Fe-S) Cytb560 (铁卟啉）
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌
1.反应条件：温和的环境中（体温， pH接近中性），
2.反应实质： 酶促反应 3.能量释放 ：逐步进行 4.产物生成：H2O由脱下的氢与氧
结合产生， CO2是有机酸脱羧产生。
体外氧化
高温
单纯化学反应 能量是突然释放的 CO2、H2O是由 物质中的碳和氢直接 与氧结合产生。
目录
* 生物氧化的一般过程
功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c
生物化学—生物氧化课件ppt
烷基脂肪酸脱氢
琥珀酸脱氢
COOH CH2 CH2 COOH
COOH
CH
+
CH
COOH
2H+ + 2e-
醛酮脱氢
乳酸脱氢酶
OH
CH3CHCOOH NAD+
O CH3CCOOH NADH
（2）加水脱氢
酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一 类。
H
H
H 2O
酶
RCO
R C OH
OH
O R C O H + 2H + + 2e -
(1)酰基磷酸化合物
O
O
RC O P O A O-
O
O
H3N+ C O P OO-
氨甲酰磷酸
酰基腺苷酸
O
O
RCH C O P O A
N+H3
O-
氨酰基腺苷酸
（2）焦磷酸化合物
OO
O- P O P O-
O-
O-
焦磷酸
O O- P
O-
ATP（三磷酸腺苷）
7.3千卡/摩尔
O O- P
O-
O O- P
O-
光c所合携作带用的的电总子反传生应递式给可氧O表2。示化如下（： 脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧
生成丙酮酸。
二、生物氧化的特点
1，生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化 过 程 ， 反 应 条 件 温 和 （ 水 溶 液 ， pH7 和 常 温）。
2，氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应 的发生。
它主要以 (2Fe-2S) 或 (4Fe-4S) 形式存 在。(2Fe-2S)含有两个活泼的无机硫和 两个铁原子。铁硫蛋白通过Fe3+ Fe2+ 变化起传递电子的作用
生物催化氧化反应 PPT
Sub= 底物
单加氧酶(mono-oxygenase)催化得加氧反 应就是将分子氧中得一个氧原子偶合到底 物分子中,另一个氧原子被还原,一般被 NADH ( 尼 克 酰 胺 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 ) 或 NADPH(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)还 原形成水;
双加氧酶(dioxygenase)催化得加氧反应就 是将O2得两个氧原子连续地偶合进底物分 子中;
酮得还原反应主要内容
1、马肝醇脱氢酶催化酮还原 2、酵母细胞催化酮还原 3、其她微生物细胞催化酮还原
1、马肝醇脱氢酶催化酮还原
马肝醇脱氢酶(HLADH)就是常用得脱氢酶, 其最大用途就是还原中等大小得单环酮(四 到九元环)和双环酮,无环酮被还原时得立体 选择性低,具有空间位阻和分子结构大于萘 烷得酮不宜作为该酶得底物。
1、烷烃得羟化反应
有机化学合成中几乎不能将碳氢化合物中 得非活泼C-H键羟化,而生物转化反应则可 以直接进行羟化反应。例如,甾体分子中许 多位置得选择性羟化反应能用适当得微生 物来催化:
O
11α
11β
CH2OH
CO OH
O
O
(10.11)
CH2OH
黄HO体酮
CO OH
16α
F
HO
(10.12)
(10.15)
芽孢杆菌属 O2 , 30℃ , 17h
OH
Ph
+ Ph
OH
R 型 31%
69%
l 区域选择性
e、e、 91%
l 对映异构体选择性
微生物芽孢杆菌属Bacillus megaterium对烃 (10、15)生物转化能形成不对称羟基化产物, 而且其羟基化反应具有区域选择性(69％)和 对映体选择性,该反应得收率为31％,对映体过 量(e、e、)为91%,反应没有得到芳基氧化或 过氧化产物。
单加氧酶(mono-oxygenase)催化得加氧反 应就是将分子氧中得一个氧原子偶合到底 物分子中,另一个氧原子被还原,一般被 NADH ( 尼 克 酰 胺 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 ) 或 NADPH(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)还 原形成水;
双加氧酶(dioxygenase)催化得加氧反应就 是将O2得两个氧原子连续地偶合进底物分 子中;
酮得还原反应主要内容
1、马肝醇脱氢酶催化酮还原 2、酵母细胞催化酮还原 3、其她微生物细胞催化酮还原
1、马肝醇脱氢酶催化酮还原
马肝醇脱氢酶(HLADH)就是常用得脱氢酶, 其最大用途就是还原中等大小得单环酮(四 到九元环)和双环酮,无环酮被还原时得立体 选择性低,具有空间位阻和分子结构大于萘 烷得酮不宜作为该酶得底物。
1、烷烃得羟化反应
有机化学合成中几乎不能将碳氢化合物中 得非活泼C-H键羟化,而生物转化反应则可 以直接进行羟化反应。例如,甾体分子中许 多位置得选择性羟化反应能用适当得微生 物来催化:
O
11α
11β
CH2OH
CO OH
O
O
(10.11)
CH2OH
黄HO体酮
CO OH
16α
F
HO
(10.12)
(10.15)
芽孢杆菌属 O2 , 30℃ , 17h
OH
Ph
+ Ph
OH
R 型 31%
69%
l 区域选择性
e、e、 91%
l 对映异构体选择性
微生物芽孢杆菌属Bacillus megaterium对烃 (10、15)生物转化能形成不对称羟基化产物, 而且其羟基化反应具有区域选择性(69％)和 对映体选择性,该反应得收率为31％,对映体过 量(e、e、)为91%,反应没有得到芳基氧化或 过氧化产物。
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生成。
三、生物氧化的三个阶段
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
磷酸化 +Pi
H2O
e-
电子传递
三羧酸 循环
（氧化）
＊ 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（如丙酮酸、 乙酰CoA等）
＊ 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。
3.脱氢与脱羧：一些代谢物质脱氢与氧生成H2O； 一些有机酸脱羧生成CO2；
4.速率受体内多种因素的影响和调节。
＊生物氧化和体外氧化之相同点
1.均有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原 反应的一般规律。
2.消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释 放能量均相同。
＊生物氧化和体外氧化之不同点
生物氧化
H2O 1/2O2+2H+
基质侧
二、体内重要的呼吸链 ＊NADH氧化呼吸链 和 琥珀酸氧化呼吸链
复合体Ⅰ
复合体Ⅱ
FADH2氧化呼吸链
复合体Ⅲ
复合体Ⅳ
NADH氧化呼吸链
MH2
还原型代 谢底物
M
氧化型代 谢底物
NAD+ NADH+H+
NADH呼吸链
FMNH2
Fe
FMN
CoQ
2Fe2+
½ O2
复合体Ⅲ 细胞色素 复合体Ⅳ
乙酰辅酶A
＊β–氧化脱羧：β碳原子上的羧基脱落时伴 有氧化反应。如
α CHOHCOOH
β CHCOOH
CH2COOH
异柠檬酸脱氢酶
COCOOH CH2 CH2COOH
+ CO2
柠柠檬檬酸酸 NAD+
NADH+H+ αα--酮酮戊戊二二酸酸
第二节 线粒体氧化体系
线粒体结构图
一、呼吸链
➢定义
代谢物脱下的成对氢原子2H(2H+ +2e)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。呼吸链中不论递氢体还是递电子体都 起着电子传递的作用，故又称电子传递链。
胺
＊β-单纯脱羧：脱去β碳原子上的羧基。如
HOOCCH2COCOOH βα
草酰乙酸脱羧酶
CH3CO-COOH +CO2
草酰乙酸
丙酮酸
＊α-氧化脱羧：α碳原子上的羧基脱落时伴 有氧化反应。如
O
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
CH3COSCoA+CO2
α CoASH NAD+
➢组成 递氢体（2H 2H+ + 2e）和递电子体
递氢体也是递电子体 递电子体不是递氢体
（一）呼吸链的化学组成成分
1、尼克酰胺脱氢酶类 NAD+（NADH） NADP+（NADPH）
起递氢体作用
2、黄素脱氢酶类 FMN（FMNH2） FAD（FADH2）
起递氢体作用
3、泛醌（二氢泛醌）
即辅酶Q
第七章 生物氧化
学习目标
＊掌握生物氧化的概念、特点，呼吸链的概念、 组成、种类，ATP的生成方式。
＊熟悉生物氧化的意义，影响氧化磷酸化的因素， 以及生物氧化过程中水和能量的生成方式以及 能量的利用、转移。
＊了解参与生物氧化的酶类和非线粒体的氧化体 系。
一 概述
目
二 线粒体氧化体系
录
三 非线粒体氧化体系
CoQ
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
辅酶Q-细胞色素c 还原酶
Cyt c
Cyt aa3
复合物 IV
细胞色素c 氧化酶
O2
＊复合体的在线粒体内膜中的位置及电子传
递顺序
4H+
4H+ Cytc 2H+
e-
胞液侧
e-
Q e-
Ⅰ
Ⅱ e-
Ⅲ
e- 线粒体内膜
Ⅳ
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
酶名称 多肽链数
辅基
NADH-泛醌还原酶 39
琥珀酸-泛醌还原酶
4
泛醌-细胞色素C还原酶 10
细胞色素c氧化酶
13
FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
人线粒体呼吸链复合体
琥珀酸
FMN
Fe-S
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
NADH
FMN Fe-S
复合物 I
NADH-泛醌Q 还原酶
四、生物氧化中CO2的生成
＊概念： 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： 按脱羧作用分：α-脱羧和β-脱羧 按是否伴有氧化反应分：氧化脱羧和单纯脱羧
＊α-单纯脱羧：脱去α碳原子上的羧基。如
R
H2N-CH-COOH
α
氨基酸脱羧酶
α-氨基酸
R CH2-NH2 +CO2
起递氢体作用
4、铁硫蛋白
Fe-S
单电子传递体
Fe2+
Fe3+ + e
5、细胞色素类（Cyt）
呼吸链中主要有a、b、c三类
CoQ脱下的电子经Cyt类的传递顺序
b→c1→c→aa3 Cyta3或Cytaa3称为细胞色素氧化酶
（二）组成呼吸链的复合体
复合体
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 复合体Ⅳ
人线粒体呼吸链复合体
细 胞 内 温 和 的 环 境 中 ， 一 系 列酶促反应逐步进行，能量 逐步释放生成ATP。
体外氧化
反应条件剧烈；能量是热 能形式突然释放的。
广 泛 的 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。
产 生 的 CO2 、 H2O 由 物 质 中的碳和氢直接与氧结合
1.加氧反应
RCHO+1/2O2
醛
RCOOH
酸
2.脱氢反应
CH(OH)COOH 苹果酸脱氢酶
COCOOH
CH2COOH
苹果酸 3.失电子反应
Fe2+
CH2COOH
草酰乙酸
Fe3+ + e
二、生物氧化的特点
1.氧化环境温和：细胞内37℃、近中性pH条件下；
2.能量逐步释放：供能（ATP）；热能维持体温；
第一节 概述
一、生物氧化的概念
糖、脂、蛋白质等营养物在体内彻底氧化分解,最
终生成CO2和H2O，并逐步释放出能量的过程称为生物氧化。 生物氧化过程在组织细胞中进行，并且伴有氧的利用和
CO2的产生，因此又称为组织呼吸或细胞呼吸。
糖 脂质 蛋白质
O2
CO2+H2O
ADP+Pi
能量
ATP 热能
生物氧化的方式：
O2-
H2O
½ O2
2H+
琥珀酸 →复合体Ⅱ →CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
S
b- c1- c -aa3
CoQH2
2Fe3+
O2-
2H+
H2O
此过程产生2.5分子ATP
NADH →复合体Ⅰ→CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
琥珀酸 延胡索酸
FADH2呼吸链
FAD
Fe
FADH2
CoQH2
S
CoQ
2Fe3+
细胞色素
b- c - c1-aa3 2Fe2+
此过程产生1.5分子ATP
三、生物氧化的三个阶段
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
磷酸化 +Pi
H2O
e-
电子传递
三羧酸 循环
（氧化）
＊ 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（如丙酮酸、 乙酰CoA等）
＊ 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。
3.脱氢与脱羧：一些代谢物质脱氢与氧生成H2O； 一些有机酸脱羧生成CO2；
4.速率受体内多种因素的影响和调节。
＊生物氧化和体外氧化之相同点
1.均有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原 反应的一般规律。
2.消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释 放能量均相同。
＊生物氧化和体外氧化之不同点
生物氧化
H2O 1/2O2+2H+
基质侧
二、体内重要的呼吸链 ＊NADH氧化呼吸链 和 琥珀酸氧化呼吸链
复合体Ⅰ
复合体Ⅱ
FADH2氧化呼吸链
复合体Ⅲ
复合体Ⅳ
NADH氧化呼吸链
MH2
还原型代 谢底物
M
氧化型代 谢底物
NAD+ NADH+H+
NADH呼吸链
FMNH2
Fe
FMN
CoQ
2Fe2+
½ O2
复合体Ⅲ 细胞色素 复合体Ⅳ
乙酰辅酶A
＊β–氧化脱羧：β碳原子上的羧基脱落时伴 有氧化反应。如
α CHOHCOOH
β CHCOOH
CH2COOH
异柠檬酸脱氢酶
COCOOH CH2 CH2COOH
+ CO2
柠柠檬檬酸酸 NAD+
NADH+H+ αα--酮酮戊戊二二酸酸
第二节 线粒体氧化体系
线粒体结构图
一、呼吸链
➢定义
代谢物脱下的成对氢原子2H(2H+ +2e)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。呼吸链中不论递氢体还是递电子体都 起着电子传递的作用，故又称电子传递链。
胺
＊β-单纯脱羧：脱去β碳原子上的羧基。如
HOOCCH2COCOOH βα
草酰乙酸脱羧酶
CH3CO-COOH +CO2
草酰乙酸
丙酮酸
＊α-氧化脱羧：α碳原子上的羧基脱落时伴 有氧化反应。如
O
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
CH3COSCoA+CO2
α CoASH NAD+
➢组成 递氢体（2H 2H+ + 2e）和递电子体
递氢体也是递电子体 递电子体不是递氢体
（一）呼吸链的化学组成成分
1、尼克酰胺脱氢酶类 NAD+（NADH） NADP+（NADPH）
起递氢体作用
2、黄素脱氢酶类 FMN（FMNH2） FAD（FADH2）
起递氢体作用
3、泛醌（二氢泛醌）
即辅酶Q
第七章 生物氧化
学习目标
＊掌握生物氧化的概念、特点，呼吸链的概念、 组成、种类，ATP的生成方式。
＊熟悉生物氧化的意义，影响氧化磷酸化的因素， 以及生物氧化过程中水和能量的生成方式以及 能量的利用、转移。
＊了解参与生物氧化的酶类和非线粒体的氧化体 系。
一 概述
目
二 线粒体氧化体系
录
三 非线粒体氧化体系
CoQ
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
辅酶Q-细胞色素c 还原酶
Cyt c
Cyt aa3
复合物 IV
细胞色素c 氧化酶
O2
＊复合体的在线粒体内膜中的位置及电子传
递顺序
4H+
4H+ Cytc 2H+
e-
胞液侧
e-
Q e-
Ⅰ
Ⅱ e-
Ⅲ
e- 线粒体内膜
Ⅳ
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
酶名称 多肽链数
辅基
NADH-泛醌还原酶 39
琥珀酸-泛醌还原酶
4
泛醌-细胞色素C还原酶 10
细胞色素c氧化酶
13
FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
人线粒体呼吸链复合体
琥珀酸
FMN
Fe-S
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
NADH
FMN Fe-S
复合物 I
NADH-泛醌Q 还原酶
四、生物氧化中CO2的生成
＊概念： 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： 按脱羧作用分：α-脱羧和β-脱羧 按是否伴有氧化反应分：氧化脱羧和单纯脱羧
＊α-单纯脱羧：脱去α碳原子上的羧基。如
R
H2N-CH-COOH
α
氨基酸脱羧酶
α-氨基酸
R CH2-NH2 +CO2
起递氢体作用
4、铁硫蛋白
Fe-S
单电子传递体
Fe2+
Fe3+ + e
5、细胞色素类（Cyt）
呼吸链中主要有a、b、c三类
CoQ脱下的电子经Cyt类的传递顺序
b→c1→c→aa3 Cyta3或Cytaa3称为细胞色素氧化酶
（二）组成呼吸链的复合体
复合体
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 复合体Ⅳ
人线粒体呼吸链复合体
细 胞 内 温 和 的 环 境 中 ， 一 系 列酶促反应逐步进行，能量 逐步释放生成ATP。
体外氧化
反应条件剧烈；能量是热 能形式突然释放的。
广 泛 的 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。
产 生 的 CO2 、 H2O 由 物 质 中的碳和氢直接与氧结合
1.加氧反应
RCHO+1/2O2
醛
RCOOH
酸
2.脱氢反应
CH(OH)COOH 苹果酸脱氢酶
COCOOH
CH2COOH
苹果酸 3.失电子反应
Fe2+
CH2COOH
草酰乙酸
Fe3+ + e
二、生物氧化的特点
1.氧化环境温和：细胞内37℃、近中性pH条件下；
2.能量逐步释放：供能（ATP）；热能维持体温；
第一节 概述
一、生物氧化的概念
糖、脂、蛋白质等营养物在体内彻底氧化分解,最
终生成CO2和H2O，并逐步释放出能量的过程称为生物氧化。 生物氧化过程在组织细胞中进行，并且伴有氧的利用和
CO2的产生，因此又称为组织呼吸或细胞呼吸。
糖 脂质 蛋白质
O2
CO2+H2O
ADP+Pi
能量
ATP 热能
生物氧化的方式：
O2-
H2O
½ O2
2H+
琥珀酸 →复合体Ⅱ →CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
S
b- c1- c -aa3
CoQH2
2Fe3+
O2-
2H+
H2O
此过程产生2.5分子ATP
NADH →复合体Ⅰ→CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
琥珀酸 延胡索酸
FADH2呼吸链
FAD
Fe
FADH2
CoQH2
S
CoQ
2Fe3+
细胞色素
b- c - c1-aa3 2Fe2+
此过程产生1.5分子ATP