21928294897《生物化学讲义》第3部分

（四）酶
凡是参与生物体内氧化还原反应的 酶都叫做生物氧化还原酶。主要存在于 线粒体中，所以生物氧化主要在线粒体 内进行。另外，线粒体外（如微粒体等） 也可发生生物氧化（次要）。
1、脱氢酶
脱氢酶的作用是使代谢物的氢活化、 脱落，并传递给其它受氢体或中间传递 体。
根据所含辅助因子的不同，分为两 类：
精品
21928294897《生物化学》 第3部分
二、生物氧化的特点和酶类 （一）特点 氧化还原的本质是电子的转移。生物体
内的电子转移主要有以下几种形式： 1、直接进行电子转移
2、氢原子的转移
3、有机还原剂直接加氧
加氧时常常伴随有接受质子和电子 而被还原成水。
（二）生物氧化中二氧化碳的生成
其中NADH呼吸链应用最广泛，糖类、 蛋白质、脂肪三大物质分解代谢中的脱 氢氧化反应绝大多数是通过NADH呼吸 链来完成的。
四、生物氧化过程中能量的转移
（一）概述
生物体内的ATP是高能化合物，由 ADP磷酸化生成。这种伴随着放能的氧 化作用而进行的磷酸化称为“氧化磷酸 化”。即代谢物上的氧化（脱氢）作用 与ATP的磷酸化作用相偶联而生成ATP的 过程叫做“氧化磷酸化”。
线粒体的离体实验证明，经NADH呼 吸链氧化生成水的P/O为3，经FAD呼吸 链氧化生成水的P/O为2。其氧化磷酸化 的偶联部位见图。
3、细胞液中NADH的氧化磷酸化
线粒体是糖、脂肪、蛋白质等能源物 质的最终氧化场所，这些物质的彻底氧化 是在线粒体内通过呼吸链生成ATP。但是 糖、蛋白质和脂肪的全部氧化过程并不是 都在线粒体内进行（如糖酵解作用在细胞 液中进行，真核生物细胞液中的NADH不 能通过正常的线粒体内膜），细胞液中 NADH不能通过线粒体内膜进入线粒体内 进行氧化磷酸化，必须通过两种“穿梭” 途径。
生物氧化中所生成的水是代谢物脱 下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合 而成的。
糖类、蛋白质、脂肪等代谢物所含 的氢在一般情况下是不活泼的，必须通 过相应的脱氢酶将之激活后才能脱落。 进入体内的氧也必须经过氧化酶激活后 才能变为活性很高的氧化剂。但激活的 氧在一般情况下，也不能直接氧化由脱 氢酶激活而脱落的氢，两者之间尚需传 递才能结合成水。所以生物体主要是以 脱氢酶、传递体及氧化酶组成的生物氧 化体系，以促进水的生成。
生物氧化中二氧化碳的生成是由于 糖、蛋白质、脂肪等有机物转变成含羧 基的化合物进行脱羧反应所至。
种类：
1、 α-脱羧和β-脱羧； 2、直接脱羧和氧化脱羧：氧化脱羧是指
脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。
α-直接脱羧： β-直接脱羧：
α-氧化脱羧： β-氧化脱羧：
（三）生物氧化中水的生成
3、传递体
传递体是生物氧化过程中传递氢或传 递电子的物质，它们既不能使代谢物脱氢， 也不能使氧活化。
传递体只存在于由不需氧脱氢酶所催 化的代谢物脱氢的生物氧化体系中。
有的传递体起传递氢原子的作用，叫 做“递氢体”，主要有黄素蛋白传递体 （FAD、FMN）、 CoⅠ（NAD）、 CoⅡ （NADP）及辅酶Q。
根据生物氧化方式的不同将氧化磷 酸化分为底物水平磷酸化和电子传递体 系磷酸化。通常所说的氧化磷酸化是指 电子传递体系磷酸化。
（二）ATP的生成
ATP主要由ADP磷酸化所生成，少 数情况下可由 AMP焦磷酸化生成。
1、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。即底物被氧化的过程中， 形成了某些高能磷酸化合物的中间产物， 通过酶的作用可使ADP生成ATP。
有的传递体起传递电子的作用，叫做 “递电子体”，主要有细胞色素及铁硫蛋
（1）铁硫蛋白
铁硫蛋白类作用机理是通过铁的变
价互变进行电子传递。
由于其活性部位含有两个活泼的硫 和两个铁原子，所以叫做铁硫蛋白。
铁硫蛋白存在于微生物、动物组织 中，通常在线粒体内膜上与黄素酶或细 胞色素结合成复合物而存在。
（2）以烟酰胺核苷酸为辅酶的脱氢酶 （烟酰胺脱氢酶）
以NAD（CoⅠ)或NADP（ CoⅡ ）
为辅酶，催化代谢物脱氢，由NAD+ 或
NADP+ 接受，然后将氢交给中间传递体，
最后传递给分子氧生成水。源自2、氧化酶在生物氧化中，氧化酶的作用是激 活氧，把来自传递体的氢传递给活化的 氧而生成水。
氧化酶一般是含有金属离子的结合 酶，直接以氧为受氢体，每个氧原子接 受2个电子（2e）后和2个质子（2H+ ）生 成水。
电子传递体系磷酸化是生成ATP的主 要方式。
NADH呼吸链中有三个地方生成ATP：
由于“氧化磷酸化”是氧化作用与 ATP的磷酸化作用相偶联而生成ATP，所 以氧的消耗与ATP的生成有特殊定量关 系，通常用“磷氧比（P/O）”来描述， 即消耗1摩尔氧时，有多少摩尔无机磷与 ADP作用生成ATP。生成的ATP的数量。
（2）辅酶Q类（泛醌）
递氢体。
（3）细胞色素类（cytochrome，Cyt） 现已发现30多种细胞色素，在线粒体
内参与生物氧化的细胞色素有 a、a3 、b、 c、c1等几种。依靠细胞色素分子中铁离子 化合价的变化传递电子。
目前尚不能将a、a3 分开。在aa3分子 中除铁原子外，还有两个铜原子，依靠其 化合价的变化将电子从a3传给氧。
在典型的线粒体呼吸链中，其顺序为：
三、呼吸链（电子传递链或电子传递体系）
（一）概念
代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落 后，经过一些列的传递体，最后传递给被 激活的氧分子而生成水的全部体系叫做呼 吸链。
（二）种类
在具有线粒体的生物中，根据接受代 谢物上脱下的氢的初始受体不同，分成两 种典型的呼吸链，即NADH呼吸链和 FADH2呼吸链。
（1）以黄素核苷酸为辅基的脱氢酶（黄 素脱氢酶）
以黄素单核苷酸（FMN）或黄素腺 嘌呤二核苷酸（FAD）为辅基。
又分为两种：
需氧黄素脱氢酶：以氧为直接受氢体， 氢于氧结合生成H2O2 。
不需氧黄素脱氢酶：不以氧为直接受氢 体，催化代谢物脱下的氢首先传递给中 间传递体，最后再传递给分子氧生成水。
底物磷酸化形成高能化合物，其能量 来源于伴随着底物的脱氢，分子内部能量 的重新分布。
底物磷酸化与氧的存在与否无关，它 是发酵作用中进行生物氧化获得能量的唯 一方式。
2、电子传递体系磷酸化
当电子从NADH或FADH2经过电子传 递体系传递给氧形成水时，同时伴随有 ADP磷酸化为ATP，即电子传递体系磷 酸化。