生物化学课件(生物氧化和能量转换)
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生物氧化—生物氧化及能量利用(生物化学课件)
（一）底物水平磷酸化
❖ 概念：代谢物在氧化分解过程中，有少数反应因脱氢或 脱水而引起分子内能量重新分布，产生高能键，然后将 高能键直接转移给 ADP（或GDP）而生成ATP（或GTP） 的反应，称为底物水平磷酸化。
O
C OO- PO 3 2-
ADP
ATP
HC OH HO
H2C O P O
磷酸甘油酸激酶
ATP
ADP/ATP↓： 抑制氧化磷酸化，ATP生成↓ ADP/ATP↑： 促进氧化磷酸化，ATP生成↑
(2) 甲状腺素的作用
❖ ATP分解↑ 产热量↑ ❖ ATP合成↑ 耗氧量↑
(3)氧化磷酸化抑制剂的作用 ①呼吸链抑制剂
作用：阻断电子传递
琥珀酸
FAD
NADH FMN CoQ b c1 c aa3 O2
3. 能量的储存
C + ATP 肌酸激酶 C～P +ADP
肌酸
磷酸肌酸
二、ATP的利用
氧化 磷酸化
底物水平 磷酸化
ATP
C
～P CK
～P
C～P
ADP
ATP的生成、储存与利用
机械能 渗透能 化学能 电能 热能
ATP循环
❖ ATP是高能磷酸化合物，ATP水解时释放出的自由能被利用同时转 变成 ADP和Pi或 AMP和PPi。ADP和Pi则通过氧化磷酸化重新合成 ATP，这样就构成ATP循环。
~p
ADP+Pi ATP
ADP+Pi ATP
3. 影响氧化磷酸化的因素
(1) ADP与ATP的调节作用 (2) 甲状腺素的作用 (3) 氧化磷酸化抑制剂的作用
①呼吸链抑制剂 ②解偶联剂 ③磷酸化抑制剂
(1) ADP与ATP的调节作用
动物生物化学课件9 生物氧化
2.3 其它氧化酶
微粒体、过氧化物酶体也是生物氧化 的场所 氧化过程中不伴有偶联磷酸化,不能生 成ATP
2.3.1 过氧化物酶体中的氧化酶类 （一）过氧化氢酶（catalase）
又称触酶，辅基为血红素，催化反应如下：
2H2O2
2H2O + O2
（二）过氧化物酶（perioxidase）
辅基为血红素，催化反应如下：
（1）鱼藤酮、异戊巴比妥、杀粉蝶霉素A （2）抗霉素A（antimycin A)、二巯基丙醇
（3）氰化物、硫化氢、叠氮化物(NaN3)和CO
鱼藤酮 异戊巴比妥 杀粉蝶霉素A
FAD.H2 (Fe-S)
抗霉素A 二巯基丙醇
氰化物 硫化氢 叠氮化 CO
NADH FMN (Fe-S)
Cytb Cytc1 Cytc
1.生物氧化概述
1.2 生物氧化的特点 ﹡生物体活细胞中进行；
﹡温和环境（37℃, 中性）； ﹡在一系列酶、辅因子及中间递体的参与下逐 步进行；
﹡产生的能量一部分以热的形式散失 ,大部分 储存在ATP中，逐步释放。
生物氧化中物质的氧化方式：
脱氢(乳酸 丙酮酸)
失电子(Fe2+
加氧
Fe3+)
生物氧化的一般过程：
FADH呼吸链（琥珀酸呼吸链）的组成
a) 复 合 物 II （ 琥 珀 酸 -Q 脱 氢 酶 ， 含 FAD 、 Fe-S Cytb560）
b) CoQ c) 复合物III（同 NADH 呼吸链）
d) Cytc
e) 复合物IV （同 NADH 呼吸链）
5. 胞液NADH进入线粒体的穿梭机制 A、α-磷酸甘油穿梭作用
c、铁硫蛋白
辅基：铁硫簇（iron-sulfer cluster, Fe-S）
浙大生物化学课件9：生物氧化
2Fe2+ Cyta 2Fe3+
2Cu2+ 2Cu+
2Fe2+
Cyta3 2Fe3+
细胞色素氧化酶
1 2 O2 H2O
NADH呼吸链
AH2
NAD+
FMNH 2
CoQNADH来自A+H+
Fe-S
FMN
CoQH 2
2Fe2+
b-c1-c-aa3 2Fe3+
2H+ 1 2 O2
O2-
H2O
FADH2呼吸链
琥珀酸 延胡索酸
R
还原型
NAD+、NADP+
NADH、NADPH
FMN
R
H3C
N NO
H3C
NH N
O
FMN (醌型或氧化型)
H H3C H3C
CH2 O H C OH H C OH H C OH
O PO O-
N
O PO O-
CH2 H
N O
H
H OH
H OH
NH2 N
N
CH2
H3C
N
N
O
H3C
NH N
O
FMN
FAD
S Fe
组成复合体，参与电子传 递，而且两个Fe离子中只
Fe S Fe S
有一个参与，所以是单电 子传递。
S Fe S
铁硫簇(Fe4S4) C
泛醌（CoQ）
O
H3CO
CH 3
H3CO O
(CH2 CH
CH 3 C CH 2)nH
是脂溶性醌类化合物，由于在生物中广泛存在，所 以也称泛醌。它处于呼吸链的中心枢纽，也是中间 传递体。
生物化学课件24 生物氧化
在电子传递过程 中，分子中的铜 离子可以发生 Cu+ Cu2+ 的 互变，将cyt.c 所携带的电子传 递给O2。
细胞色素氧化酶
➢ 电子从细胞色素C传递给氧分子
Cy(+ tc2)Cy(+ ta3)Cy3(t+a2)C(u+2)H2O Cy(+ tc3)Cy(+ta2)Cy3(t+a3)C(u+1)O2
生物氧化的特点
➢ 相同点
体内氧化
体外氧化
（1）物质氧化方式：加氧、脱氢、失电子
（2）物质氧化时消耗的氧量、得到的产物和能 量相同。
生物氧化的特点
➢ 不同点
体内氧化
（1）反应条件： （2）反应过程：
（3）产物生成： （4）能量形式：
温和 分步反应 能量逐步释放 间接生成 热能、ATP
体外氧化
剧烈 一步反应 能量突然释放
细胞色素c
➢ 细胞色素c的结构：
细胞色素氧化酶
➢ 又称细胞色素c氧化 酶，复合物IV
➢ 简写为cyt. c 氧化酶， 它是位于线粒体呼 吸链末端的蛋白复 合物，由12个多肽 亚基组成。活性部 分主要包括cyt. a和 a3。
细胞色素氧化酶
➢ cyt.a和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外， 还含有铜原子。cyt.a a3可以直接以O2为电子受 体。
QH2-细 c还 胞原 色酶 素
➢ 复合体III的结构
细胞色素c
➢ 细胞色素：（简写为cyt. ）是含铁的电子 传递体，辅基为铁卟啉的衍生物，铁原子 处于卟啉环的中心，构成血红素。各种细 胞色素的辅基结构略有不同。线粒体呼吸 链中主要含有细胞色素a, b, c 和c1等，组 成它们的辅基分别为血红素A、B和C。细 胞色素a, b, c可以通过它们的紫外-可见吸 收光谱来鉴别。
细胞色素氧化酶
➢ 电子从细胞色素C传递给氧分子
Cy(+ tc2)Cy(+ ta3)Cy3(t+a2)C(u+2)H2O Cy(+ tc3)Cy(+ta2)Cy3(t+a3)C(u+1)O2
生物氧化的特点
➢ 相同点
体内氧化
体外氧化
（1）物质氧化方式：加氧、脱氢、失电子
（2）物质氧化时消耗的氧量、得到的产物和能 量相同。
生物氧化的特点
➢ 不同点
体内氧化
（1）反应条件： （2）反应过程：
（3）产物生成： （4）能量形式：
温和 分步反应 能量逐步释放 间接生成 热能、ATP
体外氧化
剧烈 一步反应 能量突然释放
细胞色素c
➢ 细胞色素c的结构：
细胞色素氧化酶
➢ 又称细胞色素c氧化 酶，复合物IV
➢ 简写为cyt. c 氧化酶， 它是位于线粒体呼 吸链末端的蛋白复 合物，由12个多肽 亚基组成。活性部 分主要包括cyt. a和 a3。
细胞色素氧化酶
➢ cyt.a和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外， 还含有铜原子。cyt.a a3可以直接以O2为电子受 体。
QH2-细 c还 胞原 色酶 素
➢ 复合体III的结构
细胞色素c
➢ 细胞色素：（简写为cyt. ）是含铁的电子 传递体，辅基为铁卟啉的衍生物，铁原子 处于卟啉环的中心，构成血红素。各种细 胞色素的辅基结构略有不同。线粒体呼吸 链中主要含有细胞色素a, b, c 和c1等，组 成它们的辅基分别为血红素A、B和C。细 胞色素a, b, c可以通过它们的紫外-可见吸 收光谱来鉴别。
生物化学(生物氧化)
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
C氧化态
nF In 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)高能磷酸化合物的概念
高能磷酸化合物：一般将水解时释放20.9KJ/mol以上自由 能的化合物称之，含有高能量的键称为高能键，常 用” ～” 符号表示，典型的代表是三磷酸腺苷(ATP)含有 两个高能键。
二、三羧酸循环生成的ATP
乙酰CoA＋3NAD+＋FAD ＋ GDP＋Pi＋2H2O→
CO2＋3NADH＋FADH2＋GTP＋2H+＋CoASH 每个分子G彻底氧化为H2O和CO2，共能产生： 5（或7）＋12.5×2＝30（或32）分子ATP
三、三羧酸循环的回补反应
草酰乙酸的回补反应
1、丙酮酸的羧化 图6-25 丙酮酸的羧化
(二)呼吸链 呼吸链(respiratory chain,电子传递链ETC):指代谢物上
脱下的氢(质子和电子)经一系列递氢体或电子传递体按对电 子亲和力渐渐升高的顺序依次传递，最后传给分子氧而生 成水的全部体系。
NADH呼吸链
呼吸链
FADH2呼吸链
图5-17 NADH呼吸链（A）和FADH2呼吸链（B）
第五章 生物氧化
第一节 生物氧化概述 一.生物氧化 (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CO2和H2O并放出能量的 作用称生物氧化。
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
程为:
E′=Eº′+
RT
C氧化态
nF In 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)高能磷酸化合物的概念
高能磷酸化合物：一般将水解时释放20.9KJ/mol以上自由 能的化合物称之，含有高能量的键称为高能键，常 用” ～” 符号表示，典型的代表是三磷酸腺苷(ATP)含有 两个高能键。
二、三羧酸循环生成的ATP
乙酰CoA＋3NAD+＋FAD ＋ GDP＋Pi＋2H2O→
CO2＋3NADH＋FADH2＋GTP＋2H+＋CoASH 每个分子G彻底氧化为H2O和CO2，共能产生： 5（或7）＋12.5×2＝30（或32）分子ATP
三、三羧酸循环的回补反应
草酰乙酸的回补反应
1、丙酮酸的羧化 图6-25 丙酮酸的羧化
(二)呼吸链 呼吸链(respiratory chain,电子传递链ETC):指代谢物上
脱下的氢(质子和电子)经一系列递氢体或电子传递体按对电 子亲和力渐渐升高的顺序依次传递，最后传给分子氧而生 成水的全部体系。
NADH呼吸链
呼吸链
FADH2呼吸链
图5-17 NADH呼吸链（A）和FADH2呼吸链（B）
第五章 生物氧化
第一节 生物氧化概述 一.生物氧化 (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CO2和H2O并放出能量的 作用称生物氧化。
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
生物化学 第十章 生物氧化PPT课件
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
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
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 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。
30
（四）电子传递链的组成成分 3、琥珀酸—Q还原酶（复合体Ⅱ）
嵌在线粒体内膜（包括琥珀酸脱氢酶） 电子传递：FADH2 Fe-S CoQ
31
Ubiquinone (Q) accepts electrons from both NADH and FADH2 in the respiratory chain
一、氧化—还原电势
e
提供电子 （还原剂）
负极
锌片溶解 Zn2+进入溶液
铜沉积 Cu2+得电子
得到电子 （氧化剂）
正极
9
ε0 =E0正极 — E0负极 电动势=正负极电极势之差
10
标准氢电极的电极势
为0，25℃、1大气压 氢压力、 H+活度为1M、pH=0
11
• 标准电动势ε0：反应中各种物质的活
ΔG°′=－nFΔE°′ ΔE°′= E0正极 — E0负极
16
NADH+H++1/2O2====NAD++H2O
正极反应：1/2O2+2H++2e H2O E+°′ 0.82
负极反应：NAD++H++2e NADH E-°′ -0.3
《生物化学》全套PPT课件
04 糖代谢途径与调控机制
糖类概述及分类方法
糖类定义
多羟基醛、多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的 总称。
糖类分类
单糖、低聚糖、多糖。
糖类生物学作用
提供能量；物质代谢的碳骨架；细胞的组成成分。
糖无氧氧化过程剖析
糖无氧氧化定义
在无氧条件下，葡萄糖经分解代谢为乳酸或乙醇的过程。
糖无氧氧化过程
葡萄糖磷酸化；异构化；裂解；还原。
质谱法
利用蛋白质分子在电场或 磁场中的运动规律进行测 定。
cDNA测序法
通过测定编码蛋白质的 cDNA序列，间接推断蛋 白质序列。
蛋白质高级结构类型及特点
二级结构
主要依靠氢键维持的局部 空间结构，包括α-螺旋、 β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残 基的相对空间位置，包括 结构域、超二级结构等。
脂类分类方法
根据化学结构和性质，脂类可分为简单பைடு நூலகம்质（如脂肪酸、甘油酯等） 和复合脂质（如磷脂、糖脂等）。
脂类在生物体内的分布
不同生物体内的脂类分布有差异，如动物体内主要储存甘油三酯， 而植物体内则以脂肪酸为主。
甘油三酯分解代谢过程剖析
01
甘油三酯的分解代谢途径
甘油三酯在体内主要通过脂肪酶的催化作用分解为甘油和脂肪酸，进而
糖异生作用及其生理意义
糖异生定义
非糖物质转变为葡萄糖或糖原的 过程。
糖异生过程
乳酸、甘油、生糖氨基酸等转变为 葡萄糖或糖原。
糖异生生理意义
维持血糖恒定；补充或恢复肝糖原 储备；利用乳酸。
05 脂类代谢途径与调控机制
脂类概述及分类方法
脂类定义及主要功能
脂类是生物体内重要的有机化合物，包括脂肪、磷脂、固醇等， 主要功能是储存能量、构成生物膜、参与信号传导等。
复旦大学生化课件生物氧化
（2）催化：RH + O2 R + H2O 作用产物之一是H2O，不是H2O2；包括两种类型：金 属蛋白，如抗坏血酸氧化酶，含铜 L-抗坏血酸 + O2 脱氢抗坏血酸 + H2O
另一类是细胞色素氧化酶，催化： 4 Cyt c-Fe2+ + O2 4 Cyt c-Fe3+ + H2O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
过氧化物酶（Peroxidase)
O
O
-酮 酸 脱 羧 酶
H 3C C COOM H g2+TPP H 3C C H+ C 2
2. -直 接 脱 羧
O
O
H2
丙酮酸脱羧酶
HOOC C C COOH
H3C C CO+OHC2
草 酰 乙 酸
丙 酮 酸
氧化脱羧基作用
(Oxidative decarboxylation)
1. -氧化脱羧
O
The matrix contains the enzymes that are responsible for the citric acid cycle, oxidation, AA oxidation and etc. The matrix also contains dissolved O2, H2O, CO2, the recyclable intermediates that serve as energy shuttles, and much more. Because of the folds of the cristae, no part of the matrix is far from the inner membrane. Therefore matrix components can quickly reach inner membrane complexes and transport proteins.
另一类是细胞色素氧化酶，催化： 4 Cyt c-Fe2+ + O2 4 Cyt c-Fe3+ + H2O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
过氧化物酶（Peroxidase)
O
O
-酮 酸 脱 羧 酶
H 3C C COOM H g2+TPP H 3C C H+ C 2
2. -直 接 脱 羧
O
O
H2
丙酮酸脱羧酶
HOOC C C COOH
H3C C CO+OHC2
草 酰 乙 酸
丙 酮 酸
氧化脱羧基作用
(Oxidative decarboxylation)
1. -氧化脱羧
O
The matrix contains the enzymes that are responsible for the citric acid cycle, oxidation, AA oxidation and etc. The matrix also contains dissolved O2, H2O, CO2, the recyclable intermediates that serve as energy shuttles, and much more. Because of the folds of the cristae, no part of the matrix is far from the inner membrane. Therefore matrix components can quickly reach inner membrane complexes and transport proteins.
生物氧化作用与生物能量转换
生物氧化作用与生物能量转换生物氧化作用是生物能量转换的过程，是生命活动的基础。
它通过一系列复杂的化学反应，将异化能转化为化学能。
其中，关键的步骤是将食物中的高能量物质“氧化”，释放出大量的化学能，并最终生成二氧化碳和水。
1. 基本概念生物氧化作用是生物体内转化能量的重要途径之一，它涉及到许多生物学、化学、物理学等学科的知识。
首先，要了解生物氧化作用的概念，需要了解生物氧化作用的定义、特点和功能。
定义：生物氧化作用是生物体内周转能量的一种基本方式，是一种利用氧气或其他电子受体氧化能够产生能量的过程。
它是由细胞内的酶催化生成氧化还原反应而进行的，同时产生大量的能量。
特点：生物氧化作用的反应是高效能的，其所需能量对生物体无害，是从食物、氧气和水中获得的。
同时，生物氧化作用所产生的热量为生物体保持体温的基础。
功能：生物氧化作用是人体燃烧食物得到能量的过程，同时也是两种物质氧气和葡萄糖重要的化学反应。
在有氧条件下，生物氧化作用是维持生命活动过程的重要途径。
2. 生物氧化作用的主要反应生物氧化作用主要涉及多种化学反应，其中最为重要的是酵解、三羧酸循环和呼吸链等反应。
以下是这方面的详细介绍。
酵解：酵解是有机物发酵的过程，它是一种没有氧气参与的生物氧化作用。
主要通过分解葡萄糖进一步产生能量，同时也可以产生酒精和二氧化碳。
三羧酸循环：三羧酸循环，也叫卡布-德卢卡循环，是有机体内的代谢通路，它是在保证能量供给的同时，产生ATP并释放出二氧化碳的过程。
呼吸链：呼吸链是在细胞中形成ATP的过程，它是一系列嵌套的蛋白质，它们能够在每个反应中将电子从一个分子转移到下一个。
这个过程产生了一个电子梯度，可以用来推动ATP合成酶产生ATP。
3. 生物氧化作用和健康生物氧化作用是一种重要的代谢过程，可以使人体的能量得到充分利用。
但是，在生物氧化作用中也有一定的危害，其中最著名的是氧化应激。
氧化应激是指机体内过量的氧化代谢产物导致的细胞和组织损伤。
生物化学课件-生物氧化
26
1、不需传递体体系∶ 是最简单的生物氧化体系。从底物脱下来的氢不需传递， 直接在酶作用下与分子氧结合。这种酶可分为∶
2021/4/8
27
(1) 氧化酶类催化的反应模式∶
(见P310)
氧化酶类∶ 它是含Cu++或Fe++的金属蛋白，不能从底物上脱氢，只
能夺取底物上的电子对(2e)，用于激活分子氧(O2)，从而促 进氧与底物的化合。氰化物、硫化氢对氧化酶有抑制作用。
三羧酸 循环
2021/4/8
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。
5
二、中间代谢
1、酶抑制剂的应用 2、利用遗传缺陷症研究代谢途径 3、气体测量法 4、同位素示踪法
R为气体常数，其值为8.314J·K-1 ·mol-1，F为法拉第常数， 其值为96.485kJ /(V. mol )， T为热力学温度，当T = 298K时
Eφ’ =EφΘ0’ +
2.03.0033RTlg ca[(电氧 子化 受体型 ] )
nF
cg([还 电子原 供体型 ] )
2021/4/8
16
ADP + Pi
生物氧化过程中 释放出的自由能
ATP + H2O
2021/4/8
49
一、ATP 的生成
类别：底物水平磷酸化 电子传递水平磷酸化
2021/4/8
50
二、电子传递过程中自由能的变化
呼吸链中电子传递时自由能的下降
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
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NAD+ + 2H NADP+ + 2H
NADH + H+ NADPH + H+
NAD(P)＋的结构
2. 黄素蛋白：是指几种以黄素核 苷酸（FMN或FAD)为辅基的酶
代谢物
FMN/FAD
已氧化代谢物
FMNH2/FADH2
3. 铁硫蛋白：无机硫原子和/或蛋白质Cys残基的硫原子 相连。铁-硫中心（Fe-S）最简单的是单铁原子与4个Cys 的-SH相连，更复杂的是有2个或4个铁原子
and in a cell!
线粒体的跨膜转运系统：线粒体外胞液中NADH跨 膜转运
1. 苹果酸-天 冬氨酸穿梭： 主要存在于 哺乳动物的 肝脏、肾和
心肌中
2. 磷酸甘油穿 梭：昆虫的飞 翔肌中大量存 在。哺乳动物 中主要存在于 肌肉和脑组织
中
电子传递链的主要组分
1. 烟酰胺腺嘌呤核苷酸NAD+和NADP+：是许多脱氢酶的 辅酶
型，半醌型和还原型。
CoQ不仅接受NADH脱氢酶的H，还
接受线粒体其他脱氢酶的H，如琥
珀酸脱氢酶，脂酰CoA脱氢酶及其
他黄素脱氢酶脱下的H，在电子传
递链中处于中心地位。
氢醌
氧化型泛醌 半醌自由基
5. 细胞色素：是一类含铁卟啉（血红素）辅基的蛋白 质。根据其吸收光谱的不同，可分为a,b,c三类。
Fe3+ + e
电子走向：琥珀酸→FADH2→ Fe-S →Cyt b560 →CoQ
3. 复合物Ⅲ:CoQ-细胞色素C氧化还原酶 含有：1）细胞色素b、c1 2）铁硫蛋白: 含有铁硫簇Fe-S
电子走向：CoQ →Cytb→ Fe-S →Cytc1 →Cytc
每传递两个电子，伴随着4个H＋的泵出 （由基质到膜内空间）
三
个
阶
段
电子传递和氧化磷酸化
生物氧化的场所：线粒体是真核生物氧化的场所
外膜
内膜 嵴
基质
线粒体有两层膜结构，外膜对小分子（Mr5000）和离子为自由透过（通过跨膜 通道）。内膜对大多数小分子及离子不透过（包括H+），只有内膜上存在特异 通道的物质可以透过。内膜上含有呼吸链和ATP合成酶，线粒体基质含有丙酮酸 脱氢酶复合物和柠檬酸循环途径、脂肪酸-氧化途径、氨基酸氧化途径及酵解以 外所有能量物质氧化途径。
电子走向：NADH(NADPH)→FMN → Fe-S →CoQ
每传递两个电子，伴随着4个H＋的泵出（由基质到 膜内空间）
2. 复合物Ⅱ：琥珀酸-CoQ氧化还原酶是TCA循环中 唯一的一个线粒体内膜结合的酶
含有：1）琥珀酸脱氢酶：FAD为其辅酶 2）铁硫蛋白: 含有铁硫簇Fe-S 3）细胞色素b560
Fe2+
Cytb e
Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→O2
电子传递过程：电子从NADH到O2的过程 1. 复合物Ⅰ：NADH-CoQ氧化还原酶。泛醌氧化还原酶， 是一个大的酶复合物，由42条不同的多肽链组成，包括含
FMN黄素蛋白和至少6个铁硫中心。
含有：1）NADH脱氢酶：FMN为其辅酶 2）铁硫蛋白: 含有铁硫簇Fe-S
FADH2的P/O比：2
Fe3+ + e
Fe2+
所有的铁硫蛋白参与一个电子的转移，其中的铁原子或被氧化、 或被还原，线粒体中至少有8个铁硫蛋白参与电子传递
铁-硫中心 （Iron-sulfur Centers)
4. 辅酶Q：也称泛醌，脂溶性 醌类化合物，有一个长的异戊 二烯侧链，因广泛存在得名。 是电子传递链中唯一的非蛋白 成分。有三种存在形式，氧化
第八章 生物氧化和能量转换
生物氧化的概念 生物氧化的特点 电子传递链，氧化磷酸化 其他非线粒体氧化体系
生物氧化的概念
生物氧化：是指糖类、脂类和蛋白质等在生物细胞内 进行的一系列的氧化分解作用，最终生成H2O和CO2， 同时释放能量的过程，又称细胞呼吸或组织呼吸。
生
乙酰CoA的生成
物
氧
化
的
乙酰CoA的氧化
表面。F0横贯内膜，含有质子通道，由4种亚基组成。
ATP合成酶的结 合变化机制
L态
T态
O态
H＋p：位于膜内 空间的质子
H＋N：位于基质 内的质子
3. P/O比：指每消耗1摩尔的氧原子使无机磷参入到 ATP中的摩尔数。
指每对电子经呼吸链传递给每个氧原子时所 生成的ATP的摩尔数。
NADH的P/O比：3
NADH和FADH2所携带的电子被转移到其他载体上， 自身被氧化为NAD+和FAD，重新参与代谢
被转移的电子经电子传递链传递，使O2还原为H2O 当电子被转移时，产生的跨膜电化学梯度，推动 ATP酶生成ATP
电子传递链示意图
Energy is “generated” via
electron flow both in a battery
抗霉素A
氰化物、CO
氧化磷酸化：是指电子从被氧化的底物传递到氧的过程 中所释放的自由能推动ADP酶合成ATP的过程
1.
化 学 渗 透 学 说 ：
基质
膜内空间
2. ATP合成酶：F1F0-ATPase，位于线粒体内膜的内表面。F1由5种 亚基组成，为酶复合物的球状头部，也是活性中心，位于内膜基质
生物氧化的特点
生物氧化是在细胞内进行的 生物氧化是在较温和的条件下进行的 生物氧化所产生的能量是逐步释放的 生物氧化所产生的能量首先转移到一些高能化合 物中
ATP (adenosin triphosphate)
放能反应 吸能反应
生物氧化的体系－呼吸链
生物氧化体系解决的是有机物脱氢及氢的去路问 题，即解决有机物是如何通过一系列特异性的酶 催化的反应脱氢、递氢和递电子，把氢交给氧生 成水，并产生ATP的问题。 整个氢的传递和电子的传递过程以及参与这一系 列催化反应的酶与辅酶及其他中间递体一个接一 个，组成链状反应体系，如同接力棒一样，这种 形式的反应—呼吸链（电子传递链）。
4. 复合物Ⅳ: 细胞色素C氧化还原酶
含有：1）细胞色素a、a3 2）CuA中心、 CuB
电子走向：Cytc → CuA → Cyta→ Cyta3 → CuB →O2
每传递两个电子，伴随着2个H＋的泵出（由基质 到膜内空间）
呼吸链四个复合物的电NADH-CoQ氧化还原酶抑制剂 抗霉素A：阻止电子从CoQ向Cytc传递 氰化物、CO：抑制复合物Ⅳ中的电子传递