第六章生物氧化

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第六章新陈代谢总论与生物氧化

第六章新陈代谢总论与生物氧化一、解释名词1．生物氧化：2．有氧呼吸与无氧呼吸：3．呼吸链4．氧化磷酸化5. P/O比6.末端氧化酶二、是非题:1．物质在空气中燃烧和在体内的生物氧化的化学本质是完全相同的。

2．生物界NADH呼吸链应用最广。

3．当一个体系的熵值减少到最小时该体系处于热力学平衡状态。

4．在生物氧化体系内，电子受体不一定是氧，只要它具有比电子供体较正的E0′时呼吸作用就能进行。

5．各种细胞色素组分，在电子传递体系中都有相同的功能。

6．呼吸链中氧化还原电位跨度最大的一步是在细胞色素aa3-O2之间。

7．呼吸链细胞色素氧化酶的血红素辅基Fe原子只形成5个配位键，另一个配位键的功能是与O2结合。

8．解偶联剂的作用是解开电子传递和磷酸化的偶联关系，并不影响ATP的形成。

9．鱼藤酮不阻止苹果酸氧化过程中形成的NADH+H+通过呼吸链生成ATP10．寡霉素对氧消耗的抑制作用可被2，4-二硝基苯酚解除。

11．6—磷酸葡萄糖含有高能磷酸基团，所以它是高能化合物。

12．从低等单细胞生物到最高等的人类，能量的释放、贮存和利用都以ATP为中心。

13．ATP虽然含有大量的自由能，但它并不是能量的贮存形式。

14．ATP在高能化合物中占有特殊地位，它起着共同的中间体的作用。

15．有机物的自由能决定于其本身所含基团的能量，一般是越稳定越不活泼的化学键常具有较高的自由能。

16．磷酸肌酸是ATP高能磷酸基的贮存库，因为磷酸肌酸只能通过这唯一的形式转移其磷酸基团。

三、填空题1．生物体内形成ATP的方式有:⑴__________________、⑵___________________和⑶________________________。

2．代谢物在细胞内的生物氧化与在体外燃烧的主要区别是、和。

3．生物氧化主要通过代谢物的反应实现的，H2O是通过形成的。

4．化学反应过程中，自由能的变化与平衡常数有密切的关系，ΔG0′＝。

6．在氧化还原反应中，自由能的变化与氧化还原势有密切的关系，ΔG0＝。

第六章生物氧化

琥珀酸
琥珀酰CoA合成酶
底物水平磷酸化的反应
§1 生成ATP的氧化磷酸化体系
二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化生成ATP偶联
（一）氧化磷酸化偶联部位在复合体Ⅰ、Ⅲ、 Ⅳ内
推测氧化磷酸化的偶联部位
测定P/O比值自由能变化（⊿Gº‘=-nF⊿Eº’）
1. 测定P/O比值是指代谢物在线粒体氧化时，以每消耗1mol氧原子所消耗无机磷的mol数（或 ADP数），即生成ATP的mol数。
产生的 CO2 、 H2O 由物质中的碳和氢直接与氧
结合生成。
生物氧化的一般过程
糖原
甘油三脂
蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油乙酰CoA
氨基酸
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP 呼吸链 H2O
§1 生成ATP的氧化磷酸化体系
一、氧化呼吸链是一系列有电子传递功能的氧化还原组分
二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化生成ATP偶联
1. 复合体Ⅰ作用是将NADH中的电子传递给泛醌 2. 复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌 3. 泛醌 4. 复合体Ⅲ功能是将电子从还原型泛醌传递给细
胞色素c 5. 复合体Ⅳ将电子从细胞色素C传递给氧
1. 复合体Ⅰ作用是将NADH中的电子传递给泛醌(ubiquinone)
NADH 它是由NAD+接受多种代谢产物脱氢得到的产物。NADH所携带的电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。
功能：
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ
2e QH2
复合体Ⅲ
QH2
（一）氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成
1. 复合体Ⅰ作用是将NADH中的电子传递给泛醌

人民卫生出版社《生物化学》第六章生物氧化

⊿Gº’ = -nF ⊿Eº'
n：传递电子数；F：法拉第常数
➢ 合成1摩尔ATP 需能量约30.5kJ
偶联部位
NADH~CoQ CoQ~Cytc Cyta-a3~O2
电位变化 (∆E0')
0.36V 0.21V 0.53V
自由能变化 (∆G0')
69.5KJ/mol 40.5KJ/mol 102.3KJ/mol
三、NADH和FADH2是呼吸链的电子供体
1、NADH氧化呼吸链 NADH →复合体Ⅰ→CoQ →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 →CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
呼吸链各组分的排列顺序的实验依据
➢ 标准氧化还原电位 ➢ 特异抑制剂阻断 ➢ 还原状态呼吸链缓慢给氧 ➢ 将呼吸链拆开和重组
生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
➢ 反应环境温和，酶促反应逐步进行，能量逐步释放，能量容易捕获，ATP生成效率高。
体外氧化
➢ 能量突然释放。
➢ 通过加水脱氢反应使物质能间接获得氧；脱下的氢与氧结合产生 H2O，有机酸脱羧产生CO2。
➢ 物质中的碳和氢直接氧结合生成CO2和H2O 。
生物氧化的一般过程
胞液侧 4H+
2H+ 4H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
Q
Ⅰ
--
NADH+H+
NAD+
Ⅱ
-
延胡索酸
琥珀酸
Ⅳ
Ⅲ- - -

第六章生物氧化1

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。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。
琥珀酸-Q还原酶
琥珀酸是生物代谢过程（三羧酸循环）中产生的中间产物，它在琥珀酸-Q还原酶（复合物II）催化下，将两个高能电子传递给Q。再通过QH2-cyt, c还原酶、 cyt.c和cyt氧化酶将电子传递到O2。琥珀酸-Q还原酶也是存在于线粒体内膜上的蛋白复合物, 它比NADH-Q还原酶的结构简单，由4个不同的多肽亚基组成。其活性部分含有辅基FAD和铁硫蛋白。琥珀酸-Q还原酶的作用是催化琥珀酸的脱氢氧化和 Q的还原。
NADH：还原型
它是由NAD+接受多种代谢产物脱氢得到的产物。 NADH所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。
铁硫蛋白
铁硫蛋白(简写为Fe-S)是一种与电子传递有关的蛋白质，它与NADHQ还原酶的其它蛋白质组分结合成复合物形式存在。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
离子载体抑制剂
一类脂溶性物质，位于脂双层中，能结合质子之外的其他一价阳离子（K＋/Na＋）等，从而破坏膜两侧的电位梯度，最终破坏氧化磷酸化。
氧化磷酸化抑制剂
这类抑制剂对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。例如，寡霉素（oligomycin）可与ATP合酶F1和F0之间柄部的寡霉素敏感蛋白结合，阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成。此时由于线粒体内膜两侧电化学梯度增高影响呼吸链质子泵的功能，继而抑制电子传递和分子氧的消耗。

第六章生物氧化

转运机制不同！转运机制不同！
转运机制：
α-磷酸甘油穿梭（脑、骨骼肌）磷酸甘油穿梭（磷酸甘油穿梭骨骼肌）
FADH2 2 ATP 分子葡萄糖氧化生成36分子（1酸-天冬氨酸穿梭肝心肌) 苹果酸天冬氨酸穿梭 (肝、心肌
NADH+H+ 3 ATP
O2 CO2和H2O ADP+Pi
能量
ATP
热能
二、生物氧化的一般过程
糖原三酯酰甘油蛋白质氨基酸
葡萄糖
脂酸+甘油脂酸甘油
乙酰CoA 乙酰CoA
呼吸链 ATP
CO2
TAC
2H
H2O
氧化磷酸化
ADP+Pi
三、生物氧化特点
一般规律：加氧、脱氢、失电子等；一般规律：加氧、脱氢、失电子等；最终产物：最终产物：CO2，H2O和释放能量和释放能量反应：温和，释能：逐步；反应：温和，释能：逐步；加水脱氢反应：物质间接获氧，增加脱氢。加水脱氢反应：物质间接获氧，增加脱氢。
ADP
~P
生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心。为中心。用都以为中心
思考题：
呼吸链概念？呼吸链概念？氧化磷酸化概念？氧化磷酸化概念？氧化磷酸化抑制剂有哪些？作用部位？氧化磷酸化抑制剂有哪些？作用部位？
谷氨酸
H
谷草转氨酶
O -OOC-CH2-CH2-C-COO-
NADH +H+
α-酮戊二酸酮戊二酸
OH
NAD+
苹果酸
胞液
苹果酸-α苹果酸酮戊二酸转运体
-OOC-CH 2-C-COO H
基质
ATP的生成和利用 ATP

第6章生物氧化

包括细胞色素a 包括细胞色素a、a3及以铜离子为辅基的酶将电子从传递给1/2 激活氧生成O Cyt c 传递给1/2 O2，激活氧生成O2- 。最后再与线粒体基质中的2H+结合生成H2O。（递电子）体基质中的2H 结合生成H 。（递电子）递电子
功能：将电子从细胞色素传递给传递给O 功能：将电子从细胞色素C传递给 2
1 ADP和ATP的调节作用和的调节作用 ADP增高增高/ATP降低增高降低 ADP降低降低/ATP升高降低升高 2 甲状腺激素（促进）甲状腺激素（促进）甲亢病人基础代谢率高（活化甲亢病人基础代谢率高（活化ATP酶）酶促进氧化磷酸化抑制氧化磷酸化
46
3 氧化磷酸化的抑制剂
52
磷酸甘油脱氢酶
磷酸甘油穿梭肌肉，神经）（肌肉，神经）
苹果酸-天冬氨酸甘油穿梭（肝脏，心脏）苹果酸天冬氨酸甘油穿梭（肝脏，心脏）天冬氨酸甘油穿梭
苹果酸
1分子葡萄糖有氧氧化分子葡萄糖有氧氧化肌肉和神经组织中生成36ATP 肌肉和神经组织中生成心脏和肝脏中生成38ATP 心脏和肝脏中生成
4
生物氧化的特点
生物氧化与体外燃烧的比较
生物氧化反应条件反应过程能量释放 CO2生成方式温和 (体温、pH近中性) 体温、pH近中性) 逐步进行的酶促反应逐步进行（化学能、热能）化学能、热能）有机酸脱羧体外燃烧剧烈 (高温、高压) 高温、高压) 一步完成瞬间释放（热能）热能）碳和氧结合
29
生物氧化产物2 生物氧化产物
第一条呼吸链：第一条呼吸链： NADH氧化呼吸链氧化呼吸链
CytC
复合体Ⅰ 复合体Ⅰ
复合体Ⅲ 复合体Ⅲ
复合体Ⅳ 复合体Ⅳ

第六章生物氧化

❖ 6．ATP产生的最主要方式是氧化磷酸化。 ()
化学渗透假说简单示意图
线粒体内膜
线粒体基质
ADP
H2O
ATP
化学渗透假说
化学渗透假说详细示意图
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
线粒体内膜
Q
F
Ⅰ
Ⅱ
-
-
Ⅳ
0
- Ⅲ---
--
NADH+H+ NAD+
延胡索酸琥珀酸
H2O 1/2O2+2H+
基质侧
ADP+Pi
-
F1
ATP
H+
ATP合酶的分子结构
线粒体膜间隙线粒体内膜
线粒体基粒
第六章生物氧化
一、概述
生物氧化－有机物质在生物体内的氧化分解。
生物氧化的两大体系：线粒体生物氧化体系：产能非线粒体生物氧化体系：生物转化主要解毒,参与代谢物、药物及毒物的清除、排泄
非线粒体生物氧化：生物转化主要功能：解毒超氧化物歧化酶（SOD ）
清除体内的超氧离子(O2﹣)
2O2﹣+ 2H+ SOD H2O2 + O2 过氧化氢酶 H2O + O2
1．以下有关生物氧化的叙述有误的是 ( )。
A．生物氧化是有机物质在生物体内的氧化分解过程；
B．生物氧化的两大体系是：线粒体生物氧化体系及非线粒体生物氧化体系；
C．生物氧化过程ATP在人体内的生成方式有底物磷酸化和氧化磷酸化；

生物化学第六章生物氧化(共77张PPT)

O O- P
O-
O O P O-
O-
NH2
N
N
焦磷酸
ATP（三磷酸腺苷）千卡/摩尔
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
（3）烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸
千卡/摩尔
2.氮磷键型
O
NH
PO
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
利用专一性电子传递抑制剂选择性的阻断呼吸链中某个传递步骤，再测定链中各组分的氧化-还原状态情况，是研究电子传递中电子传递体顺序的一种重要方法。
2、常用的几种电子传递抑制剂及其作用部位
（1）鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素：其作用是阻断电子在NADH— Q还原酶内的传递，所以阻断了电子由NADH向CoQ的传递。
3．生成二氧化碳的氧化反应
（1）直接脱羧作用氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶的催化下，直接
从分子中脱去羧基。例如丙酮酸的脱羧。（2）氧化脱羧作用
氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化脱
羧酶的催化下，在脱羧的同时，也发生氧化（脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧生成丙酮酸。
第二节、生物能及其存在形式
4、复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶
功能：将电子从细胞色素c传递给氧
复合体IV
还原型Cytc → CuA→a→a3→CuB
→O2
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
复合体 Ⅳ 的电子传递过程
Cytc
e-
胞液侧

第6章生物氧化

第6章生物氧化一、名词解释1．氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)2．呼吸链(oxidative respiratory)3．底物水平磷酸化(substrate–level phosphorylation) 4．P/O比值（P/O ratio）二、选择题A1型题1．关于生物氧化与体外氧化燃烧的比较，正确的是( ) A．反应条件相同B．终产物相同C．产生C02方式相同D．能量释出方式相同E．均需催化剂2．能使氧化磷酸化加速的物质是( )A．ATPB．ADPC．CoAD．NAD+E．2，4-二硝基苯酚3．能作为递氢体的物质是( )A．Cytaa3B．CytbC．CytcD．FADE．铁硫蛋白4．下列有关生物氧化的叙述，错误的是( )A．三大营养素为能量主要来源B．生物氧化又称组织呼吸或细胞呼吸C．物质经生物氧化或体外燃烧产能相等D．生物氧化中C02经有机酸脱羧生成E．生物氧化中主要为机体产生热能5．人体内能量生成和利用的中心是( )A．葡萄糖B．ATPC．GTPD．磷酸肌酸E．脂肪酸6．下列哪种酶属于氧化酶( )A．NADH脱氢酶B．琥珀酸脱氢酶C．Cytaa3D．铁硫蛋白E．CoQ7．不以复合体形式存在而能在线粒体内膜碳氢相中扩散的是( ) A．CytcB．CoQC．CytcD．NAD+E．FAD8．高能化合物水解释放能量大于( )A．10kJ/molB．15kJ/molC．21kJ/molD．25kJ/molE．30kJ/mol9．肌肉组织中能量贮藏的主要形式是( )A．ATPB．GTPC．UTPD．磷酸肌酸E．磷酸肌醇10．生物氧化中( )A．C02为有机酸脱羧生成B．能量全部以热的形式散发C．H2O是有机物脱水生成D．主要在胞液中进行E．最主要的酶为加单氧酶11．下列有关细胞色素的叙述正确的是( )A．细胞色素P450位于线粒体基质中B．都受CN-与-CO的抑制C．有的细胞色素是递氢体D．不同细胞色素的酶蛋白部分不同E．辅基为铁卟啉12．在胞质中进行的与生成能量有关的代谢途径是( )A．三羧酸循环B．脂肪酸氧化C．电子传递D．氧化磷酸化E．糖酵解13．肌肉收缩时能量的直接供给者是( )A．UTPB．ATPC．磷酸肌酸D．葡萄糖E．脂肪酸14．体内ATP生成的主要方式是( )A．氧化磷酸化B．底物水平磷酸化C．有机磷酸化D．肌酸磷酸化E．糖原磷酸化15．不能阻断呼吸链电子传递的物质是( )A．CN-B．鱼藤酮C．抗霉素AD．2,4-二硝基苯酚E．阿米妥16．关于ATP的描述不正确的是( )A．体内所有合成反应能量都是由ATP提供B．ATP在提供高能磷酸键后，转变为ADP或AMPC．能量的生成、贮存和利用以ATP为中心D．ATP可以通过氧化磷酸化生成E．ATP的化学能可以转变为机械能17．呼吸链中能将电子直接传递给氧的传递体是( ) A．细胞色素bB．细胞色素CC．细胞色素aa3D．细胞色素C1E．铁一硫蛋白18．微粒体中下列哪种酶催化的反应需CytP450参加( ) A．加单氧酶B．过氧化氢酶C．细胞色素氧化酶D．过氧化物酶E．SOD19．关于电子传递链，错误的叙述是( )A．递氢体同时也是在递电子B．递电子体同时也是在递氢体C．电子传递方向从低向高电位D．电子传递释能使ADP磷酸化E．氧化磷酸化在线粒体内进行20．呼吸链中起电子传递作用的金属是( )A．MgB．ZnC．FeD．CoE．Mn21．辅酶Q能将电子传递给( )A．CytbB．CytcC．Cytc1D．CytaE．Cyta322．电子在细胞色素间传递的顺序为( )A．aa3→b→cl→c→02B．b→c1→c→aa3→02C．c l→b→aa3→02D．c→b→c l→aa3→02E．b→c→c l→aa3→0223．细胞色素aa3中除含有铁原子外还含有金属元素( ) A．MnB．MgC．CoD．ZnE．Cu24．关于电子传递链的叙述，错误的是( )A．电子传递链各组分组成4个复合体B．有NADH氧化呼吸链等两条呼吸链C．每对氢原子氧化时都生成2.5个ATPD．抑制细胞色素氧化酶后，各组分都处于还原态E．如氧化不与磷酸化偶联，仍可传递电子25．呼吸链中下列哪些物质之间存在偶联部位( ) A．CoQ和CytcB．Cytb和CytcC．丙酮酸和NAD+D．FAD和黄素蛋白E．Cytc和Cytaa326．琥珀酸氧化呼吸链的描述是( )A．由FAD、CoQ、细胞色素等组成B．琥珀酸脱氢酶含FMN和铁硫中心C．琥珀酸脱氢酶不属于黄素酶D．琥珀酸呼吸链电子传递过程消耗1个ATPE．细胞色素aa3传递1个电子以激活氧原子27．下列哪个物质不是琥珀酸呼吸链的组分( ) A．NAD+B．FADC．CoQD．Cytaa3E．Cytb28．心肌中乳酸彻底氧化可产生多少分子ATP( ) A．18B．17C．15D．13E．1129．脂溶性的递氢体是( )A．FADB．FMNC．NAD+D．Fe-SE．CoQ30．位于线粒体内膜的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是( ) A．FADB．NAD+C．NADP+D．FMNE．FH431．在二硝基苯酚存在下，β-羟丁酸氧化时的P/O比值为( ) A．0B．1C．2D．3E．432．参与呼吸链组成成分的维生素是( )A．VitB1B．VitB2C．VitCD．VitDE．VitE33．关于ATP合酶的叙述正确的是( )A．由F l和F0两部分组成B．F l含有寡霉素敏感蛋白C．F0部分构成电子通道D．F l由αβγ3个亚基组成E．F1的γ亚基构成质子通道34．关于高能磷酸键的叙述正确的是( )A．所有高能键都是高能磷酸键B．高能键只在电子传递链中偶联产生C．实际上并不存在键能特别高的高能键D．有ATP参与的反应都是不可逆的．E．高能磷酸键都是以核苷二磷酸或核苷三磷酸的形式存在35．1分子NAD+在电子传递链中可接受( )A．两个氢原子B．两个电子C．1个H+和1个电子D．1个H和1个电子E．两个H+和两个电子36．呼吸链中不具有质子泵功能的是( )A．复合体IB．复合体ⅡC．复合体ⅢD．复合体ⅣE．Cytaa337．P/O比值的含义是( )A．每消耗1mol氧分子所消耗的无机磷摩尔数B．每消耗1mol氧分子所合成ADP的摩尔数C．每消耗1mol氧原子所消耗ATP的摩尔数D．每消耗1mol氧原子所合成ATP的摩尔数E．每消耗1mol氧分子所合成ATP的摩尔数38．能以底物水平磷酸化的方式生成ATP的代谢途径是( )A．糖酵解B．糖异生C．磷酸戊糖途径D．脂肪酸β氧化E．糖原分解39．关于ATP合成机制的叙述正确的是( )A．合成ATP在ATP合酶的F1部分进行B．ATP合酶F0含有较多亲水氨基酸C．仅有β亚基参加ATP的合成D．F0的作用仅是固定F1于线粒体内膜E．质子逆浓度梯度回流时释放出能量40．近年来关于氧化磷酸化机制最普遍公认的学说为( )A．Wieland学说B．Mitchell学说C．Keilin学说D．Warbuig学说E．化学偶联学说41．胞液中NADH经α-磷酸甘油穿梭作用进入线粒体内完成氧化磷酸化，其P/O比值为( )A．1B．1.5C．2D．4E．542．氰化物中毒是由于抑制了哪种细胞色素( )A．CytaB．CytbC．CytcD．Cvtc1E．Cytaa343．体外实验证明β-羟丁酸氧化时的P／O比值为2．7，脱下的2H从何处进入呼吸链( ) A．FADB．Cytaa3C．C O QD．CytbE．NAD+44．二硝基酚是氧化磷酸化的( )A．激活剂B．抑制剂C．解偶联剂D．促偶联剂E．无影响物45．调节氧化磷酸化的最主要的因素是( ) A．氰化物B．解偶联剂C．Cytaa3D．[ADP]/[ATP]E．甲状腺素46．可抑制ATP合酶作用的物质是( )A．寡霉素B．鱼藤酮C．异戊巴比妥D．抗霉素AE．氰化物47．CoQ能传递氢是因为分子中含有( )A．异戊二烯B．苯醌结构C．异咯嗪环D．铁硫簇E．铁卟啉类48．关于细胞色素的叙述，正确的是( )A．各种细胞色素的辅基完全相同B．细胞色素b560可被CN-抑制C．细胞色素C氧化酶不含细胞色素D．所有细胞色素与线粒体内膜紧密结合E．线粒体外也有细胞色素存在49．CO影响氧化磷酸化的机制是( )A．加速ATP水解为ADP和PiB．解偶联作用C．使物质氧化所释放的能量大部分以热能形式消耗D．影响电子在细胞素b与c l之间传递E．影响电子在细胞色素aa3与02之间传递50．关于化学渗透假说，错误的是( )A．由PeterMitchell首先提出B．把H+从内膜外侧泵到内膜基质侧C．在线粒体内膜两侧形成电化学梯度D．质子回流时驱动ATP的生成E．质子泵的作用在于贮存能量51．胞液中产生的NADH可以( )A．直接进入线粒体氧化B．将H交给FAD，生成FADH2进入线粒体氧化C．还原磷酸二羟丙酮后生成的还原产物可进入线粒体D．由肉毒碱协助进入线粒体进一步氧化E．通过线粒体内膜上相应载体进入线粒体52．关于线粒体DNA(mtDNA)的叙述，错误的是( )A．mtDNA是线状双螺旋结构B．人mtDNA编码13条多肽链C．mtDNA基因突变常可影响氧化磷酸化D．mtDNA缺乏蛋白质保护和损伤修复系统E．mtDNA突变以母系遗传为主53．下列不属于高能化合物的是( )A．1,3-二磷酸甘油酸B．磷酸肌酸C．磷酸烯醇式丙酮酸D．6-磷酸葡萄糖E．琥珀酰辅酶A54．苹果酸-天冬氨酸穿梭的生理意义是( )A．将草酰乙酸带入线粒体彻底氧化B．维持线粒体内外有机酸的平衡C．为三羧酸循环提供足够的草酰乙酸D．将胞液中NADH上的H带入线粒体E．将乙酰CoA转移出线粒体55．下列哪种物质脱下的一对氢经呼吸链传递后P／O比约为3( )Ａ．β-羟丁酸Ｂ．琥珀酸Ｃ．α-磷酸甘油Ｄ．抗坏血酸Ｅ．脂酰ＣoＡ56．能在线粒体内膜自由移动，破坏电化学梯度的是( )A．寡霉素B．鱼藤酮C．2,4-二硝基苯酚D．抗霉素AE．ADP57．线粒体内膜外的H+( )A．浓度高于线粒体内的H+浓度B．浓度低于线粒体内的H+浓度C．可自由进入线粒体D．进入线粒体需载体转运E．进入线粒体需耗能58．线粒体氧化磷酸化解偶联意味着( )A．线粒体氧化作用停止B．线粒体膜ATP酶被抑制C．线粒体三羧酸循环停止D．线粒体能利用氧，但不能生成ATPE．线粒体内ADP浓度降低59．胞液NADH经苹果酸-天冬氨酸穿梭进入线粒体发生氧化磷酸化反应，其P/O 比值为( )A．1B．1.5C．2D．2.5E．360．可兼作需氧脱氢酶和不需氧脱氢酶辅酶的是( )A．NAD+B．NADP+C．FADD．CytbE．CoQ61．调节氧化磷酸化作用的激素( )A．肾上腺素B．甲状腺素C．肾上腺皮质激素D．胰岛素E．生长素62．劳动或运动时ATP因消耗而大量减少，此时( )A．ADP相应增加，ATP/ADP下降，呼吸随之加快，氧化磷酸化升高B．ADP相应减少，以维持ATP/ADP恢复正常C．ADP大量减少，ATP/ADP增高，呼吸随之加快D．氧化磷酸化速度不变E．以上都不对63．脱下的氢进入琥珀酸氧化呼吸链的反应是( )A．脂酰CoA→烯脂酰CoAB．6-磷酸葡萄糖→6一磷酸葡萄糖酸C．丙酮酸→乙酰CoAD．苹果酸→草酰乙酸E．谷氨酸→α-酮戊二酸64．ATP从线粒体转运至胞液是通过( )A．简单扩散B．易化扩散C．通过载体与ADP交换D．逆浓度梯度主动转运E．协同运输B1型题(1-4题共用备选答案)A．NADHB．NADPHC．细胞色素bD．铁卟啉E．细胞色素P4501．属于呼吸链中递氢体的是( )2．既是呼吸链中递氢体，又是递电子体的是( )3．属于呼吸链中递电子体的是( )4．为羟化反应提供氢的是( )(5-7题共用备选答案)A．异戊巴比妥B．寡霉素C．铁螯合剂D．COE．二硝基苯酚5．氧化磷酸化的解偶联剂是( )6．细胞色素氧化酶的抑制剂是( )7．可与ATP合酶结合的物质是( )(8-10题共用备选答案)A．F0F l复合体B．F1的γ的亚基C．F0D．F l的ε亚基E．F l的β亚基8．构成H+通道的是( )9．催化合成ATP的是( )10．结合ADP、Pi的部位是( )(11-15题共用备选答案)A．氧化酶类B．需氧脱氢酶类C．加单氧酶D．过氧化物酶E．SOD(1-5题共用备选答案)11．防御超氧离子对人体侵害的酶是( )12．催化代谢物脱氢并以氧为受氢体，反应产物是过氧化氢的酶称( ) 13．直接作用于底物并获电子再交给氧生成水的酶称( )14．将一个氧原子加到底物，另一个氧原子还原为水的酶称( ) 15．催化过氧化氢氧化不同底物的酶是( )(16-20题共用备选答案)A．1,3-二磷酸甘油酸B．琥珀酰CoAC．ATPD．AMPE．磷酸肌酸16．高能硫酯化合物是( )17．不属于高能化合物的是( )18．含有两个高能磷酸键的是( )19．能量的暂时储存形式是( )20．糖酵解过程中产生的高能化合物是( )三、填空题1．ATP生成的主要方式有和。

生物化学第六章生物氧化

(还原剂) (氧化剂)
可写成 A2+ B3+
A3+
B2+
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9
第三节生成ATP的氧化体系
一、呼吸链的概念
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。由于此过程与细胞呼吸有关，所以将传递链称为呼吸链，也叫电子传递呼吸链。
氧化酶，而其它均为不需氧脱氢酶。其中a与 a3很难分开，常写为aa3。
在微粒体中主要为细胞色素b5、p450。p450作用与aa3类似。
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细胞色素的结构
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呼吸链复合体
人线粒体呼吸链通过上述5大类成分形成4个复合体。
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P/O比值：每消耗1摩尔原子氧所消耗的无机磷原子的摩尔数。
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2、氧化磷酸化的偶联机制
内模胞浆侧
化学渗透学说内膜基侧2019/11/23
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ATP合酶（复合体Ⅴ）
由F1和F0组成。 F1 在线粒体内膜基质侧形成颗粒状突起，催化ATP的生成。 F膜0镶中嵌。在当线H+粒顺体浓内度梯度经回流时，γ 亚基发生旋转，3个 β 亚基构象变化，由紧密结合型变为开放型，释放ATP。
根据呼吸链各组分的标准氧化还原电位测定（电位越低越容易失去电子）、利用呼吸链特异性的阻断剂测定其氧化和还原状态的吸收光谱及离体线粒体各组分的氧化顺序等实验，确定了呼吸链各组分的排列顺序，并发现体内存在两条主要的呼吸链。

第六章生物氧化

所有生命都利用太阳能
三大营养物质
氧化分解
糖、脂肪和蛋白质等有机物在体内的逐步氧化分解化（成bCiOol2o和gicHa2lOo，xid并at释ion放）出。能量的过程称为生物氧
与体外燃烧不同的是，生物体内的生物氧化过程是在37℃，近于中性的含水环境中，由酶催化进行的；反应逐步释放出能量，相当一部分能量以高能磷酸酯键的形式储存起来。
能够抑制第二位点的有抗霉素A和二巯基丙醇； (复合体III)
能够抑制第三位点的有 CO、H2S和CN-、 N3- 。其中， CN- 和 N3- 主要抑制氧化型 Cytaa3-Fe3+，而CO和H2S主要抑制还原型 Cytaa3-Fe2+。 (复合体IV)
2．解偶联剂：不抑制呼吸链的递氢或递电子过程，但能使氧
生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原反应，所以又称为细胞氧化或细胞呼吸。
思考：以下关于营养物质在体内氧化和体外燃烧的叙述正确的是
A．逐步释出能量 B．氧和碳原子化合产生CO2 C．需要催化剂 D．彻底氧化产生相同产物 E．体外燃烧释出的能量大于体内氧化
生物氧化过程：代谢物分子脱氢，并解离成氢离子和电子; 电子经过中间载体传给氧分子，激活氧; H+和O2-结合成H2O ，并释放能量;
每消耗一摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数称为P/O比值。
合成 1molATP 时，需要提供的能量至少为 ΔG0'=-30.5kJ/mol，相当于氧化还原电位差 ΔE0'=0.2V。故在NADH氧化呼吸链中有三处可生成ATP，而在琥珀酸氧化呼吸链中，只有两处可生成ATP。
首先由NADH提供1个质子和2个电子,加上线粒体基质内1个质子,使FMN还原成FMNH2.FMNH2内膜胞浆侧释放出2个质子,将2个电子Fe-S.

基础生化第六章生物氧化与氧化磷酸化

自发过程示意图
自由能和化学反应的关系
与反应途径、反应机理无关。任何反应， ΔG与反应途径、反应机理无关。任何反应，当：反应可自发进行，为放能反应； Δ G＜ 0 反应可自发进行，为放能反应；反应不能自发进行，为吸能反应； ΔG ＞0 反应不能自发进行，为吸能反应；体系处于平衡状态，反应可逆。 ΔG ＝0 体系处于平衡状态，反应可逆。
ATP的生成方式 ATP的生成方式 1.氧化磷酸化： 1.氧化磷酸化：代谢物脱下的氢经电子传递链与氧氧化磷酸化结合成水的同时逐步释放出能量， ADP磷酸化为结合成水的同时逐步释放出能量，使ADP磷酸化为 ATP的过程的过程。 ATP的过程。 2.底物水平磷酸化 2.底物水平磷酸化 3.光合磷酸化：由光驱动的电子传递过程与ADP ADP的磷 3.光合磷酸化：由光驱动的电子传递过程与ADP的磷光合磷酸化酸化相偶联，酸化相偶联，使电子传递过程中释放出的能量用 ATP的生成的生成。于ATP的生成。
NADH/NAD: E0’ ＝－＝－0.32V，丙酮酸乳酸: E0’ ＝－＝－0.185V ，丙酮酸/乳酸乳酸
G0’＝－ ×96.496×〖－0.185－ (－0.32) 〗＝－2× ＝－ × －－＝－25.1kJ/mol
4.高能化合物高能化合物：高能化合物：在标准条件下(pH7，25℃，1mol/L)发生水解时，可在标准条件下(pH7 25℃ mol/L)发生水解时， (pH 发生水解时释放出大量自由能( 20.92KJ/mol以上）的化合物。释放出大量自由能(即20.92KJ/mol以上）的化合物。 KJ/mol以上高能磷酸化合物：高能磷酸化合物：分子中含磷酸基团，它被水解下来时释放出大量的分子中含磷酸基团，自由能( 20.92KJ/mol以上) KJ/mol以上自由能(即20.92KJ/mol以上)，这类高能化合物叫高能磷酸化合物。酸化合物。高能键：高能键：在高能化合物分子中，在高能化合物分子中，被水解断裂时释放出大量自由能的活泼共价键叫高能键。高能键常用符号“ 由能的活泼共价键叫高能键。高能键常用符号“ 示。

(整理)第6章生物氧化

生物氧化学习要求是如何生成的。

ATP的主要生成方式、氧化1.掌握生物氧化过程中体内水和CO2磷酸化的概念、呼吸链的组成及作用特点。

2.熟悉生物氧化的特点、反应方式及所需要的酶类。

氧化磷酸化的机制。

3.了解NADH及ATP的转运及非线粒体氧化体系的特点。

基本知识点物质在生物体内的氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质在体内分解时逐步释放能量，以维持生命活动，并最终生成CO2和H2O的过程。

生物氧化主要在线粒体中进行，线粒体内膜存在多种有氧化还原功能的酶和辅酶排列组成的氧化呼吸链或称电子传递链，可将代谢物脱下的质子、电子逐步逐步传递给氧生成水，并释放物质氧化的能量。

组成呼吸链成分有四种复合体:NADH泛醌还原酶(复合体Ⅰ)、琥珀酸-泛醌还原酶(复合体Ⅱ)/ 泛醌细胞色素C还原酶（复合体Ⅲ）、细胞色素C氧化酶（复合体Ⅳ）。

通过测定呼吸链各组分的标准氧化还原电位等方法，可以推测出呼吸链各组分电子传递顺序。

根据传递顺序的不同体内存在两条呼吸链：NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链。

排列顺序为：NADH氧化呼吸链：NADH→FMN→CoQ→Cytb→Cytc1→Cytc→Cytaa3→1/2O2琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸→FAD→CoQ→Cytb→Cytc1→Cytc→Cytaa3→1/2O2体内ATP生成的主要方式是氧化磷酸化作用。

营养物质分解途径产生的NADPH+H+和FADH2提供的氢经4种复合体组分的电子传递链，最后与O2结合生成H2O，复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ有质子泵功能，可同时将H+从线粒体内膜基质侧转移到胞液侧，形成跨线粒体内膜的H+电化学梯度储存氧化释放的能量。

ATP 合酶利用顺梯度回流时释放出的势能，驱动F0-F1复合体旋转β亚基构象次序改变，催化ADP和Pi合成、释放ATP。

计算结果表明，每对氢经NADH氧化呼吸链传递产生约2.5个ATP，每对氢经琥珀酸氧化呼吸链传递产生约1.5个ATP。

氧化磷酸化抑制剂包括呼吸链抑制剂、解偶联剂和ATP合酶抑制剂。

[生化]生物氧化

S→ CoQ→ Fe-S→ CoQ 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。
组成
第六章生物氧化
黄素蛋白，辅基为FMN或FAD; 铁硫蛋白，辅基为Fe-S。
1.NADH
复合体Ⅰ
2.FMN
3.Fe-S 4.CoQ
第六章生物氧化
（1）NAD+和NADP+的结构
R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+
• •
FMNH•
第六章生物氧化
复合体Ⅰ成分2 Fe-S：单电子传递体
铁硫簇(Fe-S)是铁硫蛋白(酶)中辅基，含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行
Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。
第六章生物氧化
铁硫蛋白中辅基铁硫中心 (Fe-S) 含有等量铁原子和硫原子，其中一个铁原子可进行 Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。属于单电子传递体。
第六章生物氧化
第六章生物氧化
Biological Oxidation
第六章生物氧化
目
概述
生成ATP的氧化磷酸化体系
录
其他不生成ATP的氧化体系
第目六的章要生求物氧化
（一）掌握氧化磷酸化的概念及偶联部位。熟悉氧化磷酸偶联部位确定的实验及数据，P/O比值的定义及意义。了解氧化磷酸化的偶联机制。熟悉ATP合酶组成及作用
（1） Cyt的本质
细胞色素 = 酶蛋白 + 血红素
（2） Cyt的功能
血红素中的铁原子可进行Fe2+ 传递电子, 属单电子传递体。

生物化学第六章生物氧化

电子传递链(呼吸链)
琥珀酸复合体 Ⅰ
2H
复合体Ⅱ FAD.H2 (Fe-S)
2H 2H 2e
2H NAD+
复合体琥珀酸氧化呼吸链 Ⅳ
2e
FMN (Fe-S)
Q10
2H+
Cytb Cytc1 2e (Fe-S) 复合体Ⅲ H2O
Cytc
2e
aa3
2e
NADH氧化呼吸链
O2-
1 2 O2
第三节 ATP的生成
（二）呼吸链成分的排列
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
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+ Q10/Q10H2 Cyt c1 Fe3+/ Fe2+ Cyt c Fe3+/Fe2+ Cyt a Fe3+ / Fe2+ Cyt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O2/ H2O Eº (V) ' -0.32 -0.30 -0.06 0.04（或0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
故又称混合功能氧化酶(mixed-function oxidase) 或羟化酶(hydroxylase)。上述反应需要细胞色素P450 (Cyt P450)参与。
微粒体氧代谢的意义
参与体内正常物质代谢，如羟化、合成等
参与体内生理活性物质的灭活及药物、毒
物解毒转化和代谢清除反应、保护机体

生物化学-第六章生物氧化-精选文档

线粒体呼吸链
二.呼吸链分组成成分
1.烟酰胺脱氢酶类
S-2H NAD/NADP S NADH/NADPH
2.黄素脱氢酶类
NADH FMN NAD FMN2H
S-2H FAD S FAD2H
3.铁硫蛋白类 Fe3+ Fe2+
－－－－－半胱－－－－－－半胱－－－－－ S Fe S S S Fe S S
－－－－－半胱－－－－－－半胱－－－－－
4.细胞色素类
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, a3,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a, b, c 和c1是通过Fe3+ Fe2+ 的互变起传递电子的作用的。 a3是通过Cu2+ Cu+ 的互变起传递电子的作用的。
5.辅酶Q---泛醌泛醌（简写为Q）或辅酶-Q（CoQ）：它是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化合物。
O CH3O CH3O O CH3 (CH2CH C CH2)nH CH3
n=6-10
NADH泛醌还原酶
NADHCoQ 还原酶复合体
CoQ2H-CytC 还原酶复合体
1.呼吸链的组成成分 2.氧化磷酸化的机制
难点:
第一节、生物氧化概念及特点
一.生物氧化概念
有机物在生物体内彻底氧化生成CO2和H2O，并放出能量的作用。也称细胞呼吸/组织呼吸。包括物质分解和产能
O2 呼吸作用
细胞呼吸（微生物）

第六章生物氧化

E0‘(V)
－0.32 －0.219 －0.219
氧化还原对
Cyt c1 Fe3+ /Fe2+ Cyt c Fe3+ /Fe2+ Cyt a Fe3+ /Fe2+
E0‘(V)
0.22 0.254 0.29
Cyt bL(bH) Fe3+/Fe2+
Q10 /Q10H2
0.05(0.10)
0.06
Cyt a3 Fe3+ /Fe2+
FMN(FAD)的结构：
CH2OPO32H H H C C C CH2 H3C N N O OH OH OH
N H3C N
异咯嗪
O
异咯嗪环的作用：
FMN/FAD
FMNH /FADH
FMNH 2/FADH
2
（氧化型）
（还原型）
铁硫蛋白铁硫蛋白（Fe-S）共有
9种同工蛋白；分子中
含有由半胱氨酸残基硫
目录
泛醌从复合体Ⅰ、Ⅱ募集还原当量和电子并穿梭传递到复合体Ⅲ。
电子传递过程：CoQH2→(Cyt bL→Cyt bH)
→Fe-S →Cytc1→Cytc
目录
细胞色素类：
这是一类以铁卟啉为辅基的酶。在生物氧化反应中，其铁离子可为+2价亚铁离子，也可为+3价高铁离子，通过这种转变而传递电子。
R=H: NAD+;
R=H2PO3: NADP+
目录
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。
目录
FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是 FMNH· 。在可逆的氧化还原反应中显示3种分子状态，属于单、双电子传递体。

第六章生物氧化的学习指引

学习指引:第六章、生物氧化掌握: 1.电子传递链: 概念、存在部位、功能、组成及各成分的作用；体内两条主要的电子传递链的排列顺序。

2.氧化磷酸化: 概念、与底物水平磷酸化的区别、氧化磷酸化的偶联部位、电子传递链抑制剂的作用部位；P/O比值的概念及意义；氧化与磷酸化的偶联机制（化学渗透学说的具体内容）；影响氧化磷酸化的因素；氧化磷酸化的调节。

3.胞液中NADH的再氧化利用（胞液→Mit）: 两种穿梭机制的概念、过程、意义。

4.高能磷酸化合物的储存和利用；微粒体加单氧酶的作用机制。

一、生成ATP的氧化磷酸化体系（一）呼吸链（电子传递链）1.概念、组成、存在部位、功能、体内两条主要的呼吸链的传递顺序。

2.四种复合体的组成、功能、电子的传递顺序。

3.CoQ和CytC的性质和功能问题：叙述体内两条主要呼吸链的组成及递氢递电子顺序、氧化磷酸化的偶联部位。

（二）氧化磷酸化（将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化生成ATP偶联）1.氧化磷酸化的概念、与底物水平磷酸化的比较。

2.P/O比值的概念及意义；氧化磷酸化偶联的部位（复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ）3.氧化磷酸化偶联机制（是产生跨线粒体内膜的质子梯度）⑴电子传递------化学渗透学说①核心内容: 质子梯度形成（化学势能: 质子的浓度差；电势能: 内负外正）②质子梯度是怎样建立的？Q循环：一对电子在复合体Ⅲ经Q循环共有4个质子进入膜间隙；质子泵模型：有人认为复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ具有质子泵的功能, 一对电子经过复合体Ⅰ传递时共有4个质子进入膜间隙, 一对电子经过复合体Ⅲ传递时共有4个质子进入膜间隙, 一对电子通过复合体Ⅳ传递时共有2个质子进入膜间隙。

⑵ATP合成------ATP合酶的结构和功能---结合变构学说①质子顺梯度回流释放能量被ATP合酶利用催化ATP合成②ATP合成的结合变构机制: 当质子顺浓度梯度经Fo中a亚基和c亚基之间回流时, (亚基发生旋转, 3个(亚基的构象发生改变（O、L、T三种构象）；结合变构学说可简化为:质子流动→驱动C单位转动→带动γ亚基转动→诱导β亚基构象变化→ATP释放和重新合成（三）氧化磷酸化作用可受某些内外因素的影响1.氧化磷酸化抑制剂⑴呼吸链抑制剂阻断氧化磷酸化的电子传递: 复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ抑制剂要记住；⑵解偶联剂破坏电子传递建立的跨膜质子电化学梯度: 基本作用机制---能够快速消耗跨膜质子梯度,使得质子难以通过F1F0-ATP合酶上的质子通道来合成ATP,从而使储存在质子梯度中的电化学势能转变成热。

第六章生物氧化

第六章 新陈代谢总论与生物氧化

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人民卫生出版社《生物化学》第六章 生物氧化

第六章 生物氧化1

第六章 生物氧化

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第6章 生物氧化

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基础生化第六章生物氧化与氧化磷酸化

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第六章生物氧化的学习指引

第六章新陈代谢总论与生物氧化

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