关于生物氧化 (4)课件
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杨荣武生物化学原理-南京大学-生物氧化ppt课件
化学渗透学说图解
支持化学渗透学说的主要的证据
（1）氧化磷酸化的进行需要完整的线粒体内膜的存在。 （2）使用精确的pH计可以检测到跨线粒体内膜的质子梯
度存在。据测定，一个呼吸活跃的线粒体的膜间隙的 pH要比其基质的pH低0.75个单位。 （3）破坏质子驱动力的化学试剂能够抑制ATP的合成。 （4）从线粒体内膜纯化得到一种酶能够直接利用质子梯 度合成ATP，此酶称为F1F0-ATP合酶。 （5）人工建立的跨线粒体内膜的质子梯度也可驱动ATP 的合成
✓ 根据在有氧环境下氧化反应达到平衡时各电子传递体的 还原程度来确定
✓ 使用特异性呼吸链抑制剂和人工电子受体 ✓ 呼吸链的拆分和重组
呼吸链各组分的标准氧化还原电位
在有氧条件下，线粒体中TCA循环反应达到平衡时，呼吸链中 各组分的还原程度
电子传递体 还原程度(%)
辅酶I 53
黄素蛋白 细胞色素b
20
氧化磷酸化
• 呼吸链的主要功能是产生能量货币ATP。当电子沿着 呼吸链向下游传递的时候总伴随着自由能的释放，释 放的自由能有很大一部分用来驱动ATP的合成，这种 与电子传递偶联在一起的合成ATP方式（ADP被磷酸 化）被称为氧化磷酸化。
氧化磷酸化的偶联机制
☻ 化学偶联假说 ☻ 构象偶联假说 ☺ 化学渗透学说
OH ∣
CuB+
H+
e-
H2O
目录
复合体
细胞色素 血红素
aa3
a
b
b
c
c
c1
c
几种细胞色素的性质比较
线粒体内膜上的定位
辅基与蛋白质的连接方式
跨膜蛋白 跨膜蛋白 水溶性的外周蛋白 （膜间隙一侧） 跨膜蛋白
生物化学第七章生物氧化.ppt课件
四、线粒体呼吸链的组成
(一)呼吸链的组成成分
NADH
NADH-Q 还原酶
琥珀酸-Q 还原酶
FADH2
FMN、Fe-S
血红素a 血红素a3 CuA和 CuB
辅酶Q
细胞色素还原酶 细胞色素c
细胞色素氧化酶 O2
FAD、Fe-S
细胞色素 b-562 细胞色素b-566 细胞色素c1
Fe-S
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶
功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
复合体Ⅰ
FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2
NADH→
→CoQ
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。
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 FMN• 。
铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)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。
Ⓢ 表示无机硫
泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接 形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应 时可生成中间产物半醌型泛醌。
（二）呼吸链成分的排列顺序
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
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
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。
新陈代谢总论和生物氧化课件
COOH CH2 CH2 COOH
COOH
CH
+
CH
COOH
2H+ + 2e-
醇alcohol脱氢
乳酸脱氢酶lactate dehydrogenase
OH
CH3CHCOOH NAD+
O CH3CCOOH NADH
（2）water as reatant
酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一类。
H
H
一 Metabolism outline
（一） definition
生物小分子合成为
anabolism
生物大分子
（同化作用）
新陈代谢
需要能量 释放能量
能量 代谢
物质代谢
catabolism （异化作用） 生物大分子分解为
生物小分子
Common characteristics of metabolism reactions：
1. 由酶催化，反应条件温和。 2. 诸多反应有严格的顺序，彼此协调。 3. 对周围环境高度适应。
（二） research methonds 1. 活体内(in vivo)与活体外实验(in vitro) 2. 同位素示踪 isotopic tracing 3. 代谢途径阻断 blocking up
催化还原型QH2的氧化和细胞色素c（cyt.c）的还原。
QH2-cyt.c 还原酶 QH2 + 2 cyt.c (Fe3+) ==== Q + 2 cyt.c (Fe2+) + 2H+
主要包括细胞色素b 和c1，铁硫蛋白（2Fe-2S）。
cytochrome
细胞色素是一类含有血红素辅基(heme)的电子传 递蛋白质的总称. 线粒体呼吸链中主要含有细胞色素a, b, c 和c1 还原型细胞色素具有明显的可见光谱吸收。 细胞色素主要是通过Fe3+ Fe2+ 的互变起传递 电子的作用的。
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
生物化学生物氧化省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件
（二）氧化磷酸化作用机理
12/66
3种假说
化学偶联假说 高能共价中间物 能量
构像偶联假说 膜蛋白、ATP酶构象改变 化学渗透假说
1961年，英国Mitchell化学渗透假说 1、递氢体和递电子体交替排列、有序定位、定向反应
2、电子传递链有着H+泵作用，能定向地将H+从基质泵到内膜外
NADH往返3次，FADH2往返2次
2、激素控制解偶联机制 褐色脂肪组织线粒体 产热素使氧化磷酸化解偶联，
产生热量。
（四） 线粒体外NADH氧化磷酸化作用 了解
1、α－磷酸甘油穿梭路径
2、苹果酸－天冬氨酸穿梭路径
（五） 能荷 能荷＝
[ATP]+0.5[ADP]
[ATP]+[ADP]+[AMP]
能荷数值能够从0（AMP）～1.0（ATP），大多数细胞能荷 状态维持在0.8～0.95。
3、乙酰CoA氧化成CO2和H2O + 大量ATP
－ ATP 供氢体为NADPH
糖消化和吸收
多糖
淀粉 糖元
寡糖
蔗糖、麦芽糖 异麦芽糖、乳糖
单糖
葡萄糖 果糖 半乳糖19/66
第六章 糖代谢
糖主要生理功效 糖分布
糖生理意义
结合糖
糖蛋白 氨基多糖 蛋白多糖 糖脂
20/66
第一节 糖酵解
► 一、糖酵解反应过程
(二)呼吸链
呼吸链(respiratory chain,电子传递链ETC):指代谢物上 脱下氢(质子和电子)经一系列递氢体或电子传递体按对电 子亲和力渐渐升高次序依次传递，最终传给分子氧而生 成水全部体系。
7/66
呼吸链
图5-17
NADH呼吸链
12/66
3种假说
化学偶联假说 高能共价中间物 能量
构像偶联假说 膜蛋白、ATP酶构象改变 化学渗透假说
1961年，英国Mitchell化学渗透假说 1、递氢体和递电子体交替排列、有序定位、定向反应
2、电子传递链有着H+泵作用，能定向地将H+从基质泵到内膜外
NADH往返3次，FADH2往返2次
2、激素控制解偶联机制 褐色脂肪组织线粒体 产热素使氧化磷酸化解偶联，
产生热量。
（四） 线粒体外NADH氧化磷酸化作用 了解
1、α－磷酸甘油穿梭路径
2、苹果酸－天冬氨酸穿梭路径
（五） 能荷 能荷＝
[ATP]+0.5[ADP]
[ATP]+[ADP]+[AMP]
能荷数值能够从0（AMP）～1.0（ATP），大多数细胞能荷 状态维持在0.8～0.95。
3、乙酰CoA氧化成CO2和H2O + 大量ATP
－ ATP 供氢体为NADPH
糖消化和吸收
多糖
淀粉 糖元
寡糖
蔗糖、麦芽糖 异麦芽糖、乳糖
单糖
葡萄糖 果糖 半乳糖19/66
第六章 糖代谢
糖主要生理功效 糖分布
糖生理意义
结合糖
糖蛋白 氨基多糖 蛋白多糖 糖脂
20/66
第一节 糖酵解
► 一、糖酵解反应过程
(二)呼吸链
呼吸链(respiratory chain,电子传递链ETC):指代谢物上 脱下氢(质子和电子)经一系列递氢体或电子传递体按对电 子亲和力渐渐升高次序依次传递，最终传给分子氧而生 成水全部体系。
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呼吸链
图5-17
NADH呼吸链
生物氧化—生物氧化基本知识(生物化学课件)
2.β-单纯脱羧
α COOH C =O CH2
β COOH
O ‖ CH3 C H + CO2
COOH C =O + CO2 CH3
（二）氧化脱羧
1.α-氧化脱羧
O ‖ CNHA3D－+OC－COOH + CoASH + ‖ CH3－C～SCoA + NADH + H+ + CO2
2.β-氧化脱羧
COOH α CH OH + NAD+ β CH2
O2－
+2e1 2
O2
H2O
(二)脱氢酶类 1.需氧脱氢酶
特点：催化底物脱氢后,以O2为直接受氢体,生成 H2O2。
组成：结合酶
酶蛋白 辅基：FMN、FAD
2H
RH2
FMN /FAD
H2O2
R
FMNH2/FADH2 2H O2
2.不需氧脱氢酶（最重要）
特点：催化底物脱氢后，不能以O2为直接受氢体
CoQH2 2Cyt-Fe3+ O2-
CoQ
2Cyt-Fe2+
1 2
O2
(b、 c1、 c 、 aa3)
每2H通过此呼吸链可生成2分子ATP。
3. 分别进入两条呼吸链的底物
苹果酸 异柠檬酸 β-羟丁酸 谷氨酸
琥珀酸 FAD（Fe-S）
NAD+ FMN CoQ b c1
2e
2H+
丙酮酸
FAD
α-酮戊二酸
2Cyt-Fe3++2e
2Cyt-Fe2+
2Cytaa3-Fe2+ +1/2O2 2Cytaa3-Fe3+ +O2-
α COOH C =O CH2
β COOH
O ‖ CH3 C H + CO2
COOH C =O + CO2 CH3
（二）氧化脱羧
1.α-氧化脱羧
O ‖ CNHA3D－+OC－COOH + CoASH + ‖ CH3－C～SCoA + NADH + H+ + CO2
2.β-氧化脱羧
COOH α CH OH + NAD+ β CH2
O2－
+2e1 2
O2
H2O
(二)脱氢酶类 1.需氧脱氢酶
特点：催化底物脱氢后,以O2为直接受氢体,生成 H2O2。
组成：结合酶
酶蛋白 辅基：FMN、FAD
2H
RH2
FMN /FAD
H2O2
R
FMNH2/FADH2 2H O2
2.不需氧脱氢酶（最重要）
特点：催化底物脱氢后，不能以O2为直接受氢体
CoQH2 2Cyt-Fe3+ O2-
CoQ
2Cyt-Fe2+
1 2
O2
(b、 c1、 c 、 aa3)
每2H通过此呼吸链可生成2分子ATP。
3. 分别进入两条呼吸链的底物
苹果酸 异柠檬酸 β-羟丁酸 谷氨酸
琥珀酸 FAD（Fe-S）
NAD+ FMN CoQ b c1
2e
2H+
丙酮酸
FAD
α-酮戊二酸
2Cyt-Fe3++2e
2Cyt-Fe2+
2Cytaa3-Fe2+ +1/2O2 2Cytaa3-Fe3+ +O2-
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
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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
生物学四异养微生物的生物氧化PPT课件
复合物
INADH脱
氢酶
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物
辅I酶IIQ-细胞色素
还原酶
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3 细胞色素C 还原酶
最有机物
化能异养菌
初
光
能
光能营养菌
能
ATP
源无
机
物化能自养菌
（化能异养菌） 核能发电站
（光能营养菌)
光能发电站 便携式电池
(化能自养菌)
水力发电站
腺嘌呤—核糖—
O
—
O+ P—
O
O+ —P—
O
—
O P—+
O-
O-
O-
O-
Mg2+
ATP是细胞内的“能量通货”. ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体.
4.2.4 WD途径
PK途径：
磷酸解酮酶 5－P－木酮糖
乙酰磷酸 磷酸甘油醛
HK途径： 葡萄糖
5－P－木酮糖 5－P－核糖
乙酸 乳酸
乳酸 乙酸
SUCCESS
THANK YOU
2019/8/6
葡萄糖酵解途径总结
（1）同一微生物中常同时存在多条代谢途径，只依靠EMP或 HMP途径的微生物较少见；
（2）HMP途径可独立存在，也可与EMP或ED共存；
⑧ 3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶
⑨ 2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶
⑩磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酸酸
葡萄糖+2NAD+2Pi+2ADP →2丙酮酸+2NADH+2ATP
特点：基本代谢途径，产能效率低； 提供多种中间代谢物作为合成代谢原料； 有氧时与TCA连接，无氧时丙酮酸及其进一步代谢产物 乙醛被还原成各种发酵产物。
相关主题
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COOH C O～P
CH 2
磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)
• 由呼吸链生成水
（1）代谢脱下的成对氢原子（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，在此过程中有ATP的产生（狭义的生物氧化）； （2）酶和辅酶按一定顺序排列在线粒体内膜； 传递氢的酶和辅酶——递氢体 传递电子的酶和辅酶——递电子体 （3）此过程与细胞呼吸有关，此传递链称为呼吸链。 递氢体、递电子体都起传递电子的作用，又称电 子传递体。
3、加氧酶：催化加氧反应 4、传递体：传递H或电子
递氢体、递电子体
不能使底物脱氢， 也不能使氧活化。
狭义的生物氧化过程是一系列的氧化还原 反应，且是放能的氧化还原反应。
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
ε0 =E0正极 — E0负极
电动势=正负极电极势之差
标准氢电极的电极势为0
25℃、一大气压氢压力、 H+活度为1M、pH=0
• 标准电动势ε0：反应中各种物质的活度 均为1质量摩尔浓度时的电动势。 ε0 ’
• 标准电极势E0：电解质溶液活度为1
质量摩尔浓度时的电极势。
每个电极都有自己的标准电极势， 有的为正，有的为负。 锌电极为 --- 0.76 铜电极为 + 0.34
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。
生物氧化的特点
1、酶促氧化过程、反应条件温和 2、氧化与还原相偶联 3、质子和电子由载体传递到氧生成水 4、分步进行：有利于提高能量利用率 5、氧化磷酸化
生物氧化（biological oxidation）
• 有机物质在生物体内的氧化作用 • 在组织细胞中进行 • 通常需要消耗氧，生成CO2 呼吸作用 • 有机物质最终被氧化成CO2和水 • 释放出能量
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
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
最后才给分子氧生成H2O
• 氧化态FAM/FAD：黄色，450nm处吸收 峰
• 还原态FAMH2/FADH2 ：无色
2H
• 代谢物-2H FMN
•
FAD
• 代谢物
FMNH2
•
FADH2
①需氧黄酶：
H2O2 O2
2H
2H 代谢物-2H FMN
FAD
代谢物
FMNH2 FADH2
传递体-2H
2H 1/2O2
区别： 温度 催化 环境
能量的释放
生物氧化
37
酶
中性 逐步释放部 分以高能磷 酸键形式储
存
体外燃烧 高温 /
含水干燥
全部以热能 形式散发
生物氧化中CO2的生成方式
• 源于有机酸的脱羧作用（α、β-脱羧） • α单纯脱羧：有机酸不经氧化作用
• α氨基酸
脱羧酶
胺 + CO2
α 氧化脱羧
• 氧化脱羧基作用：同时发生氧化/脱氢作用
氧化反应类型
脱氢 • 生物氧化中，脱氢反应占有重要地位 • 它是许多有机物质生物氧化的重要步骤 • 催化脱氢反应的是各种类型的脱氢酶。
• 琥珀酸脱氢
COOH CH2 CH2 COOH
COOH
CH CH
+ 2H+ + 2e-
COOH
• 乳酸脱氢酶
OH
CH3CHCOOH NAD+
O CH3CCOOH NADH
只有电子得失的反应，也是氧化还原反应
参与生物氧化的酶类
1、脱氢酶 使代谢物的氢活化、脱落， 传递给受氢体或中间传递体 显著特点：体外实验中以甲烯蓝为受氢体 氧化型甲烯蓝：兰色 还原型甲烯蓝：无色
根据脱氢酶所含辅助因子的不同分为： （1）以黄素核苷酸为辅助因子的～
（又称为黄素酶） 根据受氢体不同又分为 ①需氧黄酶：以氧为直接受氢体生成H2O2 ②不需氧黄酶：氢先传递给中间传递体，
关于生物氧化 (4)
维持生命活动的能量来源
• 光能（太阳能）：植物和某些藻类，通过 光合作用将光能转变成生物能。
• 化学能：动物和多数微生物，通过生物氧 化作用将有机物质存储的化学能释放出来， 并转变成生物能（ATP传递）。
ATP生成形式
光和磷酸化 非氧化磷酸化 氧化磷酸化 （呼吸链氧化磷酸化
底物氧化磷酸化）
氧化还原反应中，失去电子的物 质称为还原剂，得到电子的物质 称为氧化剂。还原剂失去电子的 倾向（或氧化剂得到电子的倾向） 的大小，则称为氧化还原电势。
将任何一对氧化还原物质的氧化 还原对连在一起，都有氧化还原 电位的产生。如果将氧化还原物 质与标准氢电极组成原电池，即 可测出氧化还原电势。标准氧还 原电势用E°表示。E°值愈大，获 得电子的倾向愈大；E°愈小，失 去电子的倾向愈大
包括：加氧酶催化的加氧反应
氧化酶催化的生成水的反应
• 加氧酶催化氧分子直接加入到有机分子中
如：
甲烷单加氧酶
CH4 + NADH + H+ +O2 CH3-OH + NAD+ + H2O
• 氧化酶主要催化以氧分子为电子受体的氧化反 应，反应产物为水
• 脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后以这种 形式进行氧化。
传递体 2H
H2O
②不需氧黄酶
（2）以烟酰胺核苷酸为辅助因子的～ NAD（CoⅠ）、NADP（ CoⅡ） 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
2H 代谢物-2H NAD+
传递体-2H
NADP+
代谢物
NADH+H+ 传递体
NADPH+H+ 2H
2H 1/2O2
H2O
2、氧化酶：以氧为直接受氢体，一般含 Cu
丙酮酸
CO2+NADH+H+
氧化脱羧酶系
β-单纯脱羧
β-氧化脱羧
③异柠檬酸氧化形成α酮戊二酸 Oxidation of Isocitrate to αKetoglutarate and CO2
生物氧化中水的生成方式
• 底物脱水
COOH CH O P CH 2 OH
2-磷酸甘油酸
H2O
Mg2+
烯醇化酶
加水脱氢 • 酶催化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 -
• 加水脱氢方式为代谢物提供了更多的H12O6
脱6次
每2个氢原子氧化成水生成2.5分子ATP
糖代谢生成30/32个ATP
氧直接参加的氧化反应