[生化]生物氧化PPT
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7生物氧化
2e
2Fe2+ 1/2O2
2H+
• 人体内大多数脱氢酶都以NAD+作辅酶，在脱氢酶催化下底 物MH2脱下的氢交给NAD+生成NADH+H+，在NADH脱氢酶作用 下，NADH+H+将两个氢原子传递给FMN生成FMNH2，再将氢传
递至CoQ生成CoQH2，此时两个氢原子解离成2H+和2e,2H+游
离于介质中，2e经Cyt b、c1、c、aa3传递，最后将2e传递 给1/2 O2，生成O2-, O2与介质中游离的2H+结合生成水
例如：天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）
C C C C ATP（正效应剂） CTP（负效应剂） C
R R
C C
R R R R
R R R R R R
C C
C
C C
无催化活性构象(T-型)
有催化活性构象(R-型)
3.高能荷抑制ATP的生成， 促进ATP的应用，即促进 机体内的合成代谢。 4.大多数细胞的能荷处于 0.8-0.95之间。进一步说 明细胞内ATP的产生和利 用都处于一个相对稳定的 状态。
ATP ATP ATP
• ATP能量生成依据(三个部位的自由能变化) • ΔG0 ’ =-nF ΔE0 ’
– FMN→CoQ:ΔG0’=-2*23.062*(0.1+0.3)=-18.4496千卡/mol – Cytb→CytC: ΔG0’=-2*23.062*(0.25-0.07)=-8.30232千卡/mol – Cytaa3→O2: ΔG0’=-2*23.062*(0.82-0.29)=-23.9千卡/mol
生物氧化
细胞内温和条件 （常温、常压、中性pH、水溶液）
生物化学 第八章 生物氧化
第二节 线粒体氧化体系
一、呼吸链（respiratory chain） 二、呼吸链的组成成分和作用 三、呼吸链的蛋白质复合体 四、呼吸链中各组分的排列顺序
Go on~
一、呼吸链（respiratory chain）
• 呼吸链是代谢物上的氢原子被脱氢酶激活 脱落后，经过一系列的传递体，最后传递 给被激活的氧原子，而生成水的全部体系。 • 在真核生物细胞内，它位于线粒体内膜上， 原核生物中，它位于细胞膜上。
功能：将底物上的氢激活
并脱下。
辅酶：NAD+或NADP+
NAD+ 和NADP+的结构
OR
NAD+：R=H NADP+：R=PO32-
尼克酰胺核苷酸的作用原理：
H
H H CONH 2
C CONH2 N R
+
+ H + e + H+
N R
+ H+
H
2H
H
e
H+
NAD(P)+
+2H
-2H
NAD(P)H+H+
Cys Cys
S S
Fe3+
S S
Fe3+S S来自Cys Cys+e-
Cys Cys
S S Fe3+
S S Fe2+
S S
Cys Cys
（4）泛醌（CoQ）
一种脂溶性的醌类化合物，其分子中的苯醌 结构能进行可逆的加氢反应，是氢传递体。
CoQ + 2H
CoQH2
（5）细胞色素（cytochrome,Cyt）
基础生物化学-生物氧化
内膜约含 80％的蛋白质，包括电子传递链和氧 化磷酸化的有关组分，是线粒体功能的主要 担负者 。 线粒体 的内腔 充满半流动的基质 （衬质），其中包含大量的酶类以及线粒体 DNA和核糖体。 线粒体基质酶类包括 TCA酶类、脂肪酸-氧化 酶类和氨基酸分解代谢酶类。
哺乳动物线粒体 DNA 为环状分子，编码包括 细胞色素氧化酶、细胞色素 b 和 F0 疏水亚基 在内的10多种蛋白质，约占内膜总蛋白质的 20％，其余的蛋白质均由核基因编码，在细 胞质中合成后运入线粒体。 线粒体内膜的内表面有一层排列规则的球形颗 粒，通过一个细柄与构成嵴的内膜相连接， 这就是ATP合酶(偶联因子F1-F0)。
6.1.1.3 生物氧化中CO2和H2O的生成 ① CO2的生成 代谢底物在酶的作用下经一系列脱氢、加水等 反应，转变为含羧基的化合物，经脱羧反应 生成CO2，包括直接脱羧和氧化脱羧。
② H2O的生成 生物氧化中底物脱下的氢与氧结合生成水。
6.1.2 生物氧化的自由能变化 6.1.2.1 自由能概念 生物体不能直接利用热能做动，在生命活动过 程中所需的能量都来自体内生化反应释放的 自由能。 自由能(free energy) ：在恒温、恒压条件下一 个体系可用于做有用功的能量。又称Gibbs自 由能，以G表示。
②黄素蛋白(flavoproteins) 与电子传递链有关的黄素蛋白有两种，分别以 FMN和FAD为辅基。
在FAD、FMN分子中的异咯嗪部分可进行可逆 的脱氢加氢反应。氧化型黄素辅基从NADH接 受两个电子和一个质子，或从底物(如琥珀酸) 接受两个电子和两个质子而还原： NADH+H++FMN=NAD++FMNH2 琥珀酸+FAD=延胡索酸+FADH2
最新考研生化第24章生物氧化
（四）呼吸链（电子传递链）各个成员
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。
受电子和质子，还原成
QH2（还原型）；QH2 也容易给出电子和质子，
CH3O
(CH2CH C CH2)nH
重新氧化成Q。因此， 它在线粒体呼吸链中作 为电子和质子的传递体。
O
CH3
n=6-10
（四）呼吸链（电子传递链）各个成员
泛醌细胞色素c还原酶
简写为QH2-cyt. c还原酶, 即复合物III, 它是线粒 体内膜上的一种跨膜蛋白复合物，其作用是催化 还原型QH2的氧化和细胞色素c（cyt. c）的还原。
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。
（四）呼吸链（电子传递链）各个成员
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
考研生化第ogical oxidation
生物能量转换示意图
呼吸链（电子传递链）各组成成分在线粒体内膜上的定位 1、各组分不对称分布；2、高能质子泵出，形成[H+ ]电化学梯度
《生物化学教学》第五章 生物氧化
整理课件
例如，哺乳动物细胞内的泛醌中有10个 异戊二烯单位，故该泛醌又被叫做CoQ10。 至于其它细胞，则或为6个，或为8个。
整理课件
CoQ能可逆地还原为氢醌，据此而传 递质子和电子。
CoQ在线粒体内膜上未与蛋白质结合 ，又具脂溶性，故可在膜脂中自由泳动。
它不仅是呼吸链中的传递体，而且可以 在膜的内外两侧之间同时传递质子和电子 。
整理课件
NADH泛醌还原酶
简写为NADHQ还原酶, 即复合物I， 它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及 Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是 一种还原酶。 NADHQ还原酶最少含有16
个多肽亚基。它的活性部分含有辅基FMN和 铁硫蛋白。
FMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质 子，形成还原型FMNH2。还原型FMNH2可以 进一步将电子转移给Q。
２. 电子传递抑制剂
能在某一部位阻断呼吸链中电子传递的物质 即是电子传递抑制剂。
NADH → FMN→ FeS →CoQ → Cytb→ FeS→ Cytc1
I
II
→ Cytc → Cytaa3 →O2 III
例如，位点I处的鱼藤酮、安密妥； 位点II处的抗霉素A； 位点III处的氰化物、CO等．
QH2-cyt. c 还原酶 QH2 + 2 Cyt. c (Fe3+) ==== Q + 2 Cyt. c (Fe2+) + 2H+
QH2-Cyt. c还原酶由9个多肽亚基组成。活性 部分主要包括细胞色素b 和c1，以及铁硫蛋白（ 2Fe-2S）。
整理课件
线粒体呼吸链
整理课件
整理课件
整理课件
一般以NADH 呼吸链为最多，存在最为广泛 。
例如，哺乳动物细胞内的泛醌中有10个 异戊二烯单位，故该泛醌又被叫做CoQ10。 至于其它细胞，则或为6个，或为8个。
整理课件
CoQ能可逆地还原为氢醌，据此而传 递质子和电子。
CoQ在线粒体内膜上未与蛋白质结合 ，又具脂溶性，故可在膜脂中自由泳动。
它不仅是呼吸链中的传递体，而且可以 在膜的内外两侧之间同时传递质子和电子 。
整理课件
NADH泛醌还原酶
简写为NADHQ还原酶, 即复合物I， 它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及 Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是 一种还原酶。 NADHQ还原酶最少含有16
个多肽亚基。它的活性部分含有辅基FMN和 铁硫蛋白。
FMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质 子，形成还原型FMNH2。还原型FMNH2可以 进一步将电子转移给Q。
２. 电子传递抑制剂
能在某一部位阻断呼吸链中电子传递的物质 即是电子传递抑制剂。
NADH → FMN→ FeS →CoQ → Cytb→ FeS→ Cytc1
I
II
→ Cytc → Cytaa3 →O2 III
例如，位点I处的鱼藤酮、安密妥； 位点II处的抗霉素A； 位点III处的氰化物、CO等．
QH2-cyt. c 还原酶 QH2 + 2 Cyt. c (Fe3+) ==== Q + 2 Cyt. c (Fe2+) + 2H+
QH2-Cyt. c还原酶由9个多肽亚基组成。活性 部分主要包括细胞色素b 和c1，以及铁硫蛋白（ 2Fe-2S）。
整理课件
线粒体呼吸链
整理课件
整理课件
整理课件
一般以NADH 呼吸链为最多，存在最为广泛 。
生物化学第六章生物氧化
(还原剂) (氧化剂)
可写成 A2+ B3+
A3+
B2+
2019/11/23
生物化学教研室
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 。
2019/11/23
生物化学教研室
19
细胞色素的结构
2019/11/23
生物化学教研室
20
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。
2019/11/23
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。
2019/11/23
生物化学教研室
39
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
生物化学教研室
40
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。
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。
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呼吸链
图5-17
NADH呼吸链
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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
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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
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。
【优秀版】王镜岩生化课件生物氧化shaoPPT
T代表体系的绝对温度，△S代表体系的熵变化。
焓与熵都是体系的状态函数。
焓代表体系的内能与压力P*体积V之和：H = U + P*V dH = dU + P*dV + V*dP
熵代表体系中能量的分散程度，也就是体系的无序程 度：△S = dQ／T ，△S = △S体系+△S环境 ，只有 △S≥0，过程才能自发进行。
由NADH到O2的氧化电子传递链主要包括FMN、辅酶Q（CoQ）、细胞色素b、c1、c、a,a3及一些铁硫蛋白。 甘油激酶：甘油+ATP→3一磷酸甘油+ADP。 （3）、 烯醇式磷酸化合物。 阻断呼吸链中某一部位的电子传递。
细胞色素b有两种存在形式：b562、b566 （2）、 焦磷酸化合物。 在恒温、恒压下进行的化学反应，其产生有用功的能力可以用反应前后自由能的变化来衡量。
3’一磷酸腺苷一5’一磷酰硫酸，酰基辅酶A。
4、 甲硫键型。
S一腺苷甲硫氨酸。
（二） ATP的特殊的作用。 1、 是细胞内产能反应和需能反应的化学偶联剂。 2、 在磷酸基转移中的作用 。
Glc进入血液中，唯一出路是磷酸化。G-6-P是Glc的一种活化形 式。已糖激酶催化：Glc+ATP→G-6-P+ADP。
真核细胞，生物氧化多在线粒体内进行，在不含线粒体的原核细胞中，生物氧化在细胞膜上进行。
生物氧化过程中形成的还原型辅酶（NADH和FADH2），通过电子传递途径，使其重新氧化，此过程称为电子传递过程。
生物氧 特化是点需氧：细胞反呼吸应代谢条过程件中的温一系和列氧，化还多原作步用，反又称应细胞，氧化逐或细步胞呼放吸。能。
生物过氧程化，的H2终O则产是物在是电CO子2和传H递2O过，程C的O2最的后形阶成段是生通成过。三羧酸循环
焓与熵都是体系的状态函数。
焓代表体系的内能与压力P*体积V之和：H = U + P*V dH = dU + P*dV + V*dP
熵代表体系中能量的分散程度，也就是体系的无序程 度：△S = dQ／T ，△S = △S体系+△S环境 ，只有 △S≥0，过程才能自发进行。
由NADH到O2的氧化电子传递链主要包括FMN、辅酶Q（CoQ）、细胞色素b、c1、c、a,a3及一些铁硫蛋白。 甘油激酶：甘油+ATP→3一磷酸甘油+ADP。 （3）、 烯醇式磷酸化合物。 阻断呼吸链中某一部位的电子传递。
细胞色素b有两种存在形式：b562、b566 （2）、 焦磷酸化合物。 在恒温、恒压下进行的化学反应，其产生有用功的能力可以用反应前后自由能的变化来衡量。
3’一磷酸腺苷一5’一磷酰硫酸，酰基辅酶A。
4、 甲硫键型。
S一腺苷甲硫氨酸。
（二） ATP的特殊的作用。 1、 是细胞内产能反应和需能反应的化学偶联剂。 2、 在磷酸基转移中的作用 。
Glc进入血液中，唯一出路是磷酸化。G-6-P是Glc的一种活化形 式。已糖激酶催化：Glc+ATP→G-6-P+ADP。
真核细胞，生物氧化多在线粒体内进行，在不含线粒体的原核细胞中，生物氧化在细胞膜上进行。
生物氧化过程中形成的还原型辅酶（NADH和FADH2），通过电子传递途径，使其重新氧化，此过程称为电子传递过程。
生物氧 特化是点需氧：细胞反呼吸应代谢条过程件中的温一系和列氧，化还多原作步用，反又称应细胞，氧化逐或细步胞呼放吸。能。
生物过氧程化，的H2终O则产是物在是电CO子2和传H递2O过，程C的O2最的后形阶成段是生通成过。三羧酸循环
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
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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
生物氧化与氧化磷酸化(3)幻灯片
生物氧化与氧化磷酸化(3) 幻灯片
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8.1 生物氧化概述
一、生物氧化概念
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主 要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释 放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。
复合体Ⅰ NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →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· 。
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
（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 差别吸收光谱 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
还可采取电子传递链组分的分离纯化 与重组、动力学分析等
电子传递的抑制效应
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
比较氧化复原反响对： 复原性更强的化合物含氢比含氧更多； 氧化性更强的化合物含更多氧更少含氢；
标准氧化还原电位（势）
标准条件下，每一个氧化还原对都有一个标准的氧
化还原电势(EƟ)。标准氧化还原电势是样品半电池
在标准条件下相对于参考半电池所具有的电动势 （electromotive force,即emf），以伏特（V） 表示。参考半电池是标准氢半电池。在25℃、[H ＋]为1.0 mol/L (pH＝0)、一个大气压的氢气压力 下的铂电极，硬性规定它的氧化还原电势为0,即
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8.1 生物氧化概述
一、生物氧化概念
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主 要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释 放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。
复合体Ⅰ NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →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· 。
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
（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 差别吸收光谱 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
还可采取电子传递链组分的分离纯化 与重组、动力学分析等
电子传递的抑制效应
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
比较氧化复原反响对： 复原性更强的化合物含氢比含氧更多； 氧化性更强的化合物含更多氧更少含氢；
标准氧化还原电位（势）
标准条件下，每一个氧化还原对都有一个标准的氧
化还原电势(EƟ)。标准氧化还原电势是样品半电池
在标准条件下相对于参考半电池所具有的电动势 （electromotive force,即emf），以伏特（V） 表示。参考半电池是标准氢半电池。在25℃、[H ＋]为1.0 mol/L (pH＝0)、一个大气压的氢气压力 下的铂电极，硬性规定它的氧化还原电势为0,即
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复合体Ⅲ 泛醌-细胞色素C还原酶 11 铁卟啉，Fe-S
复合体Ⅳ 细胞色素c氧化酶
13 铁卟啉，Cu
* 泛醌 和 Cyt c 不包含在上述四种复合体中。
第六章 生物氧化
1、复合体Ⅰ作用是将NADH+H+中的电 子传递给泛醌(ubiquinone)
➢ 复合体Ⅰ又称NADH-泛醌还原酶。
➢ 复合体Ⅰ电子传递： NADH→FMN→Fe-S→ CoQ→ FeS→ CoQ
能量逐步释放
（3）产物生成： 间接生成 （4）能量形式： 热能、ATP
体外氧化
剧烈 一步反应
能量突然释放
直接生成 热能、光能
第六章 生物氧化
第一节 生成ATP的氧化磷酸化体系 Section 1 The Oxidation System of
Producing ATP
第六章 生物氧化
电子如 何传递？ 水如何生成？
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
第目六的章要生物求氧化
（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 （二）熟悉抑制剂、ADP、甲状腺素对氧化磷酸化的
➢ 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+
第六章 生物氧化
一 氧化呼吸链是一系列有电子传递功能的氧化还原组分
呼吸链的部位、概念及本质
呼
吸
呼吸链的组成及特点
链
呼吸链的种类及排列顺序
第六章 生物氧化
部位 真核生物生物氧化发生的场所——线粒体
原核生物生物氧化发生的场所——细胞质膜
第六章 生物氧化
呼吸链
营养物质代谢脱下的成对氢原子（2H）以还原
脂酸+甘油 乙酰CoA
氨基酸
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP
电子传递 H2O
第六章 生物氧化
二. 生物氧化的特点
1、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。
第六章 生物氧化
2、不同点
体内氧化
（1）反应条件： 温和 （2）反应过程： 分步反应
递氢体
基
呼吸链中参与传递H的辅酶或辅基。
本
（2H 2H+ + 2e）
概 递电子体
念
呼吸链中参与传递电子的辅酶或辅基。
本质：递氢体和电子传递体的本质是酶和辅酶。
第六章 生物氧化
组成
（一）氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成
呼吸链由一系列的氢传递体和电子传递 体组成。电子传递过程释放的能量驱动H+移 出线粒体内膜，转变为跨内膜H+梯度的能量， 再用于ATP的生物合成。
第六章 生物氧化
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
四种酶复合体：复合体I ～ IV 两个可灵活移动的成分：泛醌（Q）和 细胞色素C
第六章 生物氧化
人线粒体呼吸链复合体
复合体
酶名称 多肽链数 辅基
复合体Ⅰ NADH-泛醌还原酶 39 FMN，Fe-S
复合体Ⅱ 琥珀酸-泛醌还原酶 4 FAD，Fe-S
• •
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。
当量和电子。在电子传递和质子移动 的偶联中起着核心作用。
第六章 生物氧化
（3）泛醌的作用机理
代谢物
M NADH+H+
第六章 生物氧化
FMN
还原型Fe-S
MH2 NAD+
FMNH2
氧化型Fe-S
Q QH2
2e
M
2e
2e
2e
4H+
第六章 生物氧化
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
影响。了解线粒体DNA突变对氧化磷酸化的影响。 （三）掌握体内能量的储存和利用形式，ATP的生成
和利用。熟悉高能键与高能化合物的概念，常见的 高能化合物。 （四）掌握胞液中NADH转运进入线粒体氧化的机制。 了解腺苷酸载体及线粒体蛋白的跨膜转运。 （五）了解其他氧化体系。
第六章 生物氧化
一、生物氧化（Biological Oxidation）的概念
Ⓢ 表示无机硫
第六章 生物氧化
泛醌（ubiquinone ,Q）亦称辅酶Q（Coenzyme Q ,CoQ）
人体异戊二烯侧链的醌类化合物 2)脂溶性 3)是电子传递体中唯一可游离存在的电子载体（无蛋白）
第六章 生物氧化
（2）作用：电子和质子的传递体 在各复合体间募集并穿梭传递还原
基 当量形式存在，再通过多种酶和辅酶催化的氧化
本 还原连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，
概 念
逐步释放的能量可驱动ATP生成。这包含多种氧 化还原组分的传递链称为氧化呼吸链(oxidative respiratory chain)又称电子传递链(electron
transfer chain)。
第六章 生物氧化
第六章 生物氧化
（2） 尼克酰胺核苷酸的作用原理
H
C
CONH2 + H + e + H+
+
N
HH
CONH2 + H+
N
R
H
R
+2H
NAD(P)+
NAD(P)H+H+
2H
e
-2H
H H+
➢ 双电子传递体
复合体Ⅰ成分1 FM第N六：章递生氢物体氧化 FMN称为黄素单核苷酸，是黄素蛋白(酶)
的辅基，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• 。
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指 糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量， 最终生成CO2 和 H2O的过程。
糖 脂肪
O2
CO2和H2O
蛋白质
能量
此过程需耗氧、排出CO2，又在活细 胞内进行，故又称细胞呼吸。
ADP+Pi
ATP
热能
糖原
第六章 生物氧化
生物氧化的一般过程
甘油三酯
蛋白质
葡萄糖