生物化学101112代谢总论能量代谢与生物氧化

2H+
复合物III （ 泛 醌 － 细 胞 色 素 c还 原 酶 ）
复合物IV （ 细 胞 色 素 c氧 化 酶 ）
－
NADH：还原型辅
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（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
线粒体呼吸链
2.呼吸链的类型
3. 典型线粒体的呼吸链的组成 由许多个组分组成，参加呼吸链的氧化还原
酶有烟酰胺脱氢酶类、黄素脱氢酶类、铁硫蛋 白类、细胞色素类、辅酶Q类等。即：
烟酰胺脱H酶类：辅酶为NAD+或NADP+ 黄素脱H酶类：FAD、FMN 组成 Fe—S类：以Fe的价变来传递电子 CoQ 类：为中间传递体，不能从底物上接受H Cyto 类:Cytob 、CytoC1、 CytoC 、Cytoaa3
第八章 代谢总论与生物氧化
教学目的和要求： Ⅰ. 生物氧化的特点 Ⅱ. 掌握呼吸链的类型和组成； Ⅲ .弄清呼吸链中电子的传递途径； Ⅳ.理解磷酸偶联作用与ATP的生成。
第一节 代谢总论
一、代谢的概念
活体细胞中所有化学变化的总称，包括物质和能量代谢。
二、代谢的研究方法 1、活体内、外实验； 2、同位素示踪； 3、代谢途径的阻断。
一、生物氧化概念
有机物在生物体内的氧化包括物质分解和 产能
O2 CO2 + H2O
呼吸作用 细胞呼吸（微生物）
真核生物的生物氧化在线粒体膜上进行; 原核生物的生物氧化在细胞膜上进行。 故生物氧化也叫细胞氧化或细胞呼吸。
二、线粒体的膜相结构
三、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，中性pH和常温）。
O
O O-
C O P O-
CH OH O
CH2 O P O-
O-
3-磷酸甘油酸磷酸
O
O
CH3 C O P O-
O-
乙酰磷酸
11.8千卡/摩尔
10.1千卡/摩尔
O
O
H3N+ C O P OO-
氨甲酰磷酸
O
O
RC O P O A O-
酰基腺苷酸
O
O
RCH C O P O A
N+H3
O-
氨酰基腺苷酸
b) 焦磷酸化合物
三、生物体内能量代谢的基本规律(能量定恒定律) 四、高能化合物与ATP的作用（自学）
1.高能化合物
生物体通过生物氧化所产生的能量，除一部分用以维持体 温外，大部分可以通过磷酸化作用转移至高能磷酸化合物 ATP中。
根据生物体内高能化合物键的特性可以把 他们分成以下几种类型：
① 磷氧键型 a) 酰基磷酸化合物
O CH3CCOOH
NAD+ NADH
五.生物氧化中CO2的生成
是糖类、脂类、蛋白质等有机物转变成含羧基的 化合物进行脱羧反应所致。
六.生物氧化中H2O的生成——呼吸传递链
底物上的H经脱H反应后，再经呼吸链（电子传递 链）的传递，最终传给活化的氧而生成水。
1、呼吸链的概念
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，最后传递给活化的氧分子，而生成 水的全部体系。也叫电子传递体系或电子传递 链。
－－－－－半胱－－－－－－半胱－－－－－
N CH3
CH2COOH
O
NH
PO
C NH O
N CH3 NH2
CH2CH2CH2CHCOOH
磷酸肌酸
磷酸精氨酸
10.3千卡/摩尔
7.7千卡/摩尔
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
③ 硫酯键型
O R C SCoA
酰基辅酶A
NH2
N
N
O
OS O-
O
OP O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
6.生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联， 转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。
四、生物氧化的本质
生物氧化的本质是电子的得失，失电子者为还
原剂，是电子供体，得电子者为氧化剂，是电子受体
在生物体内，它有三种方式：
加氧氧化 电子转移
苯丙氨酸 O2 酪氨酸
脱氢氧化
OH
乳酸脱氢酶
CH3CHCOOH
O2-
H2O
（ NADH-泛 醌 还 原 酶 ）
CoQ
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ Fe -S
Cyt-Fe2+
2eCyt-Fe3+
Cyt-Fe2+
2
e－21 O2
b
c1
c
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
a
a3
Fe -S
CoQH2 2e- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ O2- H2O
（1）组成:
（2）排列
COOH 2H FAD
CH2CH2COOH
Fe*S Cytb
复合物II （琥珀酸脱氢酶）
2H
SH2
NAD+
2 e-
FM NH2 2H
Fe S
CoQ
2e-
2Cyt-Fe2+
－21 O2
S
NADH
+ H 2H
FM N Fe S
CoQH2
复合物I
2e-
2Cyt-Fe3+ 2H+
2.氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的 发生。
3.水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱 氢作用直接参予了氧化反应。
4.在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步 进行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常
由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。
5.生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由特 殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这 种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件下释放能 量，提高能量利用率。
3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸
④ 甲硫键型
S-腺苷甲硫氨酸
COOCH NH3+
CH2
CH2 H3C S+ A
2.ATP的作用（自学）
机械能（运动） 分解代谢 ATP 化学能（合成作用）
~ 渗透能（分泌、吸收、离子泵 电能（生物电）
代谢底物 ADP 热能（维持体温）
光能（生物发光）
第二节 生物氧化
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-
NH2
N
N
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
c) 烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸 14.8千卡/摩尔
② 氮磷键型
O
NH
PO
C NH O