生物化学--生物氧化 ppt课件
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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）
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。
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
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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
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
大连理工大学生物化学课件--生物氧化
2H+
琥珀酸 FAD CoQH2 2Fe3+
细胞色素
O2-
H2O
Fe
延胡索酸 FADH2
S
CoQ
b- c1 - c-aa3
2e 2Fe2+
1 2 O2
15
电 子 传 递 链 标 准 氧 化 还 原 自 由 能 变 化
-0.4 -0.2
E0/V
ATP形成部位
NADH FMN
p121
复合体 I NADH-Q还原酶
- F1
-
NADH+H+
基质侧
ADP+Pi ATP H+
34
（2）ATP合酶
组成： 亲水部分 F1（α3β3γδε亚 基 ）疏水部分 F0 （a1b2c9～12亚基）
ATP合酶结构模式图
35
当H+ 顺浓度递度经F0 中a亚基和c亚基之间回流时，γ亚基 发生旋转，3个β亚基的构象发生改变。
开放形式对底物 的亲和力极低
NAD+
23
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
24
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
细胞色素：是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类， 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含5种（b、c、 c1、a和a3)，cytb和cytc1、cytc在呼吸链中为电子传递体， a和a3以复合物存在，称细胞色素氧化酶，其分子中除含Fe 外还含有Cu ，可将电子传递给氧，因此亦称其为末端氧 化酶。
40
ADP
~P
琥珀酸 FAD CoQH2 2Fe3+
细胞色素
O2-
H2O
Fe
延胡索酸 FADH2
S
CoQ
b- c1 - c-aa3
2e 2Fe2+
1 2 O2
15
电 子 传 递 链 标 准 氧 化 还 原 自 由 能 变 化
-0.4 -0.2
E0/V
ATP形成部位
NADH FMN
p121
复合体 I NADH-Q还原酶
- F1
-
NADH+H+
基质侧
ADP+Pi ATP H+
34
（2）ATP合酶
组成： 亲水部分 F1（α3β3γδε亚 基 ）疏水部分 F0 （a1b2c9～12亚基）
ATP合酶结构模式图
35
当H+ 顺浓度递度经F0 中a亚基和c亚基之间回流时，γ亚基 发生旋转，3个β亚基的构象发生改变。
开放形式对底物 的亲和力极低
NAD+
23
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
24
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
细胞色素：是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类， 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含5种（b、c、 c1、a和a3)，cytb和cytc1、cytc在呼吸链中为电子传递体， a和a3以复合物存在，称细胞色素氧化酶，其分子中除含Fe 外还含有Cu ，可将电子传递给氧，因此亦称其为末端氧 化酶。
40
ADP
~P
生物化学课件
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）。
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。 细胞色素主要是通过Fe3+ Fe2+ 的互变起传递 电子的作用的。
4. 磷酸化
底物水平磷酸化，氧化磷酸化， ATP产生底数量与位置，解偶联剂
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
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
O A
O P O O
-
C O
酰基腺苷酸
O
氨甲酰磷酸
O P O A O
-
RCH C O N H3
+
氨酰基腺苷酸
b)
O O P O
-
焦磷酸化合物
O O P O
-
O
-
NH2 N O O O- P
-
N N N H H OH
焦磷酸
O O- P OCH2
-
O P O
生物化学：生物氧化 ppt课件
➢ 复合体Ⅳ 抑制剂：CN－、N3－紧密结合氧化型 Cyt a3，阻断电子由Cyt a到CuB- Cyt a3间传递。 CO与还原型Cyt a3结合，阻断电子传递给O2。
化学渗透示意图及各种抑制剂对电子传递链的影响
各种呼吸链抑制剂的阻断位点
抗霉素A 二巯基丙醇
CO、CN-、 N3-及H2S
×
×
×
化学渗透假说
要点： 1、线粒体内膜上电子传递链中的递电子体和递
氢体间隔排列，形成三个回路，回路有质子泵 的作用，可将质子（ H+ ）泵出线粒体基质。
2、递氢体从基质接受底物的氢原子，将电子交
给下一个递电子体，而将H+留在基质外胞液中。
化学渗透假说
要点： 3、整个过程中，仅有2个电子传递，并排出6个
H+，H+不能自由出入内膜，导致了内膜两侧的 H+浓度梯度和跨膜电位差，储存了一定的电化 学势能。
4、当内膜外侧的H+通过ATP合酶,顺电化学梯度
回流时，由ATP合酶底部进入线粒体基质时，将 储存的势能释放出来，推动ATP合酶的F1亚基利 用势能将ADP合成 ATP。
三、影响氧化磷酸化的因素
（一）有3类氧化磷酸化抑制剂
ATP
3-磷酸甘油酸 胞液
ATP
丙酮酸
GDP+Pi
（3）琥珀酸单酰COA GTP + ADP
GTP
线
琥珀酸 + HSCOA 粒
GDP + ATP 体
（一）确定氧化磷酸化偶联部位的实验依据
氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
➢ 根据P/O比值 ➢ 自由能变化: ⊿Gº'=-nF⊿Eº'
1、P/O 比值 指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2摩尔O2所生
化学渗透示意图及各种抑制剂对电子传递链的影响
各种呼吸链抑制剂的阻断位点
抗霉素A 二巯基丙醇
CO、CN-、 N3-及H2S
×
×
×
化学渗透假说
要点： 1、线粒体内膜上电子传递链中的递电子体和递
氢体间隔排列，形成三个回路，回路有质子泵 的作用，可将质子（ H+ ）泵出线粒体基质。
2、递氢体从基质接受底物的氢原子，将电子交
给下一个递电子体，而将H+留在基质外胞液中。
化学渗透假说
要点： 3、整个过程中，仅有2个电子传递，并排出6个
H+，H+不能自由出入内膜，导致了内膜两侧的 H+浓度梯度和跨膜电位差，储存了一定的电化 学势能。
4、当内膜外侧的H+通过ATP合酶,顺电化学梯度
回流时，由ATP合酶底部进入线粒体基质时，将 储存的势能释放出来，推动ATP合酶的F1亚基利 用势能将ADP合成 ATP。
三、影响氧化磷酸化的因素
（一）有3类氧化磷酸化抑制剂
ATP
3-磷酸甘油酸 胞液
ATP
丙酮酸
GDP+Pi
（3）琥珀酸单酰COA GTP + ADP
GTP
线
琥珀酸 + HSCOA 粒
GDP + ATP 体
（一）确定氧化磷酸化偶联部位的实验依据
氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
➢ 根据P/O比值 ➢ 自由能变化: ⊿Gº'=-nF⊿Eº'
1、P/O 比值 指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2摩尔O2所生
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氧化脱羧作用：α-氧化脱羧和β-氧化脱羧
例： R
H2N-CH-COOH
氨基酸脱羧酶
R CH2-NH2 +CO2
O
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
CH3COSCoA+CO2
CoASH NAD+ ppt课件 NADH+H+
9
第三节、 线粒体氧化体系
一、线粒体结构特点 二、电子传递呼吸链的概念 三、呼吸链的组成 四、机体内两条主要的呼吸链及其能量变化 五、呼吸链的作用 六、能量的储存和利用
黄素蛋白酶类
特点： 以FAD或FMN为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白
递氢机理：FAD(FMN)+2H
FAD(FMN)H2
类别：黄素脱氢酶类（如NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶）
需氧脱氢酶类（如L—氨基酸氧化酶） 加单氧酶（如赖氨酸羟化酶）
铁硫蛋白
特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和
S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成 Fe—S中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残 基的巯基与蛋白质相连结。
进行的 • 反应过程中所产生的能量逐步释放，并能以ATP的形
式偶联起来，供机体生命活动所需 • C氢O经2的特生定成复是杂有的机传酸递脱过羧程的最结终果与，氧水化是合有的机产物物脱下的 • 正常机体对于能量的生成、储存和利用具有精细的调
节机制，机能完全满足需要又不致造成浪费
ppt课件
6
三、非线粒体氧化体系
第七章 生物氧化
主要内容： 一、概述 二、生物氧化中二氧化碳的生成 三、线粒体氧化体系 四、非线粒体氧化体系
第一节 概述
物质在生物体内的氧化分解统称为生物氧化。依细胞 定位和功能不同可将生物氧化划分为两种体系: ①线粒 体氧化体系；② 非线粒体氧化体系。
一、生物氧化的特点 二、线粒体氧化体系 三、非线粒体氧化体系 四、参与生物氧化的酶类
线粒体结构
线粒体呼吸链
线粒体基质是呼吸底
物氧化的场所，底物在这 里 氧 化 所 产 生 的 NADH 和 FADH2 将 质 子 和 电 子 转移到内膜的载体上，经 过一系列氢载体和电子载 体的传递，最后传递给 O2 生 成 H2O。 这 种 由 载 体组成的电子传递系统称 电 子 传 递 链 （ eclctron transfer chain),因为其 功能和呼吸作用直接相关 ，亦称为呼吸链。
+e
传递电子机理：Fe3+
Fe2+
-e
铁硫蛋白的结构及递电子机理
1Fe 0S24Cys
2Fe 2S24Cys
4Fe 4S24Cys
传递电子机理：Fe3+
+e -e ppt课件
Fe2+
S Fe
17
CoQ
特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，脂
溶性，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由 泳动。
+2H
传递氢机理：CoQ
呼吸链的组成
1. NAD+或NADP+为辅酶的脱氢酶类 2. 黄素蛋白酶类 3.辅酶Ｑ（泛醌） 4.铁-硫蛋白类 5. 细胞色素类
递氢体 递电子体
烟酰胺脱氢酶类
特点：以NAD+ 或NADP+为辅酶，存在
于线粒体、基质或胞液中。
传递氢机理:
NAD(P) + + 2H+ +2e H+
NAD(P)H +
• 线粒体生物氧化/细胞呼吸的定义
• 高等动物和人的线粒体生物氧化大致分为三个 阶段
• 线粒体生物氧化的主要生理意义
• 线粒体生物氧化的特点
ppt课件
4
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
ppt课件
生物氧化的三个阶段
大分子降解 成基本结构 单位
复合物 III
细胞色素 还原酶
NADH 呼吸链
Cyt c
Cyt aa3
复合物 IV
细胞色素
氧化酶
ppt课件
22
O2
• 分类：主要包括发生在光滑内质网中的 微粒体氧化体系和存在于微体中的过氧 化体氧化体系。
• 主要的生理意义：处理和消除环境污染 物、化学致癌物、药物和毒物以及体内 代谢有害物等。
ppt课件
7
四、参与生物氧化的酶类
（一）参与线粒体生物氧化体系的酶类
1. 氧化酶类 2. 需氧脱氢酶类 3. 不需氧脱氢酶类：以NAD+（或NADP+）为辅酶
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
CoA等）
共同中间产物 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
线粒体生物氧化的特点
• 化学本质为消耗氧的氧化过程 • 有机物被彻底氧化，氧化的终产物为CO2和H2O • 氧化反应发生在细胞内，一系列酶参与了反应过程 • 反应是在体温、pH接近中性和有水参与的温和环境中
传递电子机理：
+e
Fe3+ －e
Fe2+
+e
Cu2+
Cu+
－e
细胞色素血红素的结
构
还原型Cytc的吸收光谱
波长/nm
传递电子机理：Fe3+
+e -e
Fe2+
FADH2 呼吸链
琥珀酸等 FAD
Fe-S
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合体 I
NADH 脱氢酶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Cyt b Fe-S Cyt c1
的不需氧脱氢酶类；以FMN（或FAD）为辅基的 不需氧脱氢酶类
（二）参与非线粒体氧化体系的酶类
加单氧酶类、过氧化物酶类、超氧化物岐化酶类
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8
第二节 生物氧化中二氧化碳的生成
方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的 中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。
类型：直接脱羧作用：α-脱羧和β-脱羧
一、生物氧化的特点
在活的细胞中（pH接近中性、体温条件下）， 有机物的氧化在一系列酶、辅酶和中间传递体参与 下进行。
氧化过程中能量逐步释放，其中一部分由一些高 能化合物（如ATP）截获，再供给机体所需。在此 过程中既不会因氧化过程中能量骤然释放而伤害机 体，又能使释放的能量尽可得到有效的利用。
二、线粒体氧化体系
CoQH2
－2H
CoQ的结构和递氢原理
CoQ+2H
CoQH2
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19
细胞色素
特点：以血红素（heme）为辅基，血红素的主要
成份为铁卟啉。
类别: 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中
含5种（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼 吸链中的中为电子传递体，a和a3以复合物物存在， 称细胞色素氧化酶，其分子中除含Fe外还含有Cu ， 可将电子传递给氧，因此亦称其为末端氧化酶。
例： R
H2N-CH-COOH
氨基酸脱羧酶
R CH2-NH2 +CO2
O
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
CH3COSCoA+CO2
CoASH NAD+ ppt课件 NADH+H+
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第三节、 线粒体氧化体系
一、线粒体结构特点 二、电子传递呼吸链的概念 三、呼吸链的组成 四、机体内两条主要的呼吸链及其能量变化 五、呼吸链的作用 六、能量的储存和利用
黄素蛋白酶类
特点： 以FAD或FMN为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白
递氢机理：FAD(FMN)+2H
FAD(FMN)H2
类别：黄素脱氢酶类（如NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶）
需氧脱氢酶类（如L—氨基酸氧化酶） 加单氧酶（如赖氨酸羟化酶）
铁硫蛋白
特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和
S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成 Fe—S中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残 基的巯基与蛋白质相连结。
进行的 • 反应过程中所产生的能量逐步释放，并能以ATP的形
式偶联起来，供机体生命活动所需 • C氢O经2的特生定成复是杂有的机传酸递脱过羧程的最结终果与，氧水化是合有的机产物物脱下的 • 正常机体对于能量的生成、储存和利用具有精细的调
节机制，机能完全满足需要又不致造成浪费
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6
三、非线粒体氧化体系
第七章 生物氧化
主要内容： 一、概述 二、生物氧化中二氧化碳的生成 三、线粒体氧化体系 四、非线粒体氧化体系
第一节 概述
物质在生物体内的氧化分解统称为生物氧化。依细胞 定位和功能不同可将生物氧化划分为两种体系: ①线粒 体氧化体系；② 非线粒体氧化体系。
一、生物氧化的特点 二、线粒体氧化体系 三、非线粒体氧化体系 四、参与生物氧化的酶类
线粒体结构
线粒体呼吸链
线粒体基质是呼吸底
物氧化的场所，底物在这 里 氧 化 所 产 生 的 NADH 和 FADH2 将 质 子 和 电 子 转移到内膜的载体上，经 过一系列氢载体和电子载 体的传递，最后传递给 O2 生 成 H2O。 这 种 由 载 体组成的电子传递系统称 电 子 传 递 链 （ eclctron transfer chain),因为其 功能和呼吸作用直接相关 ，亦称为呼吸链。
+e
传递电子机理：Fe3+
Fe2+
-e
铁硫蛋白的结构及递电子机理
1Fe 0S24Cys
2Fe 2S24Cys
4Fe 4S24Cys
传递电子机理：Fe3+
+e -e ppt课件
Fe2+
S Fe
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CoQ
特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，脂
溶性，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由 泳动。
+2H
传递氢机理：CoQ
呼吸链的组成
1. NAD+或NADP+为辅酶的脱氢酶类 2. 黄素蛋白酶类 3.辅酶Ｑ（泛醌） 4.铁-硫蛋白类 5. 细胞色素类
递氢体 递电子体
烟酰胺脱氢酶类
特点：以NAD+ 或NADP+为辅酶，存在
于线粒体、基质或胞液中。
传递氢机理:
NAD(P) + + 2H+ +2e H+
NAD(P)H +
• 线粒体生物氧化/细胞呼吸的定义
• 高等动物和人的线粒体生物氧化大致分为三个 阶段
• 线粒体生物氧化的主要生理意义
• 线粒体生物氧化的特点
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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
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生物氧化的三个阶段
大分子降解 成基本结构 单位
复合物 III
细胞色素 还原酶
NADH 呼吸链
Cyt c
Cyt aa3
复合物 IV
细胞色素
氧化酶
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O2
• 分类：主要包括发生在光滑内质网中的 微粒体氧化体系和存在于微体中的过氧 化体氧化体系。
• 主要的生理意义：处理和消除环境污染 物、化学致癌物、药物和毒物以及体内 代谢有害物等。
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7
四、参与生物氧化的酶类
（一）参与线粒体生物氧化体系的酶类
1. 氧化酶类 2. 需氧脱氢酶类 3. 不需氧脱氢酶类：以NAD+（或NADP+）为辅酶
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
CoA等）
共同中间产物 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。
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线粒体生物氧化的特点
• 化学本质为消耗氧的氧化过程 • 有机物被彻底氧化，氧化的终产物为CO2和H2O • 氧化反应发生在细胞内，一系列酶参与了反应过程 • 反应是在体温、pH接近中性和有水参与的温和环境中
传递电子机理：
+e
Fe3+ －e
Fe2+
+e
Cu2+
Cu+
－e
细胞色素血红素的结
构
还原型Cytc的吸收光谱
波长/nm
传递电子机理：Fe3+
+e -e
Fe2+
FADH2 呼吸链
琥珀酸等 FAD
Fe-S
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合体 I
NADH 脱氢酶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Cyt b Fe-S Cyt c1
的不需氧脱氢酶类；以FMN（或FAD）为辅基的 不需氧脱氢酶类
（二）参与非线粒体氧化体系的酶类
加单氧酶类、过氧化物酶类、超氧化物岐化酶类
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第二节 生物氧化中二氧化碳的生成
方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的 中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。
类型：直接脱羧作用：α-脱羧和β-脱羧
一、生物氧化的特点
在活的细胞中（pH接近中性、体温条件下）， 有机物的氧化在一系列酶、辅酶和中间传递体参与 下进行。
氧化过程中能量逐步释放，其中一部分由一些高 能化合物（如ATP）截获，再供给机体所需。在此 过程中既不会因氧化过程中能量骤然释放而伤害机 体，又能使释放的能量尽可得到有效的利用。
二、线粒体氧化体系
CoQH2
－2H
CoQ的结构和递氢原理
CoQ+2H
CoQH2
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细胞色素
特点：以血红素（heme）为辅基，血红素的主要
成份为铁卟啉。
类别: 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中
含5种（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼 吸链中的中为电子传递体，a和a3以复合物物存在， 称细胞色素氧化酶，其分子中除含Fe外还含有Cu ， 可将电子传递给氧，因此亦称其为末端氧化酶。