生物氧化

三、生物氧化的方式 The Way of Biologic Oxidation
1、脱氢（de-hydrogen）:
NAD NADH H
CH3CHOHCOOH NADH : nicotinamide adenine dinucleotide 2、加氧（Add Oxygen）:
NADPH2 NADP
CH3COCOOH
3
CoQ
2H
2Cyt b Fe
2
经过几个电子传递体b→c1→c→aa3,最后传递至氧。 （2）Function: 传递电子
三、 重要的呼吸链
The main Respiratory Chains
1、NADH Oxidative Respiratory Chains: 其总反应为：
MH2 H e NAD

1、氧化反应是多步连续的酶促反应。 2、氧化反应条件温和，必须有水参与。 水不仅为生物氧化提供环境，而且直接参与生物氧 化过程。 3、氧化方式主要是代谢物在酶催化下脱氢，并经 一系列递体传递至氧而生成H2O 。 4、氧化过程中能量是逐步释放，部分以热能形式 散发，部分以ATP的形式储存和利用。 5、生物氧化中CO2的生成方式是有机酸脱羧。
Substrate Level Phosphorylation Generate ATP
O C OPO3H2 ADP ATP C OOH CHOH CHOH CH2O P CH2O P [高能磷酸基团转移]
H2O COOH C O P CH2
C OOH CHO P CH2OH
ADP
ATP
COOH C OH CH2
1、以NAD＋或NADP＋为辅酶的不需氧脱氢酶：
（1）Structure & Mechanism:
尼克酰胺 腺嘌呤 核糖 核糖 磷酸 磷酸 尼克酰胺 腺嘌呤 核糖 核糖 磷酸 Nicotinamide Adenine Dinucleotide Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate 磷酸 磷酸
异咯嗪 核糖醇 磷酸 异咯嗪 腺嘌呤 核糖醇 核糖 磷酸 磷酸
核黄素 Flavin Mononucleotide
Flavin Adenine Dinucleotide
R P( P R A) H3C H3C
5
N
9 10
N
1 4
O NH NADH NAD R P( P R A) H N N O 1
10
2、FAD Oxidative Respiratory Chains:
FAD→CoQ→Cyt b→Cyt c1→Cyt c→Cytaa3→O2
第三节 高能化合物的合成
Section 3 Synthesis of High-energy Comunds

一、底物水平磷酸化生成ATP
O O HOPO3H2 NAD NADH C OPO3H2 C H CHOH CHOH CH2O P CH2O P [脱氢磷酸化生成高能磷酸化合物]
The Oxidative Phosphorylation Yield ATP
1、Concept:
MH2 辅酶 Respiratary Chains 1 O 2 2 H2O
M
辅酶H2
Oxidation
energy ADP H3PO4 ATP
Phosphorylation

代谢物脱下的氢或电子沿呼吸链传递时，逐 步释放出来的能量使ADP磷酸化生成ATP的 过程称之。 2、Coupling Point:
HH CONH2 H N R P P R A NAD e H N R P P R A NADH CONH2 H
（2）Function: 传递H及e
2、以FMN或FAD为辅酶的黄素酶：
Flavo-enzyme of FMN or FAD as Coenzyme
（1）Structure & Mechanism:
第四章 生物氧化 Biologic Oxidation
第一节、生物氧化的概念及特点
Concept and Characterristic of Biologic Oxidation
•
一、概念 (Concept )
1、Concept: 糖、脂、蛋白质等有机物在机体细胞内，经一系列 酶催化，生成CO2和H2O，并逐步释放能量的过程。 C6H12O6
CoQH2 2e 2H H2O
2Fe3
2Cu
2Cu
2Cu 2e
1O 2 2
MH2 → NAD → FMN→CoQ→Cyt b→Cyt c1→ -0.42 -0.32 -0.22 0.04 0.07 0.22

Cyt c→ Cyt aa3→O2 0.25 0.29 0.82 电子传递方向：低电位→高电位
acetone acid kinase AK
[脱水生成高能磷酸化合物]
[高能磷酸基团转移]
COOH C O CH3

Concept: 底物在脱氢脱水等过程中，能量 在分子内重新分布，形成高能磷酸或高能硫 酯键化合物，其磷酸基团或能量再转移到 ADP生成ATP的过程。
二、氧化磷酸化生成ATP
Cys S Fe Cys S
H
3
S Fe S
3
S Cys S Cys
NADH NAD H
H
Cys S Fe Cys S
（2）Function:
2
S Fe S
传递单电子
3
S Cys S Cys
4、泛醌（ubiquinone or coenzyme Q）:
电子传递链中唯一不与蛋白质结合的递氢体。 （1）Structure & Mechanism:
ADP
意义：使机体适应生理需要而合理的节约能源。
（2）Action of Thyroxine:
甲状腺素 ATP 热量 ADP 而ADP 氧化磷酸化 ATP生成
结果： ATP分解 ，产热
ATP合成 ，耗氧
（3）Action of Inhibitor:
氧化磷酸化抑制剂主要用作研究氧化磷酸的
工具、杀虫剂及药物。 ① 呼吸链抑制剂： 能切断呼吸链中氢或电 子流传递 的物质。
3、Factors Influencing of Oxidative
Phosphorylation:
（1）Regulation of ATP/ADP:

当进入线粒体的ADP↑
NADH 则NADH迅速 ，而NAD ， 细胞内TAC的脱氢反应加速， 1O 2 2 NADH ，促进NADH H2O ATP H2O
RH
O2
ROH
H2O
3、失电子（de-electron）:
e H Fe
3
H
Fe2

物质氧化中脱下的电子或H ，不能以游离的形式存 在（H＋可游离），必须为另一物质所接受，这种 能接受（供给）电子或H的物质称为受（供）电子 体或受（供）氢体。 上述NAD＋、NADP＋、Fe3＋作为酶的辅因子传递电 子或H ，故称为递电子体或递氢体.
OH CH3 （CH2 CH C CH2 ）n OH CH3
（2）Function: 接受氢原子并将其分解为2H＋和2e
5、细胞色素（cytochrome Cyt）:
以铁噗啉为辅基的结合蛋白，命名是以发现的先后顺 序和有色而被命名为Cyta、b、c等。 （1）Mechanism:
2e CoQH2 2Cyt b Fe
NAD FMN 巴比妥 鱼藤Hale Waihona Puke CO结合Fe2CoQ
Cyt b 抗霉素A
Cyt c1
Cyt c Cyt aa3 CN N 结合Fe3 O2
3
② 离子载体抑制剂(ionophore inhibitor)： 逆浓度梯度差转移离子而消耗能量使之不能 合成ATP的物质。 如短杆菌肽，可与K＋形成复合体，从线粒体 转移K＋→胞浆，而消耗氧化产生的能量。 ③ 解偶联剂(uncoupling agents) ： 解除氧化与磷酸化偶联并刺激氧化加速的物质。 如2.4-二硝基酚、双香豆素、砷酸盐等.
O H3CO H3CO O CH3 （CH2
FMNH2 FMN CH3 CH C CH2 ）n 2H 2e
CoQ
OH H3CO H3CO OH
CoQH2
CH3 （CH2
CH3 CH C CH2 ）n
O H3CO H3CO O CH3 （CH2 CH C CH2 ）n CH3 FMNH2 FMN H3CO H3CO 2H 2e
H
N
O FMN (FAD) H3C H3C
N H
NH O
FMNH2 (FADH2)
（2）Function:
传递氢原子
3、铁硫蛋白（Iron sulfur protein）:
在线粒体内膜上有多种，含Fe 、S数目不同，目前 发现的有九种。
（1）Structure & Mechanism:
FMNH2
2H CoQ
M
NADH H
FMN-Fe-S H H e
CoQH2
CoQ
2Fe
2
2e
2Cu
2
O2 1O 2 2
Cyt b.c1.c
CoQH2 2H
2e
2Fe
3
2Cu
2e
H2O
MH2
H e
NAD
FMNH2
2H
CoQ
2Fe
2
2e
2Cu
2
Cyt b.c1.c M
2
NADH H H H O
2