生物化学(生物氧化)
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3、完整的线粒体内膜有选择透性，形成跨膜pH梯度和跨膜电位梯度
4、内膜上嵌有F0F1-ATP酶复合体
图5-27 化学渗透假说
（三） 氧化磷酸化的解偶联和抑制
1、特殊试剂的解偶联作用 （1） 解偶联剂 2,4-二硝基苯酚（DNP） 质子载体 （2）氧化磷酸化抑制剂 寡霉素 （3）离子载体抑制剂 缬氨霉素
电极电位大小及各种因素的影响用奈斯特方程来表示，其方 程为:
E′=Eº′+
RT nF
In
C氧化态 C还原态
(三)氧化还原电位与自由能的关系 △Gº’=-nF △Eº’
三. 高能磷酸化合物
(一)高能磷酸化合物的概念
高能磷酸化合物：一般将水解时释放20.9Hale Waihona Puke BaiduJ/mol 以上自由能的化合物称之，含有高能量的键称为 高能键，常用” ～” 符号表示，典型的代表是三 磷酸腺苷(ATP)含有两个高能键。
(二)呼吸链
呼吸链(respiratory chain,电子传递链ETC):指代谢物上 脱下的氢(质子和电子)经一系列递氢体或电子传递体按对电 子亲和力渐渐升高的顺序依次传递，最后传给分子氧而生 成水的全部体系。
呼吸链
图5-17
NADH呼吸链
FADH2呼吸链
NADH呼吸链（A）和FADH2呼吸链（B）
(三)ATP的特殊作用
1.作为中间传递体 ATP→ADP循环是生物系统的能量交换 中枢。 2.作为中间载体 作为磷酸基团转移反应的中间载体。
.
第二节 呼吸链与氧化磷酸化
一.呼吸链 (一)线粒体 外膜 内膜 基质 线粒体基质酶类包括三羧酸循环酶类,脂肪酸
β一氧化酶类和氨基酸分解代谢酶类等. 图5-16 线粒体的结构
.
（二） 抗坏血酸氧化酶系统
抗坏血酸氧化酶是一种含铜的氧化酶，广泛分布植物中 （特别是黄瓜、南瓜） 保护巯基、延缓衰老
抗坏血酸＋1/2O2 抗坏血酸氧化酶 脱氧抗坏血酸＋H2O
（三） 抗氰氧化酶系统
一种非血红素铁蛋白，它不受氰或氰化物抑制，特别容 易受氧肟酸的抑制。
抗氰呼吸
NADH→FMN →CoQ →Cytb →Cytc1 →Cytc →Cytaa3 →O2 抗氰氧化酶(Fe)
（四） 内膜复合物
1、复合物Ⅰ（NADH脱氢酶） 2、复合物Ⅱ（琥珀酸脱氢酶） 3、复合物Ⅲ（细胞色素b、细胞色素c1和细胞色素c 的复合体） 4、复合物Ⅳ（细胞色素氧化酶）
（五）电子传递链的排列顺序
图5-23 电 子传递体在 呼吸链中的 排列顺序
（六） 电子传递抑制剂
1、鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素 2、抗霉素A 3、氰化物、叠氮化物、CO
第五章 生物氧化
第一节 生物氧化概述
一.生物氧化 (一)生物氧化(biological oxidation)：糖、脂、蛋白质等有机 物质在活细胞内氧化分解，产生CO2和H2O并放出能量的 作用称生物氧化。
特点：一系列酶引起的,在活细胞内发生氧化还原反应。 反应部位：真核线粒体、原核细胞膜
(二)生物氧化的方式 1.CO2的生成 脱羧作用：α脱羧和β脱羧两种类型 脱羧过程：氧化脱羧 直接脱羧 (1) α直接脱羧 丙酮酸脱羧反应 (2) β直接脱羧 草酰乙酸脱羧反应 (3) α氧化脱羧 丙酮酸氧化脱羧反应 (4) β氧化脱羧 苹果酸氧化脱羧反应
图5-7三磷酸腺苷的结构
图5-7三磷酸腺苷的结构
.
(二)高能化合物类型
► 1.磷氧键型(-O-P) ► (1)酰基磷酸化合物 ► (2)焦磷酸化合物 ► (3)烯醇式磷酸化合物 ► 2.氮磷键型(-N-P) 胍基磷酸化合物 ► 3.硫酯键型 3′-磷酸腺苷-5′-磷酰硫酸 ► 4.甲硫键型 S-腺苷甲硫氨酸
（二）氧化磷酸化作用机理
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+泵的作用，能定向地将H+从基质泵到内膜外
NADH往返3次，FADH2往返2次
第三节 其他生物氧化体系
非线粒体氧化体系，与ATP的生成无关
一、需氧脱氢酶
氧、亚甲蓝（或其他适当物质）作为受氢体，以FMN 或FAD为辅酶。
表5-4 需氧脱氢酶
二、氧化酶
（一）多酚氧化系统 又称儿茶酚氧化酶，含铜的末端氧化酶。 马铃薯块茎、苹果果实、茶叶等。制红茶、绿茶。
图5-36 多酚氧化酶系统
图5-38 抗氰氧化酶系统
图5-1几种物质脱羧反应
► 2.水的生成 ► H 脱氢酶 传递体和氧化酶 O2 生成H2O
图5-2 生物氧化体系
.
二.能量守恒与转化
(一)自由能的概念 自由能(free energy)：在一个体系中，能够用来做有用功的
那部份能量，又称Gibbs自由能，用符号G来表示。 (二)氧化还原电位
通常用氧化还原电极电位(氧化还原电势)来相对表示各化合 物对电子亲和力的大小。
（三） 呼吸链组成
1、黄素蛋白（flavoprotein） 两种 2、铁硫蛋白（Iron-sulfur protein） Fe2S2或Fe4S4 3、细胞色素（cytochrome） 5种 细胞色素b（Cytb）、 细胞色素c1（Cytc1）、细胞色素c（Cytc）、 细胞色素 a（Cyta)和细胞色素a3(Cyta3)。 4、泛醌（ubiquinone） 又称辅酶Q（CoQ）
NADH→CoQ
Cytb→Cytc1 Cytaa3→O2
图5-25 电子传递链抑制部位
.
二、氧化磷酸化
（一） 氧化磷酸化概念
氧化磷酸化：指的是与生物氧化作用相伴而生的磷酸 化作用，是将生物氧化过程中释放的自由能，用于ADP 和无机磷酸生成高能ATP的作用。
1、底物水平磷酸化 X~P＋ADP→XH+ATP 2、氧化磷酸化 NADH或FADH2→O2产生ATP
2、激素控制的解偶联机制 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的氧化磷酸化作用 了解
1、α－磷酸甘油穿梭途径
2、苹果酸－天冬氨酸穿梭途径
（五） 能荷 能荷＝
[ATP]+0.5[ADP]
[ATP]+[ADP]+[AMP]
能荷的数值可以从0（AMP）～1.0（ATP），大多数细胞的 能荷状态维持在0.8～0.95。
4、内膜上嵌有F0F1-ATP酶复合体
图5-27 化学渗透假说
（三） 氧化磷酸化的解偶联和抑制
1、特殊试剂的解偶联作用 （1） 解偶联剂 2,4-二硝基苯酚（DNP） 质子载体 （2）氧化磷酸化抑制剂 寡霉素 （3）离子载体抑制剂 缬氨霉素
电极电位大小及各种因素的影响用奈斯特方程来表示，其方 程为:
E′=Eº′+
RT nF
In
C氧化态 C还原态
(三)氧化还原电位与自由能的关系 △Gº’=-nF △Eº’
三. 高能磷酸化合物
(一)高能磷酸化合物的概念
高能磷酸化合物：一般将水解时释放20.9Hale Waihona Puke BaiduJ/mol 以上自由能的化合物称之，含有高能量的键称为 高能键，常用” ～” 符号表示，典型的代表是三 磷酸腺苷(ATP)含有两个高能键。
(二)呼吸链
呼吸链(respiratory chain,电子传递链ETC):指代谢物上 脱下的氢(质子和电子)经一系列递氢体或电子传递体按对电 子亲和力渐渐升高的顺序依次传递，最后传给分子氧而生 成水的全部体系。
呼吸链
图5-17
NADH呼吸链
FADH2呼吸链
NADH呼吸链（A）和FADH2呼吸链（B）
(三)ATP的特殊作用
1.作为中间传递体 ATP→ADP循环是生物系统的能量交换 中枢。 2.作为中间载体 作为磷酸基团转移反应的中间载体。
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第二节 呼吸链与氧化磷酸化
一.呼吸链 (一)线粒体 外膜 内膜 基质 线粒体基质酶类包括三羧酸循环酶类,脂肪酸
β一氧化酶类和氨基酸分解代谢酶类等. 图5-16 线粒体的结构
.
（二） 抗坏血酸氧化酶系统
抗坏血酸氧化酶是一种含铜的氧化酶，广泛分布植物中 （特别是黄瓜、南瓜） 保护巯基、延缓衰老
抗坏血酸＋1/2O2 抗坏血酸氧化酶 脱氧抗坏血酸＋H2O
（三） 抗氰氧化酶系统
一种非血红素铁蛋白，它不受氰或氰化物抑制，特别容 易受氧肟酸的抑制。
抗氰呼吸
NADH→FMN →CoQ →Cytb →Cytc1 →Cytc →Cytaa3 →O2 抗氰氧化酶(Fe)
（四） 内膜复合物
1、复合物Ⅰ（NADH脱氢酶） 2、复合物Ⅱ（琥珀酸脱氢酶） 3、复合物Ⅲ（细胞色素b、细胞色素c1和细胞色素c 的复合体） 4、复合物Ⅳ（细胞色素氧化酶）
（五）电子传递链的排列顺序
图5-23 电 子传递体在 呼吸链中的 排列顺序
（六） 电子传递抑制剂
1、鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素 2、抗霉素A 3、氰化物、叠氮化物、CO
第五章 生物氧化
第一节 生物氧化概述
一.生物氧化 (一)生物氧化(biological oxidation)：糖、脂、蛋白质等有机 物质在活细胞内氧化分解，产生CO2和H2O并放出能量的 作用称生物氧化。
特点：一系列酶引起的,在活细胞内发生氧化还原反应。 反应部位：真核线粒体、原核细胞膜
(二)生物氧化的方式 1.CO2的生成 脱羧作用：α脱羧和β脱羧两种类型 脱羧过程：氧化脱羧 直接脱羧 (1) α直接脱羧 丙酮酸脱羧反应 (2) β直接脱羧 草酰乙酸脱羧反应 (3) α氧化脱羧 丙酮酸氧化脱羧反应 (4) β氧化脱羧 苹果酸氧化脱羧反应
图5-7三磷酸腺苷的结构
图5-7三磷酸腺苷的结构
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(二)高能化合物类型
► 1.磷氧键型(-O-P) ► (1)酰基磷酸化合物 ► (2)焦磷酸化合物 ► (3)烯醇式磷酸化合物 ► 2.氮磷键型(-N-P) 胍基磷酸化合物 ► 3.硫酯键型 3′-磷酸腺苷-5′-磷酰硫酸 ► 4.甲硫键型 S-腺苷甲硫氨酸
（二）氧化磷酸化作用机理
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+泵的作用，能定向地将H+从基质泵到内膜外
NADH往返3次，FADH2往返2次
第三节 其他生物氧化体系
非线粒体氧化体系，与ATP的生成无关
一、需氧脱氢酶
氧、亚甲蓝（或其他适当物质）作为受氢体，以FMN 或FAD为辅酶。
表5-4 需氧脱氢酶
二、氧化酶
（一）多酚氧化系统 又称儿茶酚氧化酶，含铜的末端氧化酶。 马铃薯块茎、苹果果实、茶叶等。制红茶、绿茶。
图5-36 多酚氧化酶系统
图5-38 抗氰氧化酶系统
图5-1几种物质脱羧反应
► 2.水的生成 ► H 脱氢酶 传递体和氧化酶 O2 生成H2O
图5-2 生物氧化体系
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二.能量守恒与转化
(一)自由能的概念 自由能(free energy)：在一个体系中，能够用来做有用功的
那部份能量，又称Gibbs自由能，用符号G来表示。 (二)氧化还原电位
通常用氧化还原电极电位(氧化还原电势)来相对表示各化合 物对电子亲和力的大小。
（三） 呼吸链组成
1、黄素蛋白（flavoprotein） 两种 2、铁硫蛋白（Iron-sulfur protein） Fe2S2或Fe4S4 3、细胞色素（cytochrome） 5种 细胞色素b（Cytb）、 细胞色素c1（Cytc1）、细胞色素c（Cytc）、 细胞色素 a（Cyta)和细胞色素a3(Cyta3)。 4、泛醌（ubiquinone） 又称辅酶Q（CoQ）
NADH→CoQ
Cytb→Cytc1 Cytaa3→O2
图5-25 电子传递链抑制部位
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二、氧化磷酸化
（一） 氧化磷酸化概念
氧化磷酸化：指的是与生物氧化作用相伴而生的磷酸 化作用，是将生物氧化过程中释放的自由能，用于ADP 和无机磷酸生成高能ATP的作用。
1、底物水平磷酸化 X~P＋ADP→XH+ATP 2、氧化磷酸化 NADH或FADH2→O2产生ATP
2、激素控制的解偶联机制 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的氧化磷酸化作用 了解
1、α－磷酸甘油穿梭途径
2、苹果酸－天冬氨酸穿梭途径
（五） 能荷 能荷＝
[ATP]+0.5[ADP]
[ATP]+[ADP]+[AMP]
能荷的数值可以从0（AMP）～1.0（ATP），大多数细胞的 能荷状态维持在0.8～0.95。