生物化学：生物氧化

O
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
CH3COSCoA+CO2
CoASH NAD+
NADH+H+
三、H2O的生成
代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体 （NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再 通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 。 例：
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
一、生物氧化的概念和特点
概念：物质在生物体内进行氧化称生物氧化
，（biological oxidation）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。
生物氧化的特点
①反应条件温和，在一系列酶、辅酶和传递体的作 用下逐步进行的。 ②产生的能量是逐步释放出来的。 ③二氧化碳的生成方式为有机酸脱羧，水的生成是 由底物脱氢，经一系列氢或电子传递反应，最终 与氧结合生成水。 ④氧化速率受体内多种因素的影响和调节。
呼吸链的组成
四种具有传递电子功能的酶复合体(complex) 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 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 复合体Ⅳ
NADH-泛醌还原酶 39
琥珀酸-泛醌还原酶
4
泛醌-细胞色素C还原酶 10
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细胞色素c氧化酶
13
FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
NAD+
NADH+H+
NAD+
2e
电子传递链
2H+
1\2 O2 O= H2O
第二节 线粒体电子传递体系
一、线粒体结构特点 二、呼吸链的概念及组成 三、机体内两条主要的呼吸链及其能量变化 四、高能化合物
一、线粒体结构
二、呼吸链的概念及组成
概念： 线粒体内膜
上，由递氢体或递电子体 按一定顺序排列而成的电 子传递系统称电子传递链 （ eclctron transfer chain) 。 因 为 其 功 能 与 细胞呼吸作用直接相关， 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
传递电子机理：Fe3+
+e -e
Fe2+
4、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
CoQH2
－2H
CoQ的结构和递氢原理
CoQ+2H
CoQH2
5、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。
传递电子机理：
+e
Fe3+ －e
2、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）
3、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，S与蛋白质分子中的4个Cys残 基的巯基与蛋白质相连结。
还M原H型2代
谢底物
M
氧化型代 谢底物
NAD+ NADH+H+
FMNH2
CoQ
Fe
FMN
S
CoQH2
2Fe2+
细胞色素
b- c- c1 -aa3
2Fe3+
2H+
琥珀酸 延胡索酸
FADH2呼吸链
* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
1、NAD+
特点：NAD+ 是尼克酰胺脱氢酶的辅酶，
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 +
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。
5. 细胞色素类（cytochromes）
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合物 I
NADH-辅 酶Q还原酶
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
辅酶Q-细胞色素 还原酶
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3 细胞色素C 还原酶
O2
三、
呼
吸
琥珀酸等
FMN
Fe-S
链
复合物 II
中
传
递 1）氧化还原电位
第八章 生物氧化
主要内容和要求：重点讨论线 粒体电子传递体系、电子传递机理 、氧化磷酸化机理及抑制剂。非线 粒体氧化体系(自学)。
思考
目录
第一节 生物氧化概述 第二节 线粒体电子传递体系 第三节 氧化磷酸化作用 第四节 非线粒体氧化体系（自学）
第一节 生物氧化概述
一、生物氧化的概念和特点 二、CO2的生成 三、H2O的生成
生物氧化的一般过程
糖原
三酯酰甘油
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
二、CO2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:
氧化脱羧和单纯脱羧
例： R
H2N-CH-COOH
氨基酸脱羧酶
R CH2-NH2 +CO2
ΔG°′=-36.7kJ/mol
ΔG°′=-112kJ/mol
ADP磷酸化需要的自由能=30.5kJ/mol
电子传递链
四、主要的呼吸链
FADH2呼吸链 FADH2
↓ FeS ↓ NADH→FMN→FeS→CoQ→Cytb→FeS→Cytc1→Cytc→Cytaa3→O2
NADH呼吸链
1、NADH呼吸链
Fe2+
+e
Cu2+
Cu+
－e
细胞色素的结构和递电子机理
传递电子机理：Fe3+
+e -e
Fe2+
琥珀酸等
FMN
Fe-S
1、NAD+ 2. 黄素蛋白类
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
（flavoproteins, FP）
3. 铁-硫蛋白类
（iron—sulfur proteins)
4. 辅酶Ｑ
（ubiquinone,亦写作CoQ）
体 2）吸收光谱
的 3）抑制剂的特异性阻断作用
顺 4）对复合体的研究
序
NADH
FMN 复合物 I
Fe-S CoQ
Cyt b
复合物 III
Fe-S
Cyt c1
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3
O2
呼吸链中电子传递时自由能的下降
NADH
ΔG°′=-69.5kJ/mol
FADH2
2e-
ΔG°′= -2.9kJ/mol