生化生物氧化ppt课件
合集下载
生物氧化与氧化磷酸化(3)幻灯片
生物氧化与氧化磷酸化(3) 幻灯片
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
8.1 生物氧化概述
一、生物氧化概念
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，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。
复合体Ⅰ NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →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· 。
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
（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 差别吸收光谱 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
还可采取电子传递链组分的分离纯化 与重组、动力学分析等
电子传递的抑制效应
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
比较氧化复原反响对： 复原性更强的化合物含氢比含氧更多； 氧化性更强的化合物含更多氧更少含氢；
标准氧化还原电位（势）
标准条件下，每一个氧化还原对都有一个标准的氧
化还原电势(EƟ)。标准氧化还原电势是样品半电池
在标准条件下相对于参考半电池所具有的电动势 （electromotive force,即emf），以伏特（V） 表示。参考半电池是标准氢半电池。在25℃、[H ＋]为1.0 mol/L (pH＝0)、一个大气压的氢气压力 下的铂电极，硬性规定它的氧化还原电势为0,即
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
8.1 生物氧化概述
一、生物氧化概念
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，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。
复合体Ⅰ NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →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· 。
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
（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 差别吸收光谱 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
还可采取电子传递链组分的分离纯化 与重组、动力学分析等
电子传递的抑制效应
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
比较氧化复原反响对： 复原性更强的化合物含氢比含氧更多； 氧化性更强的化合物含更多氧更少含氢；
标准氧化还原电位（势）
标准条件下，每一个氧化还原对都有一个标准的氧
化还原电势(EƟ)。标准氧化还原电势是样品半电池
在标准条件下相对于参考半电池所具有的电动势 （electromotive force,即emf），以伏特（V） 表示。参考半电池是标准氢半电池。在25℃、[H ＋]为1.0 mol/L (pH＝0)、一个大气压的氢气压力 下的铂电极，硬性规定它的氧化还原电势为0,即
生化-第五章代谢总论与生物氧化
( H ↔ H+ + e )
RH + O2 + 2H+ + 2e ↔ ROH + H2O （二）生物氧化的特点 1. 在细胞内，于体温、近于中性的含水环境中 由酶催化。
2. 能量逐步释放，部分存于ATP中。
3. 分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。
二、 生物氧化中CO2的生成 生物体内CO2的生成来源于有机物转变为含 羧基化合物的脱羧作用。 (1) 直接脱羧
ATP ＋ H2O → ADP ＋ Pi 其ΔG0′= - 30.51kJ／mo1； 当ADP ＋ Pi → ATP时， 也需吸收30.51kJ／mol的自由能 磷酸肌酸（脊椎动物）和磷酸精氨酸（无脊椎动 物）是能量的贮存形式
肌酸磷酸 激酶
第二节
生物氧化
——有机物质在细胞内的氧化作用。又称组织呼 吸或细胞呼吸。
复合物 I
FeS
膜间隙（正）
基质 臂
基质（负）
MH2
NADH -0.32
FMN -0.30 FAD -0.18
c1 aa3 c CoQ b +0.10 +0.07 +0.22 +0.25 +0.29
O2 +0.816
2）琥珀酸-Q还原酶（琥珀酸脱氢酶）
琥珀酸是生物代谢过程（三羧酸循环）中产生 的中间产物，它在琥珀酸-Q还原酶（复合物II） 催化下，将两个高能电子传递给Q。再通过 QH2-Cyt c还原酶、Cyt c和Cyt c氧化酶将电子 传递到O2。 琥珀酸-Q还原酶也是存在于线粒体内膜上的蛋 白复合物, 比NADH-Q还原酶的结构简单，由4 个不同的多肽亚基组成。其活性部分含有辅基 FAD和铁硫蛋白。 琥珀酸-Q还原酶的作用是催化琥珀酸的脱氢氧 化和Q的还原。
生物化学 第八章 生物氧化
第二节 线粒体氧化体系
一、呼吸链（respiratory chain） 二、呼吸链的组成成分和作用 三、呼吸链的蛋白质复合体 四、呼吸链中各组分的排列顺序
Go on~
一、呼吸链（respiratory chain）
• 呼吸链是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 给被激活的氧原子，而生成水的全部体系。 • 在真核生物细胞内，它位于线粒体内膜上， 原核生物中，它位于细胞膜上。
功能：将底物上的氢激活
并脱下。
辅酶：NAD+或NADP+
NAD+ 和NADP+的结构
OR
NAD+：R=H NADP+：R=PO32-
尼克酰胺核苷酸的作用原理：
H
H H CONH 2
C CONH2 N R
+
+ H + e + H+
N R
+ H+
H
2H
H
e
H+
NAD(P)+
+2H
-2H
NAD(P)H+H+
Cys Cys
S S
Fe3+
S S
Fe3+S S来自Cys Cys+e-
Cys Cys
S S Fe3+
S S Fe2+
S S
Cys Cys
（4）泛醌（CoQ）
一种脂溶性的醌类化合物，其分子中的苯醌 结构能进行可逆的加氢反应，是氢传递体。
CoQ + 2H
CoQH2
（5）细胞色素（cytochrome,Cyt）
生物化学(生物氧化)
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
C氧化态
nF In 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20.9KJ/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、三羧酸循环生成的ATP
乙酰CoA＋3NAD+＋FAD ＋ GDP＋Pi＋2H2O→
CO2＋3NADH＋FADH2＋GTP＋2H+＋CoASH 每个分子G彻底氧化为H2O和CO2，共能产生： 5（或7）＋12.5×2＝30（或32）分子ATP
三、三羧酸循环的回补反应
草酰乙酸的回补反应
1、丙酮酸的羧化 图6-25 丙酮酸的羧化
(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。
NADH呼吸链
呼吸链
FADH2呼吸链
图5-17 NADH呼吸链（A）和FADH2呼吸链（B）
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
程为:
E′=Eº′+
RT
C氧化态
nF In 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20.9KJ/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、三羧酸循环生成的ATP
乙酰CoA＋3NAD+＋FAD ＋ GDP＋Pi＋2H2O→
CO2＋3NADH＋FADH2＋GTP＋2H+＋CoASH 每个分子G彻底氧化为H2O和CO2，共能产生： 5（或7）＋12.5×2＝30（或32）分子ATP
三、三羧酸循环的回补反应
草酰乙酸的回补反应
1、丙酮酸的羧化 图6-25 丙酮酸的羧化
(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。
NADH呼吸链
呼吸链
FADH2呼吸链
图5-17 NADH呼吸链（A）和FADH2呼吸链（B）
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
《生物化学教学》第五章 生物氧化
整理课件
例如，哺乳动物细胞内的泛醌中有10个 异戊二烯单位，故该泛醌又被叫做CoQ10。 至于其它细胞，则或为6个，或为8个。
整理课件
CoQ能可逆地还原为氢醌，据此而传 递质子和电子。
CoQ在线粒体内膜上未与蛋白质结合 ，又具脂溶性，故可在膜脂中自由泳动。
它不仅是呼吸链中的传递体，而且可以 在膜的内外两侧之间同时传递质子和电子 。
整理课件
NADH泛醌还原酶
简写为NADHQ还原酶, 即复合物I， 它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及 Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是 一种还原酶。 NADHQ还原酶最少含有16
个多肽亚基。它的活性部分含有辅基FMN和 铁硫蛋白。
FMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质 子，形成还原型FMNH2。还原型FMNH2可以 进一步将电子转移给Q。
２. 电子传递抑制剂
能在某一部位阻断呼吸链中电子传递的物质 即是电子传递抑制剂。
NADH → FMN→ FeS →CoQ → Cytb→ FeS→ Cytc1
I
II
→ Cytc → Cytaa3 →O2 III
例如，位点I处的鱼藤酮、安密妥； 位点II处的抗霉素A； 位点III处的氰化物、CO等．
QH2-cyt. c 还原酶 QH2 + 2 Cyt. c (Fe3+) ==== Q + 2 Cyt. c (Fe2+) + 2H+
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）。
整理课件
线粒体呼吸链
整理课件
整理课件
整理课件
一般以NADH 呼吸链为最多，存在最为广泛 。
例如，哺乳动物细胞内的泛醌中有10个 异戊二烯单位，故该泛醌又被叫做CoQ10。 至于其它细胞，则或为6个，或为8个。
整理课件
CoQ能可逆地还原为氢醌，据此而传 递质子和电子。
CoQ在线粒体内膜上未与蛋白质结合 ，又具脂溶性，故可在膜脂中自由泳动。
它不仅是呼吸链中的传递体，而且可以 在膜的内外两侧之间同时传递质子和电子 。
整理课件
NADH泛醌还原酶
简写为NADHQ还原酶, 即复合物I， 它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及 Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是 一种还原酶。 NADHQ还原酶最少含有16
个多肽亚基。它的活性部分含有辅基FMN和 铁硫蛋白。
FMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质 子，形成还原型FMNH2。还原型FMNH2可以 进一步将电子转移给Q。
２. 电子传递抑制剂
能在某一部位阻断呼吸链中电子传递的物质 即是电子传递抑制剂。
NADH → FMN→ FeS →CoQ → Cytb→ FeS→ Cytc1
I
II
→ Cytc → Cytaa3 →O2 III
例如，位点I处的鱼藤酮、安密妥； 位点II处的抗霉素A； 位点III处的氰化物、CO等．
QH2-cyt. c 还原酶 QH2 + 2 Cyt. c (Fe3+) ==== Q + 2 Cyt. c (Fe2+) + 2H+
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）。
整理课件
线粒体呼吸链
整理课件
整理课件
整理课件
一般以NADH 呼吸链为最多，存在最为广泛 。
生物化学第六章生物氧化
(还原剂) (氧化剂)
可写成 A2+ B3+
A3+
B2+
2019/11/23
生物化学教研室
9
第三节 生成ATP的氧化体系
一、呼吸链的概念
代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所 催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水。由 于此过程与细胞呼吸有关，所以将传递链称为呼吸链， 也叫电子传递呼吸链。
氧化酶，而其它均为不需氧脱氢酶。其中a与 a3很难分开，常写为aa3。
在微粒体中主要为细胞色素b5、p450。p450作用 与aa3类似 。
2019/11/23
生物化学教研室
19
细胞色素的结构
2019/11/23
生物化学教研室
20
呼吸链复合体
人线粒体呼吸链通过上述5大类成分形成4个复合体。
2019/11/23
P/O比值：每消耗1摩尔原子氧所消耗的无机磷 原子的摩尔数。
2019/11/23
生物化学教研室
39
2、氧化磷酸化的偶联机制
内模胞浆侧
化 学 渗 透 学 说内膜基侧2019/11/23
生物化学教研室
40
ATP合酶（复合体Ⅴ）
由F1和F0组成。 F1 在线粒体内膜基质 侧形成颗粒状突起， 催化ATP的生成。 F膜0镶中嵌。在当线H+粒顺体浓内度 梯度经回流时，γ 亚基发生旋转，3个 β 亚基构象变化， 由紧密结合型变为 开放型，释放ATP。
根据呼吸链各组分的标准氧化还原电位测定（电位越 低越容易失去电子）、利用呼吸链特异性的阻断剂测 定其氧化和还原状态的吸收光谱及离体线粒体各组分 的氧化顺序等实验，确定了呼吸链各组分的排列顺序， 并发现体内存在两条主要的呼吸链。
生化-生物氧化二
O2获得单电子产生超氧阴离子，其部分还原生成H2O2，还 原成羟自由基（·OH）
（一）体内产生H2O2 呼吸链传递中漏出电子与氧结合产生超氧阴离子（体内主
要来源）
需氧脱氢酶：直接利用氧为受氢体，催化底物氧化， 辅基：FAD、FMN， 产物：H2O2
细菌感染、组织缺氧，或环境、药物也可导致细胞产生活性氧类
道理？ 10.从细胞水平认识呼吸的含义，内生水的来源（思考！）
0.19
0.58
-36.7
-112
生成每摩尔ATP需能 约30.5kJ,
以上三处足够提供生成 ATP所需能量。
69.5 36.7
112
补充：呼吸链中ATP产生的部位
NADH
复合体I
FMN
复合体II FAD
复合体III
CoQ Cyt b CytC
复合体IV
Cytaa3 O2
～ ADP＋Pi
～ ADP＋Pi
～ ADP＋Pi
ATP
ATP
ATP
（二）氧化磷酸化偶联机制
1.化学渗透假说chemiosmotic hypothesis Peter Mitchell获诺贝尔化学奖(1978)
基本要点： 电子经呼吸链传递时，驱动质子（Ｈ＋）
从线粒体内膜的基质侧转移到内膜胞质侧，形 成跨膜质子电化学梯度（Ｈ＋浓度梯度和跨膜 电位差），以此储存能量。
（一）抑制剂
1.呼吸链抑制剂： 阻断呼吸链中某些部位电子传递
复合体
抑制剂
复合体I （Fe-S）
鱼藤酮、粉蝶霉素Ａ、异戊巴比妥
复合体II
萎锈灵
复合体III （Cytb、Cytc1） 抗霉素Ａ
ＣytＣ氧化酶 （CytC）
ＣＯ、ＣＮ－、Ｎ３－、
（一）体内产生H2O2 呼吸链传递中漏出电子与氧结合产生超氧阴离子（体内主
要来源）
需氧脱氢酶：直接利用氧为受氢体，催化底物氧化， 辅基：FAD、FMN， 产物：H2O2
细菌感染、组织缺氧，或环境、药物也可导致细胞产生活性氧类
道理？ 10.从细胞水平认识呼吸的含义，内生水的来源（思考！）
0.19
0.58
-36.7
-112
生成每摩尔ATP需能 约30.5kJ,
以上三处足够提供生成 ATP所需能量。
69.5 36.7
112
补充：呼吸链中ATP产生的部位
NADH
复合体I
FMN
复合体II FAD
复合体III
CoQ Cyt b CytC
复合体IV
Cytaa3 O2
～ ADP＋Pi
～ ADP＋Pi
～ ADP＋Pi
ATP
ATP
ATP
（二）氧化磷酸化偶联机制
1.化学渗透假说chemiosmotic hypothesis Peter Mitchell获诺贝尔化学奖(1978)
基本要点： 电子经呼吸链传递时，驱动质子（Ｈ＋）
从线粒体内膜的基质侧转移到内膜胞质侧，形 成跨膜质子电化学梯度（Ｈ＋浓度梯度和跨膜 电位差），以此储存能量。
（一）抑制剂
1.呼吸链抑制剂： 阻断呼吸链中某些部位电子传递
复合体
抑制剂
复合体I （Fe-S）
鱼藤酮、粉蝶霉素Ａ、异戊巴比妥
复合体II
萎锈灵
复合体III （Cytb、Cytc1） 抗霉素Ａ
ＣytＣ氧化酶 （CytC）
ＣＯ、ＣＮ－、Ｎ３－、
复旦大学生化课件生物氧化
（2）催化：RH + O2 R + H2O 作用产物之一是H2O，不是H2O2；包括两种类型：金 属蛋白，如抗坏血酸氧化酶，含铜 L-抗坏血酸 + O2 脱氢抗坏血酸 + H2O
另一类是细胞色素氧化酶，催化： 4 Cyt c-Fe2+ + O2 4 Cyt c-Fe3+ + H2O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
过氧化物酶（Peroxidase)
O
O
-酮 酸 脱 羧 酶
H 3C C COOM H g2+TPP H 3C C H+ C 2
2. -直 接 脱 羧
O
O
H2
丙酮酸脱羧酶
HOOC C C COOH
H3C C CO+OHC2
草 酰 乙 酸
丙 酮 酸
氧化脱羧基作用
(Oxidative decarboxylation)
1. -氧化脱羧
O
The matrix contains the enzymes that are responsible for the citric acid cycle, oxidation, AA oxidation and etc. The matrix also contains dissolved O2, H2O, CO2, the recyclable intermediates that serve as energy shuttles, and much more. Because of the folds of the cristae, no part of the matrix is far from the inner membrane. Therefore matrix components can quickly reach inner membrane complexes and transport proteins.
另一类是细胞色素氧化酶，催化： 4 Cyt c-Fe2+ + O2 4 Cyt c-Fe3+ + H2O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
过氧化物酶（Peroxidase)
O
O
-酮 酸 脱 羧 酶
H 3C C COOM H g2+TPP H 3C C H+ C 2
2. -直 接 脱 羧
O
O
H2
丙酮酸脱羧酶
HOOC C C COOH
H3C C CO+OHC2
草 酰 乙 酸
丙 酮 酸
氧化脱羧基作用
(Oxidative decarboxylation)
1. -氧化脱羧
O
The matrix contains the enzymes that are responsible for the citric acid cycle, oxidation, AA oxidation and etc. The matrix also contains dissolved O2, H2O, CO2, the recyclable intermediates that serve as energy shuttles, and much more. Because of the folds of the cristae, no part of the matrix is far from the inner membrane. Therefore matrix components can quickly reach inner membrane complexes and transport proteins.
生物化学课件-生物氧化
26
1、不需传递体体系∶ 是最简单的生物氧化体系。从底物脱下来的氢不需传递， 直接在酶作用下与分子氧结合。这种酶可分为∶
2021/4/8
27
(1) 氧化酶类催化的反应模式∶
(见P310)
氧化酶类∶ 它是含Cu++或Fe++的金属蛋白，不能从底物上脱氢，只
能夺取底物上的电子对(2e)，用于激活分子氧(O2)，从而促 进氧与底物的化合。氰化物、硫化氢对氧化酶有抑制作用。
三羧酸 循环
2021/4/8
大分子降解 成基本结构 单位
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
二、中间代谢
1、酶抑制剂的应用 2、利用遗传缺陷症研究代谢途径 3、气体测量法 4、同位素示踪法
R为气体常数，其值为8.314J·K-1 ·mol-1，F为法拉第常数， 其值为96.485kJ /(V. mol )， T为热力学温度，当T = 298K时
Eφ’ =EφΘ0’ +
2.03.0033RTlg ca[(电氧 子化 受体型 ] )
nF
cg([还 电子原 供体型 ] )
2021/4/8
16
ADP + Pi
生物氧化过程中 释放出的自由能
ATP + H2O
2021/4/8
49
一、ATP 的生成
类别：底物水平磷酸化 电子传递水平磷酸化
2021/4/8
50
二、电子传递过程中自由能的变化
呼吸链中电子传递时自由能的下降
生化6 生物氧化
4H+
+
Cyt c
2H+
+ +
F
0
+
CoQ Ⅰ Ⅱ
-
延胡索酸 琥珀酸
Ⅲ
Ⅳ
- - -
- H2O
F1
-
NADH+H+ NAD+
1/2O2+2H+ ADP+Pi
基质侧
ATP
4H+
合成1ATP，需要消耗4H+的跨膜势能
NADH氧化呼吸链每传递一对电子， 共泵出10H+，可生成2.5ATP
琥珀酸氧化呼吸链每传递一对电子， 共泵出6H+，可生成1.5ATP
R N H3C H3C N O N O NH
+H -H
R
R
︱
N
H3C
H N O NH
︱
-H +H +2H -2H
N
H3C
N O NH
H 3C
N
H 3C
N
H
O
H
O
FAD/FMN
FADH2/FMNH2
3. 铁硫蛋白
蛋白质
Fe
2+
-e +e
Fe 3+
4. 泛醌（CoQ, UQ, Q）
Q
2H++2e 2H++2e
2
2H +
H 2O
2. 琥珀酸氧化呼吸链
(又称FADH2氧化呼吸链)
琥珀酸 脂酰CoA α-磷酸甘油
(FAD)
→CoQ→b(Fe-S) →c1→c→aa3→1/2O2
复合体III 复合体IV
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
能量逐步释放
（3）产物生成： 间接生成 （4）能量形式： 热能、ATP
体外氧化
剧烈 一步反应
能量突然释放
直接生成 热能、光能
7
第六章 生物氧化
第一节 生成ATP的氧化磷酸化体系 Section 1 The Oxidation System of
Producing ATP
8
第六章 生物氧化
电子如 何传递？ 水如何生成？
第六章 生物氧化
Biological Oxidation
1
目
概述
生成ATP的氧化磷酸化体系
录
其他不生成ATP的氧化体系
2
第目六的章要生求物氧化
（一）掌握氧化磷酸化的概念及偶联部位。熟悉氧 化磷酸偶联部位确定的实验及数据，P/O比值的定义 及意义。了解氧化磷酸化的偶联机制。熟悉ATP合酶 组成及作用 （二）熟悉抑制剂、ADP、甲状腺素对氧化磷酸化的影响。
脂酸+甘油 乙酰CoA
氨基酸
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP
电子传递 H2O
5
第六章 生物氧化
二. 生物氧化的特点
1、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。
6
第六章 生物氧化
2、不同点
体内氧化
（1）反应条件： 温和 （2）反应过程： 分步反应
•
FMNH•
•
21
复合体Ⅰ成分2 Fe-S：单电子传递体 铁硫簇(Fe-S)是铁硫蛋白(酶)中辅基，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。
22
铁 硫 蛋 白 中 辅 基 铁 硫 中 心 (Fe-S) 含 有 等 量 铁 原 子 和 硫 原 子 ， 其 中 一 个 铁 原 子 可 进 行 Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。属于单电子传递体。
S→ CoQ→ Fe-S→ CoQ 每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧
泵到胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能。
17
组成
第六章 生物氧化
黄素蛋白，辅基为FMN或FAD; 铁硫蛋白，辅基为Fe-S。
1.NADH
复合体Ⅰ
2.FMN
3.Fe-S 4.CoQ
18
第六章 生物氧化
（1）NAD+和NADP+的结构
14
第六章 生物氧化
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
四种酶复合体：复合体I ～ IV 两个可灵活移动的成分：泛醌（Q）和 细胞色素C
15
第六章 生物氧化
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 NADH-泛醌还原酶 39 FMN，Fe-S
复合体Ⅱ 琥珀酸-泛醌还原酶 4 FAD，Fe-S
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，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。
糖 脂肪
O2
CO2和H2O
蛋白质
能量
此过程需耗氧、排出CO2，又在活细 胞内进行，故又称细胞呼吸。
ADP+Pi
ATP
热能
4
糖原
第六章 生物氧化
生物氧化的一般过程
甘油三酯
蛋白质
葡萄糖
复合体Ⅲ 泛醌-细胞色素C还原酶 11 铁卟啉，Fe-S
复合体Ⅳ 细胞色素c氧化酶
13 铁卟啉，Cu
* 泛醌 和 Cyt c 不包含在上述四种复合体中。
16
1、复合体Ⅰ作用是将NADH+H+中的电子传 递给泛醌(ubiquinone)
复合体Ⅰ又称NADH-泛醌还原酶。 复合体Ⅰ电子传递：NADH→FMN→Fe-
了解线粒体DNA突变对氧化磷酸化的影响。 （三）掌握体内能量的储存和利用形式，ATP的生成和利
用。熟悉高能键与高能化合物的概念，常见的高能化合 物。 （四）掌握胞液中NADH转运进入线粒体氧化的机制。了解 腺苷酸载体及线粒体蛋白的跨膜转运。 （五）了解其他氧化体系。
3
第六章 生物氧化
一、生物氧化（BIOLOGICAL OXIDATION）的概念
Ⓢ 表示无机硫
23
第六章 生物氧化
泛醌（ubiquinone ,Q）亦称辅酶Q（Coenzyme Q ,CoQ） 人体中：CoQ10 （1）结构
1)含有很多异戊二烯侧链的醌类化合物 2)脂溶性 3)是电子传递体中唯一可游离存在的电子载体（无蛋白）
24
第六章 生物氧化
（2）作用：电子和质子的传递体 在各复合体间募集并穿梭传递还原
当量和电子。在电子传递和质子移动 的偶联中起着核心作用。
25第六章 生物氧化 Nhomakorabea（3）泛醌的作用机理
26
代谢物
M NADH+H+
MH2 NAD+
FMN FMNH2
还原型Fe-S 氧化型Fe-S
Q QH2
2e
M
2e
2e
2e
4H+
27
第六章 生物氧化
R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+
19
（2） 尼克酰胺核苷酸的作用原理
H
C
CONH2 + H + e + H+
+
N
HH
CONH2 + H+
N
R
R
H
+2H
NAD(P)+
NAD(P)H+H+
2H
e
-2H
H H+
双电子传递体
20
复合体Ⅰ成分1 FMN ：递氢体
FMN称为黄素单核苷酸，是黄素蛋白(酶) 的辅基，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FMNH• 。
基 当量形式存在，再通过多种酶和辅酶催化的氧化 本 还原连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水， 概 逐步释放的能量可驱动ATP生成。这包含多种氧 念 化还原组分的传递链称为氧化呼吸链(oxidative
respiratory chain)又称电子传递链(electron transfer chain)。
12
第六章 生物氧化
递氢体
基
呼吸链中参与传递H的辅酶或辅基。
本
（2H 2H+ + 2e）
概 递电子体 念
呼吸链中参与传递电子的辅酶或辅基。
本质：递氢体和电子传递体的本质是酶和辅酶。
13
第六章 生物氧化
组成
（一）氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成
呼吸链由一系列的氢传递体和电子传递 体组成。电子传递过程释放的能量驱动H+移 出线粒体内膜，转变为跨内膜H+梯度的能量， 再用于ATP的生物合成。
9
第六章 生物氧化
一 氧化呼吸链是一系列有电子传递功能的氧化还原组分
呼吸链的部位、概念及本质
呼 吸 呼吸链的组成及特点 链
呼吸链的种类及排列顺序
10
第六章 生物氧化
部位 真核生物生物氧化发生的场所——线粒体 原核生物生物氧化发生的场所——细胞质膜
11
第六章 生物氧化
呼吸链
营养物质代谢脱下的成对氢原子（2H）以还原
（3）产物生成： 间接生成 （4）能量形式： 热能、ATP
体外氧化
剧烈 一步反应
能量突然释放
直接生成 热能、光能
7
第六章 生物氧化
第一节 生成ATP的氧化磷酸化体系 Section 1 The Oxidation System of
Producing ATP
8
第六章 生物氧化
电子如 何传递？ 水如何生成？
第六章 生物氧化
Biological Oxidation
1
目
概述
生成ATP的氧化磷酸化体系
录
其他不生成ATP的氧化体系
2
第目六的章要生求物氧化
（一）掌握氧化磷酸化的概念及偶联部位。熟悉氧 化磷酸偶联部位确定的实验及数据，P/O比值的定义 及意义。了解氧化磷酸化的偶联机制。熟悉ATP合酶 组成及作用 （二）熟悉抑制剂、ADP、甲状腺素对氧化磷酸化的影响。
脂酸+甘油 乙酰CoA
氨基酸
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP
电子传递 H2O
5
第六章 生物氧化
二. 生物氧化的特点
1、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。
6
第六章 生物氧化
2、不同点
体内氧化
（1）反应条件： 温和 （2）反应过程： 分步反应
•
FMNH•
•
21
复合体Ⅰ成分2 Fe-S：单电子传递体 铁硫簇(Fe-S)是铁硫蛋白(酶)中辅基，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。
22
铁 硫 蛋 白 中 辅 基 铁 硫 中 心 (Fe-S) 含 有 等 量 铁 原 子 和 硫 原 子 ， 其 中 一 个 铁 原 子 可 进 行 Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。属于单电子传递体。
S→ CoQ→ Fe-S→ CoQ 每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧
泵到胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能。
17
组成
第六章 生物氧化
黄素蛋白，辅基为FMN或FAD; 铁硫蛋白，辅基为Fe-S。
1.NADH
复合体Ⅰ
2.FMN
3.Fe-S 4.CoQ
18
第六章 生物氧化
（1）NAD+和NADP+的结构
14
第六章 生物氧化
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
四种酶复合体：复合体I ～ IV 两个可灵活移动的成分：泛醌（Q）和 细胞色素C
15
第六章 生物氧化
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 NADH-泛醌还原酶 39 FMN，Fe-S
复合体Ⅱ 琥珀酸-泛醌还原酶 4 FAD，Fe-S
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，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。
糖 脂肪
O2
CO2和H2O
蛋白质
能量
此过程需耗氧、排出CO2，又在活细 胞内进行，故又称细胞呼吸。
ADP+Pi
ATP
热能
4
糖原
第六章 生物氧化
生物氧化的一般过程
甘油三酯
蛋白质
葡萄糖
复合体Ⅲ 泛醌-细胞色素C还原酶 11 铁卟啉，Fe-S
复合体Ⅳ 细胞色素c氧化酶
13 铁卟啉，Cu
* 泛醌 和 Cyt c 不包含在上述四种复合体中。
16
1、复合体Ⅰ作用是将NADH+H+中的电子传 递给泛醌(ubiquinone)
复合体Ⅰ又称NADH-泛醌还原酶。 复合体Ⅰ电子传递：NADH→FMN→Fe-
了解线粒体DNA突变对氧化磷酸化的影响。 （三）掌握体内能量的储存和利用形式，ATP的生成和利
用。熟悉高能键与高能化合物的概念，常见的高能化合 物。 （四）掌握胞液中NADH转运进入线粒体氧化的机制。了解 腺苷酸载体及线粒体蛋白的跨膜转运。 （五）了解其他氧化体系。
3
第六章 生物氧化
一、生物氧化（BIOLOGICAL OXIDATION）的概念
Ⓢ 表示无机硫
23
第六章 生物氧化
泛醌（ubiquinone ,Q）亦称辅酶Q（Coenzyme Q ,CoQ） 人体中：CoQ10 （1）结构
1)含有很多异戊二烯侧链的醌类化合物 2)脂溶性 3)是电子传递体中唯一可游离存在的电子载体（无蛋白）
24
第六章 生物氧化
（2）作用：电子和质子的传递体 在各复合体间募集并穿梭传递还原
当量和电子。在电子传递和质子移动 的偶联中起着核心作用。
25第六章 生物氧化 Nhomakorabea（3）泛醌的作用机理
26
代谢物
M NADH+H+
MH2 NAD+
FMN FMNH2
还原型Fe-S 氧化型Fe-S
Q QH2
2e
M
2e
2e
2e
4H+
27
第六章 生物氧化
R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+
19
（2） 尼克酰胺核苷酸的作用原理
H
C
CONH2 + H + e + H+
+
N
HH
CONH2 + H+
N
R
R
H
+2H
NAD(P)+
NAD(P)H+H+
2H
e
-2H
H H+
双电子传递体
20
复合体Ⅰ成分1 FMN ：递氢体
FMN称为黄素单核苷酸，是黄素蛋白(酶) 的辅基，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FMNH• 。
基 当量形式存在，再通过多种酶和辅酶催化的氧化 本 还原连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水， 概 逐步释放的能量可驱动ATP生成。这包含多种氧 念 化还原组分的传递链称为氧化呼吸链(oxidative
respiratory chain)又称电子传递链(electron transfer chain)。
12
第六章 生物氧化
递氢体
基
呼吸链中参与传递H的辅酶或辅基。
本
（2H 2H+ + 2e）
概 递电子体 念
呼吸链中参与传递电子的辅酶或辅基。
本质：递氢体和电子传递体的本质是酶和辅酶。
13
第六章 生物氧化
组成
（一）氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成
呼吸链由一系列的氢传递体和电子传递 体组成。电子传递过程释放的能量驱动H+移 出线粒体内膜，转变为跨内膜H+梯度的能量， 再用于ATP的生物合成。
9
第六章 生物氧化
一 氧化呼吸链是一系列有电子传递功能的氧化还原组分
呼吸链的部位、概念及本质
呼 吸 呼吸链的组成及特点 链
呼吸链的种类及排列顺序
10
第六章 生物氧化
部位 真核生物生物氧化发生的场所——线粒体 原核生物生物氧化发生的场所——细胞质膜
11
第六章 生物氧化
呼吸链
营养物质代谢脱下的成对氢原子（2H）以还原