生物氧化还原反应
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药物、农药、工业污染物等通过呼吸，口及皮肤 进入人和动物体内，动物体通过消化道排除大部 分污染物，通过尿液排出大部分水溶性污染及毒 素。但脂溶性物都很难由以上两途径排出，人体 肝脏弥补了这一缺陷，肝脏有很强的解毒功能， 它主要通过肝脏中的p450混合功能氧化酶系统发 挥作用。
11
(2)两类脱氢反应:
SH2 + 1/2 O2
S + H2O
SH2 + O2
S + H2O2
实际上这两个反应要经过一个或多个中间氢 载体，并以氧作为末端氢受体的体系来进行， 实际上也是一条电子传递链。
12
SH2
A1 H2
An H2
.......
S
A1
An
H2O2(H2O) O2
AiH2和Ai(I=1,2,3,….,n)分别表示氢载 体的还原态和氧化态。
7
分子氧与过渡金属可以以侧基配位，端基配位和 端基角向配位。以侧基配位时，分子氧的∏*轨道 简并通过配体场的作用而消除，这将有利于消除 自旋守恒对反应的限制，使电子容易成对地转移 到分子氧的反键轨道。如果中心金属能程度不同 地把电子转移给O2，则配位双氧可变为超氧型或 过氧型配体，O2就被不同程度地活化了。
CH(OH)-COOH CH2-COOH L-苹果酸
苹果酸脱氢酶
NAD+
+
CO-COOH CH2-COOH
+ NADH + H+
草酰乙酸
17
很多脱氢酶均含金属离子——金属酶，如谷 氨酸脱氢酶，乳酸脱氢酶均为锌酶，黄嘌呤 脱氢酶为钼—铁酶。
18
2. 氧化酶
当脱氢酶的氢受体是分子氧时，称为氧化酶， 氧化酶催化两类反应。
波长的长短与卟啉环侧链的不同取代基 相关
32
血红素a、b、c辅基的结构
33
细胞色素广泛存在于细菌、酵母、植物、无脊 椎动物、脊椎动物和人的组织中，动物 中主要 存在于心脏及其它活跃的运动肌中，如鸟类和 昆虫的飞翔肌中较高。
细胞色素是一类血红素蛋白，其基本功能是通 过分子中的血红素铁的价态的可逆变化在生物 体内起电子及氢的传递作用。
24
在生物氧化过程中，糖、脂、氨基酸等代谢物首 先经过以NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）等为 辅酶的脱氢酶催化脱氢，脱出的氢经一个或多个 递氢体沿一定方向传递，当氢和电子被传到细胞 色素b时，H+留在溶液中，电子则继续通过细胞 色素体系和细胞色素氧化 酶传递到氧分子，使 分子氧激活产生O22-，再与H+结合生成H2O，在 氧与电子传递过程中，有三处放出能量，这些能 量通过氧化磷酸化作用产生ATP，这个体系称为 电子传递体系或呼吸链。
A为受氢体，SH2和S为底物还原型和氧化型。大部分 脱氢酶需要辅酶，即为结合酶。脱氢酶的辅酶主要为 NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）或 NADP（烟酰胺腺 嘌呤二核苷酸磷酸），少数为FAD（黄素腺嘌呤二核 苷酸）或黄素单核苷酸（FMN）。
16
这些辅酶起供氢或受氢作用，例如含锌的L苹果酸脱氢酶可催化苹果酸脱氢反应：
28
(3) 铁硫蛋白包含一个或多个 Fe—S簇，主要功能 是传递电子。
(4) 脂溶性维生素中，最主要的电子传递体是富 酶Q，它通过结构的可逆改变传递电子。
第二节 细胞色素
铁蛋白可分为血红素蛋白和非血红素蛋白。 血红蛋白和肌红蛋白都含有血红素辅基（铁
（Ⅱ）卟啉），人体中70%的铁以血红蛋白 形 式存在，第四章介绍了作为输送、贮存氧的血 红蛋白和肌红蛋白（结合蛋白）本节介绍在生 物氧化还原过程中作为酶或电子传递体的一些 血红素蛋白。
25
NAD脱氢酶
细胞色素b
e O2氧化酶
SH2 S + NADH
H+
O22-
4H+ + O22- = 2 H2O + Q 产生的能用于ATP的形成（储能）
ADP
ATP
26
2、电子传递体 (多种)
在呼吸链中，有一类称为电子传递体 的物质，它们通过自身的氧化还原作用传 递氢和电子，把呼吸链起始 的脱氢酶和末 端的氧化酶连接起来。主要包括黄素蛋白、 细胞色素、铁硫蛋白和某些脂溶性维生素。
2
本章主要内容
第一节 生物体的氧化还原反应 第二节 血红素蛋白 第三节 铁蛋白（贮铁）与铁传递蛋白
（运送铁） 第四节 铁硫蛋白 第五节 铜蛋白 第六节 维生素B12和B12辅酶 第七节 钼酶—氧化还原酶
3
第一节 生物体的氧化还原反应
一 、分子氧及其活化 根据分子轨道法。氧分子轨道由两个氧原子
8
这种活化方式不消耗外部能量，但配体反应能 力却大大加强。当然不是任何过渡金属都可以 使分子氧活化。事实上只有少数过渡金属配合 物可以完全与分子氧键合，这取决于金属和配 体的性质。
9
二、生物氧化还原作用的类型
生物体的氧化还原作用主要有三大类型: (1)以氧作为末端电子受体的电子传递过程：
10
SH2
O2 + 2 H2O
20
4.加氧酶
加氧酶催化氧分子的氧原子直接加合到有机物分 子中，分为双加氧酶和单加氧 酶。
双加氧酶: 双加氧酶
SH2 + O2
S O2H2
OH
+
O2*
OH
CO*OH CO*OH
顺，顺—己二烯二酸
21
单加氧酶，又称羟化酶。
R3C—H + O2 + AH2
R3C—OH + A + H2O
目前从已知的细胞色素有50余种。不同的细胞 色素具有不同的性能。
34
1. 细胞色素c
细胞色素c分子较小，易于结晶，其组成和结构 已研究清楚。
细胞色素c：血红素c + 相应蛋白构成。
血红素c以共价键与蛋白链中的Cys相联 (α谱带 的最大吸收在548~560 nm)
（上）血红素c的结构图。 （左）细胞色素c的血红素与肽 链结合示意图
肝微粒体单加氧酶
NHCOCH3+2NADPH + O2
HO NHCOCH3 + 2NADPH+ + H2O
NADPH 为还原态的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸, 肝微粒体单加氧酶为一与细胞色素p450有关的单 加氧酶，p450（存在于肝脏浓度最高）为血红素 辅基酶蛋白。
22
四、呼吸链与电子传递体
1. 呼吸链 生物体的各种运动均需要能量，这种能量来源于
若氧分子失去一个电子，则可以成为双氧阳 离子O2+。
O2-和O22-的键能比O2低，表明他们的 O-O 键能削弱 了，故可把O2-和O22-看为双氧 的两种活化态。
5
大气中的氧活性较差，铁在空气中缓慢氧化。木 材，碳不会自燃，而一旦燃烧，非常迅速发生氧 化反应，表明氧是一个强氧化剂，只是需在一定 温度下进行。（电极电势差EO2/ H2O= 1.23 V，O2为强氧化剂，在热力学上，有利于氧 化生成CO2和H2O，但是实际上它同大多数底物 在室温的气相或均相溶液的反应进行得很慢，这 是由于动力学上的原因）。
轨道组成： O2[KK（σ2S）2（σ2S*）2（σ2Px）2（∏2Py）2
（∏2Pz）2（∏2Py*）1（∏2Pz*）1]
(
1s
)(
1s
)(
2s
)(
2s
)(
2
px
)
2 2
py pz
2
2
py pz
(
2
px
)
4
若在反键轨道上加入一个电子，则可以成为 超氧离子O2-；
若在反键轨道上加入两个电子，则可以成为 过氧离子O22-；
36
共同点：尽管不同生物的细胞色素各不相同， 但各个生物的100多个氨基酸残基（肽链~蛋白 链）中，有35个氨基酸残基是各种生物共有的； 另外，每条肽链含铁卟啉，铁卟啉周围的配体 及其传递电子的功能也是相同的。
37
以马心细胞色素c为例说明细胞色素c的空 间结构和电子传递过程，马心的细胞色素 c相对分子量是13500，有一条104个氨基 酸残基肽链包围着血红素C辅基（铁卟 啉），血红素辅基位于洞穴内。
38
马心细胞色素c结构图
从蛋白链的结
构分析得知，血红 素位于疏水空腔中 ，与外界的连接有 两个疏水孔道（水 不能进入而电子可 以自由通行）。这 两个通道可能分别 连接细胞色素c还 原酶和氧化酶
细胞色素c与肌红蛋白结构上的差别
1、辅基不同 肌红蛋白的辅基为血红素b，6，7 位的丙酸基处于疏水袋外
SH2 + O2
S + H2O2
这类酶的催化产物为H2O2， 另一类酶催化产物为H2O。
SH2 + 1/2 O2
S+ H2O
19
3. 过氧化物酶
过氧化物酶催化以H2O2为氧化剂的氧化还 原反应。
过氧化物酶
SH2 + H2O2
S + 2 H2O
过氧化氢酶催化H2O2 的歧化反应。
过氧化氢酶
2 H2O2
13
(3)底物与氧分子的氧原子结合
这类氧化还原反应往往要相应的加氧酶参与。 总之，脱氢过程中脱去一个氢原子（即一个质
子和一个电子），加氧反应常伴有氧分子接受 质子和电子而被还原为水。生物氧化的主要方 式是脱氢作用，在依靠氧气生存的生物体内， 从代谢物脱下的氢通过呼吸链的逐步传递最后 被分子氧接受并生成水。
35
人们研究了从小麦到人类共50多种不同生物来 源的细胞色素c的一级结构（氨基酸数目及排列 顺序），发现不同生物，肽链的组成是不同的， 且生物亲缘越远，差别越大。如人与猩猩的细 胞色素c分子，各有104个氨基酸残基，这些氨 基酸残基的种类及排列顺序大体相同，但人与 马相比，氨基酸残基的种类就有12处不同。
2、中心离子配位数不同 血红素c为饱和六配位， 而肌红蛋白为五配位
3、中心离子的自旋状态不同 血红素c在还原态和 氧化态下都是低自旋，而肌红蛋白还原态下为高 自旋，氧化态下才是低自旋
二．细胞色素p450 （简称p450 )
属一类b族细胞色素，用p4来自百度文库0表示，以别于其它b 族细胞色素（血红蛋白、肌红蛋白）
C1 red
Cn red
.......
S
C1 ox
Cn ox
H2O O2
SH2和S 为底物的还原态和氧化态，Cired和Ciox代表 一系列传递电子物质的还原态和氧化态，这类反应
的特点是在末端以 前的氧化还原反应是一系列电子
传递链，末端由O2接受电子生成水。
相当于反应: 2 SH2 + O2
2 S + 2 H2O
生物电子传递通常为长程传递，长度约 10埃
27
(1) 黄素蛋白 含黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）或黄 素单核苷酸（FMN）辅基，黄素蛋白有的是脱氢 酶，有的是氧化酶，还有的为电子传递体。
(2) 细胞色素是含铁卟啉辅基的蛋白，其主要功能是 传递电子。在某些情况下，还具有氧化酶或加氧 酶的功能。细胞色素的种类很多，从高等植物中 至少可以分离出5类，即细胞色素b、c1、c、a和 a3。
糖、脂肪、蛋白质等有机物在体内的氧化。这些 有机物在活细胞内氧化分解，产生CO2和H2O并放 出能量的作用称为生物氧化。
23
有机物在生物体内的生物氧化与在体外化学氧化 的 产物和能量变化相同，即产物均为CO2和H2O， 并释放出相等的能量，不同的是，生物氧化是在 活细胞内由酶催化，经一系列的化学反应（分步 反应）逐步氧化，分次放出能量，这些能量主要 以三磷酸腺苷（ATP）等高能化合物的形 式储 存起来，供需要时使用。故ATP是生物体的能量 “储存库”和“转运站”。
O2 + H+ + e ￫ HO2 E = -0.32V
6
在生命体内，氧具有高度活性，这是由于存在 过渡金属配合物催化剂的原因。有人认为，这 是由于O2分子和被氧化物均可和金属离子反应 形成三元配合物 O2-M-E，其中氧分子与过渡金 属M形成一个σ键，还可能形成d-p∏*（反馈∏ 键），底物E若有对称合适的轨道，就可和金属 的d轨道成键，形成O2-M-E一个扩展的分子轨 道，使电子能顺利地从底物转移到氧分子，实 现氧化还原反应。
第五章
生物氧化还原反应中的 金属蛋白和金属酶
1
除了厌氧生物以外，一切生物都需要氧，因此， 氧化还原反应是生物体内的重要反应。但氧化 还原反应并不仅仅局限于生物体的呼吸作用。 光合作用，固氮作用以及生物体内的许多代谢 过程都涉及到氧化还原反应。本章介绍生物氧 化还原反应过程中的部分金属蛋白与金属酶。
30
血红素辅基（铁（Ⅱ）卟啉）
31
一、细胞色素 细胞的色素（Cytochrome）即细胞中显
色的分子 有a，b和c三大类，根据其还原型光谱最
大吸收峰的位置来分类，还原态有3个吸收峰， 分别为α、β、γ谱带，其中的α谱带从细胞色 素a（570nm）、b(555-560nm)到c(548-560nm) 变短。
14
三、氧化还原酶的分类及其催化的反应
氧化还原酶是六大酶之一，它们大部分与金属 离子有关。这类酶在生物体内的氧化还原产生 能量、解毒及某些生理活性物质形成过程中起 重要作用，氧化还原酶习惯上分为四类。
15
1. 脱氢酶 [ 辅酶：NAD、NADP，这些酶 受氢或提供氢]
脱氢酶
SH2 + A
S + AH2
11
(2)两类脱氢反应:
SH2 + 1/2 O2
S + H2O
SH2 + O2
S + H2O2
实际上这两个反应要经过一个或多个中间氢 载体，并以氧作为末端氢受体的体系来进行， 实际上也是一条电子传递链。
12
SH2
A1 H2
An H2
.......
S
A1
An
H2O2(H2O) O2
AiH2和Ai(I=1,2,3,….,n)分别表示氢载 体的还原态和氧化态。
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分子氧与过渡金属可以以侧基配位，端基配位和 端基角向配位。以侧基配位时，分子氧的∏*轨道 简并通过配体场的作用而消除，这将有利于消除 自旋守恒对反应的限制，使电子容易成对地转移 到分子氧的反键轨道。如果中心金属能程度不同 地把电子转移给O2，则配位双氧可变为超氧型或 过氧型配体，O2就被不同程度地活化了。
CH(OH)-COOH CH2-COOH L-苹果酸
苹果酸脱氢酶
NAD+
+
CO-COOH CH2-COOH
+ NADH + H+
草酰乙酸
17
很多脱氢酶均含金属离子——金属酶，如谷 氨酸脱氢酶，乳酸脱氢酶均为锌酶，黄嘌呤 脱氢酶为钼—铁酶。
18
2. 氧化酶
当脱氢酶的氢受体是分子氧时，称为氧化酶， 氧化酶催化两类反应。
波长的长短与卟啉环侧链的不同取代基 相关
32
血红素a、b、c辅基的结构
33
细胞色素广泛存在于细菌、酵母、植物、无脊 椎动物、脊椎动物和人的组织中，动物 中主要 存在于心脏及其它活跃的运动肌中，如鸟类和 昆虫的飞翔肌中较高。
细胞色素是一类血红素蛋白，其基本功能是通 过分子中的血红素铁的价态的可逆变化在生物 体内起电子及氢的传递作用。
24
在生物氧化过程中，糖、脂、氨基酸等代谢物首 先经过以NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）等为 辅酶的脱氢酶催化脱氢，脱出的氢经一个或多个 递氢体沿一定方向传递，当氢和电子被传到细胞 色素b时，H+留在溶液中，电子则继续通过细胞 色素体系和细胞色素氧化 酶传递到氧分子，使 分子氧激活产生O22-，再与H+结合生成H2O，在 氧与电子传递过程中，有三处放出能量，这些能 量通过氧化磷酸化作用产生ATP，这个体系称为 电子传递体系或呼吸链。
A为受氢体，SH2和S为底物还原型和氧化型。大部分 脱氢酶需要辅酶，即为结合酶。脱氢酶的辅酶主要为 NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）或 NADP（烟酰胺腺 嘌呤二核苷酸磷酸），少数为FAD（黄素腺嘌呤二核 苷酸）或黄素单核苷酸（FMN）。
16
这些辅酶起供氢或受氢作用，例如含锌的L苹果酸脱氢酶可催化苹果酸脱氢反应：
28
(3) 铁硫蛋白包含一个或多个 Fe—S簇，主要功能 是传递电子。
(4) 脂溶性维生素中，最主要的电子传递体是富 酶Q，它通过结构的可逆改变传递电子。
第二节 细胞色素
铁蛋白可分为血红素蛋白和非血红素蛋白。 血红蛋白和肌红蛋白都含有血红素辅基（铁
（Ⅱ）卟啉），人体中70%的铁以血红蛋白 形 式存在，第四章介绍了作为输送、贮存氧的血 红蛋白和肌红蛋白（结合蛋白）本节介绍在生 物氧化还原过程中作为酶或电子传递体的一些 血红素蛋白。
25
NAD脱氢酶
细胞色素b
e O2氧化酶
SH2 S + NADH
H+
O22-
4H+ + O22- = 2 H2O + Q 产生的能用于ATP的形成（储能）
ADP
ATP
26
2、电子传递体 (多种)
在呼吸链中，有一类称为电子传递体 的物质，它们通过自身的氧化还原作用传 递氢和电子，把呼吸链起始 的脱氢酶和末 端的氧化酶连接起来。主要包括黄素蛋白、 细胞色素、铁硫蛋白和某些脂溶性维生素。
2
本章主要内容
第一节 生物体的氧化还原反应 第二节 血红素蛋白 第三节 铁蛋白（贮铁）与铁传递蛋白
（运送铁） 第四节 铁硫蛋白 第五节 铜蛋白 第六节 维生素B12和B12辅酶 第七节 钼酶—氧化还原酶
3
第一节 生物体的氧化还原反应
一 、分子氧及其活化 根据分子轨道法。氧分子轨道由两个氧原子
8
这种活化方式不消耗外部能量，但配体反应能 力却大大加强。当然不是任何过渡金属都可以 使分子氧活化。事实上只有少数过渡金属配合 物可以完全与分子氧键合，这取决于金属和配 体的性质。
9
二、生物氧化还原作用的类型
生物体的氧化还原作用主要有三大类型: (1)以氧作为末端电子受体的电子传递过程：
10
SH2
O2 + 2 H2O
20
4.加氧酶
加氧酶催化氧分子的氧原子直接加合到有机物分 子中，分为双加氧酶和单加氧 酶。
双加氧酶: 双加氧酶
SH2 + O2
S O2H2
OH
+
O2*
OH
CO*OH CO*OH
顺，顺—己二烯二酸
21
单加氧酶，又称羟化酶。
R3C—H + O2 + AH2
R3C—OH + A + H2O
目前从已知的细胞色素有50余种。不同的细胞 色素具有不同的性能。
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1. 细胞色素c
细胞色素c分子较小，易于结晶，其组成和结构 已研究清楚。
细胞色素c：血红素c + 相应蛋白构成。
血红素c以共价键与蛋白链中的Cys相联 (α谱带 的最大吸收在548~560 nm)
（上）血红素c的结构图。 （左）细胞色素c的血红素与肽 链结合示意图
肝微粒体单加氧酶
NHCOCH3+2NADPH + O2
HO NHCOCH3 + 2NADPH+ + H2O
NADPH 为还原态的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸, 肝微粒体单加氧酶为一与细胞色素p450有关的单 加氧酶，p450（存在于肝脏浓度最高）为血红素 辅基酶蛋白。
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四、呼吸链与电子传递体
1. 呼吸链 生物体的各种运动均需要能量，这种能量来源于
若氧分子失去一个电子，则可以成为双氧阳 离子O2+。
O2-和O22-的键能比O2低，表明他们的 O-O 键能削弱 了，故可把O2-和O22-看为双氧 的两种活化态。
5
大气中的氧活性较差，铁在空气中缓慢氧化。木 材，碳不会自燃，而一旦燃烧，非常迅速发生氧 化反应，表明氧是一个强氧化剂，只是需在一定 温度下进行。（电极电势差EO2/ H2O= 1.23 V，O2为强氧化剂，在热力学上，有利于氧 化生成CO2和H2O，但是实际上它同大多数底物 在室温的气相或均相溶液的反应进行得很慢，这 是由于动力学上的原因）。
轨道组成： O2[KK（σ2S）2（σ2S*）2（σ2Px）2（∏2Py）2
（∏2Pz）2（∏2Py*）1（∏2Pz*）1]
(
1s
)(
1s
)(
2s
)(
2s
)(
2
px
)
2 2
py pz
2
2
py pz
(
2
px
)
4
若在反键轨道上加入一个电子，则可以成为 超氧离子O2-；
若在反键轨道上加入两个电子，则可以成为 过氧离子O22-；
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共同点：尽管不同生物的细胞色素各不相同， 但各个生物的100多个氨基酸残基（肽链~蛋白 链）中，有35个氨基酸残基是各种生物共有的； 另外，每条肽链含铁卟啉，铁卟啉周围的配体 及其传递电子的功能也是相同的。
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以马心细胞色素c为例说明细胞色素c的空 间结构和电子传递过程，马心的细胞色素 c相对分子量是13500，有一条104个氨基 酸残基肽链包围着血红素C辅基（铁卟 啉），血红素辅基位于洞穴内。
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马心细胞色素c结构图
从蛋白链的结
构分析得知，血红 素位于疏水空腔中 ，与外界的连接有 两个疏水孔道（水 不能进入而电子可 以自由通行）。这 两个通道可能分别 连接细胞色素c还 原酶和氧化酶
细胞色素c与肌红蛋白结构上的差别
1、辅基不同 肌红蛋白的辅基为血红素b，6，7 位的丙酸基处于疏水袋外
SH2 + O2
S + H2O2
这类酶的催化产物为H2O2， 另一类酶催化产物为H2O。
SH2 + 1/2 O2
S+ H2O
19
3. 过氧化物酶
过氧化物酶催化以H2O2为氧化剂的氧化还 原反应。
过氧化物酶
SH2 + H2O2
S + 2 H2O
过氧化氢酶催化H2O2 的歧化反应。
过氧化氢酶
2 H2O2
13
(3)底物与氧分子的氧原子结合
这类氧化还原反应往往要相应的加氧酶参与。 总之，脱氢过程中脱去一个氢原子（即一个质
子和一个电子），加氧反应常伴有氧分子接受 质子和电子而被还原为水。生物氧化的主要方 式是脱氢作用，在依靠氧气生存的生物体内， 从代谢物脱下的氢通过呼吸链的逐步传递最后 被分子氧接受并生成水。
35
人们研究了从小麦到人类共50多种不同生物来 源的细胞色素c的一级结构（氨基酸数目及排列 顺序），发现不同生物，肽链的组成是不同的， 且生物亲缘越远，差别越大。如人与猩猩的细 胞色素c分子，各有104个氨基酸残基，这些氨 基酸残基的种类及排列顺序大体相同，但人与 马相比，氨基酸残基的种类就有12处不同。
2、中心离子配位数不同 血红素c为饱和六配位， 而肌红蛋白为五配位
3、中心离子的自旋状态不同 血红素c在还原态和 氧化态下都是低自旋，而肌红蛋白还原态下为高 自旋，氧化态下才是低自旋
二．细胞色素p450 （简称p450 )
属一类b族细胞色素，用p4来自百度文库0表示，以别于其它b 族细胞色素（血红蛋白、肌红蛋白）
C1 red
Cn red
.......
S
C1 ox
Cn ox
H2O O2
SH2和S 为底物的还原态和氧化态，Cired和Ciox代表 一系列传递电子物质的还原态和氧化态，这类反应
的特点是在末端以 前的氧化还原反应是一系列电子
传递链，末端由O2接受电子生成水。
相当于反应: 2 SH2 + O2
2 S + 2 H2O
生物电子传递通常为长程传递，长度约 10埃
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(1) 黄素蛋白 含黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）或黄 素单核苷酸（FMN）辅基，黄素蛋白有的是脱氢 酶，有的是氧化酶，还有的为电子传递体。
(2) 细胞色素是含铁卟啉辅基的蛋白，其主要功能是 传递电子。在某些情况下，还具有氧化酶或加氧 酶的功能。细胞色素的种类很多，从高等植物中 至少可以分离出5类，即细胞色素b、c1、c、a和 a3。
糖、脂肪、蛋白质等有机物在体内的氧化。这些 有机物在活细胞内氧化分解，产生CO2和H2O并放 出能量的作用称为生物氧化。
23
有机物在生物体内的生物氧化与在体外化学氧化 的 产物和能量变化相同，即产物均为CO2和H2O， 并释放出相等的能量，不同的是，生物氧化是在 活细胞内由酶催化，经一系列的化学反应（分步 反应）逐步氧化，分次放出能量，这些能量主要 以三磷酸腺苷（ATP）等高能化合物的形 式储 存起来，供需要时使用。故ATP是生物体的能量 “储存库”和“转运站”。
O2 + H+ + e ￫ HO2 E = -0.32V
6
在生命体内，氧具有高度活性，这是由于存在 过渡金属配合物催化剂的原因。有人认为，这 是由于O2分子和被氧化物均可和金属离子反应 形成三元配合物 O2-M-E，其中氧分子与过渡金 属M形成一个σ键，还可能形成d-p∏*（反馈∏ 键），底物E若有对称合适的轨道，就可和金属 的d轨道成键，形成O2-M-E一个扩展的分子轨 道，使电子能顺利地从底物转移到氧分子，实 现氧化还原反应。
第五章
生物氧化还原反应中的 金属蛋白和金属酶
1
除了厌氧生物以外，一切生物都需要氧，因此， 氧化还原反应是生物体内的重要反应。但氧化 还原反应并不仅仅局限于生物体的呼吸作用。 光合作用，固氮作用以及生物体内的许多代谢 过程都涉及到氧化还原反应。本章介绍生物氧 化还原反应过程中的部分金属蛋白与金属酶。
30
血红素辅基（铁（Ⅱ）卟啉）
31
一、细胞色素 细胞的色素（Cytochrome）即细胞中显
色的分子 有a，b和c三大类，根据其还原型光谱最
大吸收峰的位置来分类，还原态有3个吸收峰， 分别为α、β、γ谱带，其中的α谱带从细胞色 素a（570nm）、b(555-560nm)到c(548-560nm) 变短。
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三、氧化还原酶的分类及其催化的反应
氧化还原酶是六大酶之一，它们大部分与金属 离子有关。这类酶在生物体内的氧化还原产生 能量、解毒及某些生理活性物质形成过程中起 重要作用，氧化还原酶习惯上分为四类。
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1. 脱氢酶 [ 辅酶：NAD、NADP，这些酶 受氢或提供氢]
脱氢酶
SH2 + A
S + AH2