第6章生物氧化

NADH+H+ NAD+
FMN FMNH2
还原型Fe-S 氧化型Fe-S
Q QH2
复合体Ⅰ的功能
2、复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛 醌
复合体Ⅱ为TAC中的琥珀酸脱氢酶，又叫琥 珀酸-泛醌还原酶
电子传递:
复合体Ⅱ
琥珀酸→FAD→几种Fe- →CoQ S
复合体Ⅱ没有质子泵功能
复合体I、Ⅱ的功能示意 图
（Electron Transport Chain，ETC）
（一）呼吸链的组成
呼吸链位于线粒体内 膜上，由一系列递H体 和递电子体的氧化-还 原组分组成。
（实质都是递e 体： 2H 2H+ + 2e ）
（一）呼吸链由4种具 有 传递电子能力的功 能复合体组成
胆酸等处理 破碎，离心
收集内膜碎 片部分
第六章
生物氧化
Biological Oxidation
自然界的运动过程 都需要能量
生物体的生命活动过程也需要能量
* 生物氧化的概念
物质在生物体内进行氧化称生物氧化。主要 指糖、脂肪、蛋白质等营养物质在体内分解，逐 步释放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
铁硫蛋白 (Fe-S)： 含有等量Fe和S，分子中含有由Cys残基S原子及无 机S原子与Fe离子形成铁硫中心, 可利用Fe的价态变化传 递e，每次传递1个电子。
Fe-S为单电子传递体
泛醌 (CoQ，Q，UQ)：
是游离存在于线粒体内膜中的脂溶性有机化合物，含 有多个异戊二烯侧链（人CoQ10）
+2H Q -2H QH2 CoQ可同时传递H和电子
2H
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
第一节
生成ATP的氧化磷酸化体系
The Oxidation System of ATP Producing
一、呼吸链
Respiratory Chain
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，这一系列酶和辅酶称为呼吸链又 称电子传递链。
层析分离纯化
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
NAD+（NADP+），为大部分脱氢酶的辅酶，Biblioteka Baidu为双电子传递体。
氧化还原反应发生在五价氮和三价氮之间
NAD+和NADP+的结构 R=H: NAD+; R=H2PO3: NADP+
FMN结构中含核黄素（VB2），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•，为 单、双电子传递体
由以下实验确定: P165
➢ 标准氧化还原电位 ➢ 拆开和重组 ➢ 特异抑制剂阻断 ➢ 还原状态呼吸链缓慢给氧
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
氧化还原对
E0‘(V)
NAD+ /NADH+H+
－0.32
FMN /FMNH2 FAD /FADH2 Cyt bL(bH) Fe3+/Fe2+
Q10 /Q10H2
－0.219 －0.219 0.05(0.10)
0.06
氧化还原对 Cyt c1 Fe3+ /Fe2+ Cyt c Fe3+ /Fe2+ Cyt a Fe3+ /Fe2+ Cyt a3 Fe3+ /Fe2+
1/2O2 /H2O
E0’(V) 0.22 0.254 0.29 0.35 0.816
氧化呼吸链有2条途径：P166
体内ATP的生成方式: 2种
1、底物水平磷酸化：P166
2、氧化磷酸化 （Oxidative phosphorylation）
定义： P166
（一）氧化磷酸化偶联部位在 复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ内
氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、 Ⅳ
➢ 根据P/O比值 ➢ 自由能变化: ⊿Gº'=-nF⊿Eº'
➢ 概念：P167
1、NADH氧化呼吸链 NADH →复合体Ⅰ→Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体Ⅳ→O2
2、琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸 →复合体Ⅱ →Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体Ⅳ→O2
2条氧化呼吸链示意图
2条呼吸链成分的排列顺序
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷 酸化生成ATP偶联
➢复合体Ⅲ有质子泵作用。
细胞色素（Cytochrome，Cyt）
➢ 是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据吸 收光谱不同分a、 b、c 三大类及不同的亚类
➢ 存在于呼吸链的Cyt主要有： ➢ Cyt a，a3，Cyt b，Cyt c，Cyt c1等。Cyt 都是单电子
传递体
不同Cyt的铁卟啉辅基侧链结构不同
Cytc为一外周蛋白，位于 线粒体内膜的外侧
复合体Ⅲ的功能
4、复合体Ⅳ将电子从细胞色素C传递给氧 复合体Ⅳ又称细胞色素C氧化酶
复合体Ⅳ 还原型Cyt c → CuA→a→a3→CuB → O2
Cyt a3–CuB形成活性双核中心，将电子传递给O 复合体Ⅳ有质子泵作用。
（二）氧化呼吸链组分按氧化还原电 位由低到高的顺序排列
1、P/O比值
➢ 比较不同物质P/O比值实验测定结果，发现（了解）：
➢ NADH氧化呼吸链：P/O比值≈3，提示可有3个偶联部位。 ➢ 1）复合体I （NADH与Q之间）； ➢ 2）复合体Ⅲ （Cytb与Cytc之间）； ➢ 3）复合体Ⅳ （Cytaa3与O2之间）
3、复合体Ⅲ功能是将电子从还原型泛醌传递给细 胞色素C。
➢ 又叫泛醌-细胞色素c还原酶 ➢ 人复合体Ⅲ含3种成分： ➢ Cytb (b562, b566); Cyt c; 可移动Fe-S蛋白
泛醌从复合体Ⅰ、Ⅱ募集还原当量和电子并穿梭传 递到复合体Ⅲ:
复合体Ⅲ QH2→ b562; b566; Fe-S; c1 →Cyt c
* 生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
体外氧化
在C内温和环境中（体温，近中 能量是突然释放。 性pH）进行，能量逐步释放。
脱下的H与氧结合产生H2O，有 产生的CO2、H2O由C、
机酸脱羧产生CO2。
H直接与氧结合生成。
* 生物氧化的一般过程
糖原
甘油三酯
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
TAC CO2
能量
ATP
热能
* 生物氧化与体外氧化之相同点（Review）
➢ 物质在体内外氧化的耗氧量、终产物（CO2， H2O）和释放能量均相同。都遵循氧化还原 反应的一般规律。
体外燃烧： 2C6H12O6 +6O2
生物氧化： 2C6H12O6 +6O2
6CO2+6H2O + 2840kJ/mol （热能）
6CO2+6H2O + 2840kJ/mol （化学能+热能）