生化(生物氧化)
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）
生化-生物氧化一
各辅基传递电子（或氢）的作用
（1）
NAD+ (辅酶Ｉ)
NADP+(辅酶II）
结 构
烟酰胺加氢反应： 接受一个氢和一个电子，另一质子（Ｈ＋）游离
为：NADH＋H＋；NADPH＋H＋
（2）ＦＭＮ(FAD)：含有核黄素（VitB2） 功能基团是：异咯嗪环
（3）铁硫蛋白 Ｆｅ－Ｓ：（Ｆｅ２Ｓ２，Ｆｅ４Ｓ４） 辅基通过 Fe与铁硫蛋白Cys残基“硫”或无机硫连接
过程与细胞呼吸有关，包含有多种氧化还原组分的传递 链又称氧化呼吸链。
呼吸链中酶和辅酶 按一定顺序排列在线粒 体内膜上。
递氢体:传递氢的酶或辅酶 (2H↔2H++2e)；
电子传递体: 传递电子的酶或辅酶。
两者均起传递电子作用， 所以：呼吸链又称电子传递链。
electron transfer chain
Ｃｕ＋
Ｃｕ２＋＋ｅ
电子传递过程： CytC供出电子经CuA传递到Cyta， 再到CuB-Cyta3。
传递4个电子，从线粒体基质获得4
个质子，最终将O2还原成2分子
H2O。
图6-10 以CuB-Cyta3中心还原成水的过程
1.复合体Ｉ NADH－泛醌还原酶 将电子从还原型NADH传递给泛醌
NADH → FMN,Fe-SN1abFe-SN-4Fe-SN3Fe-SN2 → CoQ
（一）呼吸链的组成
人线粒体呼吸链复合体
复合体 酶名称
Ⅰ NADH-泛醌还原酶
Ⅱ 琥珀酸-泛醌还原酶
Ⅲ 泛醌-cytＣ还原酶
Ⅳ
cytＣ氧化酶
组成
பைடு நூலகம்辅基
黄素蛋白，铁硫中心 疏水蛋白 FMN，Fe-Ｓ
黄素蛋白2
生化实验报告生物氧化
一、实验目的1. 了解生物氧化的基本概念和过程。
2. 掌握生物氧化过程中酶的催化作用和能量代谢。
3. 通过实验观察生物氧化过程中的物质变化，加深对生物氧化原理的理解。
二、实验原理生物氧化是指生物体内有机物质在酶的催化作用下，与氧气发生氧化还原反应，产生能量、二氧化碳和水的过程。
生物氧化是生物体能量代谢的重要途径，分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。
线粒体氧化体系是生物氧化过程中的主要途径，包括糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化三个阶段。
非线粒体氧化体系包括过氧化物酶体和微粒体等，主要参与生物转化和解毒作用。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 酵母提取物- 0.1 mol/L Tris-HCl缓冲液（pH 7.4）- 0.1 mol/L NADH溶液- 0.1 mol/L NAD+溶液- 0.1 mol/L FAD溶液- 0.1 mol/L FMN溶液- 0.1 mol/L 苹果酸脱氢酶溶液- 0.1 mol/L 琥珀酸脱氢酶溶液- 0.1 mol/L 3-磷酸甘油醛脱氢酶溶液- 0.1 mol/L 琥珀酸溶液- 0.1 mol/L 3-磷酸甘油醛溶液- 0.1 mol/L 苹果酸溶液- 0.1 mol/L 线粒体提取物- 氧气- 氮气- 二氧化碳- 水合氯醛- 红外光谱仪- 紫外光谱仪- 高速离心机- 烧杯- 移液管- 滴定管- 恒温水浴锅2. 实验仪器：- 红外光谱仪- 紫外光谱仪- 高速离心机- 烧杯- 移液管- 滴定管- 恒温水浴锅四、实验方法1. 线粒体氧化体系实验：- 将线粒体提取物加入Tris-HCl缓冲液中，制成线粒体悬浮液。
- 向线粒体悬浮液中加入苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶和3-磷酸甘油醛脱氢酶溶液，启动生物氧化反应。
- 通过红外光谱仪和紫外光谱仪检测反应过程中产生的CO2和H2O。
- 记录反应过程中线粒体悬浮液的吸光度变化，分析生物氧化过程中的能量代谢。
2. 非线粒体氧化体系实验：- 将酵母提取物加入Tris-HCl缓冲液中，制成酵母悬浮液。
生化课件-生物氧化
图示 ：生物氧化的三阶段
第一阶段：多糖，脂，蛋白质等分解为构造单位——单糖、甘 油与脂肪酸、氨基酸，该阶段几乎不释放化学能。
形式。已糖激酶催化：Glc+ATP→G-6-P+ADP。 3一磷酸甘油是甘油的活化形式，能参与脂肪合成。甘油激酶：
甘油+ATP→3一磷酸甘油+ADP。
（三） 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的储能作用 P40
磷酸肌酸是易兴奋组织（如肌肉、脑、神经）唯一的能起暂时 储能作用的物质。
磷酸精氨酸是无脊椎动物肌肉中的储能物质
第二节 生物氧化、氧化电子传递链和 氧化磷酸化作用
一、 生物氧化的概念和特点。
糖，脂，蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解，生成CO2， H2O并释放出能量，这个过程称生物氧化。
生物氧化是需氧细胞呼吸代谢过程中的一系列氧化还原作用， 又称细胞氧化或细胞呼吸。
特点：反应条件温和，多步反应，逐步放能。 生物氧化在活细胞中进行，pH中性，反应条件温和，一系列酶
王镜岩P36 表20-3 某些磷酸化合物水解时的标准自由 能变化。
（一） 高能化合物的类型 P34—36 1、 磷氧键型。
（1）、 酰基磷酸化合物。 3—磷酸甘油酸磷酸，乙酰磷酸，氨甲酰磷酸，酰基腺苷酸，氨
酰腺苷酸。
（2）、 焦磷酸化合物。 无机焦磷酸，ATP，ADP （3）、 烯醇式磷酸化合物。 磷酸烯醇式丙酮酸。
当△G为正值时，反应体系为吸能反应，此时只有与 放能反应相偶联，反应才能进行。
二、 标准自由能变化及其与化学反应平衡常数 的关系
生物化学(生物氧化)
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
生物化学第八章 生物氧化
1 O2 2
H2O
实测得FADH2呼吸链： P/O~ 2
FADH2
线粒体是真核细胞的一种细胞器，是生物氧化和能 量转换的主要场所。是组织细胞的“发电厂”。 线粒体内，外膜的化学组成有显著的区别; 外膜：磷脂，胆固醇含量高，蛋白质含量低 内外膜间隙：腺苷酸激酶，核苷酸激酶等 内膜：有些脱氢酶，氧化呼吸链有关的酶， ATP 合成酶 基质： 催化糖有氧分解，脂肪酸氧化，氨基酸分 解和蛋白质生物合成的酶
3
二、生物氧化的一般过程
主要解决三个问题：
1．代谢物中C如何在酶催化下生成CO2；
2．细胞如何利用O2将代谢物中的H氧化成H2O；
3．氧化产生的自由能怎样被收集、转换和储存。
4
生物氧化的三个阶段
脂肪 多糖 蛋白质
大分子降解 成基本结构 单位
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰 CoA等）
31
2. 高能化合物
生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释
放出大量自由能（ >20 千焦 / 摩尔）的化合物称为 高能化合物。
32
高 能 化 合 物 类 型
33
3. ATP的特点
在 pH=7 环 境 中 ， ATP 分子中的三个磷 酸基团完全解离成带 4个负电荷的离子形 式 （ ATP4-）， 具 有 较大势能，加之水解 产物稳定，因而水解 自由能很大（ ΔG°′= -30.5千焦/摩尔）。
34
4.ATP的特殊作用
在机体的能量代谢中， ATP 就好像能量通币， 高能化合物虽有多种，只有 ATP 可为一切生 理机能与生物合成反应提供能量； ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体
基础生化第六章生物氧化与氧化磷酸化
自发过程示意图
自由能和化学反应的关系
与反应途径、反应机理无关。任何反应， ΔG与反应途径、反应机理无关。任何反应，当： 反应可自发进行，为放能反应； Δ G＜ 0 反应可自发进行，为放能反应； 反应不能自发进行，为吸能反应； ΔG ＞0 反应不能自发进行，为吸能反应； 体系处于平衡状态，反应可逆。 ΔG ＝0 体系处于平衡状态，反应可逆。
ATP的生成方式 ATP的生成方式 1.氧化磷酸化： 1.氧化磷酸化：代谢物脱下的氢经电子传递链与氧 氧化磷酸化 结合成水的同时逐步释放出能量， ADP磷酸化为 结合成水的同时逐步释放出能量，使ADP磷酸化为 ATP的过程 的过程。 ATP的过程。 2.底物水平磷酸化 2.底物水平磷酸化 3.光合磷酸化：由光驱动的电子传递过程与ADP ADP的磷 3.光合磷酸化：由光驱动的电子传递过程与ADP的磷 光合磷酸化 酸化相偶联， 酸化相偶联，使电子传递过程中释放出的能量用 ATP的生成 的生成。 于ATP的生成。
NADH/NAD: E0’ ＝－ ＝－0.32V， 丙酮酸 乳酸: E0’ ＝－ ＝－0.185V ， 丙酮酸/乳酸 乳酸
G0’＝－ ×96.496×〖－0.185－ (－0.32) 〗 ＝－2× ＝－ × － － ＝ －25.1kJ/mol
4.高能化合物 高能化合物： 高能化合物： 在标准条件下(pH7，25℃，1mol/L)发生水解时，可 在标准条件下(pH7 25℃ mol/L)发生水解时， (pH 发生水解时 释放出大量自由能( 20.92KJ/mol以上）的化合物。 释放出大量自由能(即20.92KJ/mol以上）的化合物。 KJ/mol以上 高能磷酸化合物： 高能磷酸化合物： 分子中含磷酸基团，它被水解下来时释放出大量的 分子中含磷酸基团 ， 自由能( 20.92KJ/mol以上) KJ/mol以上 自由能(即20.92KJ/mol以上)，这类高能化合物叫高能磷 酸化合物。 酸化合物。 高能键： 高能键： 在高能化合物分子中， 在高能化合物分子中 ， 被水解断裂时释放出大量自 由能的活泼共价键叫高能键。 高能键常用符号“ 由能的活泼共价键叫高能键。 高能键常用符号“ 示。
生物化学第七章生物氧化
生物化学第七章生物氧化适用于高中生物竞赛一、生物氧化的概念和特点：物质在生物体内氧化分解并释放出能量的过程称为生物氧化。
与体外燃烧一样，生物氧化也是一个消耗O2，生成CO2和H2O，并释放出大量能量的过程。
但与体外燃烧不同的是，生物氧化过程是在37℃，近于中性的含水环境中，由酶催化进行的；反应逐步释放出能量，相当一部分能量以高能磷酸酯键的形式储存起来。
二、线粒体氧化呼吸链：在线粒体中，由若干递氢体或递电子体按一定顺序排列组成的，与细胞呼吸过程有关的链式反应体系称为呼吸链。
这些递氢体或递电子体往往以复合体的形式存在于线粒体内膜上。
主要的复合体有：1．复合体Ⅰ（NADH-泛醌还原酶）：由一分子NADH还原酶（FMN），两分子铁硫蛋白（Fe-S）和一分子CoQ组成，其作用是将（NADH+H+）传递给CoQ。
铁硫蛋白分子中含有非血红素铁和对酸不稳定的硫。
其分子中的铁离子与硫原子构成一种特殊的正四面体结构，称为铁硫中心或铁硫簇，铁硫蛋白是单电子传递体。
泛醌（CoQ）是存在于线粒体内膜上的一种脂溶性醌类化合物。
分子中含对苯醌结构，可接受二个氢原子而转变成对苯二酚结构，是一种双递氢体。
2．复合体Ⅱ（琥珀酸-泛醌还原酶）：由一分子琥珀酸脱氢酶（FAD），两分子铁硫蛋白和两分子Cytb560组成，其作用是将FADH2传递给CoQ。
细胞色素类：这是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质，为单电子传递体。
细胞色素可存在于线粒体内膜，也可存在于微粒体。
存在于线粒体内膜的细胞色素有Cytaa3，Cytb（b560，b562，b566），Cytc，Cytc1；而存在于微粒体的细胞色素有CytP450和Cytb5。
3．复合体Ⅲ（泛醌-细胞色素c还原酶）：由两分子Cytb（分别为Cytb562和Cytb566），一分子Cytc1和一分子铁硫蛋白组成，其作用是将电子由泛醌传递给Cytc。
4．复合体Ⅳ（细胞色素c氧化酶）：由一分子Cyta和一分子Cyta3组成，含两个铜离子，可直接将电子传递给氧，故Cytaa3又称为细胞色素c氧化酶，其作用是将电子由Cytc传递给氧。
复旦大学生化课件生物氧化
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.
生化复习
生化复习生物氧化：有机分子在机体内氧化分解成CO2和H2O并释放出能量的过程，称为生物氧化（细胞氧化或细胞呼吸)呼吸电子传递链：它是指代谢物上脱下的氢经一系列递氢体或电子传递体的依次传递，最后传给分子氧从而生成水的全部体系。
NADH呼吸链：是人和动物细胞内的主要呼吸链。
因为NAD+（又叫辅酶I）是生物体内大多数脱氢酶的辅酶。
每传递一对电子释放的自由能可产生2.5分子ATP。
FADH2呼吸链：以FADH2起始而得名。
每传递一对电子释放的自由能可产生1.5分子ATP。
能荷:能荷是细胞中高能磷酸状态的一种数量上的衡量，能荷大小可以说明生物体中ATP-ADP-AMP 系统的能量状态。
能荷=[ATP]+12 [ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]糖的有氧氧化糖的有氧氧化：糖的有氧氧化指葡萄糖或糖原在有氧条件下氧化成水和二氧化碳的过程。
是糖氧化的主要方式。
脂肪酸的β-氧化：脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作β-氧化。
密码子:存在于信使RNA 中的三个相邻的核苷酸顺序，是蛋白质合成中某一特定氨基酸的密码单位。
密码子确定哪一种氨基酸叁入蛋白质多肽链的特定位置上；共有64 个密码子,其中61 个是氨基酸的密码，3 个是作为终止密码子同义密码子：为同一种氨基酸编码的几个密码子之一，例如密码子UUU 和UUC 二者都为苯丙氨酸编码。
酮体:乙酰CoA 可在肝细胞形成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮一碳单位:某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为一碳单位（one carbon unit ）。
一碳单位不能游离存在，常与FH4结合而转运和参加代谢。
体内的一碳单位有：甲基 (-CH3)、甲烯基 (-CH2-)、甲炔基 (=CH-)、甲酰基 (-CHO) 和亚氨甲基 (-CH=NH)。
一碳单位主要来源于Ser 、Gly 、His 、Trp 的分解代谢。
生化-生物氧化考点整理
生化-生物氧化考点整理●生物氧化●生物氧化是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化-还原反应，指有机物氧化分解成CO2和水，并释放出能量形成ATP的过程。
●与化学氧化(非生物氧化)相比，生物氧化有3个特点:●在正常体温、生理pH、有水的条件下进行●在酶的催化下，经过一系列连续的化学反应，逐步氧化、逐步释放能量●生物氧化过程释放的能量先储存在ATP中●生物氧化包括●生物大分子形成的乙酰CoA进入柠檬酸循环后的氧化过程●线粒体电子传递的终端氧化过程●线粒体电子传递链原核生物中电子传递链和ATP合酶复合体位于质膜，真核生物的位于线粒体●线粒体●双层膜，外膜有孔蛋白，具有通透性，内膜对大部分分子离子不通透（对不带电分子通透，对带电分子通透），内膜向内折叠形成嵴，上面除了分布着电子传递链酶复合体（嵌入膜内）外，还排列着电镜下可以看到的颗粒状物（F0F1-ATP合酶）●电子传递体●线粒体电子传递链的组分实质上包括:4种镶嵌在线粒体内膜中的酶复合体(I、II、III、IV)，1个由单亚基组成、位于线粒体内膜外侧的膜外周蛋白Cyt c，1个活动性强的非蛋白质组分CoQ(或直接称Q)。
在4个酶复合体中，有3个是质子泵(I、III、IV)，在电子传递过程中可将质子从线粒体内膜内侧泵到线粒体膜间隙中。
线粒体电子传递链有2个电子入口，一个是NADH，另一个是FADH2，末端氧化酶为Cyt aa3 ，最终电子受体为O2。
●NAD+ FAD FMN CoQ为递氢体●复合体Ⅰ●1.含有40多条多肽链，1个黄素辅基（FMN），7个铁硫中心（Fe-S）●2.复合体Ⅰ既属于黄素蛋白，又属于铁硫蛋白●3.NADH+ H+ → NAD+●4.将电子交给泛醌●5.NADH → FMN → Fe-S → CoQ●复合体Ⅱ●即琥珀酸-CoQ还原酶，含有4个蛋白质亚基，1个FAD，3个Fe-S中心●既属于黄素蛋白，又属于铁硫蛋白●琥珀酸→ FAD → Fe-S → Cyt b → CoQ●复合体Ⅰ和复合体Ⅱ在电子传递过程中不存在前后关系，他们分别从NADH和琥珀酸接受电子，传递给CoQ。
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
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（二）新陈代谢的研究方法
自学
（三）生物体内能量代谢的基本规律 (略) (四)高能化合物 某些化合物中的化学键水解或发生基团转移时,能释放出较多的自由 能,这种键常称为高能键,用”～＂表示,含高能键的化合物叫高
能化合物，高能化合物中的高能键在水解时或发生基团转移时均
能释放出较多的自由能（>5千卡/mol）. 高能化合物的类型: (五 )ATP的作用 生物体内“能量货币”
第二节 生物氧化
一 生物氧化的概念 营养物质在活细胞内进行氧化分解,最终生成CO2和H2O并释放 大量能量的过程 本章着重讨论三个问题:
①细胞如何利用氧分子把代谢物分子中的氢氧化成水；
②细胞如何在酶的催化下把代谢物分子中的碳变成二氧化碳； ③当有机物被氧化时，细胞如何将氧化时产生的能量搜集和贮 存起来。
③ 内膜对H+ 不能自由通过，泵出膜外侧的H+ 不能自由返回膜 内侧，因而使内膜外侧的[H+]高于内侧，造成质子浓度的
跨膜梯度，此[H+]差使外侧的pH值较内侧低1.0左右,并使
原有的外正内负的跨膜电位增高。两项之和便构成了质子 电化学梯度。并且此质子电化学梯度所包含的能量可驱使 ADP和Pi反应生成ATP。 ④ Mitchell进一步假说，利用ATP合成酶的特点，将膜外侧
第五章 新陈代谢总论与生物氧化 第一节 （一）新陈代谢的概念
合成代谢 生物小分子合成为生物大分子 （同化作用） 需要吸能 能量代谢 分解代谢 释放能量 （异化作用）生物大分子分解为生物小分子
新陈代谢总论
新陈代谢
物质代谢
特点:1.绝大多数代谢反应是在温和的条件进行
2.反应步骤虽但有严格的顺序性
3.对内外环境条件有高度的适应性，和灵敏的自动调节 4.是生物体自我更新的过程
二 生物氧化的特点： 1 生物氧化大都在细胞内进行（有水的环境中进行）
2 生物氧化所需条件比较温和
3 生物氧化全部反应均需有酶、辅酶、及中间传递体的参与。
4 生物氧化过程产生能量是逐步释放出来的
第三节 生物氧化中CO2的生成
分解过程中先转变成含羧基的化合物，再进行脱羧反应所致
脱羧反应可以分为两种基本类型:
A 苹果酸穿梭作用
B α -磷酸甘油穿梭作用
二 氧化磷酸作用机制 1 化学偶联假说
主要有三个假说：
2 结构偶联假说（构象假说） 3 化学渗透假说（支持者较多） ① 呼吸链中，传氢体和传电子体是间隔交替排列的，且在线
粒体内膜中都有特定的位置，催化反应是定向的。
② 传氢体和传电子体传递的总的结果，可以说有质子泵的功 能，当传氢体从内膜内侧接受从底物传来的氢（2H）后， 可将其中的两个电子传递给其后的电子传递体，而将两个 H+泵出内膜。
能量来源:底物分子内部的能量重新分布和集中
2 电子传递体系磷酸化
① 氧化磷酸化的偶联部位：
一种说法 部位Ⅰ 部位Ⅱ NADH → CoQ Cytb → Cytc
另一种说法 FP-FMN → CoQ Cytb → Cytc1
部Байду номын сангаасⅢ
Cytaa3 → O2
Cytaa3 → O2
电子从NADH传递给O2时， 经过三个偶联部位，故可形成3个ATP， 电子从FADH2传递给O2时，经过两个偶联部位，故只能生成2个ATP 解偶联剂:拆散氧化和磷酸化的偶联过程的物质 细菌感染发热机理在于细菌产生解联物质:2,4-二硝基苯酚(DNP)
1 直接脱羧
2 氧化脱羧
第四节 生物氧化中水的生成
一 呼吸链的概念与种类 1.概念:
代谢物上的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分子,而生成水同时放出能量的全部体系
传氢体
CoⅠ（NAD+），CoⅡ（NADP+），FMN、FAD 细胞色素体系b、c1、c、a、a3等
呼吸链抑制剂:凡能阻断呼吸链中电子流的物质
第五节 氧化磷酸化作用
根据生物氧化的方式，可将氧化磷酸分为： 底物水平磷酸化 电子传递体系磷酸(主要生成ATP的方式)
一 ATP的生成
ADP + Pi + 能量 ATP + H20 ATP + H20 AMP + PPi + 能量
1 底物水平磷酸化
X～P + ADP ATP + X
的2个H+转化成膜内侧的2个H+，Δ μ
自由能使ADP与H3PO4合成ATP。
~
H+逐渐消失，释放出的
三 ATP合成酶系
ATP合成酶或FOF1ATP酶 生物功能:在完整的线粒体上使ADP加磷酸合成ATP 结构:两个主要组分；FO与F1 F1 呈球形，在线粒体内膜上好像一个突出在门上的球形把手， 与F1用柄相连，FO是嵌埋在内膜并横跨内膜。
F1单独存在时，不能催化ADP与磷酸合成ATP。但能水解ATP生成ADP
与磷酸 F1的结晶，MW≈380000由5种多肽链的9个亚基组成
α 3β 3γ δ ε
②
P/O比值
每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数，也就是每消耗 1mol氧原子所产生ATP的摩尔数 NADH呼吸链中，P/O比值为 3
FADH2呼吸链中，P/O比值为 2 ③ 线粒体外NADH的氧化—穿梭作用 线粒体具有双层膜的结构，其外膜的通透性较大，而内膜有较
严格的透过选择性
胞浆中的氢最终通过穿梭交与线粒体内的呼吸链
传递体
传电子体
2.呼吸链种类: NADH呼吸链与FADH2呼吸链
(一)NADH呼吸链
(二)FADH2呼吸链
二 呼吸链的组成 1 烟酰胺脱氢酶类 Vpp
2 黄素脱氢酶类 （黄酶）FP VB2
3 铁硫蛋白类（Fe-S） 4 细胞色素类 5 CoQ类 三 呼吸链中传递体的顺序
(E0′低) （低场）
e
（E0′高）（高场）