第06章生物氧化1
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Ⅰ 根据呼吸链各组分的标准氧化还原电位；
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
NAD+/NADH+H+ FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+ Q10/Q10H2 Cyt c1 Fe3+/ Fe2+ Cyt c Fe3+/Fe2+ Cyt a Fe3+ / Fe2+ Cyt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O2/ H2O
（一）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
细胞色素c氧化酶
13
FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
NADH:还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (reduced nicotinamide adenine dinucleotide)
组成：黄素蛋白(flavoprotein) 含FMN 铁硫蛋白(iron-sulfur protein) 含铁硫簇
FMN：黄素单核苷酸(flavin mononucleotide) 铁硫簇(iron-sulofur cluster, Fe-S)
第六章
生物氧化
Biological Oxidation
* 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 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
能量
ATP
热能
* 生物氧化与体外氧化之相同点
生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、 失电子，遵循氧化还原反应的一般规律；
4. 复合体Ⅳ 细胞色素C氧化酶
功能：将电子从细胞色素C传递给氧
组成：CuA，Cyt a，Cyt a3，CuB
Cu+
Cu2+ + e-
复合体Ⅳ
还原型Cyt c → CuA→a→a3→CuB → O2
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 实验依据
物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产 物(CO2, H2O)和释放能量均相同
* 生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
是 在 细 胞 内 温 和 的 环 境 中 （体温，pH接近中性），在 一系列酶促反应逐步进行， 能量逐步释放有利于有利于 机体捕获能量，提高ATP生 成的效率；
进 行 广 泛 的 加 水 脱 氢 反 应 使物质能间接获得氧，并增 加脱氢的机会；脱下的氢与 氧结合产生H2O，有机酸脱 羧产生CO2。
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
NAD+
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的递氢作用
FMN·
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• 。
一、呼吸链
➢ 定义： 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，这一系列酶和辅酶催化 的反应称为呼吸链(respiratory chain)又称电 子传递链(electron transfer chain)。
➢ 组成： 递氢体和电子传递体（2H 2H+ + 2e）
体外氧化 能量是突然、一步 释放的。
产生的CO2、H2O 由物质中的碳和氢 直接与氧结合生成。
* 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
ห้องสมุดไป่ตู้TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
第一节
生成ATP的氧化体系
The Oxidation System of Producing ATP
各种细胞色 素的铁卟啉 的结构：
(Cyt b)
(Cyt a)
(Cyt c)
Cyt c中铁卟啉与蛋白质的连接：
3. 复合体Ⅲ泛醌-细胞色素c还原酶
功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c
组成：2种细胞色素（Cyt b562，b566） 细胞色素c1 铁硫蛋白
复合体Ⅲ QH2→ b562; b566; Fe-S; c1 →Cyt c
FMN FMNH2
还原型Fe-S
Q
氧化型Fe-S
QH2
复合体Ⅰ的功能
2. 复合体Ⅱ 琥珀酸-泛醌还原酶
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌 组成: 黄素蛋白，含FAD
铁硫蛋白 细胞色素 (cytochrome, Cyt) b560
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2; Fe-S3 →CoQ
* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
Cytc
e-
胞液侧
e-
Q e-
Ⅰ
Ⅱ e-
Ⅲ
e- 线粒体内膜
Ⅳ
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
基质侧 H2O 1/2O2+2H+
1. 复合体Ⅰ NADH-泛醌还原酶
功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
细胞色素
➢ 特点：以铁卟啉为辅基，催化电子传递，均 有特殊吸收光谱而呈现颜色。
➢ 分类：根据吸收光谱不同，参与呼吸链组成 的细胞色素有Cyt a、 Cyt b、Cyt c三类， 每一类又因其最大吸收峰的细微差别再分为 几种亚类。
各种细胞色素的主要差别在于铁卟啉辅基的 侧链以及铁卟啉与蛋白部分的连接方式。
铁 硫 蛋 白
S 无机硫 S 半胱氨酸硫 铁硫蛋白中辅基铁硫簇（Fe-S）含有铁原子
和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反 应传递电子。
泛醌的递氢作用
泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接 形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应 时可生成中间产物半醌型泛醌。
NADH+H+ NAD+
E0’(V) -0.32 -0.30 -0.06 0.04（或0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
Ⅱ 在体外将呼吸链拆开和重组， 鉴定4种复合体的组成与排列；
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ F0F1
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
NAD+/NADH+H+ FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+ Q10/Q10H2 Cyt c1 Fe3+/ Fe2+ Cyt c Fe3+/Fe2+ Cyt a Fe3+ / Fe2+ Cyt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O2/ H2O
（一）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
细胞色素c氧化酶
13
FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
NADH:还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (reduced nicotinamide adenine dinucleotide)
组成：黄素蛋白(flavoprotein) 含FMN 铁硫蛋白(iron-sulfur protein) 含铁硫簇
FMN：黄素单核苷酸(flavin mononucleotide) 铁硫簇(iron-sulofur cluster, Fe-S)
第六章
生物氧化
Biological Oxidation
* 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 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
能量
ATP
热能
* 生物氧化与体外氧化之相同点
生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、 失电子，遵循氧化还原反应的一般规律；
4. 复合体Ⅳ 细胞色素C氧化酶
功能：将电子从细胞色素C传递给氧
组成：CuA，Cyt a，Cyt a3，CuB
Cu+
Cu2+ + e-
复合体Ⅳ
还原型Cyt c → CuA→a→a3→CuB → O2
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 实验依据
物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产 物(CO2, H2O)和释放能量均相同
* 生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
是 在 细 胞 内 温 和 的 环 境 中 （体温，pH接近中性），在 一系列酶促反应逐步进行， 能量逐步释放有利于有利于 机体捕获能量，提高ATP生 成的效率；
进 行 广 泛 的 加 水 脱 氢 反 应 使物质能间接获得氧，并增 加脱氢的机会；脱下的氢与 氧结合产生H2O，有机酸脱 羧产生CO2。
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
NAD+
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的递氢作用
FMN·
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• 。
一、呼吸链
➢ 定义： 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，这一系列酶和辅酶催化 的反应称为呼吸链(respiratory chain)又称电 子传递链(electron transfer chain)。
➢ 组成： 递氢体和电子传递体（2H 2H+ + 2e）
体外氧化 能量是突然、一步 释放的。
产生的CO2、H2O 由物质中的碳和氢 直接与氧结合生成。
* 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
ห้องสมุดไป่ตู้TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
第一节
生成ATP的氧化体系
The Oxidation System of Producing ATP
各种细胞色 素的铁卟啉 的结构：
(Cyt b)
(Cyt a)
(Cyt c)
Cyt c中铁卟啉与蛋白质的连接：
3. 复合体Ⅲ泛醌-细胞色素c还原酶
功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c
组成：2种细胞色素（Cyt b562，b566） 细胞色素c1 铁硫蛋白
复合体Ⅲ QH2→ b562; b566; Fe-S; c1 →Cyt c
FMN FMNH2
还原型Fe-S
Q
氧化型Fe-S
QH2
复合体Ⅰ的功能
2. 复合体Ⅱ 琥珀酸-泛醌还原酶
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌 组成: 黄素蛋白，含FAD
铁硫蛋白 细胞色素 (cytochrome, Cyt) b560
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2; Fe-S3 →CoQ
* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
Cytc
e-
胞液侧
e-
Q e-
Ⅰ
Ⅱ e-
Ⅲ
e- 线粒体内膜
Ⅳ
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
基质侧 H2O 1/2O2+2H+
1. 复合体Ⅰ NADH-泛醌还原酶
功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
细胞色素
➢ 特点：以铁卟啉为辅基，催化电子传递，均 有特殊吸收光谱而呈现颜色。
➢ 分类：根据吸收光谱不同，参与呼吸链组成 的细胞色素有Cyt a、 Cyt b、Cyt c三类， 每一类又因其最大吸收峰的细微差别再分为 几种亚类。
各种细胞色素的主要差别在于铁卟啉辅基的 侧链以及铁卟啉与蛋白部分的连接方式。
铁 硫 蛋 白
S 无机硫 S 半胱氨酸硫 铁硫蛋白中辅基铁硫簇（Fe-S）含有铁原子
和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反 应传递电子。
泛醌的递氢作用
泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接 形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应 时可生成中间产物半醌型泛醌。
NADH+H+ NAD+
E0’(V) -0.32 -0.30 -0.06 0.04（或0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
Ⅱ 在体外将呼吸链拆开和重组， 鉴定4种复合体的组成与排列；
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ F0F1