生物氧化与氧化磷酸化

FADH2呼吸链
FAD
CoQH2
Fe S
2Fe3+
细胞色素
b- c1 - c-aa3
FADH2
CoQ
2Fe2+
2H+
O2-
1
2 O2
1
2 O2 O2H2O
H2O
NADH呼吸链和FADH2呼吸链
FADH2呼吸链 FADH2
↓ FeS ↓ NADH→FMN→FeS→CoQ→Cytb→FeS→Cytc1→Cytc→Cytaa3→O2
贮存在一些特殊的高能化合物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
➢ 生物氧化有严格的细胞空间定位。在真核生物细胞内，生物氧化都在线粒体内进行，
在不含线粒体的原核生物细胞内，生物氧化则在细胞膜上进行。
2、生物氧化的方式
生物氧化反应与体外氧化反应的化学本质一样，都是电子的得失过程。 在生物氧化中，既能接受氢（或电子）又能供给氢（或电子）的物质，起传递氢（或电子 ）的作用，称为传递氢载体（或电子载体，electron carriers）。 在反应形式上，生物氧化反应有失电子氧化、加氧氧化、脱氢氧化、加水脱氢氧化等。
ATP的特殊作用
★ “能量通货” ★ 磷酸基团转移的中间载体
14 磷酸烯醇式丙酮酸
磷酸12 基团 转移10 能
8
～P
1,3-二磷酸甘 油酸
～P
6
4 2 0
～P
ATP ～P
～P
磷酸肌酸
（磷
酸基团储备物）
6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油
三、其它高能磷酸化合物
第三节 生物氧化
糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量的过 程称为生物氧化（biological oxidation），其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系 列氧化还原反应过程。
氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 。
例:
CH3CH2OH
乙醇脱氢酶
CH3CHO
NAD+ NADH+H+ NAD+
2e
电子传递链
2H+
1\2 O2 O=
H2O
第四节 线粒体电子传递体系
一、概念
线粒体基质是呼吸底物氧化的场所，底物在这里氧化所产生的NADH和FADH2将质子和 电子转移到内膜的载体上，经过一系列氢载体和电子载体的传递，最后传递给O2生成H2O 。这种由载体组成的电子传递系统称电子传递链(electron transfer chain, ETC)，因为其功能 和呼吸作用直接相关，亦称为呼吸链。
CoASH
丙酮酸脱氢酶系
NAD+
NADH+H+
CH3COSCoA+CO2
H2O的生成
生物体内水生成的方式大致可分为两种:一种是直接由底物脱水，另一种是通过呼吸 链生成水。
➢ 底物脱水
例:
➢由呼吸链生成水
代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体（NAD+、NADP+、FAD、FMN等） 所接受，再通过一系列递
NADH呼吸链
二、 ETC的组成及递电 子机理
1. 黄素蛋白酶类 （flavoproteins，FP）
2. 铁-硫蛋白类 （iron-sulfur proteins）
3. 辅酶Q（CoQ） （ubiquinone，亦称泛醌）
4. 细胞色素类 （cytochromes）
琥珀酸等
FAD
Fe-S
复合物 II
一、 高 能 化 合 物 类 型
二、ATP
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（
= -30.5 kJ·mol-1 ）。
G ′
O
O
+
+
腺嘌呤—核糖—
O
—
P
—
O
—
P
—
O
—
P
—
-
O
-
-
O
O
Mg2+
1、生物氧化的三个阶段及氧化特点 2、生物氧化的方式 3、产物生成:CO2、H2O
生物氧化的三个阶段
脂肪
多糖
脂肪酸、甘油
葡萄糖、其它 单糖
蛋白质
氨基酸
1\2 O2 O=
H2O
乙酰CoA
磷酸化
电子传递（氧 化）
+Pi
e-
2H+
三羧酸循环
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）
1. 失电子氧化反应
2. 加氧氧化反应
3. 脱氢氧化反应 4. 加水脱氢氧化反应
CO2的生成
方式:糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合物，然后在酶催化下脱羧 而生成CO2。
类型：直接脱羧和氧化脱羧 α-脱羧和β-脱羧
例：
R H2N-CH-COOH
氨基酸脱羧酶
R CH2-NH2
+CO2
O CH3-C-COOH
O
+
-
O
ATP4- + H2O ＝ ADP3- + Pi2- + H+ ATP3- + H2O ＝ ADP2- + Pi2- + H+
＝ -30.5GkJ′·mol-1 ＝ -33.1GkJ·′mol-1
在生物体代谢过程中，氧化放能反应和生物合成等需能反应互相联系，但是多数情况下 ，产能反应和需能反应之间不直接偶联，彼此间的能量供求关系主要通过ATP进行传递。
第一节 新陈代谢
新陈代谢是生物与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程，是生物体内一切化学变 化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一，这种新陈代谢一旦停止，生命就随之 停止，结果便是蛋白体的分解。
第二节 高能化合物
水解时释放自由能大于21 kJ/moL的化学键称之为高能健（energy-rich bond），常用符 号“~”表示。 一、高能键类型 二、ATP（三磷酸腺苷、腺苷三磷酸） 三、其它高能磷酸化合物
在具有线粒体的生物中，典型的呼吸链由一系列的氢传递体和电子传递体组成。包括 NADH呼吸链和FADH2呼吸链两种。
NADH呼吸链
MH2
还原型代 谢底物
NAD+
M
氧化型代 谢底物
NADH+H+
FMNH2
CoQ
Fe S
2Fe2+
细胞色素
b- c1- c -aa3
FMN
CoQH2
2Fe3+
2H+
琥珀酸 延胡索酸
琥珀酸脱氢酶
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合物 I
NADH脱氢 酶
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
辅酶Q-细胞色素还原酶
Cyt c Cyt aa3
复合物 IV
细胞色素氧化酶
O2
黄素蛋白酶类
特点:以FMN(黄素单核苷酸)或FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)为辅基，酶蛋白为细胞膜组成
中间物进入TCA，脱下的氢由 电子传递链传递给氧生成H2O ，并释放出大量能量，其中一 部分通过磷酸化储存在ATP中 。
生物氧化的特点
➢ 在活细胞内、温和的生理条件下进行的。 ➢ 一般是在一系列酶和中间传递体的作用下逐步进行的。 ➢ 能量主要在氢的氧化过程中逐步释放，释放的化学能可转化成高能键形式的生物能，