《生物化学》Chapter 6 生物氧化
生物化学：生物氧化
生物化学：生物氧化在我们生活的这个丰富多彩的世界里，生命的活动无时无刻不在进行着。
从细胞的分裂生长，到生物体的各种生理功能，都离不开一系列复杂而又精妙的化学反应。
其中，生物氧化就是生命活动中至关重要的一环。
什么是生物氧化呢？简单来说，生物氧化就是指在生物体内，物质在细胞内进行的一系列氧化还原反应，逐步释放能量的过程。
这可不像我们在实验室里进行的普通化学反应，生物氧化是在温和的条件下，由一系列酶催化完成的。
想象一下，我们吃进去的食物，比如碳水化合物、脂肪和蛋白质，它们都蕴含着能量。
但这些能量不能直接被细胞利用，需要经过生物氧化这个过程，把它们转化为细胞能够“用得上”的形式，也就是三磷酸腺苷（ATP）。
ATP 就像是细胞的“能量货币”，细胞的各种活动都需要它来提供能量。
生物氧化的过程是怎样的呢？让我们以葡萄糖为例来看看。
葡萄糖首先经过糖酵解途径，被分解成丙酮酸。
丙酮酸再进入线粒体，通过三羧酸循环等一系列反应，逐步被氧化分解。
在这个过程中，氢原子被脱下，通过一系列的传递，最终与氧气结合生成水。
在生物氧化中，有一个非常关键的角色，那就是电子传递链。
电子传递链就像是一条能量传递的“高速公路”，由一系列的蛋白质复合物组成。
这些复合物按照一定的顺序排列，依次传递电子。
在传递电子的过程中，释放出能量，用于将氢离子（H+）从线粒体的基质侧（negative side，N 侧）转移到膜间隙侧（positive side，P 侧），形成跨线粒体内膜的质子电化学梯度，驱动质子回流释放能量，促使 ADP 和磷酸生成 ATP。
那么，生物氧化和我们的日常生活又有什么关系呢？其实关系可大了！比如说，我们运动的时候，身体需要更多的能量，这时候细胞就会加快生物氧化的速度，产生更多的 ATP 来满足我们的能量需求。
再比如，当我们的身体受到疾病的侵袭时，生物氧化的过程可能会出现异常。
例如，在某些疾病状态下，细胞的线粒体功能受损，导致生物氧化无法正常进行，从而影响细胞的能量供应，引发一系列的健康问题。
生物化学 第六章生物氧化
1生物化学第六章生物氧化生物化学第六章生物氧化1.相对浓度升高时可加速氧化磷酸化的物质是 A.FAD B.UTP C.NADPH D.NADP+ E.ADP2.线粒体中呼吸链的排列顺序哪个是正确的 A.NADH-FMN-CoQ-Cyt-O 2 B.ADH 2-NAD +-CoQ-Cyt-O 2 C.FADH 2-FAD-CoQ-Cyt-O 2 D.NADH-FAD-CoQ-Cyt-O 2 E.NADH-CoQ-FMN-Cyt-O 23.2H 经过琥珀酸氧化呼吸链传递可产生的ATP 数为 A.1.5 B.2.5 C.4 D.6 E.124.体内细胞色素C 直接参与的反应是 A.叶酸还原 B.糖酵解 C.肽键合成 D.脂肪酸合成 E.生物氧化5.大多数脱氢酶的辅酶是 A.NAD + B.NADP + C.CoA D.Cyt c E.FADH 26.电子按下列各途径传递，能偶联磷酸化的是 A.Cyt —Cytaa 3 B.CoQ--Cytb C.Cytaa 3—O 2D.琥珀酸--FADE.FAD —CoQ7.生命活动中能量的直接供体是 A.三磷酸腺苷 B.脂肪酸 C.氨基酸 D.磷酸肌酸 E.葡萄糖8.下列化合物不属高能化合物的是 A.1，3-二磷酸甘油酸 B.乙酰CoA C.AMPD.氨基甲酰磷酸E.磷酸烯醇式丙酮酸9.每mol 高能键水解时释放的能量大于 A.5KJB.20KJC.21KJD.40KJE.51KJ10.关于ATP在能量代谢中的作用，错误的是A.ATP是生物能量代谢的中心B.ATP可转变为其他的三磷酸核苷C.ATP属于高能磷酸化合物D.ATP与磷酸肌酸之间可以相互转变E.当ATP较富余时，磷酸肌酸将-P转移给ADP生成ATP11.氰化物中毒抑制的是A.细胞色素 bB.细胞色素cC.细胞色素clD.细胞色素aa3E.辅酶Q12.氰化物的中毒机理是A.大量破坏红细胞造成贫血B.干扰血红蛋白对氧的运输C.抑制线粒体电子传递链D.抑制呼吸中枢，使通过呼吸摄入氧量过低E.抑制ATP合酶的活性-.CO中毒是由于A.使体内ATP生成量减少B.解偶联作用C.使Cytaa3丧失传递电子的能力，呼吸链中断D.使ATP水解为ADP和Pi的速度加快E.抑制电子传递及ADP的磷酸化14.下列化合物中除哪一项外都是呼吸链的组成成分A.CoQB.CytbC.CoAD.NAD+E.aa315.生物体内ATP最主要的来源是A.糖酵解B.TCA循环C.磷酸戊糖途径D.氧化磷酸化作用E.糖异生16.通常生物氧化是指生物体内A.脱氢反应B.营养物氧化成H2O和CO2的过程C.加氧反应D.与氧分子结合的反应E.释出电子的反应17.下列有关氧化磷酸化的叙述，错误的是A.物质在氧化时伴有ADP磷酸北生成ATP的过程B.氧化磷酸化过程存在于线粒体内C.P/O可以确定ATP的生成数D.氧化磷酸化过程有两条呼吸链E.电子经呼吸链传递至氧都产生3分子ATP2生物化学第六章生物氧化18.体内CO2来自A.碳原子被氧原子氧化B.呼吸链的氧化还原过程C.有机酸的脱羧D.糖原的分解E.真脂分解19.线粒体氧化磷酸化解偶联是意味着A.线粒体氧化作用停止B.线粒体膜ATP酶被抑制C.线粒体三羧酸循环停止D.线粒体能利用氧，但不能生成ATPE.线粒体膜的钝化变性20.各种细胞色素在呼吸链中传递电子的顺序是A.a→a3→b→c1→c→1/2O2B.b→a→a3→c1→c→1/2O2C.c1→c→b→a→a3→1/2O2D.c→c1→aa3→b→1/2O2E.b→c1→c→aa3→1/2O221.细胞色素b，c1，c和P450均含辅基A.Fe3+B.血红素CC.血红素AD.原卟啉E.铁卟啉22.下列哪种蛋白质不含血红素A.过氧化氢酶B.过氧化物酶C.细胞色素bD.铁硫蛋白E.肌红蛋白23.劳动或运动时ATP因消耗而大量减少，此时A.ADP相应增加，ATP/ADP下降，呼吸随之加快B.ADP相应减少，以维持ATP/ADP恢复正常C.ADP大量减少，ATP/ADP增高，呼吸随之加快D.ADP大量磷酸化以维持ATP/ADP不变E.以上都不对24.人体活动主要的直接供能物质是A.葡萄糖B.脂肪酸C.磷酸肌酸D.GTPE.ATP25.氰化物中毒时，被抑制的是A.Cyt bB.Cyt C1C.Cyt CD.Cyt aE.Cyt aa326.肝细胞胞液中的NADH进入线粒体的机制是A.肉碱穿梭B.柠檬酸-丙酮酸循环C.α-磷酸甘油穿梭3生物化学第六章生物氧化D.苹果酸-天冬氨酸穿梭E.丙氨酸-葡萄糖循环27.能直接将电子传递给氧的细胞色素是A.Cyt aa3B.Cyt bC.Cyt c1D.Cyt cE.Cyt b128.生物氧化的底物是A.无机离子B.蛋白质C.核酸D.小分子有机物E.脂肪29.2,4－二硝基苯酚抑制细胞的功能,可能是由于阻断下列哪一种生化作用而引起A.NADH脱氢酶的作用B.电子传递过程C.氧化磷酸化D.三羧酸循环E.以上都不是30.呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是A.c1→b→c→aa3→O2B.c→c1→b→aa3→O2C.c1→c→b→aa3→O2D.b→c1→c→aa3→O2E.b→c→c1→aa3→O231.下列哪种物质抑制呼吸链的电子由NADH向辅酶Q的传递：A.抗霉素AB.鱼藤酮C.一氧化碳D.硫化氢E.氰化钾32.下列哪个不是呼吸链的成员之一：A.CoQB.FADC.生物素D.细胞色素CE.Cyt aa333.ATP从线粒体向外运输的方式是：A.简单扩散B.促进扩散C.主动运输D.外排作用E.内吞作用34.生物体直接的供能物质是：A.ATPB.脂肪C.糖D.周围的热能E.阳光4生物化学第六章生物氧化35.肌肉中能量的主要贮存形式是下列哪一种？A.ADPB.磷酸烯醇式丙酮酸C.cAMPD.ATPE.磷酸肌酸36.近年来关于氧化磷酸化的机制是通过下列哪个学说被阐述的？A.巴士德效应B.化学渗透学说C.华伯氏学说D.共价催化理论E.中间产物学说37.线粒体呼吸链的磷酸化部位可能位于下列哪些物质之间？A.辅酶Q和细胞色素bB.细胞色素b和细胞色素CC.丙酮酸和NAD+D.FAD和黄素蛋白E.细胞色素C和细胞色素aa338.代谢中产物每脱下两个氢原子经典型呼吸链时产生A.水和释放能量B.一分子水和三分子ATPC.一分子水和两分子ATPD.一分子水和两分子ATP或三分子ATPE.乳酸和水39.何谓P／O比值A.每消耗一摩尔氧所消耗无机磷的克原子数B.每消耗一摩尔氧所消耗的无机磷克数C.每合成一摩尔氧所消耗ATP摩尔数D.每消耗一摩尔氧所消耗无机磷摩尔数E.以上说法均不对40.有关电子传递链的叙述，错误的是A.链中的递氢体同时也是递电子体B.电子传递的同时伴有ADP的磷酸化C.链中的递电子体同时也是递氢体D.该链中各组分组成4个复合体E.A+D41.在离体肝线粒体悬液中加入氰化物，则1分子β—羟丁酸氧化的P／O比值为A.0B.1C.2D.3E.442.甲亢病人，甲状腺分泌增高，不会出现：A.ATP合成增多B.ATP分解增快C.耗氧量增多D.呼吸加快E.氧化磷酸化反应受抑制43.呼吸链中的递氢体是A.尼克酰胺B.黄素蛋白5生物化学第六章生物氧化C.铁硫蛋白D.细胞色素E. 苯醌44.氧化磷酸化的解偶联剂是A.异戊巴比妥B.寡霉素C.铁鳌合剂D.COE.二硝基酚45.细胞色素氧化酶的抑制剂是A.异戊巴比妥B.寡霉素C.铁鳌合剂D.COE.二硝基酚46.可与ATP合成酶结合的物质是A.异戊巴比妥B.寡霉素C.铁鳌合剂D.COE.二硝基酚47.β-羟丁酸脱下的氢经呼吸链传递，最终将电子传递给A.细胞色素aa3B.H2OC.H+D.O2E.H2O+O248.ATP合成部位在A.线粒体外膜B.线粒体内膜C.线粒体膜间腔D.线粒体基质E.线粒体内膜F1-F0复合体49.体内肌肉能量的储存形式是A.CTPB.ATPC.磷酸肌酸D.磷酸烯醇或丙酮酸E.所有的三磷酸核苷酸50.细胞色素在呼吸链中传递电子的顺序是A.a→a3→b→c1→cB.b→a→a3→c1→cC.b→c1→c→aa3D.c1→c→b→a→a3E.c→c1→aa3→b51.运动消耗大量ATP时A.ADP增加，ATP／ADP比值下降，呼吸加快B.ADP减少，ATP／ADP比值恢复正常C.ADP大量减少，ATP／ADP比值增高，呼吸加快D.ADP大量磷酸化，以维持ATP／ADP比值不变E.以上都不对6生物化学第六章生物氧化52.对氧化磷酸化有调节作用的激素是A.甲状腺素B.肾上腺素C.肾皮质素D.胰岛素E.生长素53.线粒体内膜两侧形成质子梯度的能量来源是A.ATP水解B.磷酸肌酸水解C.电子传递链在传递电子时所释放的能量D.磷酸烯醇式丙酮酸E.磷酸酐54.氰化物中毒致死的原因是A.抑制了肌红蛋白的Fe3+B.抑制了血红蛋白的Fe3+C.抑制了Cyt b中的Fe3+D.抑制了Cyt c中的Fe3+E.抑制了Cyt aa3中的Fe3+55.细胞色素在呼吸链中传递电子的顺序是A.a→a3→b→c→c1B.a3→b→c→c1→aC.b→c1→c→aa3D.b→c1→c→aa3E.c1→c→aa3→b56.通常，生物氧化是指生物体内A.脱氧反应B.营养物氧化成H2O和CO2的过程C.加氧反应D.与氧分子结合的反应E.释出电子的反应57.CO和氰化物中毒致死的原因是A.抑制Cytc中Fe3+B.抑制Cytaa3中Fe3+C.抑制Cytb中Fe3+D.抑制血红蛋白中Fe3+E.抑制Cytc1中Fe3+58.能使氧化磷酸化减慢的物质是A.ATPB.ADPC.CoASHD.还原当量E.琥珀酸59.有关P∕O比值的叙述正确的是A.是指每消耗1mol氧分子所消耗的无机磷的摩尔数B.是指每消耗1mol氧分子所消耗的ATP的摩尔数C.是指每消耗1mol氧原子所消耗的无机磷的摩尔数D.P∕O比值不能反映物质氧化时生成ATP的数目E.P∕O比值反映物质氧化时生成NAD﹢的数目60.各种细胞色素在呼吸链中的排列顺序是A.c→b1→c1→aa3→O2B.c→c1→b→aa3→O2C.c1→c→b→aa3→O27生物化学第六章生物氧化D.b→c1→c→aa3→O2E.c→b1→b→aa3→O261.线粒体外NADH经α-磷酸甘油穿梭作用进入线粒体进行氧化磷酸化，产生几分子ATPA.0B.1C.2D.3E.4-.CO中毒是由于A.使体内ATP生成量减少B.解偶联作用C.抑制电子传递及ADP的磷酸化D.使ATP水解为ADP和Pi的速度加快E.使Cytaa3丧失传递电子的能力，呼吸链中断63.正常生理条件下控制氧化磷酸化的主要因素是A.O2的水平B.ADP的水平C.线粒体内膜的通透性D.底物水平E.酶的活力64.2H经过琥珀酸氧化呼吸链传递可产生的ATP数为A.1.5B.3C.4D.6E.1265.2H经过NADH氧化呼吸链传递可产生的ATP数为A.2B.2.5C.4D.6E.1266.线粒体中呼吸链的排列顺序哪个是正确的A.NADH-FMN-CoQ-Cyt-O2B.FADH2-NAD+-CoQ-Cyt-O2C.FADH2-FAD-CoQ-Cyt-O2D.NADH-FAD-CoQ-Cyt-O2E.NADH-CoQ-FMN-Cyt-O267.氰化物中毒时被抑制的细胞色素是A.细胞色素b560B.细胞色素b566C.细胞色素c1D.细胞色素cE.细胞色素aa368.细胞色素aa3除含有铁以外，还含有A.锌B.锰C.铜D.镁E.钾8生物化学第六章生物氧化69.呼吸链存在于A.细胞膜B.线粒体外膜C.线粒体内膜D.微粒体E.过氧化物酶体70.呼吸链中可被一氧化碳抑制的成分是A.FADB.FMNC.铁硫蛋白D.细胞色素aa3E.细胞色素c71.下列哪种物质不是NADH氧化呼吸链的组分A.FMNB.FADC.泛醌D.铁硫蛋白E.细胞色素c72.哪种物质是解偶联剂A.一氧化碳B.氰化物C.鱼藤酮D.二硝基苯酚E.硫化氰73.ATP生成的主要方式是A.肌酸磷酸化B.氧化磷酸化C.糖的磷酸化D.底物水平磷酸化E.有机酸脱羧74.呼吸链中细胞色素排列顺序是A.b→c→c1→aa3→o2B.c→b→c1→aa3→o2C.c1→c→b→aa3→o2D.b→c1→c→aa3→o2E.c→c1→b→aa3→o275.有关NADH哪项是错误的A.可在胞液中形成B.可在线粒体中形成C.在胞液中氧化生成ATPD.在线粒体中氧化生成ATPE.又称还原型辅酶Ⅰ76.下列哪种不是高能化合物A.GTPB.ATPC.磷酸肌酸D.3-磷酸甘油醛E.1,3-二磷酸甘油酸77.由琥珀酸脱下的一对氢，经呼吸链氧化可产生A.1分子ATP和1分子水B.3分子ATPC.3分子ATP和1分子水9生物化学第六章生物氧化D.2分子ATP和1分子水E.2分子ATP和2分子水78.呼吸链中不具质子泵功能的是A.复合体ⅠB.复合体ⅡC.复合体ⅢD.复合体ⅣE.以上均不具有质子泵功能79.关于线粒体内膜外的H+浓度叙述正确的是A.浓度高于线粒体内B.浓度低于线粒体内C.可自由进入线粒体D.进入线粒体需主动转运E.进入线粒体需载体转运80.心肌细胞液中的NADH进入线粒体主要通过A.α-磷酸甘油穿梭B.肉碱穿梭C.苹果酸—天冬氨酸穿梭D.丙氨酸－葡萄糖循环E.柠檬酸－丙酮酸循环81.丙酮酸脱下的氢在哪个环节上进入呼吸链A.泛醌B.NADH－泛醌还原酶C.复合体ⅡD.细胞色素c氧化酶E.以上均不是82.关于高能磷酸键叙述正确的是A.实际上并不存在键能特别高的高能键B.所有高能键都是高能磷酸键C.高能磷酸键只存在于ATPD.高能磷酸键仅在呼吸链中偶联产生E.有ATP参与的反应都是不可逆的83.机体生命活动的能量直接供应者是A.葡萄糖B.蛋白质C.乙酰辅酶AD.ATPE.脂肪84.参与呼吸链递电子的金属离子是A.铁离子B.钴离子C.镁离子D.锌离子E.以上都不是85.离体肝线粒体中加入氰化物和丙酮酸，其P/O比值是A.2B.3C.0D.1E.486.离体线粒体中加入抗霉素A，细胞色素C1处于A.氧化状态10生物化学第六章生物氧化B.还原状态C.结合状态D.游离状态E.活化状态87.甲亢患者不会出现A.耗氧增加B.ATP生成增多C.ATP分解减少D.ATP分解增加E.基础代谢率升高88.下列哪种物质不抑制呼吸链电子传递A.二巯基丙醇B.粉蝶霉素AC.硫化氢D.寡霉素E.二硝基苯酚89.关于细胞色素哪项叙述是正确的A.均为递氢体B.均为递电子体C.都可与一氧化碳结合并失去活性D.辅基均为血红素E.只存在于线粒体90.不含血红素的蛋白质是A.细胞色素P450B.铁硫蛋白C.肌红蛋白D.过氧化物酶E.过氧化氢酶91.下列哪种酶以氧为受氢体催化底物氧化生成水A.丙酮酸脱氢酶B.琥珀酸脱氢酶C.SODD.黄嘌呤氧化酶E.细胞色素C氧化酶92.下列哪种底物脱下的一对氢经呼吸链氧化生成水，其P/O比值约为3A.琥珀酸B.脂酰辅酶AC.α-磷酸甘油D.丙酮酸E.以上均不是93.高能磷酸键的贮存形式是A.磷酸肌酸B.CTPC.UTPD.TTPE.GTP94.参与构成呼吸链复合体Ⅱ的是A.细胞色素aa3B.细胞色素b560C.细胞色素P45011生物化学第六章生物氧化D.细胞色素c1E.细胞色素c95.参与构成呼吸链复合体Ⅳ的是A.细胞色素aa3B.细胞色素b560C.细胞色素P450D.细胞色素c1E.细胞色素c96.可与ATP合酶结合的是A.氰化物B.抗霉素AC.寡霉素D.二硝基苯酚E.异戊巴比妥97.氧化磷酸化抑制剂是A.氰化物B.抗霉素AC.寡霉素D.二硝基苯酚E.异戊巴比妥98.氧化磷酸化解偶联剂是A.氰化物B.抗霉素AC.寡霉素D.二硝基苯酚E.异戊巴比妥99.细胞色素C氧化酶抑制剂是A.氰化物B.抗霉素AC.寡霉素D.二硝基苯酚E.异戊巴比妥100.体内细胞色素C直接参与的反应是A、叶酸还原B、糖酵解C、肽键合成D、脂肪酸合成E、生物氧化12生物化学第六章生物氧化。
人民卫生出版社《生物化学》第六章 生物氧化
⊿Gº’ = -nF ⊿Eº'
n：传递电子数；F：法拉第常数
➢ 合成1摩尔ATP 需能量约30.5kJ
偶联部位
NADH~CoQ CoQ~Cytc Cyta-a3~O2
电位变化 (∆E0')
0.36V 0.21V 0.53V
自由能变化 (∆G0')
69.5KJ/mol 40.5KJ/mol 102.3KJ/mol
三、NADH和FADH2是呼吸链的电子供体
1、NADH氧化呼吸链 NADH →复合体Ⅰ→CoQ →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 →CoQ →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2
呼吸链各组分的排列顺序的实验依据
➢ 标准氧化还原电位 ➢ 特异抑制剂阻断 ➢ 还原状态呼吸链缓慢给氧 ➢ 将呼吸链拆开和重组
生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
➢ 反应环境温和，酶促反应逐步进 行，能量逐步释放，能量容易捕 获，ATP生成效率高。
体外氧化
➢ 能量突然释放。
➢ 通过加水脱氢反应使物质能间接 获得氧；脱下的氢与氧结合产生 H2O，有机酸脱羧产生CO2。
➢ 物质中的碳和氢直接氧 结合生成CO2和H2O 。
生物氧化的一般过程
胞液侧 4H+
2H+ 4H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
Q
Ⅰ
--
NADH+H+
NAD+
Ⅱ
-
延胡索酸
琥珀酸
Ⅳ
Ⅲ- - -
生物化学教案：第六章 生物氧化
一系列酶促反应逐步进行，能
量逐步释放有利于机体捕获
能量，提高 ATP 生成的效率
通过加水脱氢反应使物
物质中的碳和氢直接氧
质能间接获得氧，并增加脱氢 结合生成 CO2 和 H2O 。 的机会；脱下的氢与氧结合产
生 H2O ， 有 机 酸 脱 羧 产 生 CO2。
二、生成 ATP 的氧化磷酸化体系 1、呼吸链
15 mins
教学主要内容
备注
高能磷酸键：水解时释放的能量大于 21KJ/mol 的磷酸酯键，常
表示为 P
高能磷酸化合物即含有高能磷酸键的化合物 5、线粒体内膜对各种物质进行选择性转运
25 mins
线粒体外膜通透性高，线粒体对物质通过的选择性主要依
赖于内膜中不同转运蛋白(transporter)对各种物质的转运。 胞液中 NADH 的氧化 转运机制主要有：
Cyt c1 ，
Cyt a
复 合 细胞色素 162
体Ⅳ
C 氧化酶
13 血红素 a， Cyt c（膜
a3，
间隙侧）
CuA, CuB
排列顺序：（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
氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度
偶联机制：化学渗透假说
电子经呼吸链传递时，可将质子（H+）从线粒体内膜的基质侧
泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺
浓度梯度回流时驱动 ADP 与 Pi 生成 ATP。
质子顺梯度回流释放能量被 ATP 合酶利用催化 ATP 合成
生物化学--第六章 生物氧化(3-4节)
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化学渗透假说的内容★★
1.呼吸链中传氢体和电子传递体是间隔交替排列的，且
在线粒体内膜都有特定的位置，催化反应是定向的。
2.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，造成电化学梯度
3.复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ都有质子泵的作用
4.ATP合酶存在于线粒体内膜上，H＋梯度是ATP合成的 驱动力
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ATP
四 线粒体 ATP合酶（mitochondrial ATPase） 形成ATP的机理
F1
柄
F0
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ATP合酶
Hale Waihona Puke ATP合成酶由 疏水的 F0(a1b2c1012) 和亲水的 F1(33)组 成. 质子穿过a时, 推动c环象水 车一样转动, 连带F1转动.
（二）质子梯度的形成
（三）线粒体 ATP合酶（mitochondrial ATPase）
（四）ATP合成的机制
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（一）能量偶联假说 1953年 Edward Slater 化学偶联假说
1964年 Paul Boyer 构象偶联假说 1961年 Peter Mitchell 化学渗透假说
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七、有关氧化磷酸化物质的运输
• 胞液中的3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油或乳 酸脱氢，均可产生NADH。 • 这些NADH可经穿梭系统而进入线粒体氧 化磷酸化，产生H2O和ATP。
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-磷酸甘油穿梭示意图
呼吸链
生物化学第六章 生物氧化(共77张PPT)
O O- P
O-
O O P O-
O-
NH2
N
N
焦磷酸
ATP（三磷酸腺苷） 千卡/摩尔
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
（3）烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸
千卡/摩尔
2.氮磷键型
O
NH
PO
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
利用专一性电子传递抑制剂选择性的阻断呼吸 链中某个传递步骤，再测定链中各组分的氧化-还原 状态情况，是研究电子传递中电子传递体顺序的一 种重要方法。
2、常用的几种电子传递抑制剂及其作用部位
（1）鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素：其作用是阻断电子在NADH— Q还原酶内的传递，所以阻断了电子由NADH向CoQ的传递。
3．生成二氧化碳的氧化反应
（1）直接脱羧作用 氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶的催化下，直接
从分子中脱去羧基。例如丙酮酸的脱羧。 （2）氧化脱羧作用
氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化脱
羧酶的催化下，在脱羧的同时，也发生氧化（脱氢）作用。 例如苹果酸的氧化脱羧生成丙酮酸。
第二节、生物能及其存在形式
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
复合体IV
还原型Cytc → CuA→a→a3→CuB
→O2
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
复 合 体 Ⅳ 的 电 子 传 递 过 程
Cytc
e-
胞液侧
生物化学5——生物氧化讲述
(二)ATP的生成和利用
ATP
肌酸
磷酸 肌酸
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
生物体内能量的储存和利 用都以ATP为中心。
~P 机械能(肌肉收缩) 渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢) 电能(生物电) 热能(维持体温)
2. 解偶联剂 使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如 解偶联蛋白、2，4-二硝基酚。
3. ATP合酶抑制剂 对电子传递及ATP合酶均有 抑制作用。如寡霉素。
(二)甲状腺激素
使ATP分解加速，Na+,K+–ATP酶和解偶联蛋 白基因表达均增加。
(三)ADP/ATP比值的调节
比值增大，氧化加快，ATP生成增加； 比值减小，氧化减慢，ATP生成减少。
ADP
ATP ADP
ATP
二、氧化磷酸化得偶联机制
（一）偶联部位
测定手段：P/O比
NADH氧化呼吸链 P/O比：3
存在3个偶联部位
琥珀酸氧化呼吸链 P/O比：2
存在2个偶联部位
四、影响氧化磷酸化的因素
(一)抑制剂
1. 呼吸链抑制剂 阻断呼吸链中某些部位电子传 递。如鱼藤酮、氰化物、CO等。
五、高能化合物的储存和利用
(一)高能化合物
1.高能键 能释放大于 21 KJ/mol 能量的化学键， 如高能硫酯键和高能磷酸键，以 “”表示。
2.高能化合物：含有高能键的化合物，如ATP、 辅酶A、磷酸肌酸等。
肌酸激酶
肌酸 +ATP
C P +ADP 磷酸肌酸
磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种储存形式。
(一)生物氧化的方式
生物氧化与物质在体外的氧化 方式在化学本质上是相同的，生物 氧化的方式有加氧、脱氢和失电子 反应。
06生物化学习题与解析--生物氧化
06⽣物化学习题与解析--⽣物氧化⽣物氧化⼀、选择题A 型题1 ．下列对呼吸链的叙述不正确的是A ．复合体Ⅲ和Ⅳ为两条呼吸链所共有B ．呼吸链中复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ有质⼦泵功能C ．递氢体也必然递电⼦D ．除 Cytaa 3 外，其余细胞⾊素都是单纯的递电⼦体E ． Cyta 和 Cyta 3 结合较紧密2 ．⼈体内⽣成 ATP 的主要途径是A ．三羧酸循环B ．氧化C ．氧化磷酸化D ．底物⽔平磷酸化E ．糖酵解3 ．呼吸链存在的部位是A ．胞浆B ．线粒体内膜C ．线粒体内D ．线粒体外膜E ．细胞膜4 ．细胞⾊素 C 氧化酶含有下列哪种⾦属元素A ．鋅B ．镁C ．钙D ．酮E ．钼5 ．下列哪种酶中含有硒元素A ．乳酸脱氢酶B ．⾕胱⽢肽过氧化物酶C ．细胞⾊素 C 氧化酶D ．过氧化氢酶A ．两条呼吸链排列在线粒体外膜上B ．两条呼吸链都含有复合体ⅡC ．解偶联后，呼吸链就不能传递电⼦了D ．通过呼吸链传递 1 个氢原⼦都可能⽣成 2.5 分⼦ ATPE ．两条呼吸链的汇合点是辅酶 Q7 ．能直接与氧结合的细胞⾊素类是A ． CytbB ． CytcC ． Cytc 1D ． Cytaa 3E ． CytP 4508 ．在线粒体内 NADH 进⾏氧化磷酸化的 P/O ⽐值为A. 1B. 1.5 C . 2.5 D. 4 E. 59 ．电⼦按下列各式传递时能偶联磷酸化的是A ．Cytc→Cytaa 3B ．CoQ→CytbC ．Cytaa 3 →1/2O 2D ．琥珀酸→ FAD E. 以上都不是10 ．关于化学渗透假说叙述错误的是A ．必须把线粒体内膜外侧的 H + 通过呼吸链泵到内膜来B ．需在线粒体内膜两侧形成电位差C ．质⼦泵的作⽤在于存储能量D ．由英国学者 Mitchell 提出E ． H + 顺浓度梯度由膜外回流时驱动 ATP 的⽣成11 下列代谢物经过⼀种酶催化后脱下的 2H 不能经过 NADH 呼吸链氧化的是A ． CH 3 CH 2 CH 2 CO~SCoAB ．异柠檬酸C ．α- 酮戊⼆酸D ． HOOC-CHOH-CH 2 -COOHE ． CH 3 -CO-COOH12 ．影响氧化磷酸化的激素是A ．胰岛素D ．胰⾼⾎糖素E ．肾上腺⽪质激素13 ． NADH 和 NADPH 中含有共同的维⽣素是A ． VitB 1 B ． VitB 2C ． VitPPD ． VitB 12E ． VitB 614 ．体内能量存储的主要形式是A ． ATPB ． CTPC ． ADPD ．肌酸E ．磷酸激酸15 ．下列化合物中哪⼀个不是⾼能化合物A ．⼄酰 CoAB ．琥珀酰 CoAC ． AMPD ．磷酸激酸E ．磷酸烯醇式丙酮酸16 ．体内 CO 2 来⾃A ．碳原⼦被氧原⼦氧化B ．呼吸链的氧化还原过程C ．有机酸脱羧D ．脂肪分解E ．糖原分解17 ．苹果酸穿梭系统需要下列哪种氨基酸参与A ． GlnB ． AspC ． AlaD ． LysE ． Val18 ．肌⾁中能量的主要存储形式是C ． UTPD ． CTPE ．磷酸肌酸19 ．氰化物中毒是由于它抑制了A ． CytbB ． CytcC ． CytP 450D ． Cytaa 3E ． Fe-S20 ．下述各酶催化的反应与 H 2 O 2 有关，但例外的是A ．⾕胱⽢肽过氧化物B ．触酶C ． SOD D ．黄嘌呤氧化酶E ．混合功能氧化酶（⼆）B 型选择题A. Vit-PPB. Vit-B 12 C . Fe-S D. ⾎红素 E. 苯醌结构1. CoQ 分⼦中含有2. NAD + 分⼦中含有A. 核醇B. 铁硫蛋⽩C. 苯醌结构D. 铁卟啉类E. 异咯嗪环3. CoQ 能传递氢是因为分⼦中含有4. FAD 传递氢其分⼦中的功能部分是A. F 1B. F 0 C . α- 亚基 D. OSCP E. β- 亚基5. 能与寡酶素结合的是6. 质⼦通道是A. NAD + /NADHB. NADP + /NADPHE. CoQ/ CoQH 27. 物质氧化时，⽣成 ATP 数的依据是8. 调节氧化磷酸化运转速率的主要因素是A. CH 3 -CO-S~ CoAB. PEPC. CPD. GTPE. 1,3- ⼆磷酸⽢油酸9. 上述化合物不含⾼能磷酸键的是10. 属于磷酸酐的物质是11. 属于混合酸酐的物质是（三） X 型题1. ⽣物氧化的特点是A. 反应条件温和B. 有酶参加的酶促反应C. 能量逐步释放D. 不需要氧E. 在细胞内进⾏2. 脱氢（ 2H ）进⼊琥珀酸氧化呼吸链的物质是A. 琥珀酸B. β- 羟丁酸C. 线粒体内的α- 磷酸⽢油D. HOOC-CH 2 -CH 2 -COOH3. 以 NAD + 为辅酶的脱氢酶有A. α- 磷酸⽢油醛脱氢酶B. 异柠檬酸脱氢酶C. 琥珀酸脱氢酶D. 苹果酸脱氢酶E. 脂酰 CoA 脱氢酶4. 琥珀酸氧化呼吸链和 NADH 氧化呼吸链的共同组成部分是A. NADHB. 琥珀酸C. CoQ5. 下列含有⾼能键的物质有A. ATPB. AMPC. ⼄酰 CoAD. 磷酸肌酸E. 琥珀酰 CoA6. 氧化磷酸化偶联部位有A. NADH→CoQB. CoQ→Cyt b ， cC. Cy t c→Cyt aa 3D. Cyt aa 3 → O 2E. FAD→CoQ7. 琥珀酸氧化呼吸链中氢原⼦或电⼦的传递顺序为A. 琥珀酸→FADB. FMN→CoQ→CytC. FAD→CoQD. b→c 1 →c→aa 3E. FAD→Cyt b8. 下列每组内有两种物质，都能抑制呼吸链同⼀个传递步骤的是A. 粉蝶霉素 A 和鱼藤酮B. BAL 和寡霉素C. DNP 和 COD. H 2 S 和 KCNE. 异戊巴⽐妥和 CO9. 脱氢需经过α- 磷酸⽢油穿梭系统的物质有A. 琥珀酸B. CH 3 -CHOH-COOHC. 3- 磷酸⽢油醛D. 柠檬酸E. 丙酮酸10. 线粒体内可以进⾏的代谢是A. 三羧酸循环B. 氧化磷酸化E. 酮体的合成11. ⽣物氧化中 CO 2 的⽣成⽅式有A. α- 单纯脱羧B. α- 氧化脱羧C. β- 单纯脱羧D. β- 氧化脱羧E. 以上都是12. 体内清除 H 2 O 2 的酶有A. 过氧化氢酶B. SODC. 过氧化物酶D. 加双氧酶E. 单加氧酶⼆、是⾮题1.NAD + 在呼吸链中传递两个氢原⼦。
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O2 ATP ADP + Pi 2H
氧化磷酸化
H2O
三羧酸循环
第三 产能占总 阶段 能70%
C O2
三、体能能量的贮存和利用
NH2Байду номын сангаас
能量转换的“货币”
N
N
9
O OO
N
N
•α酯键断裂释放的自 -O Pγ~ O Pβ~ O Pα O CH2 O
由能=-14.3KJ；
•β酯键断裂释放的自 由能=-32.2KJ；
• 二者的递氢部位是烟酰胺部分，为Vit PP。
NAD+和NADP+的结构
递氢
烟酰胺
腺嘌呤
核糖
磷酸 磷酸
核糖
R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+
NAD+（NADP+）的递氢机制
H
CONH2+ H + H + + e
N R
NAD +/NADP + （氧化型）
H
H
CONH2
+H+
N R
NADH/NADPH
ATP
ATP
ATP
自由能变化( △G0′)： 大于30.5kJ即可生成1摩尔ATP。
琥珀酸
FAD （Fe-S）
NADH
FMN （Fe-S）
CoQ
-0.32 -0.22 +0.04
Cyt b +0.08
Cyt c1 +0.23
Cyt c +0.25
Cyt aa3 O2 +0.29 +0.82
0.36V
➢ ATP的生成和利用
氧化
磷酸化 P
底物水平
磷酸化
ATP 肌酸
磷酸 肌酸 ADP
机械能 渗透能 P 化学能 电能 热能
第二节 呼吸链
生成ATP的氧化体系
The Oxidation System of ATP Producing
一、线粒体
线粒体的主要功能：将进入线粒体的营养物质氧化分解， 利用分解释放的能量合成ATP，供给机体生理活动的需要， 故将线粒体称为细胞的“动力站”，是真核细胞能量转换 的重要部位。
第六章
生物氧化
Biological Oxidation
内容提要：
第一节 概述 第二节 呼吸链 第三节 氧化磷酸化 第四节 胞液中NADH的氧化
第一节 概 述
一、生物氧化的概念和特点
营养物质(糖、脂肪、蛋白质等)在生 物 体 内 经 氧 化 分 解 ， 最 终 生 成 CO2 和 H2O ， 并 释 放 能 量 的 过 程 称 生 物 氧 化 （biological oxidation）。
人线粒体呼吸链复合体
复合体
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 复合体Ⅳ
酶名称 多肽链数 辅基
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
四种复合体的排列关系
NADH
succinate 琥珀酸
• 分子中含有非血红素铁和对酸不稳定的硫，又 叫铁硫中心或铁硫簇。
• 含有等量铁原子和硫原子。 • 铁除与硫连接外，还与肽链中Cys残基的巯基
连接。 • 铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子，
为单电子传递体。
铁硫蛋白结构
Cys
S
S Fe Cys
S Fe S
Cys
S
Fe S S Fe S
线粒体内重要代谢物氧化的途径
苹果酸
β -羟脂酰CoA β -羟丁酸 异柠檬酸
谷氨酸
琥珀酸 α -磷酸甘油
FAD （Fe-S）
NADH
FMN （Fe-S）
CoQ
Cyt b c1
c
aa3 O2
FAD
FAD
硫辛酸 丙酮酸 α -酮戊二酸
脂酰CoA
第三节 氧化磷酸化
（一）概念
氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)是指 底物脱下的H经过呼吸链传递给氧生成水的过程中，释 放的能量使ADP磷酸化生成ATP，这种氧化与磷酸化的 过程是偶联的，称为氧化磷酸化。是细胞内生成ATP的 主要方式。
异咯嗪
O
H3C
N
5 10
4 NH
8
9
1
H3C
N NO
HCH
核醇
H C OH H C OH
H C OH O
CH2 O P OH
核黄素
OH
FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)结构
O
H3C
N
5 10
4 NH
8
9
1
H3C
N NO
NH2
HCH
H C OH H C OH
N N
H C OH CH2 O
核黄素
O PO OH
（还原型）
（二）黄素脱氢酶类
• FMN：黄素单核苷酸(Flavin Mononucleotide) • FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavin Adenine
Dinucleotide) • FMN和FAD中异咯嗪环起递氢体作用。 • 异咯嗪及核醇部分为Vit B2（核黄素）。
FMN(黄素单核苷酸)结构
FMN （Fe-S） compex I CoQ
FAD （Fe-S） compex II
Cyt b,c1 （Fe-S）
compex III
Cyt c Cyt aa3 O2 compex IV
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
延胡索酸 琥珀酸
复合体Ⅰ NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →CoQ
Cys
Cys S
S
S Cys
Fe
Fe
Cys S
S
S Cys
铁硫蛋白递电子机制
（四）泛醌 (ubiquinone, UQ)
• 即辅酶Q（Coenzyme Q，CoQ），属于脂溶性 醌类化合物，带有多个异戊二烯侧链，是电子传 递链中唯一的非蛋白质组分。
• 因其为脂溶性，游动性大，极易从线粒体内膜中 分离出来，因此不包含在四种复合体中。
线粒体内膜上ATP的生成、转运示意图
（四） 氧化磷酸化的偶联机制
1. 化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis)
发生部位：在线粒体内膜上 底 物 水 平 磷 酸 化 (substrate level phosphorylation) 是底物分子内部能量重新分布，生 成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。
（二）氧化磷酸化偶联部位
• 即ATP生成的部位。 • P/O比值：是指物质氧化时，每消耗1摩尔氧
原子所消耗的无机磷的摩尔数，即生成ATP 的摩尔数。 消耗1个O原子即脱去2个H，消耗1个无机磷 即生成1个ATP。
高能磷酸键
水解时释放的能量大于20KJ/mol（β γ） 的磷酸酯键叫作高能磷酸键，常表示为P。
高能化合物
含有高能键的化合物。
➢ 磷酸肌酸的作用
• 磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。 • ATP可以直接供能，是能量的利用形式，但在体内不能 储存，能量要以磷酸肌酸的形式储存。 • ATP相当于cash，磷酸肌酸相当于cheque。
NADH+H+ FMN
2Fe2+-S Q
NAD+
FMNH2
2Fe3+-S QH2
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
琥珀酸
FAD
2Fe2+-S Q
延胡索酸
FADH2
2Fe3+-S
QH2
复合体Ⅲ QH2→ b562; b566; Fe-S; c1 →Cyt c
• 琥珀酸氧化呼吸链存在2个偶联部位，P/O 比值等于2，即产生2（1.5）mol ATP。
• 每形成1分子ATP就需要4个质子的回流。
• 一对电子通过NADH电子传递链可泵出10个质子， 则可形成2.5分子ATP；
• 一对电子通过FADH2电子传递链有6个质子泵出， 则可形成1.5分子ATP。
复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ均有质子泵作用
0.21V
63.7kJ/mol
能量 ADP + Pi
ATP
A5D9P.8+kJP/mi o能l 量
ATP
0.53V
110kJ/mol
ADP + Pi 能量 ATP
➢ 三步能量均大于30.5KJ，多余的部分用作其它方 式，比如用于维持体温。
（三）ATP的生成
• NADH氧化呼吸链存在3个偶联部位，P/O 比值等于3，即产生3（2.5）mol ATP。
O-
O-
O-
酯键
HH OH
1'
H 2'
H
OH
•γ酯键断裂释放的自
一磷酸腺苷（AMP）
由能=-30.5KJ。
二磷酸腺苷（ADP）
三磷酸腺苷（ATP）
腺苷酸库（adenylate）
✓ 由于ATP水解后可以产生ADP或AMP，因 此在细胞中存在3种腺苷酸ATP、ADP、AMP， 这三种腺苷酸合称腺苷酸库。
➢ 线粒体内膜上有呼吸链的所有酶。
➢ 基质中有TCA、脂肪酸氧化、转氨等酶类。
➢ 线粒体膜的通透性：
外膜有高通透性，大多数小分子物质可以自由通 过；
内膜具有高度的选择性通透性。