琥珀酸氧化呼吸链PPT课件
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NADH氧化呼吸链与琥珀酸氧化呼吸链的组成
①磷酸甘油穿梭系统(glycerol-3-phosphate shuttle)
胞质中的 - 磷酸甘油脱氢酶先将 NADH 中的 H 转 移至磷酸二羟丙酮形成-磷酸甘油； - 磷酸甘油扩散至线粒体外膜与内膜之间，然后 在内膜结合的 - 磷酸甘油脱氢酶的作用下，将 H 转移到内膜中的FAD上；
代谢物在体内的氧化可以分为3个阶段：
糖、脂肪和蛋白质分解 →乙酰辅酶A中的乙酰基;
乙酰辅酶A进入三羧酸循环脱氢脱羧，生成CO2并 使NAD和FAD还原成NADH、FADH2; NADH和FADH2中的氢→呼吸链→ +氧生成水，氧 化过程中释放出来的能量用于ATP合成。
狭义地说只有第3个阶段才是生物氧化，这是体内 能量生成的主要阶段，即代谢物脱下的氢是如何交 给氧生成水，细胞如何将氧化过程中释放的能量转 变成ATP分子中的高能键。
1. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)
氧化磷酸化是需氧生物合成ATP的主要途径。 指代谢物在脱氢（氧化）时所释放的能量用于 ATP的生成。 电子从NADH或FADH2经电子传递链传递到分子 氧形成水，同时偶联ADP磷酸化生成ATP。
氧化磷酸化与电子传递的偶联：
三、线粒体外的氧化磷酸化 生物氧化和氧化磷酸化主要在线粒体内进行， 在胞液内生成的 NADH 不能自由地透过线粒 体内膜。 必须借助某些能自由通过线粒体内膜的物质 才能被转入线粒体，这就是所谓穿梭机制。 线粒体穿梭系统：胞浆中 NADH 由膜外到膜 内的转移。 已知动物细胞内有两个穿梭系统。
F1是它的球形头部， 伸入到线粒体基质中， 由五种亚基组成 (33)，是合成 ATP的催化部分。 F0横贯线粒体内膜， 主要构成质子通道， 由十多种亚基组成。
第6章 生物氧化36285幻灯片_
2020/8/4
2.脱氢反应
2H
AH2
B
A
BH2
乳酸
NAD+
丙酮酸
NADH+H+
2020/8/4
3.加氧反应
RH + 1/2O2→R-OH
CH2－CHCOOH NH2
+ 1/2O2
CH2－CHCOOH NH2
2020/8/4
OH
生物氧化分类：
线粒体氧化体系：与ATP生成密切相关
(——主要指营养物在体内分解时逐步释放 能量，最终生成水和CO2的过程)
N N O + 2H+ + 2e H3C
NN O
NH
H3C
N
O
NH
H3C
N
HO
FAD或FMN
FADH2或FMNH2
2020/8/4
O
OH
H3CO
CH3
+ 2H+ + 2e
H3CO
CH3
H3CO
R O
H3CO
R OH
CoQ（泛醌）
CoQH2
2020/8/4
铁硫蛋白含铁硫簇（Fe-S）：
S
CH2 ―S ― Fe
2020/8/4
第一节 概述
物质在生物体内进行氧化称为生物氧化
生物氧化与体外氧化的相同点： 方式均为脱电子、脱氢、加氧，其
耗氧量、终产物（CO2、H2O）和释放 能量的数值均相同。
2020/8/4
不同点：
1、氧化在体内近中性、37℃、有水的 环境中进行，为酶促反应
2、能量逐步释放，利用率高，能量用 于合成ATP及维持体温
复合体Ⅱ 琥珀酸-泛醌还原酶 FAD、Fe-S
呼吸链ppt课件
呼吸链中的电子传递体共有五种：
4. 辅酶Q (CoQ)
二. 呼吸链的组成
呼吸链中的电子传递体共有五种：
5. 细胞色素 (Cyt)
二. 呼吸链的组成
细胞色素是以铁卟啉(血红素)为辅基的蛋白质，因 为有颜色，又广泛存在于生物细胞中，故称为细胞色 素。
细胞色素通过辅基中的铁离子价的可逆变化进行电 子传递。它在呼吸链中作为单电子传递体。
复合物I：NADH脱氢酶 复合物II：琥珀酸脱氢酶 复合物III：细胞色素b、c1复合体 复合物IV：细胞色素氧化酶
NADH
Ⅰ
FMN→Fe-S
FAD→Fe-S
Ⅱ
Ⅲ
CoQ Cytb → Fe-S → Cytc1
Байду номын сангаас
Ⅳ
O2
Cytaa3 Cytc
四. 呼吸链组分在线粒体内膜上的分布
CoQ在线粒体内膜中自由扩散，往返于复合物 Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ之间进行电子传递；Cytc在复合物Ⅲ和 Ⅳ之间传递电子，它是内膜外侧的外周蛋白。
四. 呼吸链组分在线粒体内膜上的分布 Complex III: Drives proton transort
四. 呼吸链组分在线粒体内膜上的分布 Complex III: Drives proton transport
四. 呼吸链组分在线粒体内膜上的分布
Complex IV: Cytochrome c oxidase
呼吸链中的电子传递体共有五种：
4. 辅酶Q (CoQ)
二. 呼吸链的组成
辅酶Q属于醌类，由于它广泛存在于生物系统中，所 以又叫泛醌(UQ)。
辅酶Q是呼吸链中唯一的非蛋白质组分。它分子小， 且呈脂溶性，可以在线粒体内膜的磷脂双分子层的疏水 区自由扩散，往返于比较固定的蛋白质类的电子传递体 之间进行电子传递。
细胞能量代谢的货币——ATP详解
① 电子经呼吸链传递时，复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ（均有 质子泵功能）可将H+从线粒体内膜的基质侧泵到内 膜胞浆侧即膜间隙，产生膜内外质子电化学梯度 （H+浓度梯度及跨膜电位差），以贮存能量。 ② 当质子顺梯度经ATP合酶F0回流时，质子跨膜梯 度中所蕴含的能量便被用于驱动ADP和Pi生成ATP。
清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件
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目录
复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌
❖ 复合体Ⅱ是三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶， 又称琥珀酸-泛醌还原酶。
❖ 电子传递：琥珀酸→FAD→几种Fe-S→CoQ ❖ 复合体Ⅱ没有H+泵的功能。
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目录
复合体Ⅱ的电子传递
目录
8.1.1 呼吸链
8.1.1.1 呼吸链的概念
❖ 代谢物脱下的氢和电子经过一系列酶和辅酶所组成 的传递体系逐步传递，最终与氧结合生成水，同时 逐步释放能量，使ADP磷酸化生成ATP。该过程与 细胞呼吸有关，又称为呼吸链（respiratory chain）。
❖ 在呼吸链中，酶和辅酶按一定顺序排列在线粒体内 膜上，其中传递氢的酶或辅酶称之为递氢体，传递 电子的酶或辅酶称之为电子传递体。所以呼吸链又 称电子传递链（electron transfer chain）。
❖ P/O比值是分析线粒体功能的重要参数。
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目录
线粒体离体实验可测得底物的P/O比值 ❖ 通过测定离体线粒体内物质氧化时的P/O比值，
可以大体推测出偶联部位及ATP的生成数。
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目录
电子传递时自由能变化确定偶联部位
清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件
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复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌
❖ 复合体Ⅱ是三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶， 又称琥珀酸-泛醌还原酶。
❖ 电子传递：琥珀酸→FAD→几种Fe-S→CoQ ❖ 复合体Ⅱ没有H+泵的功能。
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复合体Ⅱ的电子传递
目录
8.1.1 呼吸链
8.1.1.1 呼吸链的概念
❖ 代谢物脱下的氢和电子经过一系列酶和辅酶所组成 的传递体系逐步传递，最终与氧结合生成水，同时 逐步释放能量，使ADP磷酸化生成ATP。该过程与 细胞呼吸有关，又称为呼吸链（respiratory chain）。
❖ 在呼吸链中，酶和辅酶按一定顺序排列在线粒体内 膜上，其中传递氢的酶或辅酶称之为递氢体，传递 电子的酶或辅酶称之为电子传递体。所以呼吸链又 称电子传递链（electron transfer chain）。
❖ P/O比值是分析线粒体功能的重要参数。
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目录
线粒体离体实验可测得底物的P/O比值 ❖ 通过测定离体线粒体内物质氧化时的P/O比值，
可以大体推测出偶联部位及ATP的生成数。
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目录
电子传递时自由能变化确定偶联部位
电子传递和氧化呼吸链ppt课件
.
FMN can accept one electron or FMNH2 can donate one electron to form a semiquinone radical intermediate.
.
铁硫蛋白
特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和
S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成 Fe—S中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残 基的巯基与蛋白质相连结。
.
.
（二）线粒体呼吸链
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),因为其功能和呼吸作用直接相关 ，亦称为呼吸链。
2. CoQ
特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，是
脂溶性醌类化合物，而且分子较小，可在线粒体 内膜的磷脂双分子层的疏水区自由扩散。 功能基团是苯醌，通过醌/酚的互变传递氢，Q ( 醌型结构) 很容易接受2个电子和2个质子，还原 成QH2（还原型）；QH2也容易给出2个电子和2 个质子，重新氧化成Q。因此，它在线粒体呼吸 链中作为电子和质子的传递体。
NADH+H+
（三）H2O的生成
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 过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 。
例：
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+ NADH+H+ NAD+
FMN can accept one electron or FMNH2 can donate one electron to form a semiquinone radical intermediate.
.
铁硫蛋白
特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和
S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成 Fe—S中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残 基的巯基与蛋白质相连结。
.
.
（二）线粒体呼吸链
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),因为其功能和呼吸作用直接相关 ，亦称为呼吸链。
2. CoQ
特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，是
脂溶性醌类化合物，而且分子较小，可在线粒体 内膜的磷脂双分子层的疏水区自由扩散。 功能基团是苯醌，通过醌/酚的互变传递氢，Q ( 醌型结构) 很容易接受2个电子和2个质子，还原 成QH2（还原型）；QH2也容易给出2个电子和2 个质子，重新氧化成Q。因此，它在线粒体呼吸 链中作为电子和质子的传递体。
NADH+H+
（三）H2O的生成
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 过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 。
例：
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+ NADH+H+ NAD+
生物氧化—氧化呼吸链(生物化学课件)
（二）氧化呼吸链组分的排列顺序
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
NADH
琥珀酸
FAD (Fe-S)
FADH2氧化呼吸链
（琥珀酸、α-磷酸甘油、脂酰CoA）
➢ 电子传递过程： CoQH2→(Cyt bL→Cyt bH) →Fe-S
→Cytc1→Cytc
➢复合体Ⅲ每传递2个电子向内膜胞浆侧 释放4个H+，复合体Ⅲ也有质子泵作用。
细胞色素(cytochrome, Cyt)
细胞色素是一类含血红素样辅基（铁卟啉） 的电子传递蛋白,其中的铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子，为单电子传递体。
➢ 每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵到 胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能。
（1）NAD+和NADP+的结构 R=H: NAD+; R=H2PO3: 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。 双电子传递体。
（2）FMN和FAD的结构
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
电子传递链
O
H 3C 5
线粒体氧化体系 教学PPT课件
烟酰胺(nicotinamide)核苷酸类（NAD+、NADP+）
黄素蛋白(flavoprotein)类（FMN、FAD）
递氢体
铁硫蛋白(iron-sulfur cluster)
递电子体
传递电子方式：
Fe2+
Fe3+ + e-
借铁的变价互变进行电子传递
泛醌 （CoQ）
(Ubiquinone)
4、氧化磷酸化作用与能量的产生
生物体通过生物氧化产生的能量： 热能—维持体温 磷 酸 化 作 用 — 以 高 能 磷 酸 键 贮 存 ， 产 物 为 AT P 。
氧化磷酸化：伴随生物氧化过程而发生的磷酸化作用。 （一） ATP的生成
AT P 由 A D P 或 A M P 磷 酸 化 而 生 成 。 ADP + Pi + 能量 → ATP AMP + PPi + 能量 → ATP （少数情况下）
+0.1
+0.07 +0.23
↓～P
↓～P
↓～P
A D P — AT P
ADP —ATP
A D P — AT P
氧化还原电位 E0′低 → 高 电子迁移方向→
有ADP和Pi存在时，从NADH →O2的呼吸链中，三处使氧 化 还 原 过 程 释 放 的 能 量 转 化 为 AT P 。 在 这 三 个 部 位 ， 电 位 差 的 变
根据接受代谢物上脱下的氢的初始受体不同 体内分成两条呼吸链：
• NADH氧化呼吸链 应用广泛，绝大部分是通过NADH呼吸链完成
• 琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链）
琥珀酸
FAD.H2
2H
(Fe-S)
第三节 电子传递和氧化呼吸链PPT课件
Cyt a: ~600 nm Cyt b: ~560 nm Cyt c: ~550 nm
.
37
Cytochrome bc1 complex
(Complex III) .
38
5.细胞色素c
❖在复合体III和Ⅳ之间传递电子。
（细胞色素c 交互地与细胞色素还原酶的 C1和细胞色素氧化酶接触）
❖是唯一能溶于水的细胞色素。 ❖相对分子质量为13000，由104个氨
❖ 琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化为延胡索酸，同 时其辅基FAD还原为FADH2，然后FADH2又将 电子传递给Fe-S聚簇。
❖ 最后电子由Fe-S聚簇传递给琥珀酸-Q还原酶的 辅酶CoQ。
琥珀酸 FADH2 Fe-S CoQ
.
33
4.细胞色素还原酶
（细胞色素bc1复合体、复合体Ⅲ）
❖含有两种细胞色素（细胞色素b、细胞色 素c1）和一铁硫蛋白（ 2Fe-2S ）。
❖细胞色素bc1复合体的作用是将电子从 QH2转移到细胞色素c
QH2 cyt.b Fe-S cyt.c1 cyt.c
.
34
细胞色素（cytochrome, cyt） 特点：以血红素（heme）为辅基，血红素的主要
成份为铁卟啉。
类别: 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含
5种（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼吸 链中为电子传递体，a和a3以复合物存在，称细胞色 素氧化酶，其分子中除含Fe外还含有Cu ，可将电子 传递给氧，因此亦称其为末端氧化酶。
基酸构成的单一肽链。
.
39
12
8
3
7
4
65
.
半胱氨酸
40
6. 细胞色素氧化酶
.
37
Cytochrome bc1 complex
(Complex III) .
38
5.细胞色素c
❖在复合体III和Ⅳ之间传递电子。
（细胞色素c 交互地与细胞色素还原酶的 C1和细胞色素氧化酶接触）
❖是唯一能溶于水的细胞色素。 ❖相对分子质量为13000，由104个氨
❖ 琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化为延胡索酸，同 时其辅基FAD还原为FADH2，然后FADH2又将 电子传递给Fe-S聚簇。
❖ 最后电子由Fe-S聚簇传递给琥珀酸-Q还原酶的 辅酶CoQ。
琥珀酸 FADH2 Fe-S CoQ
.
33
4.细胞色素还原酶
（细胞色素bc1复合体、复合体Ⅲ）
❖含有两种细胞色素（细胞色素b、细胞色 素c1）和一铁硫蛋白（ 2Fe-2S ）。
❖细胞色素bc1复合体的作用是将电子从 QH2转移到细胞色素c
QH2 cyt.b Fe-S cyt.c1 cyt.c
.
34
细胞色素（cytochrome, cyt） 特点：以血红素（heme）为辅基，血红素的主要
成份为铁卟啉。
类别: 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含
5种（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼吸 链中为电子传递体，a和a3以复合物存在，称细胞色 素氧化酶，其分子中除含Fe外还含有Cu ，可将电子 传递给氧，因此亦称其为末端氧化酶。
基酸构成的单一肽链。
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39
12
8
3
7
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65
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半胱氨酸
40
6. 细胞色素氧化酶
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第八章 生 物 氧 化
( Biological oxidation)
.
1
主要内容
概述 生物氧化方式 线粒体氧化体系 生物氧化与能量代谢 非线粒体氧化体系
.
2
第一节 生物氧化概述
一、概念
[O]
营养物 （糖、脂、蛋白质） 生物体
能量 + H2O + CO2
意义： 提供各种生命活动所需的能量 , 维持体温.
Cyt a3： 当与CO或CN-结合，使呼吸链中断。
.
24
(2) 作用
递电子体
(3) 递电子机理
e Fe3+
e
Fe2+
(4) 递电子顺序
Cyt.b e c1 e c e a e a3 e ½ O2
.
25
在呼吸链中细胞色素类递电子的过程
2e 2Fe2+ 2Fe3+
2e 2Fe2+ 2Fe3+
O2-
.
11
(一) 呼吸链主要成员及其作用
• 烟酰胺脱氢酶类 • 黄素蛋白类 • 铁硫蛋白（Fe-S） • 泛醌（CoQ） • 细胞色素类（Cyt）
.
12
1. 烟酰胺脱氢酶类（nicotinamide dehydrogenases）
2.
(1) 辅酶 (2)
NAD+(COI)
NADP+(COII)
(2) 作用: 递氢体
线粒体呼吸链四大复合体
NADH-CoQ还原酶
CoQ
复合体Ⅲ
Cyt.b,C1 (Fe-S)
Cytc
CoQ-Cytc还原酶
复复合合物体ⅣⅣ a.a3. Cu2+
O2
Cyt氧化酶
琥珀酸-CoQ还原酶
琥珀酸等
.
27
呼吸链各组份排列顺序的依据
1、将测得各组分的还原电位(E0´)值由小 大排列; 2、测定各组分氧化态和还原态两种形式的吸收光谱的
2) 氧化还原能力的大小用EO值表示；
3) EO值越小，表示还原性越强，越易提供2H或2e
.
10
第三节 线粒体氧化体系
一. 呼吸链
二. （respiratory chain）
是定位在线粒体内膜上的一组排列有序的递氢体和递
电子体(酶与辅酶)构成的链状传递体系, 也称电子传递链
(electron transfer chain)。
(3)
功能部位：吡啶环
(4)
.
13
(3) 递氢机理
2H + NAD+
呼吸链
NADH + H+
传递给 FMN
.
14
2. 黄素蛋白酶类(flavin proteinases)
FMN----呼吸链中, FMN作为NADH脱氢酶的辅基;
(1) 辅基
（FP1）
FAD----作为琥珀酸脱氢酶的辅基; (FP2)
(2) 作用: 递氢体
(3)
功能部位：异咯嗪环的N1和N10
.
15
（3）递氢机理
1
10
NADH + H+
FMNH2
呼吸链
（Fe-S）均可传递给COQ
琥珀酸脱氢
FADH2
.
16
3. 铁硫蛋白类( iron-sulfur proteins, Fe-S )
S
Fe —S-CH2
CH2-S— Fe
S
CH2-S— Fe
2H+
H2O
2b
2c1
2c
2 a.a3
2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+
2e
2e
2e
2Fe2+ 1/2 O2 2e
COQ2H
2H+- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
.
26
苹果酸等 NADH
复合体 I FMN (Fe-S)
复合体Ⅱቤተ መጻሕፍቲ ባይዱFAD
(Fe-S). b
S
S
Fe —S-CH2
.
17
铁硫蛋白类
常见铁硫族: Fe4-S4 或 Fe2-S2
.
18
1. 在呼吸链中：
2.
3.
(1) 存在形式
FMN
(Fe-S) and
Cyt.b. C1 (Fe-S)
FAD
(Fe-S).b 等复合物形式
(2) 作用: 递电子体
(3) 递电子机理
(4) (5)
e
(6)
Fe3+
.
6
3. －单纯脱羧
O= O=
草酰乙酸脱羧酶
HOOCCH2-C-COOH
草酰乙酸
丙酮酸羧化酶
H3C-C-COOH + CO2
丙酮酸
.
7
4. －氧化脱羧
O=
OH
苹果酸酶
HOOCCH2-CH-COOH
H3C-C-COOH + CO2
苹果酸
NADP+
丙酮酸
NADPH + H+
.
8
二、生物氧化中物质的氧化方式
H3C-
-CH - CH3
素
NN
铁卟啉
Fe3+
NN
H3C-
-CH3
CH2
CH2
CH2
CH2
COO-.
COO-
23
Cyt b、 c1、 c 、 a 、
不能与O2 和 CO、CN-等结合，
Cyt a3
可与O2也可与 CO和CN- 结合
Cyt a3 : 通过与氧结合，可将电子直接传递给氧， Cyt a3 被称为细胞色素氧化酶
.
3
二、生物氧化特点：
生物氧化 温和环境（37C°近中性）
需酶催化，使有机物氧化分解
CO2是有机酸脱羧生成的
有机物脱下的氢,经呼吸链生成H2O
逐步释放能量并形成ATP
体外燃烧 条件剧烈，高温、高压
不需酶催化 碳和氧直接化合生成CO2 H2O为灭火剂
能量以光和热形式骤然放出
.
4
第二节 生物氧化方式
一、生物氧化中CO2的生成方式 (有机酸在酶的催化下脱羧产生CO2)
1. α-单纯脱羧
COOH
R-CH-NH2
α-氨基酸
氨基酸脱羧酶
R-CH2-NH2 + CO2
胺
.
5
2. －氧化脱羧
O= O=
丙酮酸脱氢酶系
H3C-C-COOH + HSCoA
H3C-C-SCoA + CO2
丙酮酸
乙酰CoA NAD+ NADH + H+
Fe2+
e
.
19
4. 泛醌（ubiquinone, CoQ10 , Q10）
(1) 结构 (2) 醌类化合物
(2) 作用: (3) 递氢体
.
20
(3) 递氢机理
在呼吸链中
FADH2
（Fe-S）
（Fe-S）
FMNH2
COQ2H
2e
2H+
.
传递给一系列
Cyt类进一步传递
21
5. 细胞色素类( Cytochromes, Cyt. )
物质脱氢（－2H）、脱电子（－2e）、加氧（＋O2） ——均称为氧化反应。
生物体内物质氧化特殊性： 1. 常见氧化方式为：加水脱氢反应 2. 脱氢过程包括电子转移： H 3. 3. 氧化还原反应偶联进行。
H+ + e-
.
9
EO值小
AH2
B
CH2
D
H2O
A
BH2
C
DH2
½ O2
EO值大
1) 氧化还原偶联进行；
根据吸收光谱特征，Cyt.类分为a、b和c三大类：
*** Cyt.b、c1、c、a和a3 —— 存在于线粒体内膜, 作为呼吸链成员；
Cyt.b5和Cyt.p450 —— 主要存在于肝细胞微粒体，
参与生物转化。
.
22
(1) Cyt.类基本结构
多肽链
Cys
蛋白质部分
S
Cys
细
H3C- CH
CH3 S
胞 色
( Biological oxidation)
.
1
主要内容
概述 生物氧化方式 线粒体氧化体系 生物氧化与能量代谢 非线粒体氧化体系
.
2
第一节 生物氧化概述
一、概念
[O]
营养物 （糖、脂、蛋白质） 生物体
能量 + H2O + CO2
意义： 提供各种生命活动所需的能量 , 维持体温.
Cyt a3： 当与CO或CN-结合，使呼吸链中断。
.
24
(2) 作用
递电子体
(3) 递电子机理
e Fe3+
e
Fe2+
(4) 递电子顺序
Cyt.b e c1 e c e a e a3 e ½ O2
.
25
在呼吸链中细胞色素类递电子的过程
2e 2Fe2+ 2Fe3+
2e 2Fe2+ 2Fe3+
O2-
.
11
(一) 呼吸链主要成员及其作用
• 烟酰胺脱氢酶类 • 黄素蛋白类 • 铁硫蛋白（Fe-S） • 泛醌（CoQ） • 细胞色素类（Cyt）
.
12
1. 烟酰胺脱氢酶类（nicotinamide dehydrogenases）
2.
(1) 辅酶 (2)
NAD+(COI)
NADP+(COII)
(2) 作用: 递氢体
线粒体呼吸链四大复合体
NADH-CoQ还原酶
CoQ
复合体Ⅲ
Cyt.b,C1 (Fe-S)
Cytc
CoQ-Cytc还原酶
复复合合物体ⅣⅣ a.a3. Cu2+
O2
Cyt氧化酶
琥珀酸-CoQ还原酶
琥珀酸等
.
27
呼吸链各组份排列顺序的依据
1、将测得各组分的还原电位(E0´)值由小 大排列; 2、测定各组分氧化态和还原态两种形式的吸收光谱的
2) 氧化还原能力的大小用EO值表示；
3) EO值越小，表示还原性越强，越易提供2H或2e
.
10
第三节 线粒体氧化体系
一. 呼吸链
二. （respiratory chain）
是定位在线粒体内膜上的一组排列有序的递氢体和递
电子体(酶与辅酶)构成的链状传递体系, 也称电子传递链
(electron transfer chain)。
(3)
功能部位：吡啶环
(4)
.
13
(3) 递氢机理
2H + NAD+
呼吸链
NADH + H+
传递给 FMN
.
14
2. 黄素蛋白酶类(flavin proteinases)
FMN----呼吸链中, FMN作为NADH脱氢酶的辅基;
(1) 辅基
（FP1）
FAD----作为琥珀酸脱氢酶的辅基; (FP2)
(2) 作用: 递氢体
(3)
功能部位：异咯嗪环的N1和N10
.
15
（3）递氢机理
1
10
NADH + H+
FMNH2
呼吸链
（Fe-S）均可传递给COQ
琥珀酸脱氢
FADH2
.
16
3. 铁硫蛋白类( iron-sulfur proteins, Fe-S )
S
Fe —S-CH2
CH2-S— Fe
S
CH2-S— Fe
2H+
H2O
2b
2c1
2c
2 a.a3
2Fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+
2e
2e
2e
2Fe2+ 1/2 O2 2e
COQ2H
2H+- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
.
26
苹果酸等 NADH
复合体 I FMN (Fe-S)
复合体Ⅱቤተ መጻሕፍቲ ባይዱFAD
(Fe-S). b
S
S
Fe —S-CH2
.
17
铁硫蛋白类
常见铁硫族: Fe4-S4 或 Fe2-S2
.
18
1. 在呼吸链中：
2.
3.
(1) 存在形式
FMN
(Fe-S) and
Cyt.b. C1 (Fe-S)
FAD
(Fe-S).b 等复合物形式
(2) 作用: 递电子体
(3) 递电子机理
(4) (5)
e
(6)
Fe3+
.
6
3. －单纯脱羧
O= O=
草酰乙酸脱羧酶
HOOCCH2-C-COOH
草酰乙酸
丙酮酸羧化酶
H3C-C-COOH + CO2
丙酮酸
.
7
4. －氧化脱羧
O=
OH
苹果酸酶
HOOCCH2-CH-COOH
H3C-C-COOH + CO2
苹果酸
NADP+
丙酮酸
NADPH + H+
.
8
二、生物氧化中物质的氧化方式
H3C-
-CH - CH3
素
NN
铁卟啉
Fe3+
NN
H3C-
-CH3
CH2
CH2
CH2
CH2
COO-.
COO-
23
Cyt b、 c1、 c 、 a 、
不能与O2 和 CO、CN-等结合，
Cyt a3
可与O2也可与 CO和CN- 结合
Cyt a3 : 通过与氧结合，可将电子直接传递给氧， Cyt a3 被称为细胞色素氧化酶
.
3
二、生物氧化特点：
生物氧化 温和环境（37C°近中性）
需酶催化，使有机物氧化分解
CO2是有机酸脱羧生成的
有机物脱下的氢,经呼吸链生成H2O
逐步释放能量并形成ATP
体外燃烧 条件剧烈，高温、高压
不需酶催化 碳和氧直接化合生成CO2 H2O为灭火剂
能量以光和热形式骤然放出
.
4
第二节 生物氧化方式
一、生物氧化中CO2的生成方式 (有机酸在酶的催化下脱羧产生CO2)
1. α-单纯脱羧
COOH
R-CH-NH2
α-氨基酸
氨基酸脱羧酶
R-CH2-NH2 + CO2
胺
.
5
2. －氧化脱羧
O= O=
丙酮酸脱氢酶系
H3C-C-COOH + HSCoA
H3C-C-SCoA + CO2
丙酮酸
乙酰CoA NAD+ NADH + H+
Fe2+
e
.
19
4. 泛醌（ubiquinone, CoQ10 , Q10）
(1) 结构 (2) 醌类化合物
(2) 作用: (3) 递氢体
.
20
(3) 递氢机理
在呼吸链中
FADH2
（Fe-S）
（Fe-S）
FMNH2
COQ2H
2e
2H+
.
传递给一系列
Cyt类进一步传递
21
5. 细胞色素类( Cytochromes, Cyt. )
物质脱氢（－2H）、脱电子（－2e）、加氧（＋O2） ——均称为氧化反应。
生物体内物质氧化特殊性： 1. 常见氧化方式为：加水脱氢反应 2. 脱氢过程包括电子转移： H 3. 3. 氧化还原反应偶联进行。
H+ + e-
.
9
EO值小
AH2
B
CH2
D
H2O
A
BH2
C
DH2
½ O2
EO值大
1) 氧化还原偶联进行；
根据吸收光谱特征，Cyt.类分为a、b和c三大类：
*** Cyt.b、c1、c、a和a3 —— 存在于线粒体内膜, 作为呼吸链成员；
Cyt.b5和Cyt.p450 —— 主要存在于肝细胞微粒体，
参与生物转化。
.
22
(1) Cyt.类基本结构
多肽链
Cys
蛋白质部分
S
Cys
细
H3C- CH
CH3 S
胞 色