第四章 氧化磷酸化
生物氧化与氧化磷酸化
生物化学讲义第四章生物氧化
+第四章生物氧化【目的和要求】1.掌握生物氧化、氧化磷酸化的概念。
2.掌握线粒体呼吸链的组成、排列顺序、种类。
3．掌握氧化磷酸化的偶联部位，胞液中NADH的氧化，二条穿梭途径。
4．熟悉氧化磷酸化的基本过程、影响因素及其调节，P/O，ATP的生成和利用。
5．了解生物氧化的特点及方式，氧化磷酸化偶联机理，其他氧化体系。
【本章重难点】1.呼吸链组成、脱氢部位及产能部位，偶联机制。
2．氧化磷酸化概念，影响因素。
3．二种穿梭作用。
4．呼吸链组成、脱氢部位及产能部位。
5．氧化磷酸化偶联机制。
学习内容第一节概述第二节生成ATP的氧化体系第三节其他氧化体系第一节概述一、概述⒈生物氧化的概念生物氧化（Biological Oxidation）物质在生物体内氧化分解的过程称为生物氧化，主要是指糖、脂肪、蛋白质等有机物在生物体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和H2O的过程。
生物氧化的主要生理意义是为生物体提供能量.⒉生物氧化的过程⒊生物氧化的特点⑴相同点：体内氧化与体外氧化① 物质氧化方式：加氧、脱氢、失电子.②物质氧化时消耗的氧量、得到的产物和能量相同。
⑵不同点 ：体内氧化 体外氧化 ①反应条件： 温和 剧烈 ②反应过程：分步反应，能量逐步释放 一步反应，能量突然释放 ③产物生成： 间接生成 直接生成 ④能量形式： 热能、ATP 热能、光能第二节 生成ATP 的氧化体系一、呼吸链 (Respiratory Chain)⒈呼吸链（respiratory chain ）：一系列酶和辅酶按照一定的顺序排列在线粒体内膜上，可以将代谢物脱下的氢（H ＋＋e ）逐步传递给氧生成水同时释放能量，由于此过程与细胞摄取氧的呼吸过程有关，所以这一传递链称为呼吸链。
多糖 脂肪 蛋白质葡萄糖 甘油＋脂肪酸 氨基酸HC O 2T A C乙酰C o AO 2H 2O能量⒉呼吸链的组成用胆酸、脱氧胆酸等反复处理线粒体内膜，可将呼吸链分离得到四种仍具有传递电子功能的酶的复合体。
植物生理学名词解释
第四章呼吸作用一、名词解释1、呼吸作用：生物体内的有机物质通过氧化还原而产生CO2，同时释放能量的过程。
2、有氧呼吸：指生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，放出CO2并形成水，同时释放能量的过程。
3、三羧酸循环：丙酮酸在有氧条件下由细胞质进入线粒体逐步氧化分解，最终生成水和二氧化碳。
4、生物氧化：指有机物质在生物体内进行氧化分解，生成CO2和H2O，放出能量的过程。
5、呼吸链：呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列有序的电子传递体组成的电子传递途径，传递到氧分子的总轨道。
6、氧化磷酸化：在生物氧化过程中，电子经过线粒体的呼吸链传递给氧（形成水分子），同时使ADP被磷酸化为ATP的过程。
7、呼吸商：又称呼吸系数。
是指在一定时间内，植物组织释放CO2的摩尔数与吸收氧的摩尔数之比。
8.糖酵解：胞质溶胶中的己糖在无氧或有氧状态下分解成丙酮酸的过程。
二、填空题1、呼吸作用的糖的分解代谢途径中，糖酵解和戊糖磷酸途径在细胞质中进行；三羧酸循环途径在线粒体中进行。
三羧酸循环是英国生物化学家Krebs 首先发现的。
2、早稻浸种催芽时，用温水淋种和时常翻种，其目的就是使呼吸作用正常进行。
当植物组织受伤时，其呼吸速率加快。
春天如果温度过低，就会导致秧苗发烂，这是因为低温破坏了线粒体的结构，呼吸“空转”，缺乏能量，引起代谢紊乱的缘故。
3.呼吸链的最终电子受体是O2氧化磷酸化与电子传递链结偶联，将影响_ ATP _的产生。
4.糖酵解是在细胞细胞基质中进行的，它是有氧呼吸和无氧呼吸呼吸的共同途径。
5.氧化磷酸化的进行与ATP合酶密切相关，氧化磷酸化与电子传递链解偶联将影响__ ATP__的产生。
6.植物呼吸过程中，EMP的酶系位于细胞的细胞基质部分，TCA的酶系位于线粒体的线粒体基质部位，呼吸链的酶系位于线粒体的嵴部位。
7. 一分子葡萄糖经有氧呼吸彻底氧化，可净产生__38__分子ATP，•需要经过__6_底物水平的磷酸化。
氧化磷酸化,底物水平磷酸化,光合磷酸化异同
【氧化磷酸化、底物水平磷酸化、光合磷酸化的异同】1. 氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）是细胞内线粒体内外膜蛋白质复合物将NADH 和FADH2原子分别经线粒体內膜氧化还原（redox）反应，最终与氧发生反应，合成 ATP的过程。
氧化磷酸化产生能量最多，效率最高，产生ATP 最多。
2. 底物水平磷酸化（substrate-level phosphorylation）是指磷酸化过程发生在进行酶催化的反应过程中。
例如在糖酵解和三羧酸循环过程中，葡萄糖分解产生丙酮酸，磷酸化形成ATP，其中没有氧气参与。
3. 光合磷酸化（photosynthetic phosphorylation）是指在植物叶绿体叶绿体的膜系统中，光能转化为生化能的过程膜蛋白质复合物将NADPH和ATP提供给细胞利用。
4. 三种磷酸化的不同点：- 发生位置不同：氧化磷酸化发生在线粒体内外膜蛋白质复合物中；底物水平磷酸化发生在酶催化的反应过程中；光合磷酸化发生在叶绿体膜系统中。
- 物质来源不同：氧化磷酸化的物质来源是NADH和FADH2；底物水平磷酸化的物质来源是底物；光合磷酸化的物质来源是光合作用产生的NADPH和ATP。
- 发生过程不同：氧化磷酸化需要氧气参与；底物水平磷酸化不需要氧气参与；光合磷酸化需要光能转化为生化能。
5. 三种磷酸化的相同点：- 目的都是产生ATP，提供细胞所需能量。
- 都是细胞内能量代谢过程的重要环节。
6. 个人理解：- 氧化磷酸化是细胞内产生ATP最重要的途径，也是维持细胞正常功能的必要过程。
- 底物水平磷酸化在缺氧情况下也能产生ATP，对一些特殊环境下的生物生存起着重要作用。
- 光合磷酸化是植物细胞内利用光能进行能量代谢的关键过程，支持了整个植物生物体的生长和发育。
通过以上探讨和总结，我们更深入地了解了氧化磷酸化、底物水平磷酸化和光合磷酸化三者之间的异同，也对细胞内能量代谢过程有了更全面、深刻和灵活的理解。
氧化磷酸化名词解释生化
氧化磷酸化的生化解释1. 引言生物化学是研究生物体内各种生物分子的结构、组成、代谢和相互作用等方面的科学。
氧化磷酸化是生物体内一种重要的能量转换过程，通过将有机物质中的化学能转换为三磷酸腺苷（ATP）的高能键，为细胞提供能量。
本文将对氧化磷酸化进行详细解释。
2. 氧化磷酸化的定义氧化磷酸化（Oxidative Phosphorylation）是一种在线粒体内进行的能量产生过程，通过氧化还原反应将NADH和FADH2所携带的电子传递给线粒体内膜上的电子传递链，最终生成ATP。
3. 氧化磷酸化过程氧化磷酸化主要发生在线粒体内膜上，包括两个主要步骤：电子传递链和ATP合成。
3.1 电子传递链电子传递链位于线粒体内膜上，由一系列呈递增氧化还原电位的蛋白质复合物组成。
这些复合物包括NADH脱氢酶复合物、细胞色素bc1复合物和细胞色素氧化酶复合物。
在电子传递链中，NADH和FADH2释放出的电子通过呼吸色素（如细胞色素c）在复合物之间传递。
在这个过程中，释放出的电子能量被用来泵送质子（H+）从线粒体基质向内膜间隙，形成质子梯度。
3.2 ATP合成ATP合成发生在线粒体内膜上的ATP合酶上。
该酶由F0和F1两个亚单位组成。
质子梯度通过F0亚单位进入线粒体基质，驱动F1亚单位进行ATP的合成。
当质子通过F0亚单位流回基质时，F1亚单位会进行构象变化，使得ADP和磷酸根结合生成ATP。
这个过程被称为化学耦联。
4. 氧化磷酸化对生物体的重要性氧化磷酸化是生物体内能量供应的主要途径之一。
它产生的ATP提供了细胞进行各种生物学过程所需的能量。
在有氧条件下，氧化磷酸化是细胞内ATP产生的主要途径。
它能够高效地将有机物质中的化学能转换为ATP，为细胞提供持续稳定的能量供应。
氧化磷酸化还与细胞呼吸密切相关。
它通过消耗细胞内的氧气和产生二氧化碳，调节细胞内的氧气浓度和酸碱平衡。
5. 氧化磷酸化的调控氧化磷酸化受到多种因素的调控。
名词解释氧化磷酸化
名词解释氧化磷酸化
氧化磷酸化是一种重要的化学反应，指的是在含有磷酸根离子（PO4^3-）的化合物中发生的氧化反应。
在氧化磷酸化反应中，磷酸根离子中的磷原子发生氧化，使其氧化态增加。
氧化磷酸化常见于无机化合物和有机化合物中，特别是含有有机磷化合物的化合物。
在无机化合物中，氧化磷酸化是指磷酸根离子的磷原子氧化为更高的氧化态，如磷酸根离子
（PO4^3-）氧化为氢氧根离子（HPO4^2-）或亚磷酸根离子（H2PO3^-）。
在有机化合物中，氧化磷酸化常见于含有有机磷基团（如磷酸酯、磷脂等）的化合物中。
在这种情况下，磷酸根离子中的磷原子通常被氧化为更高的氧化态，其氧化产物多为酸酐（如酸酐酯、酸酐脂等）。
氧化磷酸化反应常常需要借助外部氧化剂来实现，常用的氧化剂包括氧气、过氧化氢和氧化剂化学反应。
氧化磷酸化反应在生物体中也具有重要的作用，特别是在能量代谢过程中。
在细胞呼吸过程中，磷酸化反应是合成三磷酸腺苷（ATP）所必需的，其中氧化磷酸化反应是通过将磷酸根离子的磷原子氧化为氧化磷酸根离子（PO4^2-）来释放能量的主要途径之一。
总之，氧化磷酸化是一种重要的化学反应，指的是在含有磷酸根离子的化合物中磷原子氧化的过程。
这种反应常见于无机化合物和有机化合物中，用于氧化磷酸根离子的磷原子并释放能
量。
氧化磷酸化反应在生物体中具有重要的生物学作用，特别是在能量代谢过程中起到关键作用。
氧化磷酸化名词解释生物化学
氧化磷酸化名词解释生物化学一、氧化磷酸化名词解释呼吸链的主要功能是产生能量货币ATP。
当电子沿着呼吸链向下游传递的时候总伴随着自由能的释放，释放的自由能有很大一部分用来驱动ATP的合成，这种与电子传递偶联在一起的合成ATP方式被称为氧化磷酸化（OxP）。
二、氧化磷酸化的偶联机制1、化学渗透学说该学说由Peter Mitchell于1961年提出，其核心内容是电子在沿着呼吸链向下游传递的时候，释放的自由能转化为跨线粒体内膜（或跨细菌质膜）的质子梯度，质子梯度中蕴藏的电化学势能直接用来驱动ATP的合成。
驱动ATP合成的质子梯度通常被称为质子驱动力（pmf），它由化学势能（质子的浓度差）和电势能（内负外正）两部分组成。
支持化学渗透学说的主要证据：•氧化磷酸化的进行需要完整的线粒体内膜的存在。
•使用精确的pH计可以检测到跨线粒体内膜的质子梯度存在。
据测定，一个呼吸活跃的线粒体的膜间隙的pH要比其基质的pH 低0.75个单位。
•破坏质子驱动力的化学试剂能够抑制ATP的合成。
•从线粒体内膜纯化得到一种酶能够直接利用质子梯度合成ATP，此酶称为F1F0-ATP合酶。
•人工建立的跨线粒体内膜的质子梯度也可驱动ATP的合成2、结合变化学说1977年Paul D. Boyer提出的结合变化学说能正确地解释F1F0-ATP 合酶的作用机理。
结合变化学说可简化为：质子流动→驱动C单位转动→带动γ亚基转动→诱导β亚基构象变化→ATP释放和重新合成。
支持结合变化学说的证据：•18O同位素交换实验•John Walker获得的F1的晶体结构清楚地表明，3个β亚基处于不同的构象并和不同的核苷酸配体结合•日本科学家采取特别的手段直接观察到F1的旋转催化三、氧化磷酸化的解偶联氧化磷酸化与呼吸链通常是紧密偶联的，但是，低水平的质子泄漏时刻发生在线粒体内膜上，因此，确切地说，线粒体通常是部分解偶联的。
解偶联一般是受解偶联剂作用所致。
解偶联剂的作用机制在于它们能够快速地消耗跨膜的质子梯度，使得质子难以通过F1F0-ATP合酶上的质子通道来合成ATP，从而将贮存在质子梯度之中的电化学势能转变成热。
第四章 生物氧化
① 细胞色素c（ Cytc）
它是电子传递链中一个 独立的蛋白质电子载体 ，位于线粒体内膜外表 ，属于膜周蛋白，易溶 于水。 它与细胞色素 c1 含有相 同的辅基，但是蛋白组 成则有所不同。 Cyt 的 铁 卟 啉 一 般 以 非 共价键与酶蛋白结合。 Cytc 例外，以硫醚键共 价结合。
1.单加氧酶 又称羟化酶。可催化氧分子中的1个氧原子 加到底物上，而另一氧原子被NADPH+H+还原生成 H2O。反应通式： RH+O2+NADPH+H+→ROH+H2O+NADP+
2.双加氧酶 又称转氧酶。催化氧分子中2个氧原子， 分别加到底物分子中特定双键的两个碳原子上，使该底 物分子分解成两部分。
它主要以 (2Fe-2S) 或 (4Fe-4S) 形式存在。(2Fe2S)含有两个活泼的无机硫和两个铁原子。铁硫蛋 白通过Fe3+ Fe2+ 变化起传递电子的作用
4.泛醌（CoQ）
（简写为 Q ）或辅酶 -Q （ CoQ ）：它是电子传递 链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类 化合物。
这种按一定顺序排列在线粒体内膜上的递氢体和递电 子体构成的连锁反应体系，称为电子传递链（ electron transport chain）。此过程与细胞摄取氧密 切相关，又称呼吸链（respiratory chain）. 呼吸链中传递氢的酶或辅酶称为递氢体，传递电子的 酶或辅酶称为递电子体。
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第四章氧化磷酸化(2)
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第二节氧化磷酸化
ATP生成方式有两种。
底物水平磷酸化和氧化磷酸化。
底物水平磷酸化指代谢物脱氢后，分子内部能量重新分布，使无机磷酸酯化先形成一个高能中间代谢物，促使ADP变成ATP。
这种形式比较少见，生成的ATP数量也较少。
后边的物质代谢中会有介绍。
一、氧化磷酸化的概念和偶联部位
1.概念：氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）是指代谢物脱下的氢，经线粒体氧化呼吸链电子传递释放能量，偶联ADP磷酸化生成ATP的过程。
2.偶联部位：
P/O比值是指代谢物氧化时每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷原子的摩尔数，即合成ATP的摩尔数。
实验表明，
NADH在呼吸链被氧化为水时的P/O值约为2.5，即生成2.5分子ATP；FADH2氧化的P/O值约1.5，即生成1.5分子ATP。
３.化学渗透假说
电子经呼吸链传递时，将氢质子从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，形成两侧质子浓度差，以此储存能量。
当质子顺浓度经过ATP 合酶回流时，驱动ADP生成ATP.动画中最后一个就是ATP合酶。
不过动画演示的是bacteria (细菌)，因此动画中显示的是inside cell 和outside cell两侧。
如果是真核生物，就是线粒体内膜腔和线粒体基质侧。
二、胞液中NADH的氧化
以上的内容介绍的是线粒内部的氢如何传递生成ATP,在胞液中生成的NADH，需进入线粒体之后才能生成ATP，进入线粒体的途径有两条：
糖代谢中的三羧酸循环和脂肪酸β-氧化是在线粒体内生成NADH（还原当量），可立即通过电子传递链进行氧化磷酸化。
在细胞的胞浆中产生的NADH ，如糖酵解生成的NADH则要通过穿梭系统（shuttle system）使NADH的氢进入线粒体内膜氧化。
（一）α-磷酸甘油穿梭作用
这种作用主要存在于脑、骨骼肌中，载体是α-磷酸甘油。
胞液中的NADH在α-磷酸甘油为载体，通过线粒体内膜，将氢传递给FAD,后者进入琥珀酸氧化呼吸链，可以生1.5ATP。
（二）苹果酸-天冬氨酸穿梭作用
主要存在肝和心肌中。
胞液中的NADH以苹果酸-天冬氨酸为载体通过线粒体内膜，将氢传递给NADH。
NADH进入NADH氧化呼吸链，生成2.5分子ATP。
三、影响氧化磷酸化的因素
四、高能化合物的储存与利用
最为重要的高能化合物ATP
肌肉和脑组织中能量的主要贮存形式：磷酸肌酸。