第24章 生物氧化
第24章 生物氧化1
2 、生物氧化主要包括三方面的内容： 生物氧化主要包括三方面的内容：
（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C变 细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C 成CO2—CO2如何形成？ CO 如何形成？ •脱羧反应 脱羧反应 （2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化 在酶的作用下细胞怎样利用分子氧 分子氧将有机化 合物中的H氧化成H 合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？ H 如何形成？ •电子传递链 电子传递链 当有机物被氧化成C （3）当有机物被氧化成C2O和H2O时，释放的能量怎 样转化成ATP 能量如何产生？ ATP—能量如何产生 样转化成ATP 能量如何产生？ •底物水平磷酸化 底物水平磷酸化 •氧化磷酸化 氧化磷酸化
ΔG= ∆G0’+RTlnkeq= ∆G0’+ 2.303RT lgkeq
一个反应能否自发进行， 一个反应能否自发进行，判断依据是ΔG，
ΔG主要依赖于反应物的
性质及其浓度。 性质及其浓度。
4、自由能变化与氧化还原电位的关系 、
生化标准氧化还原电位差（ 生化标准氧化还原电位差（ΔE0 ’ ）： 正极ε= ΔE0 ’ =正极-负极 氧化剂- 还原剂 ΔE0’= E0 ’氧化剂-E0 ’还原剂 = 氧化剂 ’电子受体 电子受体- ’电子供体 = E0 ’电子受体-E0 ’电子供体 ΔG0 ’ =-nF ΔE0 ’ 其中n为转移的电子数， 其中n为转移的电子数， 为法拉第常数， F为法拉第常数，F=96.496kJ/v.mol =23.063kcal/v.mol 的单位为伏特（ ΔE0 ’的单位为伏特（V） 的单位为伏特
第二节 电子传递链
一、概念 二、电子传递链的组成 电子传递链的电子传递顺序 三、电子传递链的电子传递顺序 四、呼吸链的电子传递抑制剂
生物氧化
24章生物氧化一、判断题( × )1. 细胞色素是指含有FAD辅基的电子传递蛋白。
( × )2. △G和△G0ˊ的意义相同。
( √ )3. 呼吸链中的递氢体本质上都是递电子体。
( × )4. 胞液中的NADH通过苹果酸穿梭作用进入线粒体，其P/O比值约为1.5。
( √ )5. 物质在空气中燃烧和在体内的生物氧化的化学本质是完全相同的，但所经历的路途不同。
( √ )6. ATP在高能化合物中占有特殊的地位，它起着共同的中间体的作用。
( × )7.电子通过呼吸链的传递方向是△E Oˊ正→△E Oˊ负。
( √ )8. ATP虽然含有大量的自由能，但它并不是能量的贮存形式。
( √ )9. 磷酸肌酸是ATP高能磷酸基的贮存库，因为磷酸肌酸只能通过这唯一的形式转移其磷酸基团。
( √ )10. 生物界NADH呼吸链应用最广。
二、选择题1. 下列有关生物氧化的叙述，错误的是( )A. 三大营养素为能量主要来源B. 生物氧化又称组织呼吸或细胞呼吸C. 物质经生物氧化或体外燃烧产能相等D. 生物氧化中CO2经有机酸脱羧生成E. 生物氧化中被氧化的物质称受氢体(或受电子体)2. 三大营养素是指( )A. 水，无机盐，糖B. 糖，脂类，蛋白质C. 糖，脂肪，水D. 糖，脂肪，蛋白质E. 蛋白质，核酸，酶3. 在生物氧化中NAD+的作用是( )A. 脱氢B. 加氧C. 脱羧D. 递电子E. 递氢4. 下列有关呼吸链的叙述，错误的是( )A. 呼吸链也是电子传递链B. 氢和电子的传递有严格的方向和顺序C. 仅有Cyt a3直接以O2为电子受体D. 黄素蛋白接受NADH及琥珀酸等脱下的HE. 递电子体都是递氢体5. 真核生物呼吸链的存在部位是( )A. 细胞质B. 线粒体C. 细胞核D. 微粒体E. 过氧化物酶体6. 哪个代谢不是在线粒体中进行的( )A. 糖酵解B. 三羧酸循环C. 电子传递D. 氧化磷酸化E. 脂肪酸β-氧化7. 体内分布最广的一条呼吸链是( )A. FADH2氧化呼吸链B. NADH氧化呼吸链C. 琥珀酸氧化呼吸链D. B与AE. B与C8. 哪个化合物不是呼吸链的组分( )A. NAD+B. FADC. CoAD. CoQE. Cyt9. 下列哪个物质不是琥珀酸氧化呼吸链的组分( )A. NAD+B. FADC. CoQD. Cyt aa3E. Cyt b10. 下列有关NADH的叙述，错误的是( )A. 又称还原型CoⅠB. 可在线粒体中形成C. 可在细胞液中形成D. 在线粒体中氧化并生成ATPE. 在细胞液中氧化并生成ATP11. Cyt在呼吸链中的排列顺序是( )A. b→c→c1→aa3→O2B. c→b1→c1→aa3→O2C. b→c1→c→aa3→O2D. c1→c→b→aa3→O2E. c→c1→b→aa3→O212. 肌肉或神经组织细胞浆内NADH进入呼吸链的穿梭机制主要是( )A. 3-磷酸甘油穿梭机制B. 柠檬酸穿梭机制C. 肉毒碱穿梭机制D. 丙酮酸穿梭机制E. 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制13. 肝脏与心肌中NADH进入呼吸链的穿梭机制主要是( )A. 3-磷酸甘油穿梭机制B. 柠檬酸穿梭机制C. 肉毒碱穿梭机制D. 丙酮酸穿梭机制E. 苹果酸-天冬氨酸穿梭机制14. 细胞液中NADH经苹果酸-天冬氨酸穿梭进入线粒体发生氧化磷酸化反应，其P/O比值为( )A. 0B. 1C. 2D. 3E. 以上都不是15. 二硝基苯酚能抑制哪种代谢( )A. 糖酵解B. 肝糖异生C. 氧化磷酸化D. 柠檬酸循环E. 以上都不是16. 二硝基苯酚是氧化磷酸化的( )A. 激活剂B. 抑制剂C. 解偶联剂D. 促偶联剂E. 无影响物17. 氰化物抑制的Cyt是( )A. Cyt aB. Cyt bC. Cyt cD. Cyt cE. Cyt a318. 可被CO抑制的呼吸链组分是( )A. NAD+B. FADC. CoQD. Cyt cE. Cyt a319. 活细胞不能利用下列哪种能源来维持代谢( )A. ATPB. 脂肪C. 糖D. 环境热能E. 乙酰辅酶A20. 高能化合物水解释放能量大于( )A. 10kJ/molB. 15kJ/molC. 20kJ/molD. 25kJ/molE. 30kJ/mol21. 体内ATP生成的主要方式是( )A. 氧化磷酸化B. 底物水平磷酸化C. 有机酸脱羧D. 肌酸磷酸化E. 糖原磷酸化22. 下列化合物中没有高能键的是( )A. ATPB. ADPC. 磷酸肌酸D. 1,3-二磷酸甘油酸E. 3-磷酸甘油醛23. 1mol琥珀酸脱下的2H经氧化磷酸化生成ATP的摩尔数是( )A. 1B. 2C. 3D. 4E. 624. 下列物质中脱下的氢不通过NADH氧化呼吸链氧化的是( )A. 苹果酸B. 丙酮酸C. β-羟丁酸D. 谷氨酸E. 脂酰辅酶A25. 近年来关于氧化磷酸化的机制获得较多支持的假说是( )A. 构象偶联假说B. 化学渗透学说C. 化学偶联学说D. 共价催化理论E. 诱导契合学说26. 肌肉细胞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. 磷酸肌酸答案：1.E 2.D 3.E 4.E 5.B 6.A 7.B 8.C 9.A 10.E 11.C 12.A 13.E 14.D 15.C 16.C 17.E 18.E 19.D 20.E 21.A 22.E 23.B 24.E 25.B 26.E三、填空题1.伴随着呼吸链电子传递而发生ADP磷酸化生成ATP的过程叫__ __磷酸化。
生物氧化与-电子传递与氧化磷酸化
Fe3+ + e
Fe2+
在复合体中将FMNH2 上电子传递给泛醌
2 泛醌
（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。Q (醌型结构) 很容易接受电子和质子，还原成QH2 （还 原型）；QH2 也容易给出电子和质子，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。
电子传递
一物质脱氢（失电子）被氧化，必然有另一物质接 受氢（得电子）被还原，相伴发生。 机体内不存在游离的电子或氢原子，故从底物分 子脱下的电子或氢原子必然被另一物质接受。
递氢体、电子传递体
第二节
氧化 阳极 负极
氧化还原电势
还原 阴极 正极
原电池示意图
ε=E正极-E负极®
电极电势的计算
二、生物氧化的特点
1. 生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程， 反应条件温和（水溶液，pH7和体温）。 2. 氧化进行过程中，必然伴随还原反应的发生。 3. 在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步 进行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子， 通常由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。
4. 生物氧化是一个分步进行的过程。每一 步都由特殊的酶催化，生物氧化的速度 可以调节或控制。 5. 生物氧化逐步释放的能量，通过与ATP合 成相偶联，转换成生物体能够直接利用 的生物能ATP。
1．NADH—Q还原酶
NADH—Q还原酶又称为NADH脱氢酶(NADH dehydrogenase)，简 称为复合体I，是一个具有相对分子质量88000的大蛋白质分子，至 少包含有34条多肽链。分别由核和线粒体两个不同的基因组编码 构成。在电子传递链中共有3个质子泵(proton pump)，该酶是第一 个质子泵。 该酶的作用是先与NADH结合并将NADH上的两个高势能电子转移 到FMN辅基上，使NADH氧化，并使FMN还原，反应如下： NADH十H＋十FMN→FMNH2十NAD＋ FMN既可接受两个电子形成FMNH2，又可接受一个电子，或由 FMNH2给出一个电子形成一个稳定的半醌中间产物，
大学生物化学生物氧化章节思维导图(源文件)
生物氧化概述生物氧化是糖类、脂肪和蛋白质等营养物质在体内氧化分解逐步释放能量，最终生成二氧化碳和水的过程特点细胞内发生，PH近中性，多种酶的催化有机酸脱羧生成二氧化碳氧化方式包括脱氢，加氢和失电子线粒体氧化体系与呼吸链递氢体（递电子体）NAD+/NADP+双电子递氢体FMN/FAD单双电子递氢体泛醌（辅酶Q）单双电子递氢体铁硫蛋白/细胞色素单电子递氢体呼吸链概念：位于线粒体内膜上，按一定顺序排列的递氢体和递电子体复合体I，将NADH中的一对电子传递给泛醌将四个H从线粒体基质侧泵到膜间隙侧Ⅱ，将琥珀酸（FADH）的电子传递到泛醌Ⅲ，将电子从还原型泛醌传递至细胞色素c每传递2e，向膜间隙释放4HⅣ，将电子从细胞色素c传递给氧每传递2e，向膜间隙释放2H电子供体NADH呼吸链NADH-复合体Ⅰ-复合体Ⅲ-细胞色素C-复合体Ⅳ-氧气2.5ATPFADH2呼吸链琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O21.5ATP呼吸链的排位顺序越往后电位越高，越易得电子阻断剂之前，还原，之后，氧化细胞质中NADH的氧化苹果酸-天冬氨酸穿梭参与NADH氧化呼吸链在脑和骨骼肌等组织细胞质中最终推动生成1.5分子ATP甘油-3-硬酸穿梭参与琥珀酸氧化呼吸链在肝、心肌和肾等组织细胞的胞质中最终推动生成2.5分子ATP高能化合物ATP的生成底物水平磷酸化少量氧化磷酸化（90% ATP）呼吸链电子传递过程中耦联ADP磷酸化耦联部位，复合体I，Ⅲ，Ⅳ内P/O值的测定NADH为2.5:1琥珀酸为1.5:1影响氧化磷酸化的因素ADPADP/ATP↑氧化磷酸化↓ADP/ATP↓氧化磷酸化↓甲状腺激素:氧化磷酸化进度加速，增加机体的耗氧量与产热量，基础代谢升高，怕热和易出汗等症状抑制剂阻断（作用机制）呼吸链阻断剂-阻断电子传递解偶联剂阻断ADT磷酸化ATP合酶抑制剂，抑制电子传递，和ATP生成甲状腺激素线粒体DNA的突变其他氧化与抗氧化体系以上内容整理于 幕布文档抗氧化酶体系对抗ROS 的副作用酶超氧化物歧化酶SOD 过氧化氢酶谷胱甘肽过氧化物酶。
细胞内的生物氧化
FAD 还原型Fe-S Q 琥珀酸 脱氢 FADH2 氧化型Fe-S QH2
25
复合体II
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
Cyt b (b562和b566)
复合体Ⅲ 铁硫蛋白
Cyt c1
复合体Ⅲ
QH2→ b562; b566; Fe-S; c1 →Cyt c 26
复合体Ⅲ 4H+
2H+
-e +e
Fe 3+
Fe4S4
FMN
FAD
（Fe-S） (Fe-S)b
4. 泛醌（ubiquinone, 辅酶Q, UQ, Q）
Q QH 2H++2e
2H++2e
2
5. 细胞色素（cytochromes，Cyt）
是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传 递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类
（二）呼吸链成分的排列顺序
电子传递链(electron transfer chain)
➢ 组成 递氢体和递电子体
（2H 2H+ + 2e）
9
（一）呼吸链的组成成分
主要可分为以下五大类 : ➢ 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）或称
辅酶Ⅰ（CoⅠ） ➢ 黄素蛋白（flavoproteins，FP） ➢ 铁硫蛋白（iron-sulfur protein， Fe-S） ➢ 泛醌（ubiquinone， UQ或 Q） ➢ 细胞色素类（cytochromes，Cyt）
A
能量
偶
ADP+Pi
联 ATP 磷酸化
42
➢ 氧化磷酸化偶联部位
氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ 根据自由能变化和P/O比值确定 ⊿Gº'=-nF⊿Eº'
生物化学第24章生物氧化——电子传递和氧化磷酸化作用
原电池的结构
检流计 负极，氧化反应 负极， 正极，还原反应 正极，
电解装置
阴极，还原反应 阴极， 阳极，氧化反应 阳极，
电极电势和电动势
RT [电子受体] 能斯特方程 E n = E 0 + ln b nF [电子供体]
a
式中E 为标准电极电势， 式中 0 为标准电极电势，即反应物和产物的活 度都为1（ 如果是气体则为1atm） ， 温度 ℃ 下的 度都为 （ 如果是气体则为 ） 温度25℃ 电极电势。规定氢电极的标准电极电势为0。 电极电势。规定氢电极的标准电极电势为 。令标准 氢电极为负极，其它电极为正极， 氢电极为负极 ， 其它电极为正极 ， 得到电池的电动 此电动势即为其它电极的标准电极电势。 势，此电动势即为其它电极的标准电极电势。 两个电极组成电池的电动势
电子传递链
呼吸电子传递链主要由蛋白质复合体组成， 呼吸电子传递链主要由蛋白质复合体组成 ， 在线粒体内膜上有4种参与电子传递的蛋白质复 在线粒体内膜上有 种参与电子传递的蛋白质复 合体， 合体，分别为 NADH－Q还原酶 NADH－Q还原酶（NADH-Q reductase） 还原酶（ reductase） 琥珀酸－ 还原酶 还原酶（ 琥珀酸－Q还原酶（succinate-Q reductase） ） 细胞色素还原酶（ 细胞色素还原酶（cytochrome reductase） ） 细胞色素氧化酶（ 细胞色素氧化酶（cytochrome oxidase） ）
电子传递形成跨膜的 质子梯度
在电子传递过程中， 伴随有H 在电子传递过程中，还伴随有 +从线粒体内膜 的基质侧，向内膜的外侧运输， 的基质侧，向内膜的外侧运输，结果造成跨线粒体 内膜的质子梯度，这样在膜内外既造成质子的浓度 内膜的质子梯度， 梯度，又造成电势梯度， 梯度，又造成电势梯度，这种电化学势梯度贮存有 能量。 能量。也就是电子传递过程中释放的能量转变成跨 线粒体内膜的电化学势梯度中贮存的能量。 线粒体内膜的电化学势梯度中贮存的能量。当质子 由膜的外侧向内侧运动时，推动ATP合成。这个过 合成。 由膜的外侧向内侧运动时，推动 合成 程称为氧化磷酸化。 程称为氧化磷酸化。
第24章-作用于血液及造血器官的药新课件
凝血因子
因子
同义名
Ⅰ
纤维蛋白原
Ⅱ
凝血酶原
Ⅲ 组织凝血激酶
Ⅳ
ห้องสมุดไป่ตู้Ga2+
Ⅴ
前加速素
Ⅶ
前转变素
因子
同义名
Ⅷ Ⅸ Ⅹ Ⅺ ⅩⅡ ⅩⅢ
抗血友病因子 血浆凝血激酶 Stuart- Prower因子 血浆凝血激酶前质
接触因子 纤维蛋白稳定因子
附：前激肽释放(shìfàng)酶（Pre-K）
新
第二十三页，共七十八页。
2、作用特点：
（1）口服易吸收,故称为口服抗凝药; （2）∵香豆素类→抑制(yìzhì)VitK→抑制凝血因子---
Ⅱ（凝血酶原）、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ前体的羧化(活化);→ 这些过程是在肝脏内进行的; ∴仅体内→有抗凝作用;
体外→无抗凝作用;
(3)华法林和醋硝香豆素的抗凝作用较双香 豆素→强而快。双香豆素作用缓慢而持久,一天
肝素＋AT-Ⅲ → 肝素- AT-Ⅲ
＋
凝血酶
↓
肝素- AT-Ⅲ - 凝血酶复合物 → 发挥抗凝作用
↓ -解离-
↓
肝素
AT-Ⅲ - 凝血酶复合物
↓ 重新利用
↓
被单核-巨噬细胞系统(xìtǒng)清除
第24章-作用于血液及造血器官的药
新
第九页，共七十八页。
2、抗凝特点:
(1)口服无效;
(2)给药途径单一只能静脉给药; (3)∵与肝素结合的AT-Ⅲ 和多个凝血因子都存在于
第24章-作用于血液及造血器官的药 新
第二十五页，共七十八页。
[应用] 1、 主要用于防治血栓栓塞性疾病： 静脉血栓、肺血栓、心脏(xīnzàng)瓣膜血栓等； 2、一般与肝素同时---联合使用:
生物氧化
生物氧化
* 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。此过程需耗氧、排出CO2，又在 组织细胞内进行，故又称组织呼吸或细胞呼吸
(cellular respiration)。
糖 脂肪
O2
CO2和H2O 能量
蛋白质
还原型Fe-S FMN Q NADH→ FMN; Fe-S →CoQ N-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 NAD+ 氧化型Fe-S FMNH2 QH2 复合体Ⅰ
NADH+H+
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
复合体Ⅱ
琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
N O NH
H 3C
N
H 3C
N
H
O
H
O
FAD/FMN
FADH2/FMNH2
3、铁硫蛋白的分子结构
蛋白质
铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子
Fe
2+
-e +e
Fe 3+
4、泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）
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。
底 物 β-羟丁酸 琥珀酸 抗坏血酸 呼吸链的组成 NAD+→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ →Cyt c→复合体Ⅳ→O2 复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ →Cyt c→复合体Ⅳ→O2 Cyt c→复合体Ⅳ→O2 复合体Ⅳ→O2 0.88 0.61-0.68 1 1 细胞色素c (Fe2+) 1.7 2 P/O比值 2.4～2.8 可能生成的 ATP数 3
(完整word版)生物化学部分总结
第19章代谢总论1、分解代谢: 有机营养物, 不管是从环境获得的, 还是自身储存的, 通过一系列反应步骤变为较小的, 较简单的物质的过程称为分解代谢。
2、合成代谢: 又称生物合成, 是生物体利用小分子或大分子的结构原件建造成自身大分子的过程。
3、ATP储存自由能为生物体的一切生命活动提供能量。
满足以下四方面的需要: ①生物合成、②肌肉收缩、③营养物逆浓度梯度跨膜运送、④在DNA、RNA、蛋白质能生物合成中, 以特殊方式起递能作用。
4、能够直接提供自由能推动生物体多种化学反应的核苷酸类分子除ATP外, 还有GTP, UTP, CTP。
GTP对G蛋白的活化, 蛋白质的生物合成, 蛋白质的寻靶作用, 蛋白质的转运等等都作为推动力提供自由能。
5、FMN, 黄素腺嘌呤单核苷酸, FAD, 黄素腺嘌呤二核苷酸, 它们是另一类在传递电子和氢原子中起作用的载体。
FMN和FAD都能接受两个电子和两个氢原子, 它们在氧化还原反应中, 特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用。
6、辅酶A, 简写为CoA, 分子中含有腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巯基乙胺。
在水解时释放出大量的自由能。
第20章遗传缺欠症缺乏尿黑酸氧化酶, 导致酪氨酸的代谢中间物尿黑酸不能氧化而随尿排出体外, 在空气中使尿变成黑色。
苯丙酮尿症, 是苯丙氨酸发生异常代谢的结果, 这是尿中出现苯丙氨酸。
但酪氨酸的代谢仍然正常。
通过以上两种不正常的代谢现象, 是苯丙氨酸的代谢途径得到了阐明。
第21章生物能学1、高能磷酸化合物的类型.碳氧键..氮磷键型-如胍基磷酸化合物。
1.磷酸肌酸。
2.磷酸精氨酸..硫酯键型-活性硫酸基.1.3’-腺苷磷酸5’-磷酰硫酸.2.酰基辅酶A..甲硫键型-活性甲硫氨.2、ATP水解释放的自由能收到许多因素的影响。
当ph升高时ATP释放的自由能明显升高。
还受到Mg2+等其他一些2价阳离子的复杂的影响。
3、ATP在磷酸基团转移中作为中间递体而起作用。
(NEW)王镜岩《生物化学》(第3版)(下册)笔记和课后习题(含考研真题)详解 (2)
2．生物催化剂—酶 （1）定义 酶是推动生物体内全部代谢活动的工具。
（2）特点 ①高度专一性
酶对催化的反应和反应物有严格的选择性，往往只能催化一种或一类反 应。
②很高的催化效率
③活性受到调节
每种特殊的酶都有其调节机制，使错综复杂的新陈代谢过程成为高度协 调的、高度整合在一起的化学反应网络。
（3）将结构元件装配成自身的大分子，例如蛋白质、核酸、脂类以及 其他组分；
（4）形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子；
（5）提供生命活动所需的一切能量。
二、分解代谢与合成代谢
1．分解代谢（catabolism）
（1）分解代谢
分解代谢是指从外界环境获得的或自身贮存的有机营养物通过一系列反 应步骤转变为较小的、较简单的物质的过程，与分解代谢相伴随的是能 量的释放。
（2）分解代谢途径
分解代谢途径是指分解代abolism）
合成代谢又称生物合成，是生物体利用小分子或大分子的结构元件建造 成自身大分子的过程。由小分子建造成大分子是使分子结构变得更为复 杂。这种过程都是需要提供能量的。
3．分解代谢与合成代谢途径的异同点
（1）不同点 ①同一种物质，其分解代谢和合成代谢途径一般是不相同的，他们并非 可逆反应，而是通过不同的中间反应或不同的酶来实现；
种化学反应的核苷酸类分子有ATP、GTP、UTP以及CTP等。
（3）自然界以ATP形式贮存的自由能的用途
①提供生物合成做化学功时所需的能量；
②是生物机体活动以及肌肉收缩的能量来源；
③供给营养物逆浓度梯度跨膜运输到机体细胞内所需的自由能；
④在DNA、RNA和蛋白质等生物合成中，保证基因信息的正确传递， ATP也以特殊方式起着递能作用。
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泛醌-细胞色素C还原酶 10 细胞色素c氧化酶 13
* 泛醌 和 Cyt c 不包含在上述四种复合体中。
1．复合体Ⅰ（NADH-泛醌还原酶）：
NADH还原酶 + 4×(Fe-S)
+ 2H
外
催化NADH脱 氢，并具有质 子泵功能
内膜
FMN
FMNH2
2e
内
—
+ NADH+H
+ NAD
NADH→ FMN; Fe-SN-1a/b; Fe-SN-2; Fe-SN-3; Fe-SN-4 →CoQ
●电子传递链的部位：原核细胞存在于质膜上，真核细胞存在 于线粒体内膜上。
（三）呼吸链（电子传递链）概念的建立
它是指代谢物上脱下的氢经一系列递氢体或电子传递体的 依次传递，最后传给分子氧从而生成水的全部体系。
按照还原电势大小排列，即电子亲和力不断增加的顺序
待 氧 化 底 物
NAD+ E-FMN FeS CoQ Cyt-b Cyt-c Cyt-a O2
Chapter24 生物氧化
三、氧化磷酸化作用活动的能量
来源——―发电站”。
●两层膜；内膜有许
多向内折叠的嵴，形 成内膜球体结构。
Chapter24 生物氧化
三、氧化磷酸化作用
生物氧化在形式上虽有加氧、脱氢和失电子的不同形式，但从氧化 的基本概念来看，生物氧化与体外的化学氧化，实质相同，即一种物质 失去电子是氧化，得到电子是还原。
3、生物氧化的特点：
生物氧化是生物体在热力学允许的条件下的有序、可控的
氧化过程，因为生物氧化的场所是细胞，其基本过程是大分子 分解为CO2和H2O，并产生能量。
2×Cyt b + Cyt c1 +(Fe-S)
（ 1 ） Cytb ： Cytb 是 膜 的嵌入蛋白，可接受
+ 2H
外
CoQ的电子，且具有质
子泵功能 （2）Cytc1:膜的嵌入蛋
2e Q QH2 Cyt b Cyt c1
内膜
白，与Cytb组成一个复
合 体 ， 它 可 接 受 b的 电 子，并把它传给Cytc
●电动势（ξ）：ξ=E（正极电极电势）– E（负极电极电势）
3、生物体内重要的氧化—还原电势（117页）
氧化-还原电势与自由能的变化
在生物氧化反应中，氧化与还原总是相互偶联的。一个化合 物（还原剂）失去电子，必然伴随另一个化合物(氧化剂）接 受电子。在线粒体呼吸链中，推动电子从NADH传递到O2的 力，是由于NAD+ / NADH + H+ 和1/2 O2 / H2O两个反应之间 存在很大的电势差。 (a) ½ O2 + 2 H+ + 2 e- H2O E0’ = +0.82 V (b) NAD+ + H+ + 2 e- NADH E0’ = -0.322 V 将 (a) 减去 (b)，即得 (c) 式： (c) ½ O2 + NADH + 2H+ H2O + NAD+ E0’ = +1.14 V G’ =-nF E0’ =-2 96500 1.14 = -220 kJ / mol
氧化酶 还原型
Cyt递电子体 b, c1, c, aa3
½ O2
M
递氢体H2
2e
氧化型
O2-
H2O
2H+
Chapter24 生物氧化
一、氧化—还原电势
1、氧化—还原反应的概念
●氧化—还原反应：凡在反应过程中有电子从一物质（还 原剂）转移到另一物质（氧化剂）的化学反应。
An+ + ne=====A
2、氧化—还原电势的概念
O
5、H2O的生成方式
AH2
1/2O2
酶
A H2O
一酶体系
AH2 …… 酶1 酶2 酶3 酶n 1/2O2
A
H2O
多酶体系
H2O的生成 代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合生成水。 生物体主要以脱氢酶、传递体及氧化酶组成生物氧化体系， 以促进水的生成。 脱氢酶 MH2 递氢体
NAD+、NADP+、 FMN、FAD、COQ
FMN Fe S
CoQH 2
O2-
H2O
Cyt-Fe 2+ Fe-S b Fe-S CoQH2 e - Cyt-Fe 3+ 2
CoQ
2e
-
Cyt-Fe 3+ c1
Cyt-Fe 3+ a
-
Cyt-Fe 2+ a3
2e
1 －O2 2
c
Cyt-Fe 2+ 2 e - Cyt-Fe 3+ 2H+
Cyt-Fe 2+ 2 e Cyt-Fe 3+ 复合物IV （细胞色素c氧化酶） －
2. 工作机理： 复合酶I
+ NADH + H
FMN NADH 脱氢 酶 FMNH2
复合酶III
Q CoQ QH2
2 Fe
2+
复合酶IV
2 Fe
2+
2 Fe
2+
2 Fe
3+
2 Fe
3+
O
2-
+ 2H+
H2O
Fe—S 2 Fe
3+
Cyt b 2 Fe
3+
Cytc1 2 Fe
2+
Cyt c 2Fe
3+
Cyta.a3 2 Fe
② 直接脱氢：
HOOC-CH2-CH2-COOH ———— HOOC-CH=CH-COOH+2H++2 e
－
琥珀酸
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸
③ 脱电子：
Fe2+ ———— Fe3++ e－
4、CO2生成方式
（1） 直接脱羧
生物体内CO2的生成来源于有机物转变为含羧基化合物的脱羧作用
R-CH(NH2)-COOH —————— RCH2-NH2+ CO2 氨基酸 氨基酸脱羧酶 胺
2+
+ NAD
1 O 2 2
琥珀酸
FAD 琥珀酸 脱氢酶
2 Fe
2+
Fe—S 2 Fe
3+
复合酶II
延胡索酸
FADH2
A 呼吸链的组成
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
NADH-泛醌还原酶 琥珀酸-泛醌还原酶
多肽链数
39 4
辅基
FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
合体Ⅳ→O2
氧化呼吸链的排列
Cytc
eⅠ
胞液侧 e线粒体内膜
eⅡ
Q ee延胡索酸
Ⅲ 1/2O2
Ⅳ H2O
NADH+H+
NAD+
+2H+
基质侧
琥珀酸
两条电子传递链的关系
NADH呼吸链，每传递一对电子释放的自由能 可形 成2.5分子ATP。 FADH2呼吸链，每传递一对电子释放的自由能 可 形成1.5分子ATP。
（五）电子传递的抑制剂（128页）
●概念：能够阻断呼吸链中某一部位电子传递
的物质称为电子传递抑制剂。常见的有鱼藤酮、 抗霉素A、氰化物等等。
●抑制剂的作用部位： 1、鱼藤酮等：阻断电子由DANH向CoQ的传递。
2、抗霉素A：抑制电子从还原型CoQ（QH2）到细胞色素 的传递作用。
3、氰化物、CO等：阻断电子在细胞色素氧化酶中的传递 作用。
电子传递抑制剂抑制部位：
NADH → FMN → CoQ → b
鱼藤酮、 安密妥、 杀粉蝶素
→ c1 → c → aa3 → O2
CN 、N3 CO、H2S
– –
抗霉素A
抑制部位 1. 抑制NADH Q 还原酶内的电子传递 抑制部位 2. 抑制CoQ c1 的所在传递 抑制部位 3. 抑制细胞色素氧化酶中电子的传递
（四）线粒体呼吸链的类型
呼吸链按其组成成分、排列顺序和功能上的差异， 目前普遍认为生物体有两条典型的呼吸链即NADH呼 吸链和FADH2呼吸链
●NADH呼吸链：是人和动物细胞内的主要呼吸链。 因为NAD+（又叫辅酶I）是生物体内大多数脱氢酶的 辅酶。每传递一对电子释放的自由能可产生2.5分子 ATP
NADH
2H+ H2O 1/2O¯
工作机理：1. 呼吸链组分排列顺序及氧化还原电位：
NADH FMN CoQ b c1 -0.32 –0.30 c aa3 O2
0～0.1 +0.07 +0.22 +0.25 +0.29 +0.816
琥珀酸 FAD CoQ b c1 c aa3 O2 +0.06
●FADH2呼吸链：以FADH2起始而得名。每传递一 对电子释放的自由能可产生1.5分子ATP。 ●呼吸链的作用：（1）代谢水的生成；（2）能量 的生成。
氧化呼吸链的组成
⑴ NADH氧化呼吸链
NADH →复合体Ⅰ→Q →复合体Ⅲ→Cyt c →复 合体Ⅳ→O2
⑵ 琥珀酸氧化呼吸链(FADH 2)
琥珀酸 →复合体Ⅱ →Q →复合体Ⅲ→Cyt c →复
2．复合体Ⅱ（琥珀酸-泛醌还原酶）：
琥珀酸脱氢酶+3×(Fe-S)+Cyt b560
外
催化琥珀酸 氧化为延胡索 酸，无质子泵 功能。