生物化学 生物氧化 PPT课件
组成: Cytb562 ,566 Cytc1 铁硫蛋白(Fe-S) 功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c
复合体Ⅲ QH2 b562; b566; Fe-S; c1 Cyt c
目录
目录
泛醌-细胞色素c传递电子的过程 （Q循环） 第一阶段
Q
e e
线粒体 基质侧
QH2
Q.
e e
b562
b566
2Fe-2S
第
六
章
生物氧化
Biological Oxidation
目录
主要内容
★线粒体氧化体系（生成ATP氧化体系） 功能：为细胞提供能量，与细胞生物氧密切 相关。 其它氧化体系：内质网、微粒体、过氧化酶体 功能：代谢物、药物、毒物的生物转化有关。
目录
* 生物氧化的概念
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
e
C1
e
C
线粒 体内 膜胞 液侧
Q
Q.
目录
第二阶段
Q
e e
QH2
Q.
e
线粒体 基质侧
b562 上 述 Q. Q
e
b566e2Fe-2S来自eC1e
C
线粒 体内 膜胞 液侧
目录
特点
1.消耗2分子的QH2，产生1分子1分子Q，
净消耗分子的QH2
2.传递电子给C1至C的是2Fe-2S 3.b566，b562产生半醌型Q，2个半醌型Q， 结合为QH2
目录
呼吸链组成
递氢体： 能传递氢的酶或辅酶 （2H 2H+ + 2e） 电子传递体： 传递电子的酶或辅酶 位置:酶或辅酶组成的蛋白复合体按一定的顺
序排列在线粒体内膜上.
目录
呼吸链
目录
（一）呼吸链的组成
四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)
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
复合体Ⅳ 还原型Cyt c → CuA→a→a3→CuB → O2
目录
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
Cytc
e-
胞液侧
eⅠ NADH+H+
Ⅱ
e-
Q eⅢ
eⅣ H 2O
线粒体内膜
延胡索酸 NAD+
琥珀酸 1/2O2+2H+
基质侧
目录
（二）呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 (由低向高)
放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。
糖
脂肪
蛋白质
O2
CO2和H2O ADP+Pi
能量
ATP
热能
目录
* 生物氧化与体外氧化之相同点
• 生物氧化中物质的氧化方式: 加氧、脱氢、失电子，
遵循氧化还原反应的一般规律。
• 物质的消耗与生成：
所消耗的氧量
最终产物（CO2，H2O）
释放能量均相同。
目录
* 生物氧化与体外氧化之不同点
② 拆开和重组(体外进行)
③ 特异抑制剂阻断
(阻断前后吸收光谱的改变)
④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
(观察各组分氧化顺序)
目录
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位 氧化还原对 NAD+/NADH+H+ FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+ Q10/Q10H2 Cyt c1 Fe3+/ Fe2+ Cyt c Fe3+/Fe2+ Cyt a Fe3+ / Fe2+ Cyt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O2/ H2O Eº ' (V) -0.32 -0.30 -0.06 0.04（或0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
目录
泛醌（辅酶Q coenzyme)
异戊二烯
目录
复合体Ⅰ的功能
NADH+H+ NAD+ FMN FMNH2 还原型Fe-S 氧化型Fe-S Q QH2
H+
2H+
2H+
2H+
目录
NADH+H+
复合体Ⅰ
FMN Fe-S
CoQ
NAD+
目录
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
组成: 黄素蛋白(FAD) 铁硫蛋白(Fe-S) Cytb560 (铁卟啉）
生物氧化
1.反应条件：温和的环境中（体温， pH接近中性）， 2.反应实质： 酶促反应 3.能量释放 ：逐步进行 4.产物生成：H2O由脱下的氢与氧 结合产生， CO 2 是有机酸脱羧产生。
体外氧化
高温
单纯化学反应
能量是突然释放的 CO2、H2O是由 物质中的碳和氢直接 与氧结合产生。
目录
* 生物氧化的一般过程
复合体Ⅰ
NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →CoQ
目录
NAD+和NADP+的结构
R=H : NAD+; CoⅠ R=H2PO3 : NADP+ CoⅡ
目录
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变
H+ + e + H+ +e
目录
4. 复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶
组成:13个亚基组成，Ⅰ～Ⅲ线粒体基 因编码，具有Cu和Fe离子结合位点， Cua, Cub, Cyta, Cyta3 Cu2+ + e Cu+ Fe2+ Fe3+ + e 传递电子的功能单位： Cua与Cyta
Cub与Cyta3构成双核中心
目录
目录
功能：将电子从细胞色素c传递给氧
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
泛醌-细胞色素C还原酶 10 细胞色素c氧化酶 13
目录
1. 复合体Ⅰ:
NADH-泛醌还原酶
组成: 黄素蛋白 (FMN) 铁硫蛋白 (Fe-S) 功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌 复合体Ⅱ
琥珀酸→FAD; Fe-S1; b560; Fe-S2 ; Fe-S3
→CoQ
目录
目录
细 胞 色 素
细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电 子传递的酶类，
目录
铁卟啉中的铁原子可进行电子传递: Fe2+ Fe3++e
目录
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
+ H+
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。
目录
黄素蛋白的辅基为FMN, FMN结构中含核黄素，发
挥功能的部位是异咯嗪环
FMNH•
目录
铁硫蛋白 (简写为Fe-S)是一 种与电子传递有关的 蛋白质。 分子中所含的铁 和硫构成活性中心， 称为铁硫中心。
目录
铁硫蛋白中辅基铁硫簇 (Fe-S) 含有铁原子和 硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传 递电子。
糖原 葡萄糖 脂肪 蛋白质 氨基酸
脂酸+甘油 乙酰CoA
TAC
CO2 2H
ADP+Pi
ATP H2O
目录
呼吸链
第一节
生成ATP的氧化体系
The Oxidation System of ATP Producing
目录
一、呼吸链 定义
代谢物脱下的成对氢原子（ 2H ）通过多 种酶和辅酶所催化的氧化还原连锁反应逐步 传递，最终与氧结合生成水，逐步释放能量 驱动ATP生成，这一过程与细胞呼吸有关， 这一系列酶和辅酶氧化还原组成的传递 链称为呼吸链(respiratory chain)又称电子传 递链(electron transfer chain)。
复合体Ⅲ QH2 b562; b566; Fe-S; c1 Cyt c
目录
目录
泛醌-细胞色素c传递电子的过程 （Q循环） 第一阶段
Q
e e
线粒体 基质侧
QH2
Q.
e e
b562
b566
2Fe-2S
第
六
章
生物氧化
Biological Oxidation
目录
主要内容
★线粒体氧化体系（生成ATP氧化体系） 功能：为细胞提供能量，与细胞生物氧密切 相关。 其它氧化体系：内质网、微粒体、过氧化酶体 功能：代谢物、药物、毒物的生物转化有关。
目录
* 生物氧化的概念
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
e
C1
e
C
线粒 体内 膜胞 液侧
Q
Q.
目录
第二阶段
Q
e e
QH2
Q.
e
线粒体 基质侧
b562 上 述 Q. Q
e
b566e2Fe-2S来自eC1e
C
线粒 体内 膜胞 液侧
目录
特点
1.消耗2分子的QH2，产生1分子1分子Q，
净消耗分子的QH2
2.传递电子给C1至C的是2Fe-2S 3.b566，b562产生半醌型Q，2个半醌型Q， 结合为QH2
目录
呼吸链组成
递氢体： 能传递氢的酶或辅酶 （2H 2H+ + 2e） 电子传递体： 传递电子的酶或辅酶 位置:酶或辅酶组成的蛋白复合体按一定的顺
序排列在线粒体内膜上.
目录
呼吸链
目录
（一）呼吸链的组成
四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)
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
复合体Ⅳ 还原型Cyt c → CuA→a→a3→CuB → O2
目录
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
Cytc
e-
胞液侧
eⅠ NADH+H+
Ⅱ
e-
Q eⅢ
eⅣ H 2O
线粒体内膜
延胡索酸 NAD+
琥珀酸 1/2O2+2H+
基质侧
目录
（二）呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 (由低向高)
放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。
糖
脂肪
蛋白质
O2
CO2和H2O ADP+Pi
能量
ATP
热能
目录
* 生物氧化与体外氧化之相同点
• 生物氧化中物质的氧化方式: 加氧、脱氢、失电子，
遵循氧化还原反应的一般规律。
• 物质的消耗与生成：
所消耗的氧量
最终产物（CO2，H2O）
释放能量均相同。
目录
* 生物氧化与体外氧化之不同点
② 拆开和重组(体外进行)
③ 特异抑制剂阻断
(阻断前后吸收光谱的改变)
④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
(观察各组分氧化顺序)
目录
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位 氧化还原对 NAD+/NADH+H+ FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+ Q10/Q10H2 Cyt c1 Fe3+/ Fe2+ Cyt c Fe3+/Fe2+ Cyt a Fe3+ / Fe2+ Cyt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O2/ H2O Eº ' (V) -0.32 -0.30 -0.06 0.04（或0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
目录
泛醌（辅酶Q coenzyme)
异戊二烯
目录
复合体Ⅰ的功能
NADH+H+ NAD+ FMN FMNH2 还原型Fe-S 氧化型Fe-S Q QH2
H+
2H+
2H+
2H+
目录
NADH+H+
复合体Ⅰ
FMN Fe-S
CoQ
NAD+
目录
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
组成: 黄素蛋白(FAD) 铁硫蛋白(Fe-S) Cytb560 (铁卟啉）
生物氧化
1.反应条件：温和的环境中（体温， pH接近中性）， 2.反应实质： 酶促反应 3.能量释放 ：逐步进行 4.产物生成：H2O由脱下的氢与氧 结合产生， CO 2 是有机酸脱羧产生。
体外氧化
高温
单纯化学反应
能量是突然释放的 CO2、H2O是由 物质中的碳和氢直接 与氧结合产生。
目录
* 生物氧化的一般过程
复合体Ⅰ
NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →CoQ
目录
NAD+和NADP+的结构
R=H : NAD+; CoⅠ R=H2PO3 : NADP+ CoⅡ
目录
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变
H+ + e + H+ +e
目录
4. 复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶
组成:13个亚基组成，Ⅰ～Ⅲ线粒体基 因编码，具有Cu和Fe离子结合位点， Cua, Cub, Cyta, Cyta3 Cu2+ + e Cu+ Fe2+ Fe3+ + e 传递电子的功能单位： Cua与Cyta
Cub与Cyta3构成双核中心
目录
目录
功能：将电子从细胞色素c传递给氧
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
泛醌-细胞色素C还原酶 10 细胞色素c氧化酶 13
目录
1. 复合体Ⅰ:
NADH-泛醌还原酶
组成: 黄素蛋白 (FMN) 铁硫蛋白 (Fe-S) 功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌 复合体Ⅱ
琥珀酸→FAD; Fe-S1; b560; Fe-S2 ; Fe-S3
→CoQ
目录
目录
细 胞 色 素
细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电 子传递的酶类，
目录
铁卟啉中的铁原子可进行电子传递: Fe2+ Fe3++e
目录
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
+ H+
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。
目录
黄素蛋白的辅基为FMN, FMN结构中含核黄素，发
挥功能的部位是异咯嗪环
FMNH•
目录
铁硫蛋白 (简写为Fe-S)是一 种与电子传递有关的 蛋白质。 分子中所含的铁 和硫构成活性中心， 称为铁硫中心。
目录
铁硫蛋白中辅基铁硫簇 (Fe-S) 含有铁原子和 硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传 递电子。
糖原 葡萄糖 脂肪 蛋白质 氨基酸
脂酸+甘油 乙酰CoA
TAC
CO2 2H
ADP+Pi
ATP H2O
目录
呼吸链
第一节
生成ATP的氧化体系
The Oxidation System of ATP Producing
目录
一、呼吸链 定义
代谢物脱下的成对氢原子（ 2H ）通过多 种酶和辅酶所催化的氧化还原连锁反应逐步 传递，最终与氧结合生成水，逐步释放能量 驱动ATP生成，这一过程与细胞呼吸有关， 这一系列酶和辅酶氧化还原组成的传递 链称为呼吸链(respiratory chain)又称电子传 递链(electron transfer chain)。
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生物化学生物氧化ppt课件
第五章 生物氧化
一.生物氧化
第一节 生物氧化概述
(一)生物氧化(biological oxidation)：糖、脂、蛋白质等有机
物质在活细胞内氧化分解，产生CO O并放出能量的
作用称生物氧化。
22
特点：一系列酶引起的,在活细胞内发生氧化还原反应。
反应部位：真核线粒体、原核细胞膜
(二)生物氧化的方式 1.CO2的生成 脱羧作用：α脱羧和β脱羧两种类型 脱羧过程：氧化脱羧 直接脱羧 (1) α直接脱羧 丙酮酸脱羧反应 (2) β直接脱羧 草酰乙酸脱羧反应 (3) α氧化脱羧 丙酮酸氧化脱羧反应 (4) β氧化脱羧 苹果酸氧化脱羧反应
第三节 其他生物氧化体系
非线粒体氧化体系，与ATP的生成无关
一、需氧脱氢酶
氧、亚甲蓝（或其他适当物质）作为受氢体，以FMN 或FAD为辅酶。儿茶酚氧化酶，含铜的末端氧化酶。 马铃薯块茎、苹果果实、茶叶等。制红茶、绿茶。
图5-36 多酚氧化酶系统
图5-1几种物质脱羧反应
? 2.水的生成 ? H 脱氢酶 传递体和氧化酶
O2 生成H2O
图5-2 生物氧化体系
二.能量守恒与转化
(一)自由能的概念 自由能(free energy)：在一个体系中，能够用来做有用功的
那部份能量，又称Gibbs自由能，用符号G来表示。 (二)氧化还原电位
通常用氧化还原电极电位(氧化还原电势)来相对表示各化合 物对电子亲和力的大小。
电极电位大小及各种因素的影响用奈斯特方程来表示，其方 程为:
E′=Eo′+
RT nF
In
C氧化态 C还原态
(三)氧化还原电位与自由能的关系 △Go'=-nF △Eo'
三. 高能磷酸化合物
一.生物氧化
第一节 生物氧化概述
(一)生物氧化(biological oxidation)：糖、脂、蛋白质等有机
物质在活细胞内氧化分解，产生CO O并放出能量的
作用称生物氧化。
22
特点：一系列酶引起的,在活细胞内发生氧化还原反应。
反应部位：真核线粒体、原核细胞膜
(二)生物氧化的方式 1.CO2的生成 脱羧作用：α脱羧和β脱羧两种类型 脱羧过程：氧化脱羧 直接脱羧 (1) α直接脱羧 丙酮酸脱羧反应 (2) β直接脱羧 草酰乙酸脱羧反应 (3) α氧化脱羧 丙酮酸氧化脱羧反应 (4) β氧化脱羧 苹果酸氧化脱羧反应
第三节 其他生物氧化体系
非线粒体氧化体系，与ATP的生成无关
一、需氧脱氢酶
氧、亚甲蓝（或其他适当物质）作为受氢体，以FMN 或FAD为辅酶。儿茶酚氧化酶，含铜的末端氧化酶。 马铃薯块茎、苹果果实、茶叶等。制红茶、绿茶。
图5-36 多酚氧化酶系统
图5-1几种物质脱羧反应
? 2.水的生成 ? H 脱氢酶 传递体和氧化酶
O2 生成H2O
图5-2 生物氧化体系
二.能量守恒与转化
(一)自由能的概念 自由能(free energy)：在一个体系中，能够用来做有用功的
那部份能量，又称Gibbs自由能，用符号G来表示。 (二)氧化还原电位
通常用氧化还原电极电位(氧化还原电势)来相对表示各化合 物对电子亲和力的大小。
电极电位大小及各种因素的影响用奈斯特方程来表示，其方 程为:
E′=Eo′+
RT nF
In
C氧化态 C还原态
(三)氧化还原电位与自由能的关系 △Go'=-nF △Eo'
三. 高能磷酸化合物
动物生物化学课件9 生物氧化
2.3 其它氧化酶
微粒体、过氧化物酶体也是生物氧化 的场所 氧化过程中不伴有偶联磷酸化,不能生 成ATP
2.3.1 过氧化物酶体中的氧化酶类 （一）过氧化氢酶（catalase）
又称触酶，辅基为血红素，催化反应如下：
2H2O2
2H2O + O2
（二）过氧化物酶（perioxidase）
辅基为血红素，催化反应如下：
（1）鱼藤酮、异戊巴比妥、杀粉蝶霉素A （2）抗霉素A（antimycin A)、二巯基丙醇
（3）氰化物、硫化氢、叠氮化物(NaN3)和CO
鱼藤酮 异戊巴比妥 杀粉蝶霉素A
FAD.H2 (Fe-S)
抗霉素A 二巯基丙醇
氰化物 硫化氢 叠氮化 CO
NADH FMN (Fe-S)
Cytb Cytc1 Cytc
1.生物氧化概述
1.2 生物氧化的特点 ﹡生物体活细胞中进行；
﹡温和环境（37℃, 中性）； ﹡在一系列酶、辅因子及中间递体的参与下逐 步进行；
﹡产生的能量一部分以热的形式散失 ,大部分 储存在ATP中，逐步释放。
生物氧化中物质的氧化方式：
脱氢(乳酸 丙酮酸)
失电子(Fe2+
加氧
Fe3+)
生物氧化的一般过程：
FADH呼吸链（琥珀酸呼吸链）的组成
a) 复 合 物 II （ 琥 珀 酸 -Q 脱 氢 酶 ， 含 FAD 、 Fe-S Cytb560）
b) CoQ c) 复合物III（同 NADH 呼吸链）
d) Cytc
e) 复合物IV （同 NADH 呼吸链）
5. 胞液NADH进入线粒体的穿梭机制 A、α-磷酸甘油穿梭作用
c、铁硫蛋白
辅基：铁硫簇（iron-sulfer cluster, Fe-S）
生物化学第七章生物氧化.ppt课件
四、线粒体呼吸链的组成
(一)呼吸链的组成成分
NADH
NADH-Q 还原酶
琥珀酸-Q 还原酶
FADH2
FMN、Fe-S
血红素a 血红素a3 CuA和 CuB
辅酶Q
细胞色素还原酶 细胞色素c
细胞色素氧化酶 O2
FAD、Fe-S
细胞色素 b-562 细胞色素b-566 细胞色素c1
Fe-S
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶
功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
复合体Ⅰ
FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2
NADH→
→CoQ
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。
FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是 异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是 FMN• 。
铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原 子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。
Ⓢ 表示无机硫
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。
（二）呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
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
生物化学课件24 生物氧化
在电子传递过程 中，分子中的铜 离子可以发生 Cu+ Cu2+ 的 互变，将cyt.c 所携带的电子传 递给O2。
细胞色素氧化酶
➢ 电子从细胞色素C传递给氧分子
Cy(+ tc2)Cy(+ ta3)Cy3(t+a2)C(u+2)H2O Cy(+ tc3)Cy(+ta2)Cy3(t+a3)C(u+1)O2
生物氧化的特点
➢ 相同点
体内氧化
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。
生物氧化的特点
➢ 不同点
体内氧化
（1）反应条件： （2）反应过程：
（3）产物生成： （4）能量形式：
温和 分步反应 能量逐步释放 间接生成 热能、ATP
体外氧化
剧烈 一步反应 能量突然释放
细胞色素c
➢ 细胞色素c的结构：
细胞色素氧化酶
➢ 又称细胞色素c氧化 酶，复合物IV
➢ 简写为cyt. c 氧化酶， 它是位于线粒体呼 吸链末端的蛋白复 合物，由12个多肽 亚基组成。活性部 分主要包括cyt. a和 a3。
细胞色素氧化酶
➢ cyt.a和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外， 还含有铜原子。cyt.a a3可以直接以O2为电子受 体。
QH2-细 c还 胞原 色酶 素
➢ 复合体III的结构
细胞色素c
➢ 细胞色素：（简写为cyt. ）是含铁的电子 传递体，辅基为铁卟啉的衍生物，铁原子 处于卟啉环的中心，构成血红素。各种细 胞色素的辅基结构略有不同。线粒体呼吸 链中主要含有细胞色素a, b, c 和c1等，组 成它们的辅基分别为血红素A、B和C。细 胞色素a, b, c可以通过它们的紫外-可见吸 收光谱来鉴别。
细胞色素氧化酶
➢ 电子从细胞色素C传递给氧分子
Cy(+ tc2)Cy(+ ta3)Cy3(t+a2)C(u+2)H2O Cy(+ tc3)Cy(+ta2)Cy3(t+a3)C(u+1)O2
生物氧化的特点
➢ 相同点
体内氧化
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。
生物氧化的特点
➢ 不同点
体内氧化
（1）反应条件： （2）反应过程：
（3）产物生成： （4）能量形式：
温和 分步反应 能量逐步释放 间接生成 热能、ATP
体外氧化
剧烈 一步反应 能量突然释放
细胞色素c
➢ 细胞色素c的结构：
细胞色素氧化酶
➢ 又称细胞色素c氧化 酶，复合物IV
➢ 简写为cyt. c 氧化酶， 它是位于线粒体呼 吸链末端的蛋白复 合物，由12个多肽 亚基组成。活性部 分主要包括cyt. a和 a3。
细胞色素氧化酶
➢ cyt.a和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外， 还含有铜原子。cyt.a a3可以直接以O2为电子受 体。
QH2-细 c还 胞原 色酶 素
➢ 复合体III的结构
细胞色素c
➢ 细胞色素：（简写为cyt. ）是含铁的电子 传递体，辅基为铁卟啉的衍生物，铁原子 处于卟啉环的中心，构成血红素。各种细 胞色素的辅基结构略有不同。线粒体呼吸 链中主要含有细胞色素a, b, c 和c1等，组 成它们的辅基分别为血红素A、B和C。细 胞色素a, b, c可以通过它们的紫外-可见吸 收光谱来鉴别。
生物化学 第十章 生物氧化PPT课件
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
生物体内能量产生的三 个阶段
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）
共同中间物进 入三羧酸循环, 氧化脱下的氢由 电子传递链传递 生成H2O，释放 出大量能量，其 中一部分通过磷 酸化储存在ATP 中。
30
（四）电子传递链的组成成分 3、琥珀酸—Q还原酶（复合体Ⅱ）
嵌在线粒体内膜（包括琥珀酸脱氢酶） 电子传递：FADH2 Fe-S CoQ
31
Ubiquinone (Q) accepts electrons from both NADH and FADH2 in the respiratory chain
一、氧化—还原电势
e
提供电子 （还原剂）
负极
锌片溶解 Zn2+进入溶液
铜沉积 Cu2+得电子
得到电子 （氧化剂）
正极
9
ε0 =E0正极 — E0负极 电动势=正负极电极势之差
10
标准氢电极的电极势
为0，25℃、1大气压 氢压力、 H+活度为1M、pH=0
11
• 标准电动势ε0：反应中各种物质的活
ΔG°′=－nFΔE°′ ΔE°′= E0正极 — E0负极
16
NADH+H++1/2O2====NAD++H2O
正极反应：1/2O2+2H++2e H2O E+°′ 0.82
负极反应：NAD++H++2e NADH E-°′ -0.3
生物氧化—生物氧化基本知识(生物化学课件)
2.β-单纯脱羧
α COOH C =O CH2
β COOH
O ‖ CH3 C H + CO2
COOH C =O + CO2 CH3
（二）氧化脱羧
1.α-氧化脱羧
O ‖ CNHA3D－+OC－COOH + CoASH + ‖ CH3－C～SCoA + NADH + H+ + CO2
2.β-氧化脱羧
COOH α CH OH + NAD+ β CH2
O2－
+2e1 2
O2
H2O
(二)脱氢酶类 1.需氧脱氢酶
特点：催化底物脱氢后,以O2为直接受氢体,生成 H2O2。
组成：结合酶
酶蛋白 辅基：FMN、FAD
2H
RH2
FMN /FAD
H2O2
R
FMNH2/FADH2 2H O2
2.不需氧脱氢酶（最重要）
特点：催化底物脱氢后，不能以O2为直接受氢体
CoQH2 2Cyt-Fe3+ O2-
CoQ
2Cyt-Fe2+
1 2
O2
(b、 c1、 c 、 aa3)
每2H通过此呼吸链可生成2分子ATP。
3. 分别进入两条呼吸链的底物
苹果酸 异柠檬酸 β-羟丁酸 谷氨酸
琥珀酸 FAD（Fe-S）
NAD+ FMN CoQ b c1
2e
2H+
丙酮酸
FAD
α-酮戊二酸
2Cyt-Fe3++2e
2Cyt-Fe2+
2Cytaa3-Fe2+ +1/2O2 2Cytaa3-Fe3+ +O2-
α COOH C =O CH2
β COOH
O ‖ CH3 C H + CO2
COOH C =O + CO2 CH3
（二）氧化脱羧
1.α-氧化脱羧
O ‖ CNHA3D－+OC－COOH + CoASH + ‖ CH3－C～SCoA + NADH + H+ + CO2
2.β-氧化脱羧
COOH α CH OH + NAD+ β CH2
O2－
+2e1 2
O2
H2O
(二)脱氢酶类 1.需氧脱氢酶
特点：催化底物脱氢后,以O2为直接受氢体,生成 H2O2。
组成：结合酶
酶蛋白 辅基：FMN、FAD
2H
RH2
FMN /FAD
H2O2
R
FMNH2/FADH2 2H O2
2.不需氧脱氢酶（最重要）
特点：催化底物脱氢后，不能以O2为直接受氢体
CoQH2 2Cyt-Fe3+ O2-
CoQ
2Cyt-Fe2+
1 2
O2
(b、 c1、 c 、 aa3)
每2H通过此呼吸链可生成2分子ATP。
3. 分别进入两条呼吸链的底物
苹果酸 异柠檬酸 β-羟丁酸 谷氨酸
琥珀酸 FAD（Fe-S）
NAD+ FMN CoQ b c1
2e
2H+
丙酮酸
FAD
α-酮戊二酸
2Cyt-Fe3++2e
2Cyt-Fe2+
2Cytaa3-Fe2+ +1/2O2 2Cytaa3-Fe3+ +O2-
生物化学—生物氧化课件ppt
烷基脂肪酸脱氢
琥珀酸脱氢
COOH CH2 CH2 COOH
COOH
CH
+
CH
COOH
2H+ + 2e-
醛酮脱氢
乳酸脱氢酶
OH
CH3CHCOOH NAD+
O CH3CCOOH NADH
（2）加水脱氢
酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一 类。
H
H
H 2O
酶
RCO
R C OH
OH
O R C O H + 2H + + 2e -
(1)酰基磷酸化合物
O
O
RC O P O A O-
O
O
H3N+ C O P OO-
氨甲酰磷酸
酰基腺苷酸
O
O
RCH C O P O A
N+H3
O-
氨酰基腺苷酸
（2）焦磷酸化合物
OO
O- P O P O-
O-
O-
焦磷酸
O O- P
O-
ATP（三磷酸腺苷）
7.3千卡/摩尔
O O- P
O-
O O- P
O-
光c所合携作带用的的电总子反传生应递式给可氧O表2。示化如下（： 脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧
生成丙酮酸。
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 常 温）。
2，氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应 的发生。
它主要以 (2Fe-2S) 或 (4Fe-4S) 形式存 在。(2Fe-2S)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
生物化学：生物氧化 ppt课件
➢ 复合体Ⅳ 抑制剂：CN－、N3－紧密结合氧化型 Cyt a3，阻断电子由Cyt a到CuB- Cyt a3间传递。 CO与还原型Cyt a3结合，阻断电子传递给O2。
化学渗透示意图及各种抑制剂对电子传递链的影响
各种呼吸链抑制剂的阻断位点
抗霉素A 二巯基丙醇
CO、CN-、 N3-及H2S
×
×
×
化学渗透假说
要点： 1、线粒体内膜上电子传递链中的递电子体和递
氢体间隔排列，形成三个回路，回路有质子泵 的作用，可将质子（ H+ ）泵出线粒体基质。
2、递氢体从基质接受底物的氢原子，将电子交
给下一个递电子体，而将H+留在基质外胞液中。
化学渗透假说
要点： 3、整个过程中，仅有2个电子传递，并排出6个
H+，H+不能自由出入内膜，导致了内膜两侧的 H+浓度梯度和跨膜电位差，储存了一定的电化 学势能。
4、当内膜外侧的H+通过ATP合酶,顺电化学梯度
回流时，由ATP合酶底部进入线粒体基质时，将 储存的势能释放出来，推动ATP合酶的F1亚基利 用势能将ADP合成 ATP。
三、影响氧化磷酸化的因素
（一）有3类氧化磷酸化抑制剂
ATP
3-磷酸甘油酸 胞液
ATP
丙酮酸
GDP+Pi
（3）琥珀酸单酰COA GTP + ADP
GTP
线
琥珀酸 + HSCOA 粒
GDP + ATP 体
（一）确定氧化磷酸化偶联部位的实验依据
氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
➢ 根据P/O比值 ➢ 自由能变化: ⊿Gº'=-nF⊿Eº'
1、P/O 比值 指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2摩尔O2所生
化学渗透示意图及各种抑制剂对电子传递链的影响
各种呼吸链抑制剂的阻断位点
抗霉素A 二巯基丙醇
CO、CN-、 N3-及H2S
×
×
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化学渗透假说
要点： 1、线粒体内膜上电子传递链中的递电子体和递
氢体间隔排列，形成三个回路，回路有质子泵 的作用，可将质子（ H+ ）泵出线粒体基质。
2、递氢体从基质接受底物的氢原子，将电子交
给下一个递电子体，而将H+留在基质外胞液中。
化学渗透假说
要点： 3、整个过程中，仅有2个电子传递，并排出6个
H+，H+不能自由出入内膜，导致了内膜两侧的 H+浓度梯度和跨膜电位差，储存了一定的电化 学势能。
4、当内膜外侧的H+通过ATP合酶,顺电化学梯度
回流时，由ATP合酶底部进入线粒体基质时，将 储存的势能释放出来，推动ATP合酶的F1亚基利 用势能将ADP合成 ATP。
三、影响氧化磷酸化的因素
（一）有3类氧化磷酸化抑制剂
ATP
3-磷酸甘油酸 胞液
ATP
丙酮酸
GDP+Pi
（3）琥珀酸单酰COA GTP + ADP
GTP
线
琥珀酸 + HSCOA 粒
GDP + ATP 体
（一）确定氧化磷酸化偶联部位的实验依据
氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
➢ 根据P/O比值 ➢ 自由能变化: ⊿Gº'=-nF⊿Eº'
1、P/O 比值 指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2摩尔O2所生