第10章生物氧化
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-06-01节生物氧化
递电子体
递氢体
线粒体氧化体系的递氢体和递电子体
水溶性辅酶或辅基： NAD+ /NADH, NADP+/NADPH 为双电子传递体
功能基团：芳环中五价氮和三价 氮间的变化
线粒体氧化体系的递氢体和递电子体
水溶性辅酶或辅基：FAD/FADH2, 为单双电子传递体 结构中含核黄素 FMN/FMNH2
复合体IV的电子传递过程
复合体IV的CuB-Cyta3将电子传递给O2、生成水
二、NADH和FADH2是呼吸链的电子供体
NADH和FADH2是线粒体呼吸链的电子供体，形成两条呼吸链
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
复合体Ⅱ：琥珀酸-泛醌还原酶，即三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶
电子传递：琥珀酸→FAD→几种Fe-S →Q
复合体Ⅱ：无H+泵的功能
（三）复合体Ⅲ将电子从还原型泛醌传递给细胞色素c
复合体Ⅲ：泛醌-细胞色素C还原酶 人复合体Ⅲ含有 Cyt b(b562, b566)、Cyt c1和一种可移动的铁
辅基：铁硫中心(Fe-S)含铁离子和硫原子 通过 Fe2+ ⇌ Fe3++e- 反应传递电子
单电子传递体
Fe-S
Fe2S2
Fe4S4
线粒体氧化体系的递氢体和递电子体
细胞色素蛋白 （cytochrome , Cyt）
含血红素样辅基的蛋白质
分Cyt a、b、c 及不同的亚类
细胞色素a，b，c 结合的血红素辅基
小结
氧化磷酸化： 在线粒体完成氧化与磷酸化的偶联过程
生物化学复习要点-生物氧化与氧化磷酸化
生物氧化与氧化磷酸化一、教学大纲基本要求教学大纲基本要求讲解生物氧化与氧化磷酸化，1.生物能学简介，包括化学反应的自由能，自由能变化与化学反应平衡常数的关系，标准自由能变化的加和性，高能磷酸化合物，生物氧化的概念和特点。
2.线粒体电子传递，包括线粒体电子传递过程，电子传递链，电子传递链有关的酶和载体,电子传递链的抑制剂。
3.氧化磷酸化作用，包括氧化磷酸化的,P／O比和由ADP形成ATP的部位,电子传递和ATP形成的偶联及调节机制概念，氧化磷酸化的偶联机理，氧化磷酸化的解偶联。
二、本章知识要点1、本章概述有机物分子在生物细胞内被逐步氧化生成CO2，并释放出能量。
电子传递和氧化磷酸化作用使NADH和和FADH2再氧化并以ATP捕获释放出的能量。
真核生物电子传递和氧化磷酸化作用在线粒体内膜进行，而原核生物中过程在质膜上进行。
2、自由能变、反应平衡常数、氧化还原电位体系内能用于做功的能量称为自由能。
对化学反应来说，可以把自由能看成促使化学反应达到平衡的一种驱动力。
反应物自由能的总和与产物的自由能总和之差就是该反应的自由能变化(△G)。
当△G<0时体系未达到平衡，反应可以自发正向进行；当△G>0时体系未达到平衡，必须供能反应才能正向进行；当△G=0时反应处于平衡状态。
在参加反应物质的浓度为1mol/L、压力为一个大气压(0.1MPa)，温度为25℃、pH=0的条件下进行反应时自由能的变化称为标准自由能变化(△G0)。
标准自由能变化具有加和性。
对生物化学反应而言，在参加反应物质的浓度为1mol/L、压力为0.1MPa，温度为25℃、pH=7.0的条件下进行反应时自由能变为标准自由能变化(△G0)。
生化反应中自由能变与反应的平衡常数间的关系可以用△G0=-RTlnK′eq =-2.303RTlogK′eq。
氧化-还原电位(E)是物质对电子亲和力的量度。
生化反应的标准氧化-还原电势(E0 )是在标准状况(参加反应物质的浓度为1mol/L、压力为0.1MPa，温度为25℃)和pH7的条件下测量的，用伏特表示。
生物氧化
目录
生物氧化的概念
营养物质在活细胞内彻底氧化成CO2和水，
并释出能量的过程称生物氧化，也叫细胞呼吸 (cellular respiration)。
生 物 氧 化 的 三 个 阶 段
营养物质
阶段Ⅰ
糖原
脂肪
蛋白质
基本单位
葡萄糖 脂肪酸 氨基酸
阶段Ⅱ
乙酰CoA
阶段Ⅲ
线粒体
ADP+Pi CO2
2H
ATP H2O
（四）氢过氧化物酶(hydroperoxidase)
1.过氧化物酶（peroxidase）
H2O2 2H2O 2GSH
GSH过氧化物酶
NADP+
GSH还原酶
GSSG
NADPH+H+
GSH 有抗氧化剂的作用，可还原细胞产生的H2O2
2. 过氧化氢酶（触酶，catalase） 2H2O2
过氧化氢酶
2H2O + O2
分子(kD) 亚基
1000 >40
辅酶/辅基
FMN、Fe-S
主要功能
传递NADH+H+中2个e到Q， 并由基质向膜间隙泵出4个 H+ 传递琥珀酸中2个电子、2个 质子到Q 通过Q循环传递QH2中2个e到 细胞色素C，并把4H+ 由基质 泵出到膜间隙 传递复合体Ⅲ中2个电子到复 合体Ⅳ 把4个Cyt c传来的4个e转交给 O2，在摄取基质中4H+与O2 生成2H2O的同时，把基质中 另外4H+ 泵出到膜间隙
1. NADH氧化呼吸链
NADH→复合体Ⅰ→ Q →复合体Ⅲ →Cyt c →复合体Ⅳ →O2
每对氢通过此呼吸链生成 2.5mol ATP; 又称主要呼吸链; 以NADH的方式进入;
生物化学 代谢总论与生物氧化
～P ～P ATP
～P
～P
～P
6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油
二 生物氧化
二、生物氧化
有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生
物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O
并释放出能量的过程称为生物氧化。 生物氧化通常需要消耗氧，所以又称
O NH C N NH CH3
肌酸磷酸
O
O NH
P O
P O NH2
C NH O N CH3 CH2CH2CH2CHCOOH
磷酸精氨酸
CH2COOH
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸
硫酯键型
酰基辅酶A
O SCoA
R C
甲硫键型
COO CH CH2 CH2 H3C S
(3) 水的生成方式是代谢物脱下的H与O结合
产生的。 (4) CO2的生成方式是有机酸脱羧产生的。
生物氧化的内容
（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C变 成CO2—CO2如何形成？ • 脱羧反应
（2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化 合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？ • 电子传递链 （3）当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎 样转化成ATP—能量如何产生？ • 底物水平磷酸化 • 氧化磷酸化
分解代谢与合成代谢
生物小分子合成大分子 • •
合成代谢 •
需要能量
能量代谢
新陈代谢
•
• •
释放能量
分解代谢
生物大分子分解成小分子
物 质 代 谢
新陈代谢的共同特点
生物化学三大代谢重点总结
第八章生物氧化1. 生物氧化：物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内彻底分解时逐步释放能量，最终生成C02和H2O的过程。
2. 生物氧化中的主要氧化方式：加氧、脱氢、失电子3. CO2的生成方式：体内有机酸脱羧4. 呼吸链：代谢物脱下的成对氢原子通过位于线粒体内膜上的多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链，又称电子传递链。
组成(1) N ADH 氧化呼吸链：苹果酸-天冬氨酸穿梭NADH —复合物I —CoQ —复合物III —Cyt c —复合物IV f O 产2.5个ATP(2) 琥珀酸氧化呼吸链：3-磷酸甘油穿梭琥珀酸—复合物II —CoQ —复合物III —Cyt c —复合物IV —O 产1.5个ATP含血红素的辅基：血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶、过氧化氢酶5. 细胞质NADH 的氧化：胞液中NADH必须经一定转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。
转运机制(1 ) 3-磷酸甘油穿梭：主要存在于脑和骨骼肌的快肌，产生 1.5个ATP(2 )苹果酸-天冬氨酸穿梭：主要存在于肝、心和肾细胞；产生2.5个ATP6. ATP的合成方式：(1 )氧化磷酸化：是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。
偶联部位：复合体I、III、IV(2 )底物磷酸化：是底物分子内部能量重新分布，通过高能基团转移合成ATP。
磷/氧比：氧化磷酸化过程中每消耗1摩尔氧原子(0.5摩尔氧分子)所消耗磷酸的摩尔数或合成ATP的摩尔数。
7. 磷酸肌酸作为肌肉中能量的一种贮存形式第九章糖代谢寸一、糖的生理功能：(1 )氧化供能(2 )提供合成体内其它物质的原料(3 )作为机体组织细胞的组成成分吸收速率最快的为-半乳糖二、血糖1. 血糖：指血液中的葡萄糖正常空腹血糖浓度：3.9~6.1mmol/L2. 血糖的来源：（1）食物糖消化吸收（2）肝糖原分解（3）糖异生去路：（1 ）氧化分解供能（2）合成糖原（3）转化成其它糖类或非糖物质3. 血糖调节：肝脏调节、肾脏调节（肾糖阈）、神经调节、激素调节体内主要升血糖激素：胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素、生长激素、甲状腺素三、糖代谢1. 无氧酵解（无氧或缺氧；生成乳酸；释放少量能量）关键酶：己糖激酶、6- 磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶反应部位：胞液产能方式：底物磷酸化净生成2ATP⑴ 葡萄糖磷酸化为6- 磷酸葡萄糖-1ATP⑵ 6- 磷酸葡萄糖转变为6- 磷酸果糖⑶ 6- 磷酸果糖转变为1,6- 二磷酸果糖-1ATP⑷ 1,6- 二磷酸果糖裂解⑸ 磷酸丙糖的同分异构化⑹ 3- 磷酸甘油醛氧化为1,3- 二磷酸甘油酸【脱氢反应】⑺ 1,3- 二磷酸甘油酸转变成3- 磷酸甘油酸【底物磷酸化】+1*2ATP⑻ 3- 磷酸甘油酸转变为2- 磷酸甘油酸⑼ 2- 磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化+1*2ATP（11）丙酮酸加氢转变为乳酸生理意义：（1）是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。
10-物质代谢与能量代谢(09)
2、生物氧化的特点
1）在体温下进行 在酶作用下发生一系列化学反应， 2）在酶作用下发生一系列化学反应，氧化和 放能逐步进行 产生的能量以ATP ATP形式储存 3）产生的能量以ATP形式储存
14
3、生物分子的氧化过程
1）分解代谢，伴随代谢物的脱氢和辅酶的还原 分解代谢， NADH NAD+ NADH或 经历一系列电子载体 电子载体传递过程将 2）NADH或FADH2经历一系列电子载体传递过程将 和电子传递给O 同时形成ATP H和电子传递给O2，同时形成ATP 经呼吸链释放的能量是机体能量的重要来源
23
线粒体内膜的功能： 线粒体内膜的功能：
1）在线粒体基质或面内基质的内膜蛋白上，丙酮酸及脂 在线粒体基质或面内基质的内膜蛋白上， 肪酸氧化为CO 同时NAD FAD还原 肪酸氧化为CO2，同时NAD+和FAD还原 2）电子从NADH传至线粒体内膜，同时形成跨膜质子泵 电子从NADH传至线粒体内膜， NADH传至线粒体内膜 内膜上的F ATP酶复合体将贮存于电化学质子梯度的 3）内膜上的F0F1ATP酶复合体将贮存于电化学质子梯度的 能量合成ATP 能量合成ATP
16
电子传递链的组分
酶复合体 相对分子量 辅基
复合体Ⅰ 复合体Ⅰ NADH-Q还原酶 还原酶 复合体Ⅱ 琥珀酸-Q还原酶 复合体Ⅱ 琥珀酸 还原酶 复合体Ⅲ 复合体Ⅲ 细胞色素还原酶
88000 14000
复合体Ⅳ 复合体Ⅳ 细胞色素氧化酶
16000
FMN Fe-S FAD Fe-S 血红素b－ 血红素 －562 血红素b－ 血红素 －566 血红素c 血红素 1 Fe-S 血红素a 血红素 血红素a 血红素 3 CuA和CuB
kcal/mol kJ/mol
第10章 生物氧化与氧化磷酸化
第二节
生物能及其存在形式
一、生物能和 ATP 1. ATP 是生物能存在的主要形式 ATP 是能够被生物细胞直接利用的能量形式 2. 生物化学反应的自由能变化 生物化学反应与普通的化学反应一样，也服从热力学的规律 二、高能化合物 1.概念 一般将水解时能够释放 21kJ/mol（5 千卡/mol）以上自由能（G’< -21 kJ / mol） 的化合物称为高能化合物。 2. 种类 根据生物体内高能化合键的特性可以把他们分成以下几种类型： （1）.磷氧键型（-O~P) ①酰基磷酸化合物 ②酰基磷酸化合物 ③烯醇式磷酸化合物
（2）.黄素蛋白
（3）.铁硫蛋白
（4）.辅酶 Q
（4）.细胞色素体系 细胞色素（cytochromes）Cyt 是一类含铁卟啉辅基（即血红素）的蛋白质 把电子从 CoQ 传递到分子氧的过程中起着重要作用 Cyt a Cyt a Cyt Cyt b Cyt c Cyt c Cyt c1 Cyt a3 都是完全的膜结合蛋白
③加水脱氢
H R C O H 2O H R C OH OH 酶 O R C OH + 2H + + 2e -
2、氧直接参加的氧化反应 加氧酶催化的加氧反应 ①加氧酶能够催化氧分子直接加入到有机分子中
②氧化酶催化的生成水的反应 氧化酶主要催化以氧分子为电子受体的氧化反应， 反应产物为水。 在各种脱氢反应中产 生的氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化的。 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 a-酮戊二 酸的氧化脱羧 ②氧化脱羧作用 氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化脱羧酶系的催化下，在脱羧的同时， 也发生氧化（脱氢）作用。例如异柠檬酸的氧化脱羧 三、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
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
生物化学--新陈代谢总论与生物氧化
二、生物体内能量代谢的基本规律
1.服从热力学原理。热力学第一定律是能量守恒定律，热力 学第二定律指出，热的传导自高温流向低温。机体内的化 学反应朝着达到其平衡点的方向进行。
2.生化反应最重要的热力学函数是吉布斯自由能G 。自由能
是在恒温、恒压下，一个体系作有用功的能力的度量。用 于判断反应可否自发进行，是放能或耗能反应。 ΔG＜0，表示体系自由能减少，反应可以自发进行，但是不 等于说该反应一定发生或以能觉察的速率进行，是放能反 应。 ΔG＞0，反应不能自发进行，吸收能量才推动反应进行。 ΔG＝0，体系处在平衡状态。
(2)氧化脱羧：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）
NADP+ NADPH + H+
HOOCCH2CHOHCOOH
苹果酸
苹果酸酶
CH3CCOOH + CO2 O
三、生物氧化中水的生成
代谢物在酶的作用下，将脱下的氢经过氢传递体，传 给氧生成水。
生物氧化体系解决的是有机物脱氢及氢的去路问题， 即解决有机物是如何通过一系列特异性的酶催化的反应脱 氢、递氢和递电子，把氢交给氧生成水，并产生ATP的问 题。
一、新陈代谢的研究方法
代谢途径的研究比较复杂，可从不同水平，主要对中间代 谢进行研究。
新陈代谢途径的阐明凝集了许多科学家的智慧与实验成果。 如1904年德 国化学家Knoop提出的脂肪酸的β氧化学说， 1937年Krebs提出的柠檬酸循环。
1.活体内（in vivo）和活体外(in vitro)实验 2.同位素示踪法和核磁共振波谱法（NMR） 3.代谢途径阻断法 4.突变体研究法
二、生物体内能量代谢的基本规律
3.自由能：生物体（或恒温恒压下）用以作功的能量。在 没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。
生物氧化-电子传递
动物机体能量的产生与转移与利用
营养物质经过生物氧化生成二氧化碳和水， 营养物质经过生物氧化生成二氧化碳和水，在 此过程中释放能量。其中一部分以热的形式释放， 此过程中释放能量。其中一部分以热的形式释放， 另一部分被“截获”并储存到ATP分子中（使 分子中（ 另一部分被“截获”并储存到 分子中 ADP+Pi ATP, 即磷酸化），可以作为有用功 即磷酸化）， ），可以作为有用功 在各种生理活动，如肌肉收缩（机械能）、 ）、神经传 在各种生理活动，如肌肉收缩（机械能）、神经传 电能）、生物合成（化学能）、分泌吸收（ ）、生物合成 ）、分泌吸收 导（电能）、生物合成（化学能）、分泌吸收（渗 透能）中利用。 透能）中利用。 因此， 因此，ATP（三磷酸腺苷）被称为机体中通用 （三磷酸腺苷） 的能量货币。 的能量货币。
高能磷酸化合物有转移其磷酰基的倾向， 高能磷酸化合物有转移其磷酰基的倾向， 形成较低能量的磷酸脂。ATP是磷酰基的传递体 是磷酰基的传递体。 形成较低能量的磷酸脂。ATP是磷酰基的传递体。
线粒体——细胞的动力站 细胞的动力站 线粒体
生物氧化过程主要在线粒体的内膜上进行， 生物氧化过程主要在线粒体的内膜上进行，内膜上分布着 许多的酶和电子传递体，构成两条呼吸链 呼吸链。 许多的酶和电子传递体，构成两条呼吸链。内膜上结合的 颗粒（内膜粒子，或称基粒、三分体等）具有ATP合酶的 颗粒（内膜粒子，或称基粒、三分体等）具有 合酶的 活性， 活性，称FoF1ATPase 。
1、 烟酰胺脱氢酶类
NAD+
辅酶
NADP+
作用： 作用：递氢体
递氢机制
呼吸链
2H + NAD+
NADH + H+
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生物氧化中CO2的生成
直接脱羧 氧化脱羧
第10章生物氧化
一、呼.0吸链
定义 代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种
酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与 氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链 (respiratory chain) 又 称 电 子 传 递 链 (electron transfer chain)。
复合体Ⅰ NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →CoQ
第10章生物氧化
NAD+和NADP+的结构
R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+
第10章生物氧化
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。
乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
TCA
CO2 2H
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
第10章生物氧化
二、 ATP
高能磷酸键与高能磷酸化合物 高能磷酸键
水解时释放的能量大于20.92KJ/mol的磷 酸酯键，常表示为 P。 高能磷酸化合物
含有高能磷酸键的化合物
第10章生物氧化
第10章生物氧化
三 、 ATP的生成和利用 ATP
第10章生物氧化
第10章生物氧化
（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
第10章生物氧化
电子传递的抑制效应
第10章生物氧化
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
N A D +/N A D H +H +
FM N/ FM NH2 FAD/ FADH2 C yt b Fe3+/Fe2+
Q 10/Q 10H 2 C yt c1 Fe3+/ Fe2+ C yt c Fe3+/Fe2+ C yt a Fe3+ / Fe2+ C yt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O 2/ H 2O
E º' (V ) -0.32 -0.30 -0.06 0.04（ 或 0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
第10章生物氧化
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• 。
第10章生物氧化
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
第10章生物氧化
铁硫蛋白
S 无机硫 S 半胱氨酸硫
能量是突然释放的。
进 行 广 泛 的 加 水 脱 氢 反 应 使 物 质能间接获得氧，并增加脱氢 的机会；脱下的氢与氧结合产 生H2O，有机酸脱羧产生CO2。
产 生 的 CO2 、 H2O, 由 物 质中的碳和氢直接与氧
结合生成。
第10章生物氧化
* 生物氧化的一般过程
糖原
三酯酰甘油
葡萄糖
脂酸+甘油
2. 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
第10章生物氧化
第10章生物氧化
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
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
第10章生物氧化
细胞色素 细胞色素是一类以铁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。
第10章生物氧化
第10章生物氧化
第10章生物氧化
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Cyt c → CuA→a→a3→CuB → O2
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
第十章 生物氧化
Biological Oxidation
第10章生物氧化
第一节 生物氧化与高能化合物
第10章生物氧化
一、生物氧化
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。
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
第10章生物氧化
泛醌（辅酶Q, CoQ）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。电子传递链中唯一 的非蛋白质组分。
第10章生物氧化
NADH+H+ NAD+
FMN FMNH2
还原型Fe-S
Q
氧化型Fe-S
QH2
复合体Ⅰ的功能
第10章生物氧化
能量
ATP
热能
第10章生物氧化
* 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有加氧、脱氢、 失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。
物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产 物（CO2，H2O）和释放能量均相同。
第10章生物氧化
* 生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
体外氧化
是 在 细 胞 内 温 和 的 环 境 中 （ 体 温，pH接近中性），在一系列 酶促反应逐步进行，能量逐步 释放有利于有利于机体捕获能 量，提高ATP生成的效率。
组成 递氢体和电子传递体（2H 2H+ + 2e）
第10章生物氧化
（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
酶名称 多肽链数 辅基
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 复合体Ⅳ
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
* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
第10章生物氧化
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
第10章生物氧化
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶
功能: 将原子氢（电子）从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
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。
第10章生物氧化
~P
机械能(肌肉收缩) 渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢)
The Oxidation System of ATP Producing