第八章 氧化磷酸化资料讲解
生物氧化磷酸化PPT课件
（二）甲状腺激素：
❖ 甲状腺激素可间接影响氧化磷酸化的 速度。其原因是甲状腺激素可以激活 细 胞 膜 上 的 Na+,K+-ATP 酶 ， 使 ATP 水 解 增 加 ， 因 而 使 ATP/ADP 比 值 下 降，氧化磷酸化速度加快。
（三）药物和毒物：
1．呼吸链的抑制剂：
❖ 能够抑制呼吸链递氢或递电子过程的药物 或毒物称为呼吸链的抑制剂。
ATP合酶F1段的结构
ATP合酶的作用机制(脂质体重建实验)
ATP合成模式图
三、氧化磷酸化的影响因素
（一）ATP/ADP比值： ❖ ATP/ADP比值是调节氧化磷酸化速
度的重要因素。ATP/ADP比值下降， 可致氧化磷酸化速度加快；反之， 当ATP/ADP比值升高时，则氧化磷 酸化速度减慢。
琥珀酸
（一）氧化磷酸化的偶联部位：
❖ 通过测定在氧化磷酸化过程中，氧的 消耗与无机磷酸消耗之间的比例关系， 可以反映底物脱氢氧化与ATP生成之 间的比例关系。
❖ 每消耗一摩尔氧原子所消耗的无机磷 的摩尔数称为P/O比值。
❖ 合成1molATP时，需要提供的能量至少 为ΔG0'=-30.5kJ/mol，相当于氧化还原电 位差ΔE0'=0.2V。故在NADH氧化呼吸链 中有三处可生成ATP，而在琥珀酸氧化呼 吸链中，只有两处可生成ATP。
1/2O2+2H++2e-→H2O-
+0.815
❖ 在一个氧化还原反应中，可从反应物的氧还电势 E 0，计算出这个氧化还原反应的自由能变化 （ΔG）。ΔG°与氧化还原电势的关系如下：
ΔG°= － nFΔE°
n表示转移的电子数，F为法拉第常数（1法拉第＝ 96485c/mol库仑／摩尔）。ΔE°的单位为伏特， ΔG°的单位为J/mol焦耳／摩尔。
生物化学生物氧化氧化磷酸化课件PPT
Cyt c1 +0.23
Cyt c +0.25
Cyt aa3 O2 +0.29 +0.82
0.36V
0.21V
69.5kJ/mol
ADP + Pi 能量
ATP
AD40P.5+kJP/mi o能l 量
ATP
0.53V
102.3kJ/mol
ADP + Pi 能量 ATP
三个偶联部位： ①NADH与CoQ之间；
质子穿过a时,推动c环 象水车一样转动,连带F1 转动.
质子流过ATP合酶时 同时释放出结合的ATP 分子
ATP生成的主要方式是（ ）
F1：为亲水蛋白质，由 3 3
亚基组成，催化生成ATP。
关于辅酶Q, 哪些叙述是正确的?
线粒体内膜的电子传递链是质子泵
①NADH与CoQ之间；
D Complex Ⅳ
4 H+
4 H+
2 H+
内膜表面
基质
NADH＋H＋
NAD＋
4 H+
琥珀酸 延胡索酸 ½O2＋2H+ H2O
4 H+
2 H+
Q循环
化学渗透假说简单示意图
线粒体膜
线粒体基质
ADP
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。
氧化磷酸化(概念、化偶联机制、影响、作用)
氧化磷酸化（概念、化偶联机制、影响、作用）氧化磷酸化，生物化学过程，是物质在体内氧化时释放的能量供给ADP与无机磷合成ATP的偶联反应。
主要在线粒体中进行。
在真核细胞的线粒体或细菌中，物质在体内氧化时释放的能量供给ADP与无机磷合成ATP的偶联反应。
一、氧化磷酸化的概念和偶联部位概念：磷酸化是指在生物氧化中伴随着ATP生成的作用。
有代谢物连接的磷酸化和呼吸链连接的磷酸化两种类型。
即A TP生成方式有两种。
一种是代谢物脱氢后，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。
这称为底物水平磷酸化。
如3-磷酸甘油醛氧化生成1，3-二磷酸甘油酸，再降解为3-磷酸甘油酸。
另一种是在呼吸链电子传递过程中偶联A TP的生成，这就是氧化磷酸化。
生物体内95%的ATP 来自这种方式。
偶联部位：根据实验测定氧的消耗量与ATP的生成数之间的关系以及计算氧化还原反应中ΔGO'和电极电位差ΔE的关系可以证明。
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值约等于2.5，即生成2.5分子ATP；FADH2氧化的P/O值约等于1.5，即生成1.5分子ATP。
氧-还电势沿呼吸链的变化是每一步自由能变化的量度。
根据ΔGO'= -nFΔE O'(n是电子传递数,F是法拉第常数)，从NADH到Q段电位差约0.36V，从Q到Cytc为0.21V，从aa3到分子氧为0.53V，计算出相应的ΔGO'分别为69.5、40.5、102.3kJ/mol。
于是普遍认为下述3个部位就是电子传递链中产生ATP的部位。
NADH→NADH脱氢酶→‖Q →细胞色素bc1复合体→‖Cytc→aa3→‖O2二、胞液中NADH的氧化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。
氧化磷酸化名词解释
氧化磷酸化名词解释
氧化磷酸化是一种化学反应，指的是磷化合物与氧化剂之间发生的氧化过程。
在氧化磷酸化反应中，磷化合物被氧化剂中的氧氧化成磷酸酯，同时氧化剂还被还原成较低的氧态。
氧化磷酸化反应是磷化学中的一项重要反应，广泛应用于磷化合物的合成、磷酸酯的制备等领域。
常见的氧化剂包括氧气、过氧化氢、过氧化二丙酮等。
在磷化合物与氧化剂反应的过程中，磷化合物中的磷原子发生氧化，通常形成较稳定的磷酸酯。
磷酸酯是一类重要的化合物，广泛存在于生物体内，参与生物代谢和能量转化等生理过程。
通过氧化磷酸化反应，磷酸酯可以从简单的磷化合物中合成，为磷化学添加新的功能团提供了有效方法。
除了磷酸酯的合成，氧化磷酸化反应还常用于有机合成中。
由于磷酸酯具有较高的化学活性，可以用作酸催化剂、过渡金属催化剂等催化剂的配体，从而促使有机反应的进行。
通过氧化磷酸化，可以将磷化合物转化为有机磷酸酯，进一步进行其它有机反应，从而合成具有特定结构和性质的有机分子。
总之，氧化磷酸化是一种重要的化学反应，通过反应磷化合物与氧化剂，可以形成磷酸酯等化合物。
这一反应在磷化合物合成和有机合成等领域具有广泛的应用前景，为磷化学以及有机化学的发展做出了重要贡献。
05第八章生物氧化与氧化磷酸化
Biological Oxidation and oxidative phosphorylation
目录
生物氧化
体外氧化
* 生物氧化(biological oxidation)
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。
O
H
+
-OOC-CH2-C-COO-
H3N
草酰乙酸
-
-
OOC-CH2-CH2-C-COO
NADH
H
+H+
苹果酸
脱氢酶
O
谷氨酸天冬氨酸
+
H 3N
转运体
-
-
O O C-C H 2-C -C O O
天冬氨酸
H
呼吸链
+
O
-
H3N
- -OOC-CH2-C-COO-
OOC-CH2-CH2-C-COO
线
谷氨酸
H
NADH
粒
谷草转
+H+
体
氨酶
内
O
NAD+
-OOC-C2H-CH2-C-CO-O 膜
-OOC-C2H-CH2-C-CO-O
α-酮戊二酸
NAD+
OH
-OOC-CH 2 -C-COO -
H
苹果酸
胞液
苹果酸-α-酮 戊二酸转运体
OH -OOC-CH 2 -C-COO -
H
基质
（二） 腺苷酸转运蛋白
腺苷酸转运蛋白(adenine nucleotide transporter)
《氧化磷酸化》课件
涉及的氧化反应
在氧化磷酸化中，涉及到氧化磷酸化还原作 用、氧化还原酶的催化反应等。
磷酸化反应
基本概念
磷酸化反应是指物质获得磷酸基团的反应过程。
作用
磷酸化反应在ATP合成中起着关键的催化作用。
氧化磷酸化的过程
1
三个主要步骤
氧化磷酸化包括酸化电子传递链、ATP合成酶复合物和四极体复合物的工作。
2
详细机制和作用
每个步骤都有独特的机制和作用，共同推动氧化磷酸化的进行。
氧化磷酸化的能量和效率
能量来源
氧化磷酸化是通过分解高能化学物质，如葡萄糖和脂肪酸，来获得能量。
效率和能量转化
氧化磷酸化是高效的能量转化过程，每个氧化磷酸化分子可以产生大量ATP。
应用和意学研究中具有重要应用，如能量代谢、药物研发等。
《氧化磷酸化》PPT课件
通过本PPT课件，了解氧化磷酸化是什么以及它在生物体内的重要性。我们 将介绍氧化磷酸化的过程、能量转化以及在生物研究和进化中的应用。
什么是氧化磷酸化
氧化磷酸化是生物体内产生ATP的关键过程。它通过将化学能转化为细胞能 量，为生命活动提供动力。
氧化反应
基本概念
氧化反应是指物质失去电子的反应过程。
生物进化和环境适应
氧化磷酸化在生物进化和环境适应中起着关键的作用。
简述氧化磷酸化过程
简述氧化磷酸化过程
在化学反应中，氧化磷酸化过程是指利用氧化物将磷的原子转化为磷酸铵（NH4H2PO4）的化学反应。
氧化磷酸化反应通常涉及这样三种反应：
1.硫酸氢磷氧化：
2H3PO4 + 3O2 → 2H2SO4 + 6H2O + 2PiO5
2.硝酸磷酸氧化：
H3PO4 + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O + PiO5
3.氧气还原磷：
H3PO4 + O2 → H2O + PiO5
氧化磷酸化反应可以将磷转变为磷酸的氮形式，磷酸是有机肥料的主要原料，这种反应可以改变磷在有机物中的状态，从而使它们成为可以被植物吸收的有机肥料。
氧化磷酸化反应的步骤主要包括：
1.氧化剂的添加，通常是由硫酸或硝酸构成的有机物。
2.在碱性环境下，氧化剂将磷原子氧化，并形成氮氧化物，这些氮氧化物将以磷酸的形式溶于水中。
3.然后，氯化物将被添加到溶液中，以禁止磷酸的氧化，并使它们成为氮磷酸的形式。
4.最后，磷酸铵水溶液将被缓冲至适宜PH，以保持它们的稳定性。
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中心，常用符号FeS表示，铁硫中心只有一
个Fe起氧化还原反应，在呼吸链中作为单电 子传递体，不传递氢，每传递一个电子。当 处于氧化态时，两个铁原子都为三价，而在 还原态时，其中一个铁成为二价，其作用是 通过Fe的价态变化而起到传递电子的作用。
(3) 辅酶Q
• 辅酶Q（Coenzyme Q,CoQ）属于醌类 (quinone,Q)，由于它广泛存在于生物 系统中，所以又称为泛醌(ubiquinone, ＵQ)，CoQ分子中含有一条由几个异 戊二烯聚合而成的长链，在不同生物 体内的CoQ，此侧链的长度有所不同， 动物n=10，高等植物n=9或10，细菌 n=6。
5
10
13
有
有
—
+0.02
+0.20
0.57
—
有
有
(2) 电子来自两个方向: 复合体Ⅰ、复合体Ⅱ
(3) 复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中含有 FeS蛋白帮助电子的传递。
(4) ATP形成的部分。
线粒体内膜呼吸链的电子传递过程与 ADP的磷酸化过程偶联示意图
3.呼吸链的抑制剂:
能够切断呼吸链中某一部位电 子流的物质称为电子传递抑制剂（呼 吸链抑制剂）。如果把电子传递链中 断，那么，正常的生命现象活动就要 受到干扰或因此而告终。已知呼吸链 上有三处进行氧化磷酸化的偶联反应， 在三个部位分别受到不同的抑制剂抑 制。
氧化还原电位: 在氧化还原反应中，自由能的变
化与反应物供出或得到电子的趋势成 比例。这种趋势称为氧化还原电位， 通常用E表示。生物体内的标准氧化 还原电位用Eo’表示， Eo’值越小，电 负性越大，供出电子的倾向越大，即 还原力越强; Eo’值越大，电正性越 大，得到电子的倾向越大，即氧化能 力越强。电子总是3;Pi→ATP １、光合磷酸化 ２、底物磷酸化 ３、氧化磷酸化:
生物氧化过程中伴随着磷 酸化作用。
自由能:
在一个体系中，能够用来做功的 那一部分能量叫自由能。 △G=0 当一个化学反应达到平衡时； △G<0 反应能自发进行，能做有用 功； △G>0 反应不能自发进行，必须供 给反应能量。
分子量
复合体Ⅰ NADH-CoQ
还原酶 NADH→Co
Q
850,000
复合体Ⅱ 琥珀酸-CoQ
还原酶 琥珀酸 →CoQ
127,000
复合体Ⅲ 细胞色素还
原酶
CoQ→Cyt C
复合体Ⅳ 细胞色素氧
化酶
Cyt C→O2
280,000
200,000
亚基数
铁硫蛋 白
△E 0’ （伏）
ATP合 成
26 有 +0.37 有
总之:能荷由ATP、ADP和AMP的相对数量决
定，它在代谢中起控制作用。高能荷抑制ATP的生成( 分解代谢)途径而激活ATP利用(合成代谢)途径。
第一节 电子传递链 (呼吸链)
一、概念:
由氢载体和电子载体组 成的电子传递系统称为 ETC(电子传递链or 呼吸链)。
二、组成
1.四种:
(1) 黄素蛋白：与ETC有关的黄素蛋白有 两种，分别以FMN和FAD为辅基：
(4)细胞色素(Cytochrome Cyt)
细胞色素是以铁卟啉为辅基 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，其血红素Fe3+时为氧化型。 接受一个电子呈Fe2+时为还原型， 因此细胞色素在呼吸链中作为单 电子传递体。
由于对动物的呼吸链了解得更 清楚，在基础生化中以动物呼吸链 为典型代表。
a. NADH+H++FMN==NAD++FMNH2 两个电子一个质子
b. 琥珀酸+FAD===延胡索酸+FADH2 两个电子两个质子
（２）铁-硫蛋白类
• 铁硫蛋白（iron-sulfar protein）铁硫蛋白含 铁原子和硫原子，通过Fe与蛋白质的Cys 残 基连接，铁一硫蛋白中的一硫簇又称为铁硫
[ATP]+[ADP]+[AMP]
能荷高: 增加合成代谢 抑制分解 增加利用ATP 减少ATP
能荷低: 减少利用ATP 增加分解代谢, 增加产生ATP。
细胞中的能荷可通过ATP、ADP、
AMP对一些酶的反应进行变构调节。
例如：ATP-ADP系统调节EMP的主要部位是F-6-P和1,6 FDP 相互转化处:
1. 电子传递体的顺序
2.呼吸链中氢和电子的传递是有严格顺序和 方向的，上图总结了电子传递体组成及其顺 序:
(1)四个复合体组成；
(2) 电子来自两个方向:复合体Ⅰ、复合体Ⅱ；
(3) 复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中含有FeS蛋白帮助 电子的传递；
(4) ATP形成的部分。
电子传递系统呼吸作用复合体
名称
反应顺 序
①Cyt种类：在动物细胞线粒体的 呼吸链中至少有5 种细胞色素，即b、 c1、c、a和a3。
②结合状态：
其中CytC为可溶性蛋白 质，它以静电作用结合在线 粒体内膜的外表面，结合松、 易分离提纯，其它4 种细胞色 素都结合在内膜中。
细胞色素电子传递：
2细胞色素（Fe3+）+2e→2细胞色素（Fe2+）
各种细胞色素中只有细胞 色素a3可 以直接与氧分子为电子受体，生成氧离 子O=。
细胞色素C的氧化型 和还原性的吸收光谱
以上各种氢递体或电子传 递体大多数紧密地镶嵌在线 粒体内膜上成为膜结构的主 要组成部分，传递体相互联 系可以结合成大分子复合物
称为呼吸链复合物。
三、呼吸链中传递体的顺序及电子 传递过程中自由能的变化
富能化合物
常见的富能化合物有酸 酐类、特殊酯类和磷酰胺酸 衍生物。
减少了负电荷的排斥
ADP也具有高能
能荷
细胞的能量状态的一种度量可用能 荷来表示，是细胞中高能磷酸状态一 种数量上的衡量。能荷的大小可以说 明 生 物 体 中 ATP-ADP-AMP 系 统 的 能 量状态。
[ATP]+0.5[ADP] 能荷数值=—————————