第十章生物氧化 73页PPT文档
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生物氧化(共50张PPT)
（可逆）
2 -磷 酸 甘 油 酸
H 20
磷酸
2
烯醇式丙酮酸
ADP
ATP 2丙酮酸
⑨烯醇化酶
⑩丙酮酸激酶 ⑩产能 2
Δ G = -4 .0 k c a l/m o l (不 可 逆 )
4.2 电子传递体系氧化磷酸化
与电子传递链相伴的有氧ATP形成机制。
氧化磷酸化：在细胞内有机分子经氧化分解形成 CO2和H2O，并释放出能量使ＡＤＰ和Ｐi生 成ＡＴＰ的过程。
？
提问：原电池反应中电子传递的方向是由什么
H2
决定的？1 Q
2C
3
答案：电极反应的氧化
还原电位E0。
H2O
（电子流动终点）正极反
应Eo ? 负极反应Eo
（电子流动起点）
O
>
呼吸链--电池组
3.3 呼吸链中传递体的顺序确定
生物进化出如此复杂的脱氢氧化的意义何在呢？ 2 电子传递体系氧化磷酸化 毒鱼藤的根皮或种子中含有的杀虫有效成分是鱼藤酮和拟鱼藤酮。 传递反应能量将H+泵出内膜；
机制——化学渗透（2 偶联）学说 3
1
4
唯一与大部分实验现象相符的假说，被普遍接受
要点： 传递反应能量将H+泵出内膜；
H+自由进入，形成膜内外电位差(△E)；
3.△E推动ATP合成酶为ADP磷酸化提供能量。
通过X射 线衍射技 术分析其 结构
FADH2链“4”复合体不能向膜外传递氢离子，故该处能量
生物进化出如此复杂的脱氢氧化的意义何在呢？
尽可能高效率的固定产水反应释放的化学能！ 途径——电子传递体系氧化磷酸化。
第四节 氧化磷酸化作用（生命动力之源）
(推荐)《生物氧化》PPT
代谢物分子的能量直接转移给ADP（GDP）使之磷酸化为 ATP （GTP）的过程。
例1 O CH
NA+DNAD+HO +H CO
OADPATP来自PO 3H2C
OH
HCOH +H3PO4
HCOH
HC OH
C2 H OP3H O 2 3-磷 酸 甘 油 醛
C2 H OP3H O 2 1， 3-二 磷 酸 甘 油 酸
（3）体外将呼吸链拆开和重组可鉴定呼吸链四种复合 体的组成和排列顺序
3, oxidative phosphrylation (氧化磷酸化)
体内ATP的生成方式： ★底物水平磷酸化：胞液或线粒体内 ★氧化磷酸化（电子传递磷酸化）：线粒体内进行 ★光合磷酸化：植物产能方式
3.1 底物水平磷酸化P320-321
伴随着电子从NADH或FADH2到氧的传递，ADP被磷酸 化为ATP，这一酶促过程称为氧化磷酸化（又叫电子传递体 系磷酸化/偶联磷酸化）。
*生物体内95%的ATP来自氧化磷酸化作用。氧化磷酸化是需氧细 胞生命活动的主要能量来源，是生物产生ATP的主要途径。
3.2.1 氧化磷酸化偶联部位
确定偶联部位的方法：
2.2 电子传递链组分排列顺序的依据
NADH FMN CoQ b c1 c (a+a3) 1/2O2
FADH2
（1）根据递氢体、递电子体的标准氧化还原电位（E0′）的大小 电子从电负性较大的成员通过链向电正性较大的氧流动
E0 ′越小，越倾向于失去电子； E0 ′越大，越倾向于接受电子。
根据E0′值可判断电子流动的方向：E0′值小的氧还电对
3.2.2氧化磷酸化的机制
能量偶联假说(Energy coupling hypothesis): ATP synthesis a.化学偶联假说 (Chemical coupling hypothesis)
例1 O CH
NA+DNAD+HO +H CO
OADPATP来自PO 3H2C
OH
HCOH +H3PO4
HCOH
HC OH
C2 H OP3H O 2 3-磷 酸 甘 油 醛
C2 H OP3H O 2 1， 3-二 磷 酸 甘 油 酸
（3）体外将呼吸链拆开和重组可鉴定呼吸链四种复合 体的组成和排列顺序
3, oxidative phosphrylation (氧化磷酸化)
体内ATP的生成方式： ★底物水平磷酸化：胞液或线粒体内 ★氧化磷酸化（电子传递磷酸化）：线粒体内进行 ★光合磷酸化：植物产能方式
3.1 底物水平磷酸化P320-321
伴随着电子从NADH或FADH2到氧的传递，ADP被磷酸 化为ATP，这一酶促过程称为氧化磷酸化（又叫电子传递体 系磷酸化/偶联磷酸化）。
*生物体内95%的ATP来自氧化磷酸化作用。氧化磷酸化是需氧细 胞生命活动的主要能量来源，是生物产生ATP的主要途径。
3.2.1 氧化磷酸化偶联部位
确定偶联部位的方法：
2.2 电子传递链组分排列顺序的依据
NADH FMN CoQ b c1 c (a+a3) 1/2O2
FADH2
（1）根据递氢体、递电子体的标准氧化还原电位（E0′）的大小 电子从电负性较大的成员通过链向电正性较大的氧流动
E0 ′越小，越倾向于失去电子； E0 ′越大，越倾向于接受电子。
根据E0′值可判断电子流动的方向：E0′值小的氧还电对
3.2.2氧化磷酸化的机制
能量偶联假说(Energy coupling hypothesis): ATP synthesis a.化学偶联假说 (Chemical coupling hypothesis)
生物化学生物氧化共75页文档
一. 呼吸链(respiratory chain)： 呼吸链是由一系列的递氢体和递电子体按一
定的顺序排列所组成的连续反应体系，代谢 物分子上的氢由脱氢酶激活脱下，经过一系 列传递体的有序传递，将电子传递到细胞色 素体系，最后传递到氧激活氧，活化的氢和 活化的氧结合生成H2O，传呼吸链或电子 传递链，起传递氢或电子作用的酶或辅酶称 为电子传递体。
9
呼吸链发生的部位：
线粒体内膜（真核生物）
10
线粒体的结构
11
二. 呼吸链的组成成分和作用
1. 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)又称辅酶 I(CoI)，或尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP+)，又称辅酶Ⅱ(CoⅡ)。
2.
NAD+为体内很多脱氢酶的辅酶，是
连接作用物与呼吸链的重要环节，分子中
需要O2，最终产物CO2由有机物氧化的中间产 物经脱羧反应（分为直接脱羧基、氧化脱羧基， 分别可以α-、β-脱羧）而生成。
6
五 与体外燃烧的比较
结果相同：消耗氧气生成二氧化碳和 水，同时释放能量
生成方式不同：H2O形成方式，CO2形 成方式，能量释放方式，反应条件
7
8
第二节 线粒体氧化体系
酶名称
NADH-泛醌还原 酶
琥珀酸-泛醌还原 酶
泛醌-细胞色素c 还原酶
多肽链 数 39
4
10
辅基
FMN，Fe-S
FAD，Fe-S 铁卟啉， Fe-S
复合体Ⅳ 细胞色素c氧化酶 13 铁卟啉，Cu
30
复合体Ⅰ：从NAD+到泛醌间的组分，又称 NADH-泛醌还原酶
整个复合体嵌在线粒体内膜上，其NADH 结合面朝向线粒体基质，从而能与基质内经脱 氢酶催化产生的NADH+H+相互作用。NADH脱 下的氢经复合体Ⅰ中FMN、铁硫蛋白等传递给 辅酶Q，与此同时伴有质子从线粒体基质转移 到线粒体外。
定的顺序排列所组成的连续反应体系，代谢 物分子上的氢由脱氢酶激活脱下，经过一系 列传递体的有序传递，将电子传递到细胞色 素体系，最后传递到氧激活氧，活化的氢和 活化的氧结合生成H2O，传呼吸链或电子 传递链，起传递氢或电子作用的酶或辅酶称 为电子传递体。
9
呼吸链发生的部位：
线粒体内膜（真核生物）
10
线粒体的结构
11
二. 呼吸链的组成成分和作用
1. 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)又称辅酶 I(CoI)，或尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP+)，又称辅酶Ⅱ(CoⅡ)。
2.
NAD+为体内很多脱氢酶的辅酶，是
连接作用物与呼吸链的重要环节，分子中
需要O2，最终产物CO2由有机物氧化的中间产 物经脱羧反应（分为直接脱羧基、氧化脱羧基， 分别可以α-、β-脱羧）而生成。
6
五 与体外燃烧的比较
结果相同：消耗氧气生成二氧化碳和 水，同时释放能量
生成方式不同：H2O形成方式，CO2形 成方式，能量释放方式，反应条件
7
8
第二节 线粒体氧化体系
酶名称
NADH-泛醌还原 酶
琥珀酸-泛醌还原 酶
泛醌-细胞色素c 还原酶
多肽链 数 39
4
10
辅基
FMN，Fe-S
FAD，Fe-S 铁卟啉， Fe-S
复合体Ⅳ 细胞色素c氧化酶 13 铁卟啉，Cu
30
复合体Ⅰ：从NAD+到泛醌间的组分，又称 NADH-泛醌还原酶
整个复合体嵌在线粒体内膜上，其NADH 结合面朝向线粒体基质，从而能与基质内经脱 氢酶催化产生的NADH+H+相互作用。NADH脱 下的氢经复合体Ⅰ中FMN、铁硫蛋白等传递给 辅酶Q，与此同时伴有质子从线粒体基质转移 到线粒体外。
食品学院生物化学第10章 生物氧化
电子传递磷酸化是一种偶联作用。在正常情 况下，电子传递链传递时总伴随有ATP的生成。
解偶联剂的作用是使电子传递和ATP形成
两个过程分离。这些化合物能破坏电子传递和磷酸 化的偶联关系，此类化合物并不影响电子的传递， 但却能抑制ATP的生成。典型的解偶联剂是∶2，4二硝基苯酚(DPN)。 (2) 电子传递的抑制剂∶
电子对在氧化过程中逐步氧化放能，所释放 的能量驱动ADP和无机磷发生磷酸化反应，生成 ATP。
典型的电子传递链有两种类型∶ ① NAD传递链 ② FAD传递链
三、底物水平磷酸化和氧化磷酸化
在生物氧化过程中，氧化放能反应常常有吸 能的磷酸化反应偶联发生。 偶联反应将氧化释 放的一部分自由能用于无机磷参加的高能磷酸键 生成反应，这种氧化放能反应与磷酸化吸能反应 的偶联可在两种水平上发生，一种是底物水平的 磷酸化；另一种是氧化磷酸化。
三、生物氧化的特点∶
1、是在酶催化下进行的，反应条件温和。
2、底物的氧化是分阶段进行的。能量也是逐步释 放的。这样不会因氧化过程中能量骤然释放而损 害机体，同时使释放的能量得到有效的利用。
3、生物氧化过程中释放的能量通常先储存在一些 特殊的高能化合物中(如ATP)，通过这些物质的 转移作用满足机体吸能反应的需要。
由氧化酶催化的反应不能在无氧的条件下进 行，没有任何其他受氢体可以代替氧。
(2) 需氧脱氢酶类催化的反应模式∶
需氧脱氢酶∶
这类酶分子是以FMN或FAD为辅基的黄素 蛋白。它催化底物分子脱氢，但与不需氧脱氢 酶不同，这类酶需要用分子氧直接作为受氢体， 反应生成H2O2。
在无氧的情况下，甲烯蓝或醌可代替氧作 为氢受体，而使反应进行。
以NADP+为辅酶∶脱下的氢则主要为生物合成 提供还原力。如脂肪酸、氨基酸、核苷酸的生物 合成需要大量的NADP+H+。
解偶联剂的作用是使电子传递和ATP形成
两个过程分离。这些化合物能破坏电子传递和磷酸 化的偶联关系，此类化合物并不影响电子的传递， 但却能抑制ATP的生成。典型的解偶联剂是∶2，4二硝基苯酚(DPN)。 (2) 电子传递的抑制剂∶
电子对在氧化过程中逐步氧化放能，所释放 的能量驱动ADP和无机磷发生磷酸化反应，生成 ATP。
典型的电子传递链有两种类型∶ ① NAD传递链 ② FAD传递链
三、底物水平磷酸化和氧化磷酸化
在生物氧化过程中，氧化放能反应常常有吸 能的磷酸化反应偶联发生。 偶联反应将氧化释 放的一部分自由能用于无机磷参加的高能磷酸键 生成反应，这种氧化放能反应与磷酸化吸能反应 的偶联可在两种水平上发生，一种是底物水平的 磷酸化；另一种是氧化磷酸化。
三、生物氧化的特点∶
1、是在酶催化下进行的，反应条件温和。
2、底物的氧化是分阶段进行的。能量也是逐步释 放的。这样不会因氧化过程中能量骤然释放而损 害机体，同时使释放的能量得到有效的利用。
3、生物氧化过程中释放的能量通常先储存在一些 特殊的高能化合物中(如ATP)，通过这些物质的 转移作用满足机体吸能反应的需要。
由氧化酶催化的反应不能在无氧的条件下进 行，没有任何其他受氢体可以代替氧。
(2) 需氧脱氢酶类催化的反应模式∶
需氧脱氢酶∶
这类酶分子是以FMN或FAD为辅基的黄素 蛋白。它催化底物分子脱氢，但与不需氧脱氢 酶不同，这类酶需要用分子氧直接作为受氢体， 反应生成H2O2。
在无氧的情况下，甲烯蓝或醌可代替氧作 为氢受体，而使反应进行。
以NADP+为辅酶∶脱下的氢则主要为生物合成 提供还原力。如脂肪酸、氨基酸、核苷酸的生物 合成需要大量的NADP+H+。
生物氧化与能量代谢蛋白质的代谢PPT课件
琥珀酸：P/O ＝ 2
2e从琥珀酸到O2 生成2个ATP
因此，NADH→Q 存在偶联部位。
抗坏血酸：P/O ＝ 1
2e从Cytc到O2生成1个ATP
Cytc：P/O ＝ 1
2e从Cytaa3到O2生成1个ATP
因此，Cytaa3→O2 存在偶联部位。 Q →Cyt c 存在偶联部位。 23
ATP产生的部位
*氮负平衡：摄入氮<排出氮
（蛋白质分解量多于合成量）如饥饿、消耗
性疾病
34
（2）生理需要量
每天最低分解量 成人每日最低分解量约为20g/d蛋白质。
蛋白质的生理需要量按个体不 同而不同，营养学会推荐成人每 天的需要量为80克。
35
（3）蛋白质的营养价值： 评价蛋白质的营养价值的依
据是食物中蛋白质的必需氨基酸 数量和种类。
21
2、氧化磷酸化的偶联部位
P/O比值
每消耗1mol 氧原子，所消耗的无机磷摩尔数
1个氧原子
2e+O O2-
一对电子通过呼吸链
无机磷个数
ADP+Pi ATP
生成ATP的个数
P/O比值：一对电子通过呼吸链时生成ATP的个数
22
利用P/O比值推测氧化磷酸化偶联部位：
－羟丁酸：P/O ＝ 3 2e从NADH到O2 生成3个ATP
一步反应
能量逐步释放 能量突然释放
产物生成： 间接生成
直接生成
能量形式： 热能、ATP 热能、光能
6
生物氧化特点
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，中性pH和常温）。
2.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。
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