脂肪
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）Fra bibliotek+Pi
e-
三羧酸 循环
生物氧化的三个阶段
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）
共同中间产物进 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。
Reduced
方法四:分 离并鉴定 每个多蛋 白质复合 物：
链上组分 中特有的 电子供体 和受体可 以确定。
（三）呼吸链的组成 琥珀酸等
黄素蛋白酶类 （flavoproteins, FP）
黄素蛋白 （FAD）
铁-硫蛋白类 （iron—sulfur proteins)
铁硫蛋白 （Fe-S）
细胞色素类
二、电子传递链（呼吸链）
（一）线粒体结构特点 （二）电子传递呼吸链的概念 （三）呼吸链的组成 （四）机体内两条主要的呼吸链及其能量变化 （五）电子传递抑制剂
（一）线粒体结构
嵴
➢线粒体外膜
自由透过小分子和离子
➢线粒体内膜
不能自由透过大部分小分子和离子 ,包括H+。
含有：电子传递体（复合体I、II 、III、IV）
（二）线粒体呼吸链
线粒体基质是呼吸底物氧化的场所，底物在这 里氧化所产生的NADH和FADH2将质子和电子转 移到内膜的载体上，经过一系列氢载体和电子载 体的传递，最后传递给O2生成H2O。这种由载体 组 成 的 电 子 传 递 系 统 称 电 子 传 递 链 （ electron transfer chain),因为其功能和呼吸作用直接相关 ，亦称为呼吸链。
❖电子传递链在原核生物存在于质膜上，在真 核细胞存在于线粒体内膜上。
➢呼吸链由4个多蛋白的复合物（I, II,
III, 和 IV;3个是质子泵）和2个移动的电子 载体，泛醌（Q或辅酶Q）以及细胞色素c组 成。
➢呼吸链中蛋白质的辅基包括：
黄素类（FMN，FAD）， 血红素（血红素 A，铁原卟啉IX ，血红素 C ）， 铁硫聚簇（ 2Fe-2S, 4Fe-4S), 和 铜 。
❖生物氧化和有机物在体外氧化（燃烧） 的实质相同，都是脱氢、失电子或与氧结 合，消耗氧气，都生成CO2和H2O，所释 放的能量也相同。但二者进行的方式和历 程却不同：
细胞内温和条件（常温、常压、 高温或高压、干燥条件 中性pH、水溶液）
一系列酶促反应
无机催化剂
逐步氧化放能，能量利用率高 能量爆发释放 释放的能量转化成ATP被利用 转换为光和 热，散失
传递氢机理:
NAD+ + 2H+ +2e
NADH+H+
（三）H2O的生成
代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体 （NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通 过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 。
例：
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+
NADH+H+
NAD+
2e
电子传递链
2H+
1\2 O2 O= H2O
ADP-ATP转运载体 ATP合酶（FoF1） 其他载体
➢线粒体基质含有丙酮酸脱氢酶
柠檬酸循环酶系 脂肪酸-氧化酶系 DNA，核糖体其他酶 ATP、ADP、Pi、Mg2+ 、 Ca2+ 、 K+
Cristae (the infoldings of the inner membrane of mitochondria) is where the respiratory chain is located.
（cytochromes） 辅酶Ｑ
细胞色素类
（ubiquinone,亦写作CoQ）
NADH 黄素蛋白 （FMN） 铁硫蛋白 （Fe-S）
辅酶Q （CoQ）
Cyt b
Fe-S
Cyt c1
Cyt c
Cyt aa3 O2
两条主要呼吸链
琥珀酸等 FADH2 呼吸链
FAD Fe-S
复合物 II 琥珀酸-辅 酶Q还原酶
（二）CO2的生成
方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基 的中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2 。
类型：α-脱羧和β-脱羧
氧化脱羧和单纯脱羧
例： R
R
H2N-CH-COOH 氨基酸脱羧酶 CH2-NH2 +CO2
O
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
CH3COSCoA+CO2
CoASH NAD+
➢完全的还原伴随着O2的突然传导； ➢较早的氧化作用更接近呼吸链的末端；
➢使用快速而灵敏的分光光度技术跟随细 胞色素的氧化作用，发现最大吸收峰的波 长不同。
方法三: 各种特异性抑制剂的作用，在阻止步骤 之前的处于还原态而阻止之后的处于氧化态。
鱼藤酮
Reduced Oxidized Reduced
抗霉素 A Oxidized
呼吸链上很多电子载体的顺序通 过多种研究得以阐明
• 方法一：测量标准还原电位（E’0）
• 电子倾向于从低还原电位（E’0）的载
体流向还原电位高的载体（不过在真正 的细胞中可能有偏差）
Electron carriers may have an order of increasing E’0
方法二：氧化作用动力学研究
NADH
FMN 复合体 I Fe-S NADH
脱氢酶 CoQ
Cyt b Fe-S 复合物 III NADH
细胞色素 呼吸链 Cyt c1 还原酶
Cyt c
复合物 IV Cyt aa3 细胞色素
氧化酶 O2
1.NADH-Q还原酶(NADH脱氢酶、复 合体Ⅰ）
❖NADH-Q还原酶是一个大的蛋白质复合体，FMN 和铁-硫蛋白（Fe-S）是该酶的辅基，由辅基或辅酶 负责传递电子和氢。
一、生物氧化概述
糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化 分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧 化（biological oxidation），其实质是需氧细胞在呼 吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。
（一）生物氧化的特点
在活的细胞中（pH接近中性、体温条件下），有 机物的氧化在一系列酶、辅酶和中间传递体参与下 进行，其途径迂回曲折，有条不紊。 氧化过程中能 量逐步释放，其中一部分由一些高能化合物（如 ATP）截获，再供给机体所需。在此过程中既不会 因氧化过程中能量骤然释放而伤害机体，又能使释 放的能量尽可能得到有效的利用。