（1）生物氧化的定义、特点和方式
（2）生物体获取能量的三个阶段 （3）线粒体呼吸链电子传递系统 （4）氧化磷酸化作用 （5）呼吸链和氧化磷酸化的抑制 （6）非线粒体氧化体系
第六章 电子传递体系与氧化磷酸化 主要内容和要求：重点讨论线
粒体电子传递体系的组成、电子传
递机理和氧化磷酸化机理。对非线 粒体氧化体系作一般介绍。
NADH
FADH2
2e-
NADH呼吸链电子传递过程中自由能变化
总反应: NADH+H++1/2O2→NAD++H2O Δ G°′=-nFΔ E°′ =-2×96.5×[0.82-(-0.32)] =-220.07千焦· -1 mol
FADH2呼吸链电子传递过程中自由能变化
总反应：FADH2+1/2O2→FAD+H2O ΔG°′=-nFΔE°′ = -2×96.5×[0.82-(-0.18)] =-193.0千焦· -1 mol
线粒体电子传递体系
线粒体结构特点
电子传递呼吸链的概念 呼吸链的组成
机体内两条主要的呼吸链及其能量变化
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 （ eclctron transfer chain),因为其功能和呼 吸作用直接相关，亦称为 呼吸链。
氧化过程中能量骤然释放而伤害机体，又能使释放
的能量尽可得到有效的利用。
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
氨基酸脱羧酶
R
H2N-CH-COOH
O CH3-C-COOH
CoASH
CH2-NH2 +CO2
思考
目录第一节 生物氧化概 Nhomakorabea 第二节 线粒体电子传递体系 第三节 氧化磷酸化作用
第四节 非线粒体氧化体系（自学）
第一节 生物氧化概述
一、生物氧化的概念和特点
二、生物能学简介 三、 高能化合物
生物氧化的特点和方式
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。
需氧脱氢酶类（如L—氨基酸氧化酶）
加单氧酶（如赖氨酸羟化酶）
铁硫蛋白
特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和
S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成 Fe—S中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残 基的巯基与蛋白质相连结。 +e
传递电子机理：Fe3+
-e
Fe2+
CoQ
特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，脂
生物氧化的特点
生物氧化过程中CO2的生成和H2O的生成
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
NADH
呼吸链的组成
1. 黄素蛋白酶类
琥珀酸等 黄素蛋白 （FMN） 黄素蛋白 （F AD） 铁硫蛋白 （Fe-S） 辅 酶 Q （CoQ） Cyt b Fe-S
（flavoproteins, FP）
2. 铁-硫蛋白类 （iron—sulfur proteins) 3. 辅酶Ｑ （ubiquinone,亦写作CoQ） 4. 细胞色素类 （cytochromes）
Δ G>0，反应不能自发进行
Δ G=0，反应处于平衡状态 在参与反应的物质浓度为1moL.L-1,温度为250C，pH=0的条件下进行
反应，其自由能的变化称为标准自由能变化，用Δ Ｇ0表示。由于机体内的 生化反应一般是在pH=7的条件下进行，在pH=7和上述浓度、压力、温度下 的标准自由能变化用Δ Ｇ0表示。
丙酮酸脱氢酶系
CH3COSCoA+CO2
NADH+H+
NAD+
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： CH3CH2OH
乙醇脱氢酶
CH3CHO
NAD+
NADH+H+
NAD+
2e
溶性，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由 泳动。
+2H
传递氢机理：CoQ
－2H
CoQH2
细胞色素
特点 ： 以血红素（heme）为辅基，血红素的主要
成份为铁卟啉。
类别: 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中
含5种（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼 吸链中的中为电子传递体，a和a3以复合物物存在， 称细胞色素氧化酶，其分子中除含Fe外还含有Cu ， 可将电子传递给氧，因此亦称其为末端氧化酶。
Δ G°′= - RTlnKeq =-2.3038.314 311 log19 =-7.6KJ.mol-1 未达平衡时 =Qc=0.1
Δ G′=Δ G°′+ RTlnQc (Qc-浓度商) =-7.6+ 2.3038.314 311 log0.1 =-13.6KJ.MOL-1
例题：计算下反应式Δ G°′ NADH+H++1/2O2====NAD++H2O
电 子 传 递 链 中 各 中 间 体 的 顺 序
NADH
FMN
复合物 I
NADH 脱氢酶
Fe-S
琥珀酸等
FMN
Fe-S
CoQ
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
Cyt b
复合物 III
Fe-S
辅酶Q-细胞色素 还原酶
Cyt c1
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3
细胞色素C 还原酶
O2
呼吸链中电子传递时自由能的下降
第三部分 生物能的产生和储藏 及生物大分子前体的合成和分解
一、生物膜的结构和功能 二、新陈代谢的概念及研究方法 三、生物体内能量的产生和转化 四、糖代谢 五、脂类代谢 六、蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢 七、核酸的酶促降解和核苷酸的代谢
一、生物膜的结构和功能
1、 生物膜的结构模型—流动镶嵌模型 2、 生物膜的主要功能
烟酰胺脱氢酶类
特点 ：以NAD+ 或NADP+为辅酶，存在于线
粒体、基质或胞液中。
传递氢机理:
NAD(P)
+
+ 2H+ +2e
NAD(P)H + H+
黄素蛋白酶类
特点： 以FAD或FMN为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白 递氢机理：FAD(FMN)+2H
FAD(FMN)H2
类别：黄素脱氢酶类（如NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶）
ATP的特殊作用
★ ATP是细胞内的“能量通货” ★ ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体
★ ATP以偶联方式推动体内非自发反应
14 磷酸烯醇式丙酮酸 磷 酸 基 团 转 移 能 12 10 3-磷酸甘 油酸磷酸 8 6 4 2 0
～P ～P
磷酸肌醇（磷酸基团储备物）
～P
ATP
～P ～P
6-磷酸葡萄 糖 3-磷酸甘油
电子传递链
1\2 O2 O=
2H+
H2 O
生物氧化的三个阶段 脂肪 多糖 蛋白质
大分子降解 成基本结构 单位
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
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。
高能化合物
生化反应中，在水解时或基团转移反应中可
释放出大量自由能（>21千焦/摩尔）的化合物称
为高能化合物。
高能化合物的类型 ATP的特点及其特殊作用
高 能 化 合 物 类 型
ATP的特点
在pH=7环境中，ATP分子中的三个磷酸基团完 全解离成带4个负电荷的离子形式（ATP4-），具有 较大势能，加之水解产物稳定，因而水解自由能很 大（Δ G°′=-30.5千焦/摩尔）。
正极反应：1/2O2+2H++2e H2O E+°′ 0.82 负极反应：NAD++H++2e NADH E-°′ -0.3 Δ G°′-nFΔ E°′ -2×96485×[0.82-(-0.32)] -220 KJ· -1 mol
生物系统中的能流
生物界的能量传递及转化过程
化学反应自由能的计算
利用化学反应平衡常数计算 基本公式：Δ G′=Δ G°′+ RTlnQc Δ G°′= - RTlnKeq 例：计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 利用标准氧化还原电位（E°）计算（限于氧化还
原反应）
(Qc-浓度商)
基本公式：Δ G°′=－nFΔ E°′
(Δ E°′=E+°′-E-°′) 例：计算NADH氧化反应的Δ G°′
（1）物质运输（主动运输，被动运输）