琥珀酸 FAD CoQ b c1 c aa3 O2 +0.06 电子传递方向性由氧化还原电位决定，而依次性（不短路）则由蛋白 质专一性决定。 2. 工作机理：
NADH + H+
FMN
NADH 脱氢酶
Fe2+ Fe- S
Q CoQ
Fe2+ Cyt b
Fe3+ Cyt C1 Fe2+
Fe2+ Cyt C
Fe3+ Cyt aa3
O2- +2H+→H2O
NAD+
FMNH2
琥珀酸 延胡索酸
Fe3+
Fe3+ 琥珀酸 脱氢酶
Fe- S
QH2
FAD
Fe3+
Fe3+
Fe2+
1/2O2
FADH2
2016/12/24 Fe2+ 18
四、存在状态 外
Cytc Q I NADH II
III
IV
内膜 内
– –
第三节 氧化磷酸化
一、概念:通过生物氧化放能和 ADP磷酸化生成 ATP
相偶联的过程。 二、类型: 底物水平磷酸化：高能磷酸化合物在酶的 作用下将高能磷酸基团转移给ADP合成ATP的过程。
COOH C O~ P
ADP
CH 2 PEP
COOH C O
ATP CH 3 丙酮酸
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琥珀酸
1/2O2
四个复合体：
复合体I：NADH脱氢酶、铁硫蛋； 复合体II：琥珀酸脱氢酶、铁硫蛋白；
复合体III：细胞色素b、c1；
复合体IV：细胞色素氧化酶； 两个游离载体：辅酶Q、细胞色素c。
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五、植物线粒体中的呼吸支路
外膜
FP4 NADH FP3 Q III FP2 c b5
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=
O
=
O O
OH OH
AMP ADP ATP
（2）产生高水解自由能的原因：
ATP 4– + H2O —— ADP 3– + HPO4 2– + H+ 随水解后集中的负电荷得一分散；共振杂化数增加；低[H+]效应。
O HO P OH OH HO OH P OH O HO OH P O OH O OH P OH OH
ATP ~P ~P E
~P ~P
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第二节
类别：
呼吸链（线粒体内膜）
一、概念：线粒体内膜上的电子传递系统
NADH呼吸链：NADH脱氢酶、Fe-S蛋白、CoQ、Cyt b、Cyt c1、 Cyt c、 Cyta.a3 FADH2呼吸链：琥珀酸脱氢酶、Fe-S蛋白、CoQ、Cyt b、Cyt c1 、Cytc 、Cyta.a3
常见磷酸化合物标准水解自由能
磷酸化合物 磷酸烯醇式丙酮酸 1,3 二磷酸甘油酸 磷酸肌酸 ATP 畗 ADP + Pi
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－ =
CH2 PEP
~S
CoA
Δ G °′ (kJ/mol) -61.92 -49.37 -43.01 -30.54
磷酸化合物 ADP 畗 AMP + Pi AMP 畗 腺苷 + Pi 1 — 磷酸葡萄糖 6 — 磷酸葡萄糖
第三节
氧化磷酸化
一、概念:通过生物氧化放能和ADP磷酸化生成ATP相偶联的过程。
二、类型:
底物水平磷酸化：在被氧化的底物上发生磷酸化作用，产生高能磷 酸基团；在酶的作用下将高能磷酸基团转移给ADP合成ATP的过程。
2e－
功能，与铁-硫蛋白形成复合体
NADH+H+ NAD+
2. 琥珀酸脱氢酶（FAD）：与铁硫 蛋白形成复合体，是膜内侧的一个 嵌入蛋白，活性中心在膜的内侧，
FAD 2H+ FADH2
可催化琥珀酸氧化为延胡索酸，无
质子泵功能。
2e-
琥珀酸
延胡索酸
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3. Fe-S蛋白：含有等量的铁和硫，二者形成配位键，铁还和肽链的半胱氨酸形成
4
5.CO2生成方式
（1） 直接脱羧 NH2 R-CH-COOH —————— RCH2-NH2+ CO2 氨基酸 （2）氧化脱羧:
COOH CHOH COOH － － C=O + CO2 + NADPH + H+ 苹果酸酶 － － －
氨基酸脱羧酶
胺
CH2
COOH
CH3
苹果酸
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第八章 生物氧化与氧化磷酸化
内容提示： 1、弄清生物氧化的方式、特点、意义；CO2和H2O生成方式； 2、清楚高能键、高能化合物类型；ATP作为能流通货的原因； 3、线粒体呼吸链组成成分及工作机理：电子传递机理、能量计算； 4、生物体中ATP的生成方式：底物磷酸化、氧化磷酸化；偶连部位； 氧化磷酸化机理：化学渗透学说要点； 5、明确下列概念及其生物学意义；能荷磷氧比值（P/O）；末端氧化 酶；解链剂；
葡萄糖+O2—— 6 CO2 + 6 H2O + 能量 （2870.22 kJ/mol）
2.内容：有机物中的碳氧化为二氧化碳，氢成为水，能量贮存于ATP或
以热的形式释放 3.方式： （1）加氧：
1/2O2
R
R
OH
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3
（2） 脱氢: ①加水脱氢: O OH O － － R－C－H +H2O
外
I
NADH
II
IV
内膜
琥珀酸 NADH
1/2O2
内
NADH→FP2 （Mt内膜内侧） →Q→b→c1→c→aa3→O2 NADH→FP3 （Mt内膜外侧） →Q→b→c1→c→aa3→O2
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NADH→FP4 （Mt外膜内侧） →b5→c→aa3→O2
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六、电子传递抑制剂： NADH FMN CoQ b c c aa O 1 3 2 鱼藤酮、 安密妥、 杀粉蝶素 抗霉 素A CN 、N3 CO、H2S
复合体 II
琥珀酸:泛醌 氧化还原酶
复合体 III
泛醌细胞色素c 氧化还原酶
Cyt c
Cyt a Cu Cyt a3
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复合体 IV
细胞色素 氧化酶
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O2
2H+ 1. NADH 脱氢酶：辅基为 FMN，是一 个跨膜蛋白，其活性中心在膜的内 侧，可催化NADH脱氢，并有质子泵
FMN FMNH2
2e－
a
a3
1/2O2 + H+ H2 O
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三、工作机理：1. 呼吸链组分排列顺序及氧化还原电位： NADH FMN CoQ b -0.32 –0.30 c1 c aa3 O2
0～0.1 +0.07 +0.22 +0.25 +0.385 +0.816
M N P
M H C－S N M H C S
CH3
Cys His
N Fe N
N
Cys Met
CH3
S M P CH3
2H+
（1）Cytb：Cytb是膜的嵌入蛋白，可接 受CoQ的电子，且具有质子泵功能
2e－ Q QH2
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（ 2 ） Cytc1: 膜的嵌入蛋白，与 Cytb 组成
一个复合体，它可接受 b 的电子，并把 它传给Cytc
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2. 高能化合物类型：①磷氧键型，其高能键是由磷和氧原子链结构成即 “O~P ”：例如磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）、焦磷酸（PPi）等。
COOH C－ O~ P
O HO P OH
PPN ~ P C = NH N － CH3 CH3 O C
②氮磷键型，高能键是由氮和磷构成，如磷酸肌酸。 ③硫酯键型 ，高能键是属于硫酯键，如脂酰辅酶A。 R
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Cytb1
Cytc1
Cytc
（3）Cytc：是膜上唯一的外周蛋白，处于 膜的外侧，可接受Cytc1的电子，并传给 Cytaa3。 2H+ （4）Cyta· a3 ：这是两个细胞色素的复 合体，是一个跨膜蛋白，含有Cu离子。 在膜的外部，Cyta接受Cytc的电子，经 过Cu传给a3，a3的活性中心在膜的内侧， 可以将其电子直接传给氧分子而生成水。 该复合体也有质子泵功能。 该复合体又称为细胞色素氧化酶、 呼吸链末端氧化酶。 2e－
3. 自由能与氧化还原电位的关系：ΔG°′ = -n FΔE° ′ n：转移电子数目 F：法拉第常数96.4914kJ/molV
五、高能化合物
1. 概念：水解自由能在20.92kJ/mol （ 5千卡/mol ）以上的化合物
高能化合物中被水解的基团称为“高能基团”，被水解的键称为“高
能键”用“～”表示，以磷酸作为高能基团的高能化合物称为“高能磷 酸化合物”
Δ G °′ (kJ/mol) -30.54 -14.22 -20.92 -13.81
9
3. ATP (1) 结构
O－ O－ P O－ O－ N H O
H
N N N
H
～O
P
～
O
P
CH2
N O
H
水解自由能：每个高能键的水解自由能为 30.5kJ/mol或7.3kcar/mol
结构特点：①密集的负电荷，内部势能高；②与Ca2+，或Mg2+以络合 物形式存在。
2H+
CytC