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FADH2
H2O2 O2
2H
4、细胞色素酶类 5、加氧酶类
三 氧化还原电位和自由能变化
人们可利用的能量有两种即热能和自由能。自由能可在常 温常压下做功。生物体在生命活动过程中所需要的能量来 自生物氧化释放自由能。
自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有 作功条件时，自由能转变为热能丧失。
段
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
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）
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
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。
O
O
O
腺嘌呤—核糖—
O
—
P
+ —
O
—
+ P—
O
—
P
—+
O-
O-
O-
O-
Mg2+
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（ΔG°′=-30.5千焦/ 摩尔）。
O
O
O
腺嘌呤—核糖—
O
—
生物体主要以脱氢酶、传递体及氧化酶组成生物氧化体系， 以促进水的生成。
脱氢酶
氧化酶
MH2 M
递氢体
NAD+、NADP+、 FMN、FAD、COQ
递氢体H2
还原型
Cyt递电子体 b, c1, c, aa3
氧化型
½ O2 O2- H2O
2e
2H+
二、生物氧化的酶类
脂肪
多糖
生物体内能量产生的三个阶
蛋白质
Cyt-Fe2+
2
e－21 O2
b
c1
c
a
a3
Fe -S
CoQH2 2e- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ O2- H2O
2H+
复合物III （ 泛 醌 － 细 胞 色 素 c还 原 酶 ）
复合物IV （ 细 胞 色 素 c氧 化 酶 ）
将任何一对氧化还原物质的氧化还原对连 在一起，都有氧化还原电位的产生。如果 将氧化还原物质与标准氢电极组成原电池， 即可测出氧化还原电势。标准氧还原电势 用E°表示。E°值愈大，获得电子的倾向愈 大；E°愈小，失去电子的倾向愈大
化学反应自由能的变化和 氧化-还原电势的关系
氧化-还原反应自由能的变化与标准电势 的关系如下：
丙酮酸脱羧酶 （α-脱羧）
CH3CHO + CO2
丙酮酸羧化酶
HOOCCβH2Cα COOH （Β-脱羧） O
CH3CCOOH + CO2 O
氧化脱羧 ：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。
NADP+ NADPH + H+
HOOCCH2CHOHCOOH
CH3CCOOH + CO2 O
生物氧化中 H2O的生成 代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合生成水。
相加的：例：
A = B+C
ΔG°= + 20.92 KJ/mol
B=D
ΔG°= - 33.47 KJ/mol
则 A=C+D
ΔG°= - 12.55 KJ/mol
该规则表明一个在热力学上不利的反应，可以与热力 学有利的反应偶联进行，即可以被热力学有利的反应所 驱动而进行。这在生物化学反应中是很多的。
氧化—还原电势
特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行
新陈代谢的概念及内涵
小分子 大分子
合成代谢（同化作用）
需要能量
新
能
物信
陈
量
质息
代
代
代交
谢
谢
谢换
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 小分子
生物系统中的能流
第一节 生物氧化概述
一 生物氧化的概念
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。
2H
SH2
NAD+
2 e-
FM NH2 2H
Fe S
CoQ
2Cyt-Fe2+ 2e- －21 O2
S
NADH
+ H 2H
FM N Fe S
CoQH2
复合物I
2e-
2Cyt-Fe3+ 2H+
O2-
H2O
（ NADH-泛 醌 还 原 酶 ）
CoQ
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ Fe -S
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+
许多球形颗粒，颗粒上含有电子传递链的成 员和ATP合成酶，另外还含有许多富含蛋白 质的跨膜颗粒。
线粒体膜的结构特点
• 两层膜结构：外膜和内膜
外膜平滑、有弹性 内膜有许多向内折叠的突起（嵴）
外膜脂质多、密度小 内膜Pr含量高、密度稍大
对代谢物的通透性不同、酶的分布不同
2.呼吸链respiratory chain (电子传递链 electron transport chain)
P
+ —
O
—
+ P—
O
—
P
—+
O-
O-
O-
O-
Mg2+
ATP4- + H2O ＝ ADP3- + Pi2- + H+ ATP3- + H2O ＝ AMP1- + PPi3- + H+
G ＝-30.5 kJ•MOL-1 G ＝-32.2 kJ•MOL-1
ATP以基团转移形式提供能量
ATP参与反应时，其磷酸基团或焦磷酸或AMP是以共价键形
第六章 生物氧化
第一节 生物氧化概述 第二节 呼吸链 第三节 氧化磷酸化 第四节 活性氧
新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与 周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程。生物一方面 不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生化反应转变成 自身组织成分，即所谓同化作用（assimilation）；另一方面，将原 有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或 排出体外，即所谓异化作用（dissimilation ），通过上述过程不断地 进行自我更新。
生物氧化的酶类
1、脱氢酶
以烟酰胺核苷酸为辅助因子的～NAD（CoⅠ）、 NADP（ CoⅡ）
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
辅酶I(NAD)：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 辅酶II(NADP)：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
2H 代谢物-2H NAD+
传递体-2H
NADP+
代谢物
NADH+H+ 传递体
电
子
传
递
琥珀酸等
FAD
Fe-S
链
中
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q
各
还原酶
体外氧化
是 在 细 胞 内 温 和 的 环 境 中 （ 体 温，pH接近中性），在一系列 酶促反应下逐步进行，能量逐 步释放有利于机体捕获能量， 提高ATP生成的效率。
能量是突然释放的。
进 行 广 泛 的 加 水 脱 氢 反 应 使 物 质能间接获得氧，并增加脱氢 的机会；脱下的氢与氧结合产 生H2O，有机酸脱羧产生CO2。
式转移到某一底物分子或者是酶分子的氨基酸残基上，转移
后的基团自由能含量升高，从而使其它基团取代磷酸基团或
AMP容易进行。
ATP
NH4+
ADP
谷氨酸
E:谷氨酰胺合成酶 谷氨酰-5-磷酸
Pi + H+
谷氨酰胺
COOH
(CH2)2 + NH3 + ATP CHNH 2 COOH 谷氨酸
谷氨酰胺合成酶
CONH2 (CH2)2 CHNH 2
e
提供电子 （还原剂）
负极
锌片溶解 Zn2+进入溶液
铜沉积 Cu2+得电子
得到电子 （氧化剂）
正极
ε0 =E0正极 — E0负极
电动势=正负极电极势之差
氧化还原反应中，失去电子的物质称 为还原剂，得到电子的物质称为氧化 剂。还原剂失去电子的倾向（或氧化 剂得到电子的倾向）的大小，则称为
氧化还原电势。
四 高能化合物与ATP的作用
高能化合物：生化反应中，经水解反应或基团转移反 应释放出大量自由能（＞２5千焦/摩尔）的化合物.
烯醇磷酸化合物
高能化合物
磷酸化合物
磷氧型 磷氮型
酰基磷酸化合物 焦磷酸化合物
硫酯键化合物
非磷酸化合物
甲硫键化合物
高 能 化 合 物 类 型
高能A磷TP酸与化高合能物A磷TP酸的键形成
－
(2) 电子传递链的组成
电子传递链包括4个蛋白质组分和两个游离成分 1. NADH-Q还原酶（NADH脱氢酶），复合物 I 2.琥珀酸-Q还原酶(琥珀酸脱氢酶或黄素脱氢酶类)，复合物 II 3.细胞色素还原酶（泛醌：细胞色素氧化还原酶），复合物 III 4. 细胞色素氧化酶，复合物 IV