SH2
NAD+
NADH
S
FMNH2 （Fe-S） FMN （Fe-S）
CoQ
CoQH2
2Cyt-Fe2+
2Cyt-Fe3+
1/2O2
O2-
(b、 c1、 c 、 aa3)
每2H通过此呼吸链可生成3分子ATP。
2、琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸 延胡索酸 FAD （Fe-S）b O2-
FADH2 （Fe-S）b
第五章 生物氧化
Biological Oxidation
学习目标
掌握线粒体内两条呼吸链的组成及功能 掌握生物氧化、氧化磷酸化、呼吸链的概念 熟悉ATP生成方式及影响氧化磷酸化的因素 了解生物氧化的特点及酶类
第一节
概 述
一、生物氧化 1、概念：物质在生物体内进行氧化称生物氧化， 主要是糖、脂肪、蛋白质等在生物体内的氧化 分解生成CO2 和 H2O并释放能量的过程。 2、部位： （1）线粒体 （2）内质网、微粒体、过氧化物酶体等。 3、意义：供给机体能量；转化有害废物。
受氢体， 生成H2O。
例：细胞色素氧化酶；黄嘌呤氧化酶等。
2、脱氢酶类：
（1）需氧脱氢酶类：催化底物脱氢后，以O2为直接 受氢体，生成H2O2。 （2）不需氧脱氢酶类（最重要）
催化底物脱氢后，不能以O2为直接受氢体 A、以NAD +或NADP +为直接受氢体，如乳酸脱氢酶等。 B、以FMN或FAD为直接受氢体，如琥珀酸脱氢酶等。
H H CONH 2
C CONH2 N R
+
+ H + e + H+
N R
+ H+
H 2H e
NAD(P)+
+2H -2H
NAD(P)H+H
H
H+
2、以FMN或FAD为辅基的脱氢酶 作用： 进行可逆的脱氢加氢反应。
黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD)
含核黄素(Vit B2 )
异咯嗪结构
黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD)
R-CH2-NH2 + CO2
胺
2. –直接脱羧：
见于草酰乙酸的脱羧作用。

CH2-COOH
│
草酰乙酸脱羧酶
CH3
│
+ CO2
CO-COOH 草酰乙酸
CO-COOH 丙酮酸
3. -氧化脱羧： 见于丙酮酸的脱氢与脱羧作用。
丙酮酸脱氢酶系 CH3-CO-COOH + HSCoA CH3CO~SCoA + CO2
含核黄素(Vit B2 )
异咯3C N O N O NH
+2H -2H
H3C H3C N H O NH
还原型 核黄素(无色)
H N H N O
核黄素(黄色)
FAD/FMN
+2H -2H
FADH2/FMNH2
3、泛醌
（辅酶Q）的结构及作用原理 O CH3 CH3 H3C （CH2CH=C CH2）n H O OH3C O OH O CH3 +2H CH3 H3CO R R -2H H3CO O OH
丙酮酸
NAD+
NADH + H+
乙酰CoA
4. –氧化脱羧：
见于苹果酸的脱氢与脱羧作用。

CH2-COOH
苹果酸酶
NADP+
CH3 CO-COOH + CO2
CH-COOH
OH
NADPH + H+
苹果酸
丙酮酸
第三节 线粒体氧化体系
1、呼吸链的定义： 在线粒体内膜上，由递氢体和递电子体按 一定顺序组成的连锁体系，与细胞利用氧的呼 吸过程有关，通常称为呼吸链，又称电子传递 链。 2、呼吸链的功能：将代谢物脱的氢传递给氧生 成水，逐步放能，将ADP磷酸化生成ATP。
H3CO H3CO
（二）单电子传递体 1、铁硫蛋白类
Fe
2+
-e +e
Fe 3+
作用：将FMN或FAD中的电子传递给泛 醌。
铁硫蛋白
S
无机硫
S
半胱氨酸硫
2、细胞色素体系（Cyt） 1） Cyt的本质
细胞色素 = 酶蛋白 + 血红素
2） Cyt的分类
a组：a、a1、a2、 a3 …
30多种
一、呼吸链的组成
（一）递氢体
1、 以NAD+和NADP +为辅酶的脱氢酶 作用： 辅酶接受2H，传递给黄素蛋白。
NAD+和NADP+的结构
R=H: NAD+;
R=H2PO3:NADP+
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。
作用原理
H
CoQH2 CoQ
2Cyt-Fe3+
1 O2 2 (b、 c1、 c 、 aa3)
2Cyt-Fe2+
每2H通过此呼吸链可生成2分子ATP。
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
三、呼吸链的作用
（一） H2O的生成
（二）ATP的生成
高能键与高能化合物
高能键:化学键水解时放出的能量＞21KJ/mol 者, 用～表示 高能键包括高能磷酸键和高能硫酯键 高能化合物:含高能键的化合物
b组：b、b1～7、P450 … c组：c、c1、c2、 c3 …
3）Cyt的作用
2Cyt-Fe3++2e 2Cytaa3-Fe2+ +1/2O2 2Cyt-Fe2+ 2Cytaa3-Fe3+ +O2-
Cyt aa3 （细胞色素氧化酶）： 呼吸链中直接将e传递给O2
二、呼吸链的类型
1、NADH氧化呼吸链
2、生物氧化与体外氧化的区别
生物氧化
反应条件 温 和 (体温、pH近中性) 反应过程 逐步进行的酶促反应 能量释放 逐步进行 （化学能、热能） CO2生成方式 有机酸脱羧 H 2O 需 要
体外氧化
剧 烈 (高温、高压) 一步完成 瞬间释放 （热能） 碳和氧结合 不需要
三、参与生物氧化的酶类 1、氧化酶类：催化底物脱氢后，以O2为直接
* 生物氧化的一般过程
糖原 三酯酰甘油 蛋白质 氨基酸
葡萄糖
脂酸+甘油
乙酰CoA
TAC
CO2 2H
ADP+Pi 呼吸链
ATP H2O
二、生物氧化的特点
体外氧化（燃烧）
常见的两类氧化反应： 生物氧化 1、生物氧化与体外氧化的共性 （1）氧化方式相同：都有加氧、脱氢、失电子。 （2）本质相同：即消耗的氧、生成的终产物（CO2 和H2O）、释放的总能量均相同。
3、其他酶类:
如：加氧酶，过氧化氢酶等。
第二节 生物氧化中二氧化碳的生成
一、基本方式： 有机酸脱羧 二、分类 （一）根据羧基位置分为 α-脱羧 β-脱羧 （二）根据是否伴有氧化分为 直接脱羧：不伴氧化 氧化脱羧：伴氧化
1. –直接脱羧： 见于氨基酸的脱羧作用。

氨基酸脱羧酶
R-CH-COOH NH2 氨基酸