第10章生物氧化
第10章生物氧化
生物氧化中CO2的生成
直接脱羧 氧化脱羧
第10章生物氧化
一、呼.0吸链
定义 代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种
酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与 氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链 (respiratory chain) 又 称 电 子 传 递 链 (electron transfer chain)。
复合体Ⅰ NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →CoQ
第10章生物氧化
NAD+和NADP+的结构
R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+
第10章生物氧化
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。
乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
TCA
CO2 2H
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
第10章生物氧化
二、 ATP
高能磷酸键与高能磷酸化合物 高能磷酸键
水解时释放的能量大于20.92KJ/mol的磷 酸酯键，常表示为 P。 高能磷酸化合物
含有高能磷酸键的化合物
第10章生物氧化
第10章生物氧化
三 、 ATP的生成和利用 ATP
第10章生物氧化
第10章生物氧化
（二）呼吸链成分的排列顺序
由以下实验确定： ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
第10章生物氧化
电子传递的抑制效应
第10章生物氧化
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
氧化还原对
N A D +/N A D H +H +
FM N/ FM NH2 FAD/ FADH2 C yt b Fe3+/Fe2+
Q 10/Q 10H 2 C yt c1 Fe3+/ Fe2+ C yt c Fe3+/Fe2+ C yt a Fe3+ / Fe2+ C yt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O 2/ H 2O
E º' (V ) -0.32 -0.30 -0.06 0.04（ 或 0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
第10章生物氧化
FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是 异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是 FMN• 。
第10章生物氧化
铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原 子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。
Ⓢ 表示无机硫
第10章生物氧化
铁硫蛋白
S 无机硫 S 半胱氨酸硫
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。
产 生 的 CO2 、 H2O, 由 物 质中的碳和氢直接与氧
结合生成。
第10章生物氧化
* 生物氧化的一般过程
糖原
三酯酰甘油
葡萄糖
脂酸+甘油
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
第10章生物氧化
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3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c
复合体Ⅲ QH2→ b562; b566; Fe-S; c1 →Cyt c
第10章生物氧化
细胞色素 细胞色素是一类以铁铁卟啉为辅基的催化电 子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。
第10章生物氧化
第10章生物氧化
第10章生物氧化
4. 复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶
功能：将电子从细胞色素c传递给氧
复合体Ⅳ 还原型Cyt c → CuA→a→a3→CuB → O2
其中Cyt a3 和CuB形成的活性部位将电子交给O2。
第十章 生物氧化
Biological Oxidation
第10章生物氧化
第一节 生物氧化与高能化合物
第10章生物氧化
一、生物氧化
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。
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
第10章生物氧化
泛醌（辅酶Q, CoQ）由多个异戊二烯连接形 成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应时 可生成中间产物半醌型泛醌。电子传递链中唯一 的非蛋白质组分。
第10章生物氧化
NADH+H+ NAD+
FMN FMNH2
还原型Fe-S
Q
氧化型Fe-S
QH2
复合体Ⅰ的功能
第10章生物氧化
能量
ATP
热能
第10章生物氧化
* 生物氧化与体外氧化之相同点
生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、 失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。
物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产 物（CO2，H2O）和释放能量均相同。
第10章生物氧化
* 生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
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 酶促反应逐步进行，能量逐步 释放有利于有利于机体捕获能 量，提高ATP生成的效率。
组成 递氢体和电子传递体（2H 2H+ + 2e）
第10章生物氧化
（一）呼吸链的组成
四种具有传递电子功能的酶复合体(complex) 人线粒体呼吸链复合体
复合体
酶名称 多肽链数 辅基
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 复合体Ⅳ
NADH-泛醌还原酶 39
琥珀酸-泛醌还原酶
4
泛醌-细胞色素C还原酶 10
细胞色素c氧化酶
13
FMN，Fe-S FAD，Fe-S 铁卟啉，Fe-S 铁卟啉，Cu
* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
第10章生物氧化
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
第10章生物氧化
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶
功能: 将原子氢（电子）从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
肌酸
磷酸 肌酸
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
生物体内能量的储存和利 用都以ATP为中心。
第10章生物氧化
~P
机械能(肌肉收缩) 渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢)
The Oxidation System of ATP Producing
